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化工仿真技术实习报告

化工仿真技术实习报告

实习报告

化工仿真技术实习报告

实习名称:化工仿真技术

离心泵及其液位

一、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. 操作步骤

离心泵系统由一个贮水槽、一台主离心泵、一台备用离心泵、管线、调节器及阀门等组成。上游水源经管线由调节阀V1控制进入贮水槽。上游水流量通过孔板流量计FI检测。水槽液由调节器LIC控制,LIC的输出信号连接至V1。离心泵的入口管线连接至水槽下部。管线上设有手操阀V2及旁路备用手操阀V2B、离心泵入口压力表PI1。离心泵设有高点排气阀V5、低点排液阀V7及高低点连通管线上的连通阀V6。主离心泵电机开关是PK1,备用离心泵电机开关是PK2。离心泵电机功率N、总扬程H及效率M分别有数字显示。离心泵出口管线设有出口压力表PI2、止逆阀、出口阀V3、出口流量检测仪表、出口流量调节器FIC及调节阀V4。

二、工艺流程图(CAD绘制)

三、开车步骤

三、开车步骤

离心泵冷态开车

①检查各开关、手动阀门是否处于关闭状态。

②将液位调节器LIC置手动,调节器输出为零。

③将液位调节器FIC置手动,调节器输出为零。

④进行离心泵充水和排气操作。开离心泵入口阀V2,开离心泵排气阀V5,直

至排气口出现蓝色点,表示排气完成,关阀门V5。

⑤为了防止离心泵开动后贮水槽液位下降至零,手动操作LIC的输出使液位上

升到50%时投自动。或先将LIC投自动,待离心泵启动后再将LIC给定值提升至50%。

⑥在泵出口阀V3关闭的前提下,开离心泵电机开关PK1,低负荷起动电动机。

⑦开离心泵出口阀V3,由于FIC的输出为零,离心泵输出流量为零。

⑧手动调整FIC的输出,使流量逐渐上升至6 kg/s且稳定不变时投自动。

⑨当贮水槽入口流量FI与离心泵出口流量FIC达到动态平衡时,离心泵开车达

到正常工况。此时各检测点指示值如下:

FIC 6.0 kg/s FI 6.0 kg/s

PI1 0.15 MPa PI2 0.44 MPa

LIC 50.0 % H 29.4 m

M 62.6 % N 2.76 kW

离心泵停车操作

①首先关闭离心泵出口阀V3。

②将LIC置手动,将输出逐步降为零。

③关PK1(停电机)。

④关离心泵进口阀V2。

⑤开离心泵低点排液阀V7及高点排气阀V5,直到蓝色点消失,说明泵体中的水排干。最

后关V7。

测取离心泵特性曲线

①离心泵开车达到正常工况后,FIC处于自动状态。首先将FIC的给定值逐步

提高到9 kg/s。当贮水槽入口流量FI与离心泵出口流量FIC达到动态平衡时,记录此时的流量(F)、扬程(H)、功率(N)和效率(M)。

②然后按照每次1 kg/s(或0.5 kg/s)的流量降低FIC的给定值。每降低一次,

等待系统动态平衡后记录一次数据,直到FIC的给定值降为零。

③将记录的数据描绘出H-F、N-F和 -F三条曲线。完成后与“G2” 画面(详见

图3-3)的标准曲线对照,应当完全一致。

事故设置及排除

1.离心泵入口阀门堵塞(F2)

事故现象:离心泵输送流量降为零。离心泵功率降低。流量超下限报警。

排除方法:首先关闭出口阀V3,再开旁路备用阀V2B,最后开V3阀恢复正常运转。

合格标准:根据事故现象能迅速作出合理判断。能及时关泵并打开阀门V2B,没有出

现贮水槽液位超上限报警,并且操作步骤的顺序正确为合格。2.电机故障(F3)

事故现象:电机突然停转。离心泵流量、功率、扬程和出口压力均降为零。贮水槽液位上升。

排除方法:立即启动备用泵。步骤是首先关闭离心泵出口阀V3,再开备用电机开关

PK2,最后开泵出口阀V3。

合格标准:判断准确。开备用泵的操作步骤正确,没有出现贮水槽液位超上限报警,为合格。

3.离心泵“气缚”故障(F4)

