化工仿真——实训与指导（杨百梅）（第三版）

前言
《化工仿真——实训与指导》第二版自2010年出版以来，受到广大读者的一致好评，并被评为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。10年间，仿真软件多次升级，导致第二版教材中的操作规程和软件不一致，亟待更新。本次修订更加注重培养学生规范操作、安全生产和节能环保等职业素质。
本次修订内容主要有以下几个方面：
① 通过二维码引入关键设备的动画，立体形象展现设备的结构和工作原理，有助于学生更好地理解和掌握。
② 删去了压缩机单元和锅炉单元。
③ 增加了多效蒸发单元、双塔精馏单元和聚氯乙烯生产工艺仿真项目。
④ 本教材所涉及仿真操作，均按照2019年9月北京东方仿真软件技术有限公司新升级的仿真软件进行了修订，有利于指导学生操作。
⑤ 本教材所设计操作步骤更加接近真实操作环境，有助于帮助学生完成虚拟和真实生产之间的衔接和过渡。
淄博职业学院杨百梅、张淑新、刁香、赵世霞、巩玉红和中国环境监测总站的张霞参加本次修订。张淑新修订第一篇；刁香修订第二篇的第8～14章、第17～22章和第三篇的第25章；赵世霞编写第15章、第16章和第三篇的第26章，修订第24章；巩玉红修订第23章、27章；张霞编写第三篇的第28章。全书由刁香、赵世霞统一定稿。
本书由北京东方仿真软件技术有限公司总经理许重华主审，并提出了很多宝贵意见，在此深表敬意和感谢。
修订过程中，得到了化学工业出版社有限公司和北京东方仿真软件技术有限公司的大力支持和协助，在此表示衷心感谢。
限于编者的水平，修订版仍难免存在不妥之处、敬请有关专家、教师和广大读者批评指正。

编者
2019年10月




第一版前言
随着现代化工生产技术的飞速发展，生产装置大型化、生产过程连续化和自动化程度越来越高，生产工艺过程复杂，工艺条件要求严格，常伴有高温、高压、易燃及原料、产品强烈的腐蚀性等不安全因素。学生按照常规方式到实习基地进行实训操作受到很大的局限性。而化工仿真实训，利用计算机模拟真实的操作控制环境，为实习受训人员提供安全、经济的离线训练条件，具有很强的实践性和可操作性。因此，为适应社会发展需求，培养石油化工领域应用型高等技术人才，我们根据北京东方仿真控制技术有限公司推出的化工单元操作和化工生产过程仿真软件，编写了本教程。
本书介绍了过程系统仿真、化工仿真系统学员站的使用方法及TDC3000培训系统的操作方法。为使学生能巩固已学的化工理论知识，并能用相关知识来指导自己的操作，提高其分析问题、解决问题的能力，在编写各化工仿真培训单元或过程使用方法时，我们都安排了工作原理简述和工艺流程简介，并配有带控制点的工艺流程图，仿DCS图，仿现场图和思考题，力求浅显、易懂，便于学习操作。选用的单元有离心泵、换热器、液位控制、加热炉、脱丁烷塔、吸收与解吸、压缩机、锅炉、固定床反应器、流化床反应器共10个单元。本书适用于学生在校学习，也可用于职工培训。
本书第二篇8～12章由杨百梅编写，第一篇3～7章、第二篇17～18章由丁金城编写，第二篇13～14章由于乃臣编写，第二篇15～19章由董云会编写，第一篇1～2章由赵增典编写，第二篇19章由尹德成编写。全书由杨百梅统稿。
本书由山东理工大学化工学院院长于先进博士主审，并提出了很多宝贵建议，在此深表敬意和感谢。
因编者水平有限，编写时间仓促，错漏之处在所难免，请读者批评、指正。

