1、1返回目錄返回目錄2 目目 錄錄 第一節 概述 第二節 離心泵仿真 第三節 換熱器仿真 第四節 間歇反應釜仿真 第五節 固定床反應器仿真 第六節 管式加熱爐仿真 第七節 吸收-解吸仿真 第八節 液位控制系統 第九節 精餾塔工藝仿真 第十節 在線仿真系統的安裝與使用返回目錄返回目錄3第一節第一節 概述概述 一、化工總控工與化工仿真 化工總控工：操作總控室的儀表、計算機等，監控或調節一個或多個單元反應或單元操作，將原料經化學反應或物理處理過程制成合格產品的人員。 相關國家技能競賽：化工生產技術 化工儀表自動化 化工生產設備維修返回目錄返回目錄4第一節第一節 概述概述 化工總控工返回目錄返回目錄5第

2、一節第一節 概述概述返回目錄返回目錄6 2013年全國職業院校技能競賽化工生產技術 競賽項目分為兩個部分： 化工生產仿真操作（B）45% 120min 精餾操作（D） 55% 90min 將理論考試（選擇、判斷）作為 取得高級工證書的必需要求返返 回回第一節第一節 概述概述返回目錄返回目錄7 歷屆大賽仿真項目第一節第一節 概述概述時間時間項項 目（目（120分鐘）分鐘）2008年吸收-解吸仿真操作；流化床反應器仿真操作；固定床應器仿真操作；間歇釜反應器仿真操作。競賽選項為三個：必做項為吸收-解吸仿真操作，選做項從其余隨機抽取二個考核內容包括：開車，停車并回答兩個相關的操作性問題；事故（屏蔽事故

3、名稱）處理；正常工況維持（教師站施加干擾，考察選手判斷及控制能力）。2009年（常州）考核反應單元和分離或加熱爐單元各一項（B），項目組合分兩種方案。方案一為間歇反應釜和吸收與解吸操作；方案二為固定床反應器和加熱爐操作；具體考核項目組合在競賽前由裁判長抽簽確定。分別考核兩個單元的冷態開車、正常運行、事故處理和正常停車等工況2010年（取消管路拆裝）考核反應單元和分離或加熱爐單元各一項，項目組合分兩種方案。方案一為間歇反應釜和吸收與解吸操作；方案二為固定床反應器和加熱爐操作；返回目錄返回目錄8第一節第一節 概述概述時間時間項項 目目2011年考核反應單元和分離或加熱爐單元各一項，項目組合分兩種方

4、案。方案一為間歇反應釜和吸收與解吸操作；方案二為固定床反應器和加熱爐操作；具體考核項目組合在競賽前由裁判長抽簽確定。分別考核兩個單元的冷態開車、正常運行、事故處理和正常停車等工況2012年選擇間歇反應釜操作（或固定床反應器操作）、吸收與解吸分離操作和加熱爐操作三個典型的化工單元操作進行考核，項目組合分兩種方案。方案一為間歇反應釜操作+吸收與解吸操作+加熱爐操作；方案二為固定床反應器操作+吸收與解吸操作+加熱爐操作；具體考核項目組合在競賽前由裁判長抽簽確定。分別考核三個單元的冷態開車、正常運行、事故處理和正常停車等工況，并在操作過程中回答隨機生成的操作思考題。返回目錄返回目錄9時間時間項項 目目

5、2013年選擇間歇反應釜操作（或固定床反應器操作）、吸收與解吸分離操作和加熱爐操作三個典型的化工單元操作進行考核，項目組合分兩種方案。方案一為間歇反應釜操作+吸收與解吸操作+加熱爐操作；方案二為固定床反應器操作+吸收與解吸操作+加熱爐操作；具體考核項目組合在競賽前由裁判長抽簽確定。分別考核三個單元的冷態開車、正常運行、事故處理和正常停車等工況，并在操作過程中回答隨機生成的操作思考題。 返回目錄返回目錄10化工仿真：模仿真實的化工生產，可分為物理仿真和軟件仿真仿真軟件是模擬化工廠DCS（集散式控制系統）系統生產過程的操作軟件，它通過對溫度、壓力、流量、物位等四大參數的跟蹤和控制，實現學習者對化工

