化工单元仿真实训指导书.docx
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化工单元仿真实训指导书
化工单元仿真实训指导书
第一章实训目的
第二章实训内容
锅炉单元仿真
一、工作原理
锅炉主要是通过燃烧后辐射段的火焰和高温烟气对水冷壁的锅炉给水进行加热，使锅炉给水变成饱和水而进入汽包进行气水分离，而从辐射室出来进入对流段的烟气仍具有很高的温度，再通过对流室对来自于汽包的饱和蒸汽进行加热即产生过热蒸汽。
锅炉的主要用途是提供中压蒸汽及消除催化裂化装置再生的CO废气对大气的污染，回收催化装置再生的废气之热能。
二、主要设备
WGZ65/39-6型锅炉，采用自然循环，双汽包结构。
B101：
锅炉主体，V101：
高压瓦斯罐，DW101：
除氧器，P101：
高压水泵，P102：
低压水泵，P103：
Na2HPO4加药泵，P104：
鼓风机，P105：
燃料油泵。
三、装置的操作
1、冷态开车操作
本装置的开车状态为所有设备均经过吹扫试压，压力为常压，温度为环境温度，所有可操作阀均处于关闭状态。
步骤：
（1）启动公用工程，
（2）除氧器投运，（3）锅炉上水，（4）燃料系统投运，（5）锅炉点火，（6）锅炉升压，（7）锅炉并汽，（8）锅炉负荷提升，（9）至催化裂化除氧水流量提升。
2、正常操作
（1）正常工况下工艺参数
①FI105：
蒸汽负荷正常控制值为65T/h。
②TIC101：
过热蒸汽温度投自动，设定值为447℃。
③LIC102：
上汽包水位投自动，设定值为0.0mm。
④PIC102：
过热蒸汽压力投自动，设定值为3.77Mpa。
⑤PI101：
给水压力正常控制值为5.0MPa.⑥PI105：
炉膛压力正常控制值为小于200mmH2O。
⑦TI104：
油气与CO烟气混烧200℃,最高250℃油气混烧排烟温度控制值小于180℃。
⑧POXYGEN：
烟道气氧含量：
0.9-3.0%。
⑨PIC104：
燃料气压力投自动，设定值为0.30MPa。
⑩PIC101：
除氧器压力投自动，设定值为2000H2O,LIC101：
除氧器液位投自动，设定值为400mmH20.
（2）正常工况操作要点
1）在正常运行中，不允许中断锅炉给水。
2）当给水自动调节投入运行时，仍须经常监视锅炉水位的变化。
保持给水量变化平稳，避免调整幅度过大或过急，要经常对照给水流量与蒸汽流量是否相符。
若给水自动调整失灵，应改为手动调整给水。
3）在运行中应经常监视给水压力和给水温度的变化。
通过高压泵循环阀调整给水压力；通过除氧器压力间接调整给水温度。
4）汽包水位计每班冲洗一次。
5）冲洗水位计时的安全注意事项。
（3）汽压和汽温的调整
（4）锅炉燃烧的调整
（5）锅炉排污
（6）钢珠除灰
（7）自动装置运行
3、正常停车操作
停车前应做的工作：
①彻底排灰（开除尘阀B32）。
②冲洗水位计一次。
（1）锅炉负荷降量，
（2）关闭燃料系统，（3）停上汽包上水，（4）泄液。
四、思考题
1、观察在出现锅炉负荷（锅炉给水）剧减时，汽包水位将出现什么变化？
为什么？
2、具体指出本单元中减温器的作用。
3、说明为什么上下汽包之间的水循环不用动力设备，其动力何在？
4、结合本单元（TIC101），具体说明分程控制的作用和工作原理。
流化床反应器单元仿真
一、工作原理
流化床反应器取材于HIMONT工艺本体聚合装置，用于生产高抗冲击共聚物。
具有剩余活性的干均聚物（聚丙烯），在压差作用下自闪蒸罐D-301流到该气相共聚反应器R-401。
乙烯，丙烯以及反应混合气在一定的温度70度，一定的压力1.35Mpa下，通过具有剩余活性的干均聚物（聚丙烯）的引发，在流化床反应器里进行反应，同时加入氢气以改善共聚物的本征粘度，生成高抗冲击共聚物。
主要原料：
乙烯，丙烯，具有剩余活性的干均聚物（聚丙烯），氢气。
