化工仿真综合训练模板.docx

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化工仿真综合训练模板

综合训练

一、解释

1、仿真：

即使用项目模型将特定于某一具体层次的不确定性转化为它们对目标的影响，该影响是在项目仿真项目整体的层次上表示的。

项目仿真利用计算机模型和某一具体层次的风险估计。

2、离心泵:

是根据离心力原理设计的，高速旋转的叶轮叶片带动水转动，将水甩出,从而达到输送的目的。

离心泵有好多种，从使用上可以分为民用与工业用泵；从输送介质上可以分为清水泵、杂质泵、耐腐蚀泵等。

3、热交换器:

是用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置，是对流传热及热传导的一种工业应用。

换热器可以按不同的方式分类。

按其操作过程可分为间壁式、混合式、蓄热（或称回热式）三大类；按其表面的紧凑程度可分为紧凑式和非紧凑式两类。

4、透平：

将流体介质中蕴有的能量转换成机械功的机器，又称涡轮。

透平是英文turbine的音译，源于拉丁文turbo一词，意为旋转物体。

5、往复压缩：

通过活塞或隔膜在气缸内作往复运动来压缩和输送气体。

6、间歇反应：

按批量进行反应，所需的原料一次装入反应器，然后在其中进行反应，经一定的时间后，达到所要求的反应程度便卸除全部反应物料。

7、精馏：

一种利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法，是工业上应用最广的液体混合物分离操作，广泛用于石油、化工、轻工、食品、冶金等部门。

8、盘车：

所谓“盘车”是指在启动电机前，用人力将电机转动几圈，用以判断由电机带动的负荷（即机械或传动部分）是否有卡死而阻力增大的情况，从而不会使电机的启动负荷变大而损坏电机（即烧坏）。

9、考克：

考克是COCK的读音，通常就是指旋塞式的小阀。

主要供开启和关闭管道和设备介质之用。

10、压缩机（compressor），将低压气体提升为高压的一种从动的流体机械。

是制冷系统的心脏，它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力，从而实现压缩→冷凝→膨胀→蒸发（吸热）的制冷循环。

11、真空泵；是一种旋转式变容真空泵须有前级泵配合方可使用在较宽的压力范围内有较大的抽速对被抽除气体中含有灰尘和水蒸汽不敏感广泛用于冶金、化工、食品、电子镀膜等行业。

12、冷态开车主要是从介质温度来看，一般来说就是在开车时引进常温介质且开车过程中介质不升温流转，主要是贯通流程。

13、安全阀：

进口蒸汽或气体侧介质静压超过其起座压力整定值时能突然全开的自动泄压阀门。

是锅炉及压力容器防止超压的重要安全部件。

14、截止阀是指关闭件（阀瓣）沿阀座中心线移动的阀门。

截止阀（stopvalve,GlobeValve）的启闭件是塞形的阀瓣，密封面呈平面或锥面，阀瓣沿阀座的中心线作直线运动。

阀杆的运动形式，（通用名称：

暗杆），也有升降旋转杆式，（通用名称：

明杆）截止阀是指关闭件（阀瓣）沿阀座中心线移动的阀门。

根据阀瓣的这种移动形式，阀座通口的变化是与阀瓣行程成正比例关系。

由于该类阀门的阀杆开启或关闭行程相对较短，而且具有非常可靠的切断功能，又由于阀座通口的变化与阀瓣的行程成正比例关系，非常适合于对流量的调节。

因此，这种类型的截流截止阀阀门非常适合作为切断或调节以及节流用。

15、膨胀阀是制冷系统中的一个重要部件，一般安装于储液筒和蒸发器之间。

膨胀阀使中温高压的液体制冷剂通过其节流成为低温低压的湿蒸汽，然后制冷剂在蒸发器中吸收热量达到制冷效果，膨胀阀通过蒸发器末端的过热度变化来控制阀门流量，防止出现蒸发器面积利用不足和敲缸现象。