6、裝置的模擬生產操作過程。對仿真軟件的操控，可以提高學習者發現問題、分析問題和解決問題的職業能力。第一節第一節 概述概述返回目錄返回目錄11 二、化工自動化及DCS系統 1.化工生產過程控制化工生產過程控制 化工生產過程要求各工藝參數要維持穩定，但是在生產過程中由于各種因素的影響，這些工藝參數經常出現波動，實際的數值與規定的數值之間存在偏差。要達到穩定操作，就必須對這些工藝變量進行實時監測，并對工藝生產過程進行控制，以消除偏差使工藝變量恢復到規定數值。 控制的方法可分為手動調節（人工調節）和自動調節（利用相關自動化控制儀表調節）第一節第一節 概述概述返回目錄返回目錄12第一節第一節 概述概述表表

7、1.1：工藝常見的參數及其代號：工藝常見的參數及其代號工藝參數工藝參數代號代號溫度T壓力P液位L流量F質量W速度（頻率）S濕度K返回目錄返回目錄13 2.化工儀表及自動化化工儀表及自動化 對化工生產過程變量的檢測、變送和顯示，是由化工儀表來實現的。常見儀表功能及代號見表1.2第一節第一節 概述概述表表1.2：常見儀表功能及其代號：常見儀表功能及其代號 儀表功能儀表功能代號代號指示I記錄R控制C報警A積分Q聯鎖S變送T返回目錄返回目錄14 化工儀表第一節第一節 概述概述返回目錄返回目錄15 儀表的圖示方法儀表的圖示方法 工藝圖上常用圓來表示儀表，上半圓填寫字母表示所測變量以及儀表功能；下半圓填寫

8、數字表示儀表的位號。 如：第一節第一節 概述概述壓力指示儀表，位號壓力指示儀表，位號101流量記錄控制儀表，位號流量記錄控制儀表，位號101返回目錄返回目錄16 仿真軟件中儀表的表示：第一節第一節 概述概述返回目錄返回目錄17 3.DCS控制系統 DCS即集散控制系統，即分散控制（各工藝參數分散控制），集中操作。它與計算機技術的發展息息相關，目前廣泛應用于各類工業生產的控制 仿真軟件系統中可使用多種風格的DCS系統第一節第一節 概述概述返回目錄返回目錄18 三、東方仿真軟件操作界面如右圖：在DCS圖中通過PID控制器調整自動閥門的開關閉合。在PID控制器中可以實現自動/AUT、手動/MAN、串

9、級/CAS三種控制模式的切換?！続UT】計算機自動控制【MAN】計算機手動控制【CAS】串級控制，兩個調節器串聯起來工作，其中一個調節器的輸出作為另一個調節器的設定值【PV】實際測量值【SP】自動控制時候的設定值，儀表可以根據SP值和PV值之間的偏差，自動調節閥門的開度；在自動/AUT模式下可以調節此參數?！綩P】計算機手動設定值。輸入0100的數據調節閥門的開度；在手動/MAN模式下可以調節此參數。第一節第一節 概述概述返回目錄返回目錄19 四、PISP平臺評分系統（指導、診斷、評測）第一節第一節 概述概述返回目錄返回目錄20 1.操作狀態指示第一節第一節 概述概述返回目錄返回目錄21n 一