主产物：
高抗冲击共聚物（具有乙烯和丙烯单体的共聚物）。
副产物：
无。
反应方程式：
nC2H4+nC3H6———→[C2H4—C3H6]n。
二、主要设备
A401：
R401的刮刀；C401：
R401循环压缩机；E401：
R401气体冷却器；E409：
夹套水加热器；P401：
开车加热泵；R401：
共聚反应器；S401：
R401旋风分离器。
三、装置的操作
1、冷态开车规程
（1）开车准备
准备工作包括：
系统中用氮气充压，循环加热氮气，随后用乙烯对系统进行置换（按照实际正常的操作，用乙烯置换系统要进行两次，考虑到时间关系，只进行一次）。
这一过程完成之后，系统将准备开始单体开车。
（2）干态运行开车
聚合物进入之前，共聚集反应系统具备合适的单体浓度，另外通过该步骤也可以在实际工艺条件下，预先对仪表进行操作和调节。
（3）共聚反应物的开车
（1）确认系统温度TC451维持在70度左右。
（2）当系统压力升至1.2Mpa（表）时，开大HC403开度在40%和LV401在20-25%，以维持流态化。
（3）打开来自D-301的聚合物进料阀。
（4）停低压加热蒸汽，关闭HV451。
（4）稳定状态的过渡
2、正常操作规程
正常工况下的工艺参数：
（1）FC402：
调节氢气进料量（与AC402串级）正常值：
0.35kg/hr。
（2）FC403：
单回路调节乙烯进料量正常值：
567.0kg/hr。
（3）FC404：
调节丙烯进料量（与AC403串级）正常值：
400.0kg/hr。
（4）PC402：
单回路调节系统压力正常值：
1.4Mpa。
（5）PC403：
主回路调节系统压力正常值：
1.35Mpa。
（6）LC401：
反应器料位（与PC403串级）正常值：
60%。
（7）TC401：
主回路调节循环气体温度正常值：
70℃。
（8）TC451：
分程调节取走反应热量（与TC401串级）正常值：
50℃。
（9）AC402：
主回路调节反应产物中H2/C2之比正常值：
0.18。
（10）AC403：
主回路调节反应产物中C2/C3&C2之比正常值：
0.38。
3、停车操作
（1）降反应器料位
（2）关闭乙烯进料，保压
（3）关丙烯及氢气进料
（4）氮气吹扫
四、思考题
1、在开车及运行过程中，为什么一直要保持氮封？
2、熔融指数（MFR）表示什么？
氢气在共聚过程中起什么作用？
试描述AC402指示值与MFR的关系？
3、气相共聚反应的温度为什么绝对不能偏差所规定的温度？
4、气相共聚反应的停留时间是如何控制的？
5、气相共聚反应器的流态化是如何形成的？
6、冷态开车时，为什么要首先进行系统氮气充压加热？
7、什么叫流化床？
与固定床比有什么特点？
8、请解释以下概念：
共聚、均聚、气相聚合、本体聚合。
9、请简述本培训单元所选流程的反应机理。
萃取塔单元操作
一、工作原理
利用化合物在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。
经过反复多次萃取，将绝大部分的化合物提取出来。
通过萃取剂（水）来萃取丙烯酸丁酯生产过程中的催化剂（对甲苯磺酸）。
二、主要设备
主要设备一览表
设备位号
设备名称
P425
P412A/B
P413
E-415
C-421
进水泵
溶剂进料泵
主物流进料泵
冷却器
萃取塔
三、装置的操作
（一）冷态开车
进料前确认所有调节器为手动状态，调节阀和现场阀均处于关闭状态，机泵处于关停状态。
1.灌水
（1）（当D-425液位LIC-4016达到50%时）全开泵P425的前后阀V4115和V4116，启动泵P425。
（2）打开手阀V4002，使其开度为50%，对萃取塔C-421进行罐水。
（3）当C421界面液位LIC4009的显示值接近50%，关闭阀门V4002
（4）依次关闭泵P425的后阀V4116，开关阀V4123，前阀V4115。
