化工仿真技术实习报告

实 习 学 专 班 姓 指 导日

实 习 报 告

名 称： 化工仿真技术 院： 化学工程学院 业： 化学工程与工艺 级： 化工班 名： 学 号 教 师： 期： 2012年4月25日

目 录

一、实习目的 ..................................................................................... 2 二、实习内容 ..................................................................................... 3 第1章 离心泵及其液位 .................................................................... 3

1、工艺流程简介 ............................................................................................... 3 2、工艺流程图 ................................................................................................... 5 3、开车步骤 ...................................................................................................... 5

第二章 热交换器................................................................................ 7

一、工艺流程简介.............................................................................................. 7 二、工艺流程图（CAD绘制） ........................................................................... 8 三、开车步骤..................................................................................................... 8

第三章 精馏系统.............................................................................. 10

一、工艺流程简介............................................................................................ 10 二、工艺流程图（CAD绘制） ..........................................................................11 三、开车步骤....................................................................................................11

第四章 吸收系统.............................................................................. 14

一、工艺流程简介............................................................................................ 14 二、工艺流程图（CAD绘制） ......................................................................... 15 三、开车步骤................................................................................................... 15

第五章 间歇反应.............................................................................. 18

一、工艺流程简介............................................................................................ 18 二、工艺流程图（CAD绘制） ......................................................................... 19 三、开车步骤................................................................................................... 21

三、实习体会 ................................................................................... 25

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一、实习目的

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二、实习内容

第1章 离心泵及其液位

1、工艺流程简介

1.工作原理

离心泵一般由电动机带动。启动前须在离心泵的壳体内充满被输送的液体。当电机通过联轴结带动叶轮高速旋转时，液体收到叶片的推力同时旋转，由于离心力的作用，液体从叶轮中心被甩向叶轮外沿，以高速流入泵壳，当液体到达蜗形通道后。由于截面积逐渐扩大，大部分动能变成静压能，由于液体以较高的压力送至所需的地方。当叶轮中心的流体被甩出后，泵壳吸入口形成了一定的真空，在压差的作用下，液体经吸入管吸入泵壳内，填补了被排除液体的位置。

2.“气缚”现象

离心泵若在启动前未充满液体，则离心泵壳内极易存在空气，由于空气密度很小，所产生的离心力就很小。此时在吸入口形成的真空不足以将液体吸入离心泵内，因而不能输送液体，这种现象为“气缚”。所以离心泵在开动前必须首先将被输送的液体充满泵体，并进行高点排气。

3.“气蚀”现象

通常，离心泵叶轮入口是压力最低的部位，如果这个部位液体的压力等于或低于在该温度下的饱和蒸汽压力，就会有蒸汽及溶解在液体中的气体从液体中大量逸出，形成许多蒸汽和气体混合物的气泡。这些小气泡随着液体流入高压区后，汽泡破裂重新凝结。在凝结过程中，质点加速运动相互撞击，产生很高的局部压力。在压力很大、频率很高的连续打击下，离心泵体金属表面逐渐因疲劳而损坏，寿命大为缩短。离心泵的安装位置不当、流量调节不当或者入口管路阻力太大时都会造成“气蚀”。

4.离心泵的特性曲线

离心泵的流量（F）、扬程（H）、功率（N）和效率（η）是其重要的性能参数。这些性能参数之间存在一定的关系，可以通过实验测定。通过实验测定所绘制的曲线，称为离心泵的特性曲线。通常的离心泵特性曲线有如下三种。

1）H-F曲线 表示离心泵流量F和扬程H的关系。离心泵的扬程在较大流量范围内是随流量增大而减小。不同型号的离心泵，H-F曲线有所不同。相同型号的离心泵，特性曲线也不一定完全一样。

2）N-F曲线 表示离心泵流量F和功率N的关系，N随F的增大而增大。显然，当流量为零时，离心泵消耗的功率最小。因此，启动离心泵时，为了减少电机启动电流，应将离心泵出口阀门关闭。