编者
2004年3月





第二版前言
为满足化工技术类各专业的实训教学、生产实习、精品课程建设以及各类技能大赛、职业培训和职业技能鉴定等的需求，进一步适应教、学、做一体，工作过程导向课程和项目教学的需要，更加完善教材内容，特对《化工仿真》第一版进行修订，推出第二版。
本次修订参考了多种化工仿真实训教材，征求了读者的使用意见，总结了作者的教学经验，根据东方化工仿真公司所提供最新版本的化工仿真软件进行编写。尤其在内容上，较之第一版做了大幅度的增加。
本次修订内容主要有以下几个方面。
① 根据升级后的东方仿真软件版本，我们重新编写了第一篇基础知识部分。同时，考虑到网络教育的发展前景，对北京东方仿真软件技术公司的在线培训系统的使用做了简要说明。
② 增加了真空系统、催化剂萃取控制和二氧化碳压缩机工段３个单元操作。
③ 增加了５个典型化工产品生产的全流程仿真项目：聚丙烯生产、均苯四甲酸二酐生产、乙醛氧化制醋酸生产、甲醇生产、丙烯酸甲酯生产，涵盖了有机化工、高分子化工和精细化工生产领域。
④ 本教材所设计操作步骤更加接近真实操作环境，有利于帮助学生完成虚拟和真实生产之间的衔接和过渡。
⑤ 在文字叙述方面，修订了个别语言表达及内容上的不妥，使语言更加严谨规范。
淄博职业学院杨百梅、张淑新、刁香、巩玉红和赵世霞参加本次修订。张淑新编写第一篇；刁香修订了第8～18章，编写第19、20、21、22和25章；巩玉红编写第23、26和27章；赵世霞编写第24章。全书由杨百梅、张淑新、刁香统一定稿。
本书由山东理工大学化工学院院长于先进博士，北京东方仿真控制有限公司尉明春担任主审，并提出了很多宝贵意见，在此深表敬意和感谢。
修订过程中，得到淄博职业学院院长杨百梅教授的悉心指导和全力支持，北京东方仿真软件技术有限公司赵好菁萍、覃扬、于延申提供了大量宝贵资料和宝贵意见，在此表示衷心的感谢。
限于编者的水平，修订版仍难免存在疏漏和不妥之处，敬请有关专家、教师和广大读者批评指正。

编者
2010年1月

本书根据东方化工仿真公司所提供的最新版本的化工仿真软件进行编写，本次修订是在原有14个单元操作的基础上，删去了压缩机单元和锅炉单元，增加了多效蒸发单元、双塔精馏单元；典型化工产品生产的全流程仿真项目增加了聚氯乙烯生产工艺仿真项目。同时通过二维码引入关键设备的动画，立体形象展现设备的结构和工作原理，方便学生学习。本书内容涵盖了有机化工、高分子化工和精细化工生产领域，所设计的操作步骤更加接近真实操作环境，有利于帮助学生完成虚拟和真实生产之间的衔接和过渡。
本书可作为高职高专化工生产技术、高分子化工、精细化工等专业教材，也可作为从事化工生产的技术人员和职工培训的参考用书。

第一篇基础知识
1化工仿真概述/002
1.1化工仿真系统/002
1.2化工仿真实训操作过程/004
1.3化工仿真实训操作要点/005

2化工仿真教学系统的运行/007
2.1STS软件运行环境/007
2.2程序激活/007

3STS仿真系统教师站/011
3.1教师站功能简介/011
3.2教师站网络连接和设置/017

4STS仿真系统学员站/022
4.1仿真软件的启动/022
4.2菜单介绍/024
4.3画面介绍/027

5STS仿真评分系统/031
5.1操作状态指示/031
5.2操作方法指导/032
5.3操作诊断及诊断结果指示/033
5.4其他辅助功能/033

6TDC3000系统/035
6.1TDC3000键盘布置图/035
6.2按键作用说明/036
6.3TDC3000画面中的光标形式/038

7在线仿真培训系统/039
7.1在线仿真系统简介/039
7.2SimNet学员端的使用/039

第二篇化工单元操作
8离心泵单元/044
8.1实训目的/044
8.2工作原理/044
8.3工艺流程/044
8.4主要设备/045
8.5调节器、显示仪表及现场阀说明/046
8.6流程图画面/046
8.7操作规程/048
思考题/051

9液位控制单元/052
9.1实训目的/052
9.2工作原理/052
9.3工艺流程/052
9.4主要设备/054
9.5调节器、显示仪表及现场阀说明/054
9.6流程图画面/055
9.7操作规程/056
思考题/059

10换热器单元/060
10.1实训目的/060
10.2工作原理/060
10.3工艺流程/061
10.4主要设备/062
10.5调节器、显示仪表及现场阀说明/062
10.6流程图画面/063
10.7操作规程/064
思考题/067

11管式加热炉单元/068
11.1实训目的/068
11.2工作原理/068
11.3工艺流程/069
11.4主要设备/070
11.5调节器、显示仪表及现场阀说明/070
11.6流程图画面/072
11.7操作规程/073
思考题/078