2.启动换热器
开启调节阀FV4041，使其开度为50%，对换热器E415通冷物料。
3.引反应液
（1）依次开启泵P413的前阀V4107，开关阀V4125，后阀V4108，启动泵P413。
（2）全开调节器FIC4020的前后阀V4105和V4106，开启调节阀FV4020，使其开度为50%，将R-412B出口液体经热换器E-415，送至C-421。
（3）将TIC4014投自动，设为30℃；并将FIC4041投串级。
4.引溶剂
（1）打开泵P412的前阀V4101，开关阀V4124，后阀V4102，启动泵P412。
（2）全开调节器FIC4021的前后阀V4103和V4104，开启调节阀FV4021，使其开度为50%，将D-411出口液体送至C-421。
5.引C421萃取液
（1）全开调节器FIC4022的前后阀V4111和V4112，开启调节阀FV4022，使其开度为50%，将C421塔底的部分液体返回R-411A中。
（2）全开调节器FIC4061的前后阀V4113和V4114，开启调节阀FV4061，使其开度为50%，将C-421塔底的另外部分液体送至重组分分解器R-460中。
6.调至平衡
（1）界面液位LIC4009达到50%时，投自动；
（2）FIC4021达到2112.7KG/H时，投串级；
（3）FIC4020的流量达到21126.6kg/h时，投自动
（4）FIC4022的流量达到1868.4kg/h时，投自动；
（5）FIC4061的流量达到77.1kg/h时，投自动。
（二）正常运行
熟悉工艺流程，维持各工艺参数稳定；密切注意各工艺参数的变化情况，发现突发事故时，应先分析事故原因，并做正确处理。
（三）正常停车
1.停主物料进料
（1）关闭调节阀FV4020的前后阀V4105和V4106，将FV4020的开度调为0。
（2）关闭泵P413的后阀V4108，开关阀V4125，前阀V4107。
2.灌自来水
（1）打开进自来水阀V4001,使其开度为50%；
（2）当罐内物料相中的BA的含量小于0.9%时，关闭V4001。
2.停萃取剂
（1）将控制阀FV4021的开度调为0，关闭前手阀V4103和V4104关闭；
（2）关闭泵P412A的后阀V4102，开关阀V4124，后阀V4101。
3.萃取塔C421泻液
（1）打开阀V41007，使其开度为50%，同时将FV4022的开度调为100%；
（2）打开阀V41009，使其开度为50%，同时将FV4061的开度调为100%；
（3）当FIC4022的值小于0.5kg/h时，关闭V41007，将FV4022的开度置0，关闭其前后阀V4111和V4112；同时关闭V41009，将FV4061的开度置0，关闭其前后阀V4113和V4114。
（四）事故处理
事故名称
主要现象
处理方法
P412A泵坏
1.P412A泵的出口压力急剧下降
2.FIC4021的流量急剧减小
1.停泵P12A；
2.换用泵P412B
调节阀FV4020阀卡
FIC4020的流量不可调节
1.打开旁通阀V4003；
1.关闭FV4020的前后阀V4105、V4106
间歇反应釜单元仿真
一、工作原理
间歇反应在助剂、制药、染料等行业的生产过程中很常见。
本工艺过程的产品（2—巯基苯并噻唑）就是橡胶制品硫化促进剂DM（2,2-二硫代苯并噻唑）的中间产品，它本身也是硫化促进剂，但活性不如DM。
全流程的缩合反应包括备料工序和缩合工序。
来自备料工序的CS2、C6H4CLNO2、Na2Sn分别注入计量罐及沉淀罐中，经计量沉淀后利用位差及离心泵压入反应釜中，釜温由夹套中的蒸汽、冷却水及蛇管中的冷却水控制，设有分程控制TIC101（只控制冷却水），通过控制反应釜温来控制反应速度及副反应速度，来获得较高的收率及确保反应过程安全。
二、主要设备
R01：