10、、流體輸送機械概述一、流體輸送機械概述第二節第二節 離心泵仿真離心泵仿真返回目錄返回目錄22n 一、流體輸送機械概述一、流體輸送機械概述1.為流體提供動力為流體提供動力,以滿足輸送要求以滿足輸送要求; 2.為工藝過程創造必要的壓強條件為工藝過程創造必要的壓強條件;按輸送流體性質：氣體輸送機械按輸送流體性質：氣體輸送機械 液體輸送機械（泵）液體輸送機械（泵）按作用原理：離心式按作用原理：離心式 容積式容積式 流體作用式流體作用式 第二節第二節 離心泵仿真離心泵仿真返回目錄返回目錄23n 二、離心泵的結構與工作原理二、離心泵的結構與工作原理電機：電機：動力部分動力部分葉輪：葉輪：將電機的機械能傳給

11、液體將電機的機械能傳給液體泵軸：泵軸：葉輪緊固于泵軸上葉輪緊固于泵軸上泵殼泵殼(蝸殼蝸殼)：作用是匯集內葉輪拋出的液體，：作用是匯集內葉輪拋出的液體，同時將高速液體的部分動能轉化為靜壓能同時將高速液體的部分動能轉化為靜壓能軸封裝置軸封裝置：泵軸與泵殼之間的密封稱為軸：泵軸與泵殼之間的密封稱為軸封。封。作用是防止高壓液體從泵殼內沿軸的四周作用是防止高壓液體從泵殼內沿軸的四周漏出，或者外界空氣以相反方向漏入泵殼漏出，或者外界空氣以相反方向漏入泵殼內。內。第二節第二節 離心泵仿真離心泵仿真返回目錄返回目錄24n 二、離心泵的結構與工作原理二、離心泵的結構與工作原理第二節第二節 離心泵仿真離心泵仿真返

12、回目錄返回目錄25n 二、離心泵的結構與工作原理二、離心泵的結構與工作原理第二節第二節 離心泵仿真離心泵仿真返回目錄返回目錄26n 二、離心泵的結構與工作原理二、離心泵的結構與工作原理第二節第二節 離心泵仿真離心泵仿真返回目錄返回目錄27n 二、離心泵的結構與工作原理二、離心泵的結構與工作原理離心泵啟動時，若泵內存有空氣，由于空氣密度很低，旋轉后產生的離心力小，因而葉輪中心區所形成的低壓不足以將儲槽內的液體吸入泵內，雖啟動離心泵也不能輸送液體。在啟動前向殼內灌滿液體，趕出氣體。做好殼體的密封工作，灌水的閥門和蓮蓬頭不能漏水密封性要好。 第二節第二節 離心泵仿真離心泵仿真返回目錄返回目錄28n

13、三、離心泵的操作（軟件仿真）三、離心泵的操作（軟件仿真）第二節第二節 離心泵仿真離心泵仿真返回目錄返回目錄29第二節第二節 離心泵仿真離心泵仿真返回目錄返回目錄30V101V101的壓力由調節器的壓力由調節器PIC101PIC101分程控制，調節閥分程控制，調節閥PV101PV101的分程動作示意的分程動作示意圖如圖所示。圖如圖所示。第二節第二節 離心泵仿真離心泵仿真返回目錄返回目錄31第三節第三節 換熱器仿真換熱器仿真套管換熱器套管換熱器蛇管換熱器蛇管換熱器返回目錄返回目錄32第三節第三節 換熱器仿真換熱器仿真板式換熱器套管換熱器返回目錄返回目錄33一、換熱器的工業用途第三節第三節 換熱器仿

14、真換熱器仿真 1.處理工藝介質以達到規定溫度 2.生產過程中加熱或降溫 3.工藝過程中改變相態：如工廠中的鍋爐房 4.回收熱量返回目錄返回目錄34第三節第三節 換熱器仿真換熱器仿真 二、換熱器冷態開車仿真操作二、換熱器冷態開車仿真操作 1.工藝流程返回目錄返回目錄35冷物料流程冷物料流程進口溫度92加熱至出口溫度加熱至出口溫度145熱物料流程熱物料流程進口溫度225返回目錄返回目錄36第三節第三節 換熱器仿真換熱器仿真 二、換熱器冷態開車仿真操作二、換熱器冷態開車仿真操作 1.工藝流程 2.本單元復雜控制說明返回目錄返回目錄37第三節第三節 換熱器仿真換熱器仿真復雜控制：熱物流的出口溫度控制復