12间歇反应釜单元/079
12.1实训目的/079
12.2工作原理/079
12.3工艺流程/079
12.4主要设备/080
12.5调节器、显示仪表及现场阀说明/080
12.6流程图画面/081
12.7操作规程/083
思考题/086

13精馏塔单元/087
13.1实训目的/087
13.2工作原理/087
13.3工艺流程/088
13.4主要设备/089
13.5调节器、显示仪表及现场阀说明/089
13.6流程图画面/090
13.7操作规程/092
思考题/097

14吸收解吸单元/098
14.1实训目的/098
14.2工作原理/098
14.3工艺流程/099
14.4主要设备/100
14.5调节器、显示仪表及现场阀说明/100
14.6流程图画面/102
14.7操作规程/105
思考题/112

15多效蒸发单元/113
15.1实训目的/113
15.2工作原理/113
15.3工艺流程/113
15.4主要设备/114
15.5调节器、显示仪表及现场阀说明/115
15.6仿真界面/116
15.7操作过程/117
思考题/120

16双塔精馏单元/121
16.1实训目的/121
16.2工作原理/121
16.3工艺流程/121
16.4主要设备/122
16.5调节器、显示仪表及现场阀说明/122
16.6流程图画面/124
16.7操作规程/126
思考题/132

17固定床反应器单元/133
17.1实训目的/133
17.2工作原理/133
17.3工艺流程/134
17.4主要设备/135
17.5调节器、显示仪表及现场阀说明/135
17.6流程图画面/136
17.7操作规程/137
思考题/141

18流化床反应器单元/142
18.1实训目的/142
18.2工作原理/142
18.3工艺流程/143
18.4主要设备/143
18.5调节器、显示仪表及现场阀说明/143
18.6流程图画面/144
18.7操作规程/146
思考题/150

19真空系统单元/151
19.1实训目的/151
19.2工作原理/151
19.3工艺流程/152
19.4主要设备/153
19.5调节器、显示仪表及现场阀说明/153
19.6流程图画面/154
19.7操作规程/158
思考题/160

20二氧化碳压缩单元/161
20.1实训目的/161
20.2工作原理/161
20.3工艺流程/163
20.4主要设备/164
20.5调节器、显示仪表及现场阀说明/164
20.6工艺报警及联锁系统/166
20.7流程图画面/167
20.8操作规程/169
思考题/173

21催化剂萃取控制单元/174
21.1实训目的/174
21.2工作原理/174
21.3工艺流程/174
21.4主要设备/175
21.5调节器、显示仪表及现场阀说明/176
21.6流程图画面/177
21.7操作规程/178
思考题/180

22罐区单元/181
22.1实训目的/181
22.2工作原理/181
22.3工艺流程/181
22.4主要设备/182
22.5调节器、显示仪表及现场阀说明/182
22.6流程图画面/183
22.7操作规程/186
思考题/187

第三篇化工产品全过程仿真操作
23聚丙烯聚合工段生产工艺/190
23.1实训目的/190
23.2工艺原理/190
23.3工艺流程/191
23.4主要设备/192
23.5调节器、显示仪表及现场阀说明/192
23.6流程图画面/193
23.7操作规程/200
思考题/207

24均苯四甲酸二酐生产工艺/208
24.1实训目的/208
24.2工艺原理/208
24.3工艺流程/209
24.4主要设备/211
24.5显示仪表/212
24.6流程图画面/213
24.7操作规程/221
思考题/232

25乙醛氧化制乙酸生产工艺/233
25.1实训目的/233
25.2工艺原理/233
25.3工艺流程/234
25.4主要设备/236
25.5调节器、显示仪表及现场阀说明/236
25.6流程图画面/238
25.7操作规程/248
思考题/259

26鲁奇甲醇合成生产工艺/260
26.1实训目的/260
26.2工艺原理/260
26.3工艺流程/261
26.4主要设备/262
26.5调节器、显示仪表及现场阀说明/263
26.6流程图画面/266
26.7操作规程/273
思考题/285

27丙烯酸甲酯生产工艺/287
27.1实训目的/287
27.2工艺原理/287
27.3工艺流程/288
27.4主要设备/289
27.5调节器、显示仪表及现场阀说明/290
27.6流程图画面/291
27.7操作规程/300
思考题/312

28聚氯乙烯生产工艺/313
28.1实训目的/313
28.2工艺原理/313
28.3生产原料/313
28.4工艺流程/314
28.5主要设备/315
28.6调节器、显示仪表、现场阀及复杂控制说明/316
28.7流程图画面/318
28.8操作规程/323
思考题/328

参考文献/329