间歇反应釜；VX01：
CS2计量罐；VX02：
邻硝基氯苯计量罐；VX03：
Na2Sn沉淀罐。
三、装置的操作
1、开车操作规程
装置开工状态为各计量罐、反应釜、沉淀罐处于常温、常压状态，各种物料均已备好，大部阀门、机泵处于关停状态（除蒸汽联锁阀外）。
（1）备料过程；
（2）进料；（3）开车阶段；（4）反应过程控制。
2、热态开车操作规程
（1）反应中要求的工艺参数；
（2）主要工艺生产指标的调整。
3、停车操作规程
在冷却水量很小的情况下，反应釜的温度下降仍较快，则说明反应接近尾声，可以进行停车出料操作了。
（1）打开放空阀V12约5～10S，放掉釜内残存的可燃气体。
关闭V12。
（2）向釜内通增压蒸汽
①打开蒸汽总阀V15。
②打开蒸汽加压阀V13给釜内升压，使釜内气压高于4个大气压。
（3）打开蒸汽预热阀V14片刻。
（4）打开出料阀门V16出料。
（5）出料完毕后保持开V16约10S进行吹扫。
（6）关闭出料阀V16（尽快关闭，超过1分钟不关闭将不能得分）。
（7）关闭蒸汽阀V15。
吸收解吸单元仿真
一、工作原理
吸收解吸是石油化工生产过程中较常用的重要单元操作过程。
吸收过程是利用气体混合物中各个组分在液体（吸收剂）中的溶解度不同,来分离气体混合物。
提高压力、降低温度有利于溶质吸收;降低压力、提高温度有利于溶质解吸,正是利用这一原理分离气体混合物,而吸收剂可以重复使用。
二、主要设备
T-101：
吸收塔；D-101：
C6油贮罐；D-102：
气液分离罐；E-101：
吸收塔顶冷凝器；E-102：
循环油冷却器；P-101A/B：
C6油供给泵；T-102：
解吸塔；D-103：
解吸塔顶回流罐；E-103：
贫富油换热器；E-104：
解吸塔顶冷凝器；E-105：
解吸塔釜再沸器；P-102A/B：
解吸塔顶回流、塔顶产品采出泵。
三、装置的操作
1、开车操作
装置的开工状态为吸收塔解吸塔系统均处于常温常压下，各调节阀处于手动关闭状态，各手操阀处于关闭状态，氮气置换已完毕，公用工程已具备条件，可以直接进行氮气充压。
（1）氮气充压；
（2）进吸收油；（3）C6油冷循环；（4）T-102回流罐D-103灌C4；（5）C6油热循环；（6）进富气。
2、正常操作
（1）正常工况操作参数
1）吸收塔顶压力控制PIC103：
1.20MPa（表）。
2）吸收油温度控制TIC103：
5.0℃。
3）解吸塔顶压力控制PIC105：
0.50MPa（表）。
4）解吸塔顶温度：
51.0℃。
5）解吸塔釜温度控制TIC107：
102.0℃。
（2）补充新油
（3）D-102排液
（4）T-102塔压控制
3、停车操作
（1）停富气进料
（2）停吸收塔系统
（3）停解吸塔系统
（4）吸收油贮罐D-101排油
四、思考题
1、吸收岗位的操作是在高压、低温的条件下进行的，为什麽说这样的操作条件对吸收过程的进行有利？
2、请从节能的角度对换热器E-103在本单元的作用做出评价？
3、结合本单元的具体情况，说明串级控制的工作原理。
4、操作时若发现富油无法进入解吸塔，会有哪些原因导致？
应如何调整？
5、假如本单元的操作已经平稳，这时吸收塔的进料富气温度突然升高，分析会导致什麽现象？
如果造成系统不稳定，吸收塔的塔顶压力上升（塔顶C4增加），有几种手段将系统调节正常？
6、请分析本流程的串级控制；如果请你来设计，还有哪些变量间可以通过串级调节控制？
这样做的优点是什么？
7、C6油贮罐进料阀为一手操阀，有没有必要在此设一个调节阀，使进料操作自动化，为什么？
固定床反应器单元仿真
一、工作原理
乙炔是通过等温加氢反应器除掉的,反应器温度由壳侧中冷剂温度控制。
主反应为：
nC2H2＋2nH2（C2H6）n，该反应是放热反应。
每克乙炔反应后放出热量约为34000千卡。
温度超过66℃时有副反应为：
2nC2H4（C4H8）n，该反应也是放热反应。