15、雜控制：熱物流的出口溫度控制進換熱器進換熱器不進換熱器不進換熱器0.0%100%0.0%100.0%T V 101AT V 101B調 節 器 輸 出位閥TV101BTV101A點擊返回點擊返回點擊返回點擊返回返回目錄返回目錄40第三節第三節 換熱器仿真換熱器仿真 二、換熱器冷態開車仿真操作二、換熱器冷態開車仿真操作 1.工藝流程 2.本單元復雜控制說明 3. 冷態開車步驟 階段一：冷料進料 階段二：熱料進料 步驟一：啟動冷物流進料泵P101A 步驟二：冷物流E101進料 步驟一：啟動熱物流入口泵P102A 步驟二：熱物流進料椰子返回目錄返回目錄41第三節第三節 換熱器仿真換熱器仿真 三、換熱

16、器的故障判斷三、換熱器的故障判斷換熱器的故障處理換熱器的故障處理返回目錄返回目錄42第三節第三節 換熱器仿真換熱器仿真 三、換熱器的故障判斷三、換熱器的故障判斷 1.故障現象觀看故障現象觀看故障現象故障類型主要現象FIC101閥卡（冷進料閥）閥卡（冷進料閥）P101A泵壞（冷料泵）泵壞（冷料泵） P102A A TV101A閥卡閥卡部分管堵部分管堵換熱器結垢嚴重換熱器結垢嚴重FIC101流量P101泵出口壓力冷物流出口溫度P101泵出口壓力急驟下降FIC101流量急驟減小。冷出口溫度，汽化率P102泵出口壓力急驟下降。冷出口溫度，汽化率熱物流經換熱后的溫度降低冷物流出口溫度降低。熱物流流量冷出

17、口溫度，汽化率熱物流P102泵出口壓略熱物流出口溫度高換熱器常見故障及其現象返回目錄返回目錄44 三、換熱器的故障判斷三、換熱器的故障判斷 1.故障現象 2.故障判斷練習第三節第三節 換熱器仿真換熱器仿真觀察未知故障現象，判斷故障類型觀察未知故障現象，判斷故障類型返回目錄返回目錄45 四、課堂小結第三節第三節 換熱器仿真換熱器仿真 一、一、換熱器的工業用途換熱器的工業用途 換熱器的換熱器的仿真操作仿真操作 二、二、換熱器的冷態開車仿真操作換熱器的冷態開車仿真操作A:先進冷物料先進冷物料B:先進熱物料先進熱物料返回目錄返回目錄46 四、課堂小結第三節第三節 換熱器仿真換熱器仿真 一、一、換熱器的

18、工業用途換熱器的工業用途 換熱器的換熱器的仿真操作仿真操作 二、二、換熱器的冷態開車仿真操作換熱器的冷態開車仿真操作 三、三、換熱器的故障判斷換熱器的故障判斷返回目錄返回目錄47一、間歇反應釜介紹第四節第四節 間歇反應釜仿真間歇反應釜仿真返回目錄返回目錄48 冷卻方式第四節第四節 間歇反應釜仿真間歇反應釜仿真返回目錄返回目錄49 二、工藝簡述 間歇反應在助劑、制藥、染料等行業的生產過程中很常見。本工藝過程的產品（2巰基苯并噻唑）就是橡膠制品硫化促進劑DM（2,2-二硫代苯并噻唑）的中間產品 工序共有三種原料，多硫化鈉（Na2Sn）、鄰硝基氯苯（C6H4ClNO2）及二硫化碳（CS2）。第四節第