3）η-F曲线 表示离心泵流量F和效率η的关系。此曲线的最高点是离心

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11）缓慢提升负荷。逐渐手动将磷酸钾溶液的流量增加至8800kg/h左右投自动。开车达正常工况的设计值见工艺说明。

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第三章 精馏系统

一、工艺流程简介

脱丁烷塔是大型乙烯装置中的一部分。本塔将来自脱丙烷塔釜的烃类混合物，根据其相对挥发度的不同，在精馏塔内分离为塔顶C4馏分，含少量C5馏分，塔釜主要为裂解汽油，即C5以上组分的其它馏分。

工艺流程为：来自脱丙烷塔的釜液，压力为0.78MPa，温度为65℃，经进料手操阀V1和进料流量控制FIC-1，从脱丁烷塔的第21块塔板进入。在本塔提溜段第32块塔板处设有灵敏板温度检测器及塔温调节器TIC-3与塔釜加热蒸汽流量调节器FIC-3构成的串级控制。

塔釜液位由LIC-1控制。塔釜液一部分经LIC-1调节阀作为产品采出，采出流量由FI-4指示，一部分经再沸器（EA-405A/B）的管程汽化为蒸汽返回塔底，使轻组分上升。再沸器采用低压蒸汽加热，釜温由TI-4指示。设置两台再沸器的目的是釜液可能含烯烃，容易聚合堵管。万一发生此种情况，便于切换。再沸器A的加热蒸汽来自FIC-3所控制的0.35MPa低压蒸汽，通过入口阀V3进入壳程，凝液由阀V4排放。再沸器B的加热蒸汽亦来自FIC-3所控制的0.35MPa低压蒸汽，入口阀为V8，排凝阀为V9。塔釜设排放手操阀V24，当塔釜液位超高但不合格不允许采出时排放用（排放液回收）。塔顶和塔底分别设有取压阀V6和V7，引压至压差指示仪PDI-3，及时反映本塔的阻力降。此外塔顶设压力调节器PRC-2，塔底设压力指示仪PI-4，也能反映塔压降。

塔顶的上升蒸汽出口温度由TI-2指示，经塔顶冷凝器（EA-406）全部冷凝成液体，冷凝液靠位差流入立式回流罐（FA-405）。冷凝器以冷却水为冷剂，冷却水流量由FI-6指示，受控于PRC-2的调节阀，进入EA-406的壳程，经阀V23排出。回流罐液位由LIC-2控制。其中一部分液体经阀V13进入主回流泵GA405A，电机开关为G5A。泵出口阀为V12。回流泵输出的物料通过流量调节器FIC-2的控制进入塔顶。备用回流泵的入口阀为V15，出口阀为V14，泵电机开关是G5B。另一部分作为产品经入口阀V16，用主泵GA-406A送下道工序处理。主泵电机开关为G6A，出口阀为V17。顶采备用泵GA-406B的入口阀为V18，电机开关为G6B，泵出口阀为V19。顶采泵输出的物料由回流罐液位调节器LIC-2控制，以维持回流罐的液位。回流罐底设排放手操阀V25,用于当液位超高但不合格不允许采出时排放用（排放液回收）。

手操阀VC4是C4冲压阀。系统开车时塔压会导致进料的前段时间内入口部分因进料大量闪蒸而过冷，局部过冷会损坏塔设备。进料前用C4充压可防止闪蒸。

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二、工艺流程图（CAD绘制）

三、开车步骤

单塔冷态开车和多塔串联冷态开车在方法上的主要区别是：单塔开车时允许在进料达到一定的塔釜液位时暂停进料，以便有充分的时间调整塔的运行状态。而多塔串联冷态开车时，各塔的进料往往是前塔的塔釜或塔顶的出料。因此进料量仅允许适当减小，但不能停止，否则会干扰相关的塔，导致停车。