16、齿轮：

轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件。

齿轮是能互相啮合的有齿的机械零件。

17、飞轮：

具有适当转动惯量、起贮存和释放动能作用的转动构件，常见于机器、汽车、自行车等，具有较大转动惯量的轮状蓄能器。

18、泛汽：

具有热势能的过热蒸汽经管道引入汽轮机后，便将热势能转变成动能。

高速流动的蒸汽推动汽轮机转子转动，形成机械能。

释放出热势能的蒸汽从汽轮机下部的排汽口排出，称为泛汽。

二、问答

1、简述各章节工作原理

1）离心泵----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，液体受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，于是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，填补了被排出液体的位置。

2）热交换器----工作原理

  本热交换器为双程列管式结构，起冷却作用，管程走冷却水（冷流）。

含量30％的磷酸钾溶液走壳程（热流）。

3）透平与往复压缩----工作原理

本压缩系统由蒸汽透平驱动的往复式压缩机组成，此外还包括了复水系统和润滑油系统的主要操作。

本系统将两种典型的动设备集成在一起，可以同时训练两种动设备的操作。

采用自产蒸汽驱动蒸汽透平取代电动机，是国际流行的节能方法。

  4）间歇反应----工作原理

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；反应过程中有主副反应的竞争，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，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。

为了便于管道输送和计量，必须将其熔化，并保存于具有夹套蒸汽加热的储罐中。

计量时，利用压缩空气将液态邻硝基氯苯压至高位槽，高位槽也具有夹套保温系统。

4．缩合反应工序

  缩合工序历经下料、加热升温、冷却控制、保温、出料及反应釜清洗阶段。

  邻硝基氯苯、多硫化钠和二硫化碳在反应釜中经夹套蒸汽加入适度的热量后，将发生复杂的化学反应，产生促进剂M的钠盐及其副产物。

缩合反应不是一步合成，实践证明还伴有副反应发生。

缩合收率的大小与这个副反应有密切关系。

当硫指数较低时，反应是向副反应方向进行。

主反应的活化能高于副反应，因此提高反应温度有利于主反应的进行。

但在本反应中若升温过快、过高，将可能造成不可遏制的爆炸而产生危险事故。

 保温阶段之目的是尽可能多地获得所期望的产物。

为了最大限度地减少副产物的生成，必须保持较高的反应釜温度。

操作员应经常注意釜内压力和温度，当温度压力有所下降时，应向夹套内通入适当蒸汽以保持原有的釜温、釜压。

  缩合反应历经保温阶段后，接着利用蒸汽压力将缩合釜内的料液压入下道工序。

出料完毕，用蒸汽吹洗反应釜，为下一批作业做好准备。

本间歇反应岗位操作即告完成。

  5）精馏系统-----工作原理

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（主要有C4、C5、C6、C7等），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以上组分的其他馏分。

因此本塔相当于二元精馏。

工艺流程为：

来自脱丙烷塔的釜液，压力为0.78MPa, 温度为65℃（由TI-1指示），经进料手操阀V1和进料流量控制FIC-1，从脱丁烷塔（DA-405）的第21块塔板进入（全塔共有40块板）。

在本塔提馏段第32块塔板处设有灵敏板温度检测及塔温调节器TIC-3（主调节器）与塔釜加热蒸汽流量调节器FIC-3（副调节器）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，引压至差压指示仪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充压阀。

系统开车时塔压低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。

2、压缩机的工作原理

当压缩机的曲轴旋转时，通过连杆的传动，活塞便做往复运动，由气缸内壁、气缸盖和活塞顶面所构成的工作容积则会发生周期性变化。

活塞式压缩机的活塞从气缸盖处开始运动时，气缸内的工作容积逐渐增大，这时，气体即沿着进气管，推开进气阀而进入气缸，直到工作容积变到最大时为止，进气阀关闭；活塞式压缩机的活塞反向运动时，气缸内工作容积缩小，气体压力升高，当气缸内压力达到并略高于排气压力时，排气阀打开，气体排出气缸，直到活塞运动到极限位置为止，排气阀关闭。