19、四節 間歇反應釜仿真間歇反應釜仿真返回目錄返回目錄50 主反應如下： +Na2SnC12H8N2S2O4+2NaCl+(n-2)S C12H8N2S2O4+2CS2+2H2O+3Na2Sn2C7H4NS2Na+2H2S +3Na2S2O3+(3n+4)S 副反應如下： C6H4NClO2Na2SnH2O C6H6NCl+Na2S2O3+S第四節第四節 間歇反應釜仿真間歇反應釜仿真ClNO2返回目錄返回目錄51 三、控制要點 本工藝流程中，主反應的活化能要比副反應的活化能要高，因此升溫后更利于主反應收率。在90的時候，主反應和副反應的速度比較接近，因此，要盡量延長反應溫度在90以上時的時間，以獲

20、得更多的主反應產物。第四節第四節 間歇反應釜仿真間歇反應釜仿真返回目錄返回目錄52關于反應控制：關于反應控制：90以上有利于主反應，120以上溫度較難控制，128以上發生危險，連鎖啟動（若啟動則攪拌器關閉且溫度迅速下降無法控制，點擊“連鎖重置”來解除）1.保證安全的情況下迅速升溫來減少副產物2.溫度升至75時將TIC101開51%，開啟冷卻水。溫度升至110之前應逐漸加大至100%，避免溫度過高3.溫度控制在115，為反應最佳溫度。第四節第四節 間歇反應釜仿真間歇反應釜仿真返回目錄返回目錄53第五節第五節 間歇反應釜仿真間歇反應釜仿真返回目錄返回目錄54第五節第五節 間歇反應釜仿真間歇反應釜仿

21、真返回目錄返回目錄55第五節第五節 固定床反應器固定床反應器 一、固定床反應器簡介 有機化工中常用以催化反應。所謂固定指裝填固體催化劑或固體反應物，堆積成一定高度（或厚度）的床層，反應中床層靜止（固定），流體通過床層進行反應。 固定床反應器主要用于氣固相催化反應或氣固相或液固相非催化反應返回目錄返回目錄56 固定床列管反應器固定床列管反應器第五節第五節 固定床反應器固定床反應器返回目錄返回目錄57 二、工藝簡述 本流程為利用催化加氫脫乙炔的工藝。乙炔是通過等溫加氫反應器除掉的,反應器溫度由殼側中冷劑溫度控制。 主反應為：nC2H22nH2(C2H6)n，該反應是放熱反應。 冷卻介質為液態丁烷，

22、通過丁烷蒸發帶走反應器中的熱量 第五節第五節 固定床反應器固定床反應器返回目錄返回目錄58 工藝流程第五節第五節 固定床反應器固定床反應器C2H6去去EV423儲罐儲罐LI1426EH423H2C2H2蒸汽蒸汽EH424ER424AER424BEV429EH429PI1424ATI1427BPI1424BTI1427APIC1426FIC1425FIC1427TIC1466丁烷丁烷固定床反應器PID工藝流程圖返回目錄返回目錄59第五節第五節 固定床反應器固定床反應器EH423H2C2H2C2H6去去EV423儲罐儲罐蒸汽蒸汽EH424ER424AEV429EH429PI1424ATI1427A

23、LI1426PIC1426FIC1425FIC1427TIC1466丁烷丁烷固定床反應器PID工藝流程圖返回目錄返回目錄60C2H6去去EV423儲罐儲罐LI1426EH423H2C2H2蒸汽蒸汽EH424ER424AER424BEV429EH429PI1424ATI1427BPI1424BTI1427APIC1426FIC1425FIC1427TIC1466丁烷丁烷固定床反應器PID工藝流程圖第五節第五節 固定床反應器固定床反應器返回目錄返回目錄61三、控制要點1.C2H2的流量從開始就要控制，穩定在56186.8，允許偏差1000 為了使反應器能快速升壓到2.523MPa，KXV1413應