精馏塔开车前应当完成如下主要准备工作：管线及设备试压；拆除盲板；管线及设备氮气吹扫和氮气置换；检测及控制仪表检验与校零；公用工程投用；系统排放和脱水等。本软件简化为以下一至四步操作。

1）开车前的准备工作：将各阀门关闭。各调节器置手动，且输出为零。 2）开“N2”开关，表示氮气置换合格。 3）开“G.Y.”开关，表示公用工程具备。 4）开“Y.B.”开关，表示仪表投用。

5）开C4充压阀VC4，待塔压PRC-2达0.31MPa以上，关VC4，防止进料闪蒸，使塔设备局部过冷。

6）开冷凝器EA-406的冷却水出口阀V23。

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7）开差压阀V6和V7。

8）开进料前阀V1。手动操作FIC-1的输出约为20%，进料经过一段时间在提馏段各塔板流动和建立持液量的时间迟后，塔釜液位LIC-1上升。由于进料压力达0.78MPa，温度为65℃，所以进塔后部分闪蒸使塔压上升。

9）通过手动PRC-2输出，控制塔顶压力在0.35MPa左右，投自动。 10）当塔釜液位上升达60%左右时，暂停进料。开再沸器EA-405A的加热蒸汽入口阀V3和出口阀V4。

11）手动开加热蒸汽量FIC-3的输出约20%，使塔釜物料温度上升直到沸腾。塔釜温度低于108℃的阶段为潜热段，此时塔顶温度上升较慢，回流罐液位也无明显上升。

12）注意当塔釜温度高于108℃后，塔顶温度及回流罐液位明显上升。说明塔釜物料开始沸腾。为了防止回流罐抽空，当回流罐液位上升至10%左右，开GA405A泵的入口阀V13，启动阀G5A，然后开泵出口阀V12。手动FIC-2的输出大于50%，进行全回流。回流量应大于300kmol/h。

13）调整塔温进行分离质量控制。此时塔灵敏板温度TIC-3大约为69~72℃左右。缓慢调整塔釜加热量FIC-3，以每分钟0.5℃提升TIC-3直到78℃。缓慢提升温度的目的是使物料在各塔板上充分进行汽液平衡，将轻组分向塔顶升华，将重组分向塔釜沉降。当TIC-3的给定值升至78℃时，将灵敏板温度控制TIC-3投自动，将FIC-3投自动，然后两调节器投串级。同时观察塔顶C5含量AI-1和塔底C4含量AI-2，应当趋于合格。同时注意确保塔釜液位LIC-1和回流罐液位LIC-2不超限。

14）此刻塔顶及塔釜液位通常尚未达到50%，重开进料前阀V1，手动操作FIC-1的输出。可逐渐提升进料量，由于塔压及塔温都处于自动控制状态，塔釜加热量和塔顶冷却量会随进料增加而自动跟踪提升。最终进料流量达到370kmol/h时将FIC-1投自动。

15）手动FIC-2的输出将回流量提升至350kmol/h左右，投自动。 16）塔顶采出：提升进料量的同时，应见识回流罐液位。当塔顶C5含量AI-1低于0.5%且LIC-2达到50%左右时，先开V16阀，开泵G6A，再开泵出口阀V17。手动调节LIC-2输出，当液位调至50%时投自动。

17）塔底采出：提升进料量的同时，应见识塔釜液位。当塔底C4含量AI-2低于1.5%且LIC-2达到50%左右时，手动调节LIC-1的输出，当液位调至50%时投自动。

18）将塔顶塔里调节器PRC-2和PIC-1投超驰。 19）微调各调节器给定值，使精馏塔达到设计工况：

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FIC-1 370kmol/h FIC-2 350kmol/h LIC-1 50% LIC-2 50% TIC-3 78℃ PRC-2 0.35MPa AI-1 <0.5% AI-2 <1.5% 13