二、主要设备
EH-423：
原料气/反应气换热器；EH-424：
原料气预热器；EH-429：
C4蒸汽冷凝器；EV-429：
C4闪蒸罐；ER424A/B：
C2X加氢反应器。
三、装置的操作
1、开车操作
装置的开工状态为反应器和闪蒸罐都处于已进行过氮气冲压置换后，保压在0.03MPa状态。
可以直接进行实气冲压置换。
（1）EV-429闪蒸器充丁烷；
（2）ER-424A反应器充丁烷；（3）ER-424A启动。
2、正常操作
（1）正常工况下工艺参数
1）正常运行时，反应器温度TI1467A：
44.0℃，压力PI1424A控制在2.523MPa。
2）FIC1425设自动，设定值56186.8KG/H，FIC1427设串级。
3）PIC1426压力控制在0.4MPa，EV-429温度TI1426控制在38.0℃。
4）TIC1466设自动，设定值38.0℃。
5）ER-424A出口氢气浓度低于50PPm，乙炔浓度低于200PPm。
6）EV429液位LI1426为50%。
（2）ER-424A与ER-424B间切换
（3）ER-424B的操作
ER-424B的操作与ER-424A操作相同。
3、停车操作规程
（1）正常停车
1）关闭氢气进料，关VV1427、VV1428，FIC1427设手动，设定值为0%。
2）关闭加热器EH-424蒸汽进料,TIC1466设手动,开度0%。
3）闪蒸器冷凝回流控制PIC1426设手动，开度100%。
4）逐渐减少乙炔进料，开大EH-429冷却水进料。
5）逐渐降低反应器温度、压力，至常温、常压。
6）逐渐降低闪蒸器温度、压力，至常温、常压。
（2）紧急停车
1）与停车操作规程相同。
2）也可按急停车按钮（在现场操作图上）。
四、思考题
1、结合本单元说明比例控制的工作原理。
2、为什么是根据乙炔的进料量调节配氢气的量；而不是根据氢气的量调节乙炔的进料量？
3、根据本单元实际情况，说明反应器冷却剂的自循环原理。
4、观察在EH-429冷却器的冷却水中断后会造成的结果。
5、结合本单元实际，理解“连锁”和“连锁复位”的概念。
精馏塔单元仿真
一、工作原理
精馏是将液体混合物部分气化，利用其中各组分相对挥发度的不同，通过液相和气相间的质量传递来实现对混合物分离。
本装置中将脱丙烷塔釜混合物部分气化，由于丁烷的沸点较低，即其挥发度较高，故丁烷易于从液相中气化出来，再将气化的蒸汽冷凝，可得到丁烷组成高于原料的混合物，经过多次气化冷凝，即可达到分离混合物中丁烷的目的。
二、主要设备
DA-405：
脱丁烷塔；EA-419：
塔顶冷凝器；FA-408：
塔顶回流罐；GA-412A、B：
回流泵；EA-418A、B：
塔釜再沸器；FA-414：
塔釜蒸汽缓冲罐。
三、装置的操作
1、冷态开车操作
装置冷态开工状态为精馏塔单元处于常温、常压氮吹扫完毕后的氮封状态，所有阀门、机泵处于关停状态。
（1）进料过程；
（2）启动再沸器；（3）建立回流；（4）调整至正常。
2、正常操作
（1）正常工况下的工艺参数
1）进料流量FIC101设为自动,设定值为14056kg/hr。
2）塔釜采出量FC102设为串级，设定值为7349kg/hr，LC101设自动，设定值为50％。
3）塔顶采出量FC103设为串级，设定值为6707kg/hr。
4）塔顶回流量FC104设为自动，设定值为9664kg/hr。
5）塔顶压力PC102设为自动，设定值为4.25atm，PC101设自动，设定值为5.0atm。
6）灵敏板温度TC101设为自动，设定值为89.3℃。
7）FA-414液位LC102设为自动，设定值为50%。
8）回流罐液位LC103设为自动，设定值为50%。
（2）主要工艺生产指标的调整
1）质量调节：
本系统的质量调节采用以提馏段灵敏板温度作为主参数，以再沸器和加热蒸汽流量的调节系统，以实现对塔的分离质量控制。