当活塞式压缩机的活塞再次反向运动时，上述过程重复出现。

总之，活塞式压缩机的曲轴旋转一周，活塞往复一次，气缸内相继实现进气、压缩、排气的过程，即完成一个工作循环。

3、简述真空泵的类型

（1）按真空泵的工作原理分类

①抽除式，真空泵抽吸系统中的气体，并将气体分子排至系统之外。

②捕集式。

真空泵捕集系统中的气体分子，直接吸附在泵工作壁面上而不排出系统。

（2）按真空泵结构分类

①机械式。

这类真空泵类似于压缩机，属于容积型的有往复式与回转式结构，还有属于动力式的涡轮分子泵，它们都属于抽除式真空泵。

②喷射泵。

有喷射泵与扩散泵两种形式，还有将二者组合在一起的增压泵，也都属于抽除式真空泵。

③吸着式。

依靠物理或化学方法使气体分子吸着在泵壁表面，属于捕集式真空泵。

（3）按真空泵在系统中的工作职能分类

①主抽气泵。

实现所要求压力的主要工作泵。

②预抽气泵。

当主抽气泵不能在大气状态直接开始抽吸时，需要预抽泵先抽至某一压力，主抽气泵方能进入工作。

③前级泵。

当主抽气泵不能将所抽气体直接排入大气时，需串接前级泵排送。

④维持泵。

当主抽气泵完成所要求的压力停止工作后，由于系统泄漏或表面蒸发等原因，压力可能升高，因此用维持泵继续抽吸。

4、冷凝器的种类

冷凝器按其冷却介质不同，可分为水冷式、空气冷却式、蒸发式三大类。

5、制冷原理制冷从本质上讲就是让空气中分子运动减慢，形象点说就是让空气冷却。

制冷系统由4个基本部分即压缩机、冷凝器、节流部件、蒸发器组成。

由铜管将四大件按一定顺序连接成一个封闭系统，系统内充注一定量的制冷剂。

一般的空调用制冷剂为氟里昂，以往通常采用的是R22，现在有些空调的氟里昂已经采用新型的环保型制冷剂R407。

以上是蒸汽压缩制冷系统。

以制冷为例，压缩机吸入来自蒸发器的低温低压的氟里昂气体压缩成高温高压的氟里昂气体，然后流经热力膨胀阀（毛细管），节流成低温低压的氟里昂汽液两相物体，然后低温低压的氟里昂液体在蒸发器中吸收来自室内空气的热量，成为低温低压的氟里昂气体，低温低压的氟里昂气体又被压缩机吸人。

室内空气经过蒸发器后，释放了热量，空气温度下降。

如此压缩-----冷凝----节流----蒸发反复循环，制冷剂不断带走室内空气的热量，从而降低了房间的温度。

制热时，通过四通阀的切换，改变了制冷剂的流动方向，使室外热交换器成为蒸发器，吸收了室外空气的热量，而室内的蒸发去成为冷凝器，将热量散发在室内，达到制热的目的。

6、简述喷射式真空泵的工作原理

答：

喷射泵是利用流动时的动能与静压能相互转化的原理来吸送流体的，工作液体可以是蒸汽，也可以是液体。

喷射泵由工作喷嘴和扩压器及混合室相连而组成。

工作喷嘴和扩压器这两个部件组成了一条断面变化的特殊气流管道。

工作蒸气在高压下以很高的速度从喷嘴喷出，在喷射过种中，气流通过喷嘴可将静压能转变为动能。

工作蒸汽压强和泵的出口压强之间的压力差，使工作蒸汽在管道中流动。

亚音速的气流在扩压器的渐扩流动时是降速增压的。

混合气流在扩压器出口处，压力增加，速度下降，而后从压出口排出。

故喷射泵也是一台气体压缩机。