第四章 吸收系统

一、工艺流程简介

来自前一工序的生成气（富气，其中C4组分（包括C3、C2）占25.13%，CO和 CO2占 6.26%,N2占64.58%，H2占3.5%，O2占0.53%）从板式吸收塔DA—302底部经手操阀V1进入，与自上而下的吸收油（贫油，C6油）接触，将生成气中的C4组分吸收下来，未被吸收的不凝气（贫气）由塔顶排出，经手操阀V2进入盐水冷却器EA—306的壳程和尾气分离罐FA—304，通过手操阀V22回收冷凝的C6和C4，尾气经压力调节器PIC—308输出调节阀排至放空总管进入大气。PIC—308的输出调节阀设有前阀V4、后阀V5和旁路手操阀V3.冷却盐水经手操阀V26进入EA—306的管程，通过手操阀V27排出。

C6油通过手操阀V6进入吸收油储罐FA—311，经罐底出口阀V7和V8至泵G2A（G2B为备用泵），由出口阀V9排出，通过吸收油流量调节器FRC—311的输出调节阀（其前阀为V12，后阀啊为V13）打入塔顶，与自下而上的生成气接触，吸收其中的C4组分成为富油，从吸收塔底排出。塔底富油经出口阀V14、出口富油流量调节阀（其前阀为V15，后阀为V16），再经贫、富油热交换器EA—311的壳程，通过手操阀V17进入解吸塔DA—303.解吸塔塔顶成产出C4产品，解吸塔底部的C6油通过塔釜液位调节器LIC—312的输出调节阀（前阀为V19，后阀为V18）进入贫、富油热交换器EA—311的管程，出口经手操阀V20进入贫油冷却器EA—312的壳程，再经手操阀V21返回吸收油储罐FA—311循环使用。冷却器EA—312采用冷冻盐水使贫油温度下降，有利于提高吸收效率。盐水由入口阀V24进入EA—312管程，出口温度调节器TIC—312的输出调节阀，再经手操阀V25排出。随着生产过程的进行，尾气分离罐的液位将上升，吸收油因部分损耗导致储罐的液位有所下降。要定期用V22排放尾气分离罐内的液位，用V6补充新鲜的C6油入储罐。

主要工艺条件和指标：

吸收塔顶压 1.2MPa左右 吸收油温度 4~6℃ 富气流量 5000kg/h 贫油流量 13500kg/h 质量指标 吸收塔顶尾气中C4<0.5%，C6<0.6%

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二、工艺流程图（CAD绘制）

三、开车步骤

1.冷态开车

(1)开车前的准备工作

1）将各调节器置手动，且输出为零。 2）将各手操器和开关关闭。 3）开“GYG”，表示公用工程具备。 4）开“YBT”，表示仪表投用。

5）开“N2S”,表示系统氮气吹扫完成。 6）开“N2H”，表示氮气置换合格。

(2)建立吸收塔和解吸塔系统C6油冷循环和热循环 1）开阀门V6，向FA—311引入贫油，LI—311上升。

2）当LI—311上升至50%之前，先全开V7、V8，启动泵G2A。当LI—311上升至55%左右，手动开FRC—311的输出约20%，当塔内持液量建立后，吸收塔液位LIC—320上升。注意调整V6阀，保证LI—311不超限。

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3）当LIC—310达到50%之前，全开V14、V15、V16和V17。当LIC—310接近50%时，手动开FIC—310，C6油进入解吸塔，LIC—312上升。当LIC—310达到50%时将LIC—310和FIC—310同时投自动和串级。