24、盡量保持小開度 3.H2流量的控制(開H2前確認TIC1466溫度值穩定在38 1) 第五節第五節 固定床反應器固定床反應器返回目錄返回目錄62返回目錄返回目錄63第五節第五節 固定床反應器固定床反應器返回目錄返回目錄64第五節第五節 固定床反應器固定床反應器返回目錄返回目錄65第六節第六節 加熱爐仿真加熱爐仿真 一、單元操作-傳熱 熱量傳遞（傳熱）是化工單元操作中最常見的過程之一，化工生產中常伴隨著熱量變化，需要進行加熱、冷卻、保溫、回收熱量等過程，都涉及到傳熱 傳熱的基本方式有三種：熱傳導、熱對流、熱輻射固體導熱固體導熱流體導熱流體導熱電磁波電磁波(高溫高溫)返回目錄返回目錄66 二、傳熱

25、設備第六節第六節 加熱爐仿真加熱爐仿真返回目錄返回目錄67第六節第六節 加熱爐仿真加熱爐仿真返回目錄返回目錄68 三、仿真工藝流程簡述 本單元選擇的是石油化工生產中最常用的管式加熱爐。管式加熱爐是一種直接受熱式加熱設備，主要用于加熱液體或氣體化工原料，所用燃料通常有燃料油和燃料氣。管式加熱爐的傳熱方式以輻射傳熱為主第六節第六節 加熱爐仿真加熱爐仿真返回目錄返回目錄69第六節第六節 加熱爐仿真加熱爐仿真 四、操作要點排煙排煙通風通風返回目錄返回目錄70第六節第六節 加熱爐仿真加熱爐仿真 余熱回收：采暖水返回目錄返回目錄71 四、仿真界面第六節第六節 加熱爐仿真加熱爐仿真故障故障返回目錄返回目錄7

26、2 一、吸收與解吸 1.吸收 吸收是化工單元操作中常見的一種，用以分離氣體混合物 其原理是利用氣體混合物中各個組分在液體(吸收劑)中的溶解度不同,來實現分離?？煞譃槲锢砗突瘜W吸收。 吸收涉及氣液兩相接觸，常用兩相逆流操作。操作一般在填料吸收塔內進行 氣相液相第七節第七節 吸收吸收-解吸仿真解吸仿真返回目錄返回目錄73富氣吸收液（貧液）富液貧氣吸收過程示意圖吸收過程示意圖第七節第七節 吸收吸收-解吸仿真解吸仿真返回目錄返回目錄74 2.解吸 解吸是吸收的逆過程。 解吸操作不但能獲得純度較高的氣體溶質，而且可使吸收劑得以再生和循環使用。因此，工業上采用吸收和解吸聯合操作的流程 常用的解吸方法是減壓

27、、升溫或吹氣（空氣或水蒸氣）。第七節第七節 吸收吸收-解吸仿真解吸仿真返回目錄返回目錄75第七節第七節 吸收吸收-解吸仿真解吸仿真 氣吸收液（富液，來自吸收塔）吸收液（富液，來自吸收塔）貧液（可循環使用）貧液（可循環使用）富氣解吸過程示意圖解吸過程示意圖返回目錄返回目錄76 二、仿真工藝簡介 該單元以C6油為吸收劑,分離氣體混合物(其中C4:25.13，CO和CO2:6.26，N2:64.58，H2:3.5，O2:0.53)中的C4組分(吸收質)。第七節第七節 吸收吸收-解吸仿真解吸仿真返回目錄返回目錄77第七節第七節 吸收吸收-解吸仿真解吸仿真吸收塔冷凝器C6油儲罐泵貧油貧氣富氣（含C4）富油去解析塔排空吸收工藝流程吸收工藝流程換熱器解吸塔再沸器泵冷凝器回流罐C4產品貧油解吸工藝流程解吸工藝流程返回目錄返回目錄79第七節第七節 吸收吸收-解吸仿真解吸仿真返回目錄返回目錄80 三、仿真界面第七節第七節 吸收吸收-解吸仿真解吸仿真返回目錄返回目錄