2）压力控制：
在正常的压力情况下，由塔顶冷凝器的冷却水量来调节压力，当压力高于操作压力4.25atm（表压）时，压力报警系统发出报警信号，同时调节器PC101将调节回流罐的气相出料，为了保持同气相出料的相对平衡，该系统采用压力分程调节。
3）液位调节：
塔釜液位由调节塔釜的产品采出量来维持恒定。
设有高低液位报警。
回流罐液位由调节塔顶产品采出量来维持恒定。
设有高低液位报警。
4）流量调节：
进料量和回流量都采用单回路的流量控制；再沸器加热介质流量，由灵敏板温度调节。
3、停车操作
（1）降负荷
（2）停进料和再沸器
在负荷降至正常的70%，且产品已大部采出后，停进料和再沸器。
（3）停回流
（4）降压、降温
四、思考题
1、什么叫蒸馏？
在化工生产中分离什么样的混合物？
蒸馏和精馏的关系是什么？
2、精馏的主要设备有哪些？
3、在本单元中，如果塔顶温度、压力都超过标准，可以有几种方法将系统调节稳定？
4、当系统在一较高负荷突然出现大的波动、不稳定，为什麽要将系统降到一低负荷的稳态，再从新开到高负荷？
5、根据本单元的实际，结合“化工原理”讲述的原理，说明回流比的作用。
6、若精馏塔灵敏板温度过高或过低，则意味着分离效果如何？
应通过改变哪些变量来调节至正常？
7、请分析本流程中如何通过分程控制来调节精馏塔正常操作压力的。
8、根据本单元的实际，理解串级控制的工作原理和操作方法。
压缩机单元仿真
一、工作原理
透平压缩机是进行气体压缩的常用设备。
它以汽轮机（蒸汽透平）为动力,蒸汽在汽轮机内膨胀做功驱动压缩机主轴，主轴带动叶轮高速旋转。
被压缩气体从轴向进入压缩机叶轮在高速转动的叶轮作用下随叶轮高速旋转并沿半径方向甩出叶轮,叶轮在汽轮机的带动下高速旋转把所得到的机械能传递给被压缩气体。
因此,气体在叶轮内的流动过程中,一方面受离心力作用增加了气体本身的压力,另一方面得到了委很大的动能。
气体离开叶轮进入流通面积逐渐扩大的扩压器，气体流速急剧下降，动能转化为压力能（势能）,使气体的压力进一步提高，使气体气体压缩。
二、主要设备
FA311：
低压甲烷储罐
GT301：
蒸汽透平
GB301：
单级压缩机
EA305：
压缩机冷却器
三、装置的操作
1.开车操作
（1）开车前准备工作
1）启动公用工程；2）油路开车：
按油路按钮。
3）盘车
①按盘车按钮开始盘车。
②待转速升到200转/分时，停盘车（盘车前先打开PV304B阀）。
4）暖机
5）EA305冷却水投用
（2）罐FA311充低压甲烷
（3）透平单级压缩机开车
1）手动升速
2）跳闸实验（视具体情况决定此操作的进行）
3）重新手动升速
4）启动调速系统
5）调节操作参数至正常值
2、正常操作规程
（1）正常工况下工艺参数
1）储罐FA311压力PIC304:
295mmH2O。
2）压缩机出口压力PI301:
3.03atm,燃料系统入口压力PI302:
2.03atm。
3）低压甲烷流量FI301:
3232.0kg/h。
4）中压甲烷进入燃料系统流量FI302:
3200.0kg/h。
5）压缩机出口中压甲烷温度TI302:
160.0℃。
（2）压缩机防喘振操作
3.停车操作
（1）正常停车过程
（1）停调速系统
（2）手动降速
（3）停FA311进料
（2）紧急停车
四、思考题
1、什么是喘振？
如何防止喘振？
2、在手动调速状态，为什麽防喘振线上的防喘振阀PV304B全开，可以防止喘振？
3、结合“伯努利”方程，说明压缩机如何做功，进行动能、压力、和温度之间的转换。
4、根据本单元，理解盘车、手动升速、自动升速的概念。
5、离心式压缩机的优点是什么？
管式加热炉单元仿真
一、工作原理
管式加热炉是一种直接受热式加热设备，主要用于加热液体或气体化
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