4）当LIC—312达50%之前，全开V18、V19、V20、V24和V25。当LIC—312 达50%时投自动。此时已建立C6油的冷循环。由于设备及管线的持液量也基本建立，若继续进C6油会导致LI—311迅速上涨。应注意关小V6，防止LI—311超限。建立C6油循环时，稳定工况的关键是控制FRC—311不宜过大，否则难于控制各液位。冷循环一旦建立，解吸塔会立即升温（本软件仅仿真吸收塔部分，解吸塔的相关现象由软件自动生成。操作从略）。可观察到系统各测量点温度上升，说明系统已进入热循环阶段。

(3)但其升压 为了稳定的富气进塔的流量，调高开车阶段的吸收效率，在接受富气前将吸收塔用氮气升压有好处。开氮气充压阀VN2，将DA—302压力提到1.0MPa以上，关VN2。

(4)接受富气（C4混合气） 确认热循环已建立，氮充压完成，可开始进富气。

1）逐渐开V1，同时开V2约10%~20%左右。注意个监测点压力逐渐上升。 2）开V4、V5，当PIC—308压力升至1.2MPa左右投自动。

3）随压力上升，逐渐开大V1和V2，使FI—308达到2000kg/h左右 4）进富气达到一定负荷后，开V26和V27，调整两阀使TI—308在5℃以下，以便在FA—304中分离C6油。

(5)手动开TIC—312的输出 使温度降低至5℃左右，投自动。 (6)投自动和比值调节 设“AKB”为53.5%左右，将FRC—311投自动和比值调节（以串级表示）。

(7)提升富气负荷 逐渐开大V1和V2，待吸收塔顶温TI—309下降至7. 0℃左右，使进气流量缓缓提高到5000kg/h左右。注意当LI—309高于60%时，可适当开V22阀。由于C6油在吸收解吸过程中有一定损耗，当LI—311下降时应适当开大V6补充C6油。

(8)将系统调整到正常工况 设计值范围如下：

FI—308 5000kg/h FRC—311 13300kg/h PIC—308 1.20MPa TI—308 <5.0℃ TIC—312 5.0℃ LIC—310 50% FIC—312 50% LI—309 50% LI—311 50% AI—301 <0.6% AI—302 <0.6%

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2.正常开车

(1)停前状态及准备 同正常运行 (2)正常停车

1）开V22，使LI—309低于5%，关V22。

2）断开FRC—311的比值调节，将PIC—308置手动。 3）关V1，同时尽快关PIC—308输出。 4）关V26、V27。

5）待塔顶C4组成降至0.1%左右时，断开FIC—310的串级，手动关FRC—311，再关V9，停G2A泵，关V8，关V7。

6）待LIC—310降至0.0%时，开V22，使LI—309降至0.0%。 7）关FIC—310输出，关V14、V17。 8）将LIC——312置手动（约50%）。

9）当LIC—312降至0.0%时，关LIC—312输出，关V20、V21，再关V24、V25和TIC—312输出。

10）开V23，降LI—311液位。 11）开PIC—308输出降压。

12）待LI—311降至0.0%，关V23，待压力降至0.0MPa，关PIC—308. 13）氮吹扫。

14）待塔温升至24℃以上时，关闭所有阀门，停车完毕。 3.紧急停车

(1)停前状态及准备 同正常运行 (2)紧急停车

1）断开FRC—311的比值调节。

2）关闭V1，同时尽快手动关闭PIC—308. 3）开V22，降LI—309至0.0%，关V22。 4）关V26、V27。

5）在此基础上维持C6油循环状态。 6）完毕。

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第五章 间歇反应

一、工艺流程简介

间歇反应过程在精细化工、制药、催化剂制备、染料中间体等行业应用广泛。本间歇反应的物料特性差异大；多硫化钠需要通过反应制备；反应属放热过程。由于二硫化碳的饱和蒸汽压随温度上升而迅猛上升，冷却操作不当会发生剧烈爆炸；反应过程中又主副反应的竞争，必须设法抑制副反应，然而主反应的活化能较高，又期望较高的反应温度。如此多种因素交织在一起，使本间歇反应具有典型代表意义。

在叙述工艺过程之前必须说明，选择某公司有机厂的硫化促进剂间歇反应岗位为参照，目的在于使本仿真培训软件更具有工业背景，但并不拘泥于该流程的全部真实情况。为了使软件通用性更强，对某些细节作了适当的变通处理和简化。

有机厂缩合反应的产物是橡胶硫化促进剂DM的中间产品。它本身也是一种硫化促进剂，称为M，但活性不如DM。

DM是各种橡胶制品的硫化促进剂，它能大大加快橡胶硫化的速度。硫化作用能使橡胶的高分子结构变成网状，从而使橡胶的抗拉断力、抗氧化性、耐磨性等加强。它和促进剂D合用适用于棕色橡胶的硫化，与促进剂M合用适用于浅色橡胶硫化。

本间歇反应岗位包括了备料工序和缩合工序。基本原料为四种：硫化钠（Na2S）、硫磺（S）、邻硝基氯苯（C6H4ClNO2）及二硫化碳（CS2）。

备料工序包括多硫化钠制备与沉淀。二硫化碳计量，邻氯苯计量。 1.多硫化钠制备反应

此反应是将硫磺（S）、硫化钠（Na2S）和水混合，以蒸汽加热、搅拌，在常压开口容器中反应，得到多硫化钠溶液。反应时有副反应发生，此副反应在加热接近沸腾时才会有显著的反应速度。因此，多硫化钠制备温度不得超过85 ℃。

多硫化钠的含硫量以指数n表示。实验表明，硫指数较高时，促进剂的缩合反应产率提高。但当n增加至4时，产率趋于定值。此外，当硫指数过高时，缩合反应中析出游离硫的量增加，容易在蛇管和夹套传热面上结晶而影响传热，使反应过程中压力难于控制。所以硫指数应取适中值。

2.二硫化碳计量

二硫化碳易燃易爆，不溶于水，相对密度大于水。因此，可以采用水封隔绝空气保障安全。同时还能利用水压将储罐中的二硫化碳压至高位槽。高位槽具有夹套水冷系统。

3.邻硝基氯苯计量

邻硝基氯苯熔点为31.5℃，不溶于水，常温下呈固体状态。为了便于管道输

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如果控制合适，反应历经剧烈阶段之后，压力P、温度T会迅速下降。此时应逐步关小冷却水阀HV-18和HV-19，使反应釜温度保持在120℃（压力保持在0.68~0.70MPa左右），不断调整直至全部关闭掉HV-18和HV-19。当关闭HV-18和HV-19后出现压力下降时，可适当打开夹套蒸汽加热阀HV-17，仔细调整，使反应温度始终保持在120℃（压力保持在0.68~0.70MPa左右）5~10分钟（实际为2~3小时）。保温之目的在于使反应尽可能充分地进行，以便达到尽可能的主产物产率。此刻是观看开车成绩的最佳时刻。教师可参考记录曲线综合评价学员开车水平。

8.出料及清洗反应器

1）完成保温后，即可进入出料及反应釜清洗阶段。首先打开放空阀HV-21约10秒（实际为2~5分钟），放掉釜内残存的可燃气体及硫化氢。

2）关闭放空阀HV-21.打开出料增压蒸汽阀V23，使府内压力升至0.79MPa以上。

3）打开出料管预热阀V22及V24约10秒（实际为2~5分钟）。关闭V22及V24。

4）立即打开出料阀V20，观察反应釜液位H-3逐渐下降，但釜内压力不变。当液位H-3下降至0.09m时，压力开始迅速下降到0.44MPa左右，保持10秒充分吹洗反应釜及出料管。

5）关闭出料管V20及蒸汽增压阀V23。

6）打开蒸汽阀V24及放空阀HV-21吹洗反应釜10秒（实际为2~5分钟）。关闭阀门V24。至此全部反应岗位操作完毕，可进入操作下一批反应的准备工作。

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三、实习体会

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