事故现象:离心泵几乎送不出流量,检测数据波动,流量下限报警。

排除方法:及时关闭出口阀V3。关电机开关PK1。打开高点排气阀V5,直至蓝色点出现后,

关阀门V5。然后按开车规程开车。

合格标准:根据事故现象能迅速作出合理判断。能及时停泵,打开阀门V5排气,并使离

心泵恢复正常运转为合格。

4.离心泵叶轮松脱(F5)

事故现象:离心泵流量、扬程和出口压力降为零,功率下降,贮水槽液位上升。排除方法:与电机故障相同,启动备用泵。

合格标准:判断正确。合格标准与电机故障相同。

5.FIC流量调节器故障(F6)

事故现象:FIC输出值大范围波动,导致各检测量波动。

排除方法:迅速将FIC调节器切换为手动,通过手动调整使过程恢复正常。

合格标准:判断正确。手动调整平稳,并且较快达到正常工况。

四、体会

通过本次离心泵的仿真模拟,让我更加清楚的了解离心泵的工作原理、工作过程以及如何测取离心泵的特性曲线,而且也学到了一些有关离心泵的一些故障以及排除方法。如:汽蚀现象是怎么形成,会引起离心泵的各个参数的如何变化,怎么处理汽蚀。离心泵是化工生产中最常用的设备,而此次的仿真模拟是接近工厂操作,各个参数的相关变化,和工厂有很多相似处,这对我以后的工作学习都有很大的好处。

热交换器

一、工艺流程简介

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)。

工艺要求:流量为18441 kg/h的冷却水,从20℃上升到30.8℃,将65℃流量为8849 kg/h 的磷酸钾溶液冷却到32℃。管程压力0.3MPa,壳程压力0.5MPa。

流程图画面“G1”中:阀门V4是高点排气阀。阀门V3和V7是低点排液阀。P2A为冷却水泵。P2B为冷却水备用泵。阀门V5和V6分别为泵P2A和P2B的出口阀。P1A为磷酸钾溶液泵。P1B为磷酸钾溶液备用泵。阀门V1和V2分别为泵P1A和P1B的出口阀。

FIC-1 是磷酸钾溶液的流量定值控制。采用PID单回路调节。

TIC-1 是磷酸钾溶液壳程出口温度控制,控制手段为管程冷却水的用量(间接关系)。采用PID单回路调节。

二、工艺流程图(CAD绘制)

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三、开车步骤

①开车前设备检验。冷却器试压,特别要检验壳程和管程是否有内漏现象,各阀门、管路、泵是否好用,大检修后盲板是否拆除,法兰连接处是否耐压不漏,是否完成吹扫等项工作(本项内容不包括在仿真软件中)。

②检查各开关、手动阀门是否处于关闭状态。各调节器应处于手动且输出为零。

③开冷却水泵P2A开关。

④开泵P2A的出口阀V5。

⑤调节器TIC-1置手动状态,逐渐开启冷却水调节阀至50%开度。

⑥开磷酸钾溶液泵P1A开关。

⑦开泵P1A的出口阀V1。

⑧调节器FIC-1置手动状态,逐渐开启磷酸钾溶液调节阀至10%。

⑨壳程高点排气。开阀V4,直到 V4阀出口显示蓝色色点,指示排气完成,关V4阀。

⑩手动调整冷却水量。当壳程出口温度手动调节至32 0.5℃且稳定不变后打自动。

四、体会

此次仿真模拟的是双管程的热交换器,在工厂中应用的比较广泛,主要多反应介质进行加热或者降温。本次的仿真实训能让我更加明白热交换器的工作原理,在操作过程中特别注意的是冷却水的用量要适当,否则会引起一系列的变化,这对以后工段不利。在热交换器停车时必须进行低点排液,排尽里面的冷却介质,防止热交换器的腐蚀等。

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(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。

二、工艺流程图(CAD绘制)

化工仿真技术实习报告

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①至④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(此步不完成,后续评分为零)。

⑥开冷凝器EA-406的冷却水出口阀V23。

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20%(进料量应大于100kmol/h),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0.78 MPa,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(即冷却水量),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,暂停进料。开再沸器EA-405A的加热蒸汽入口阀V3和

出口阀V4。

⑾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

约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。

⑿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,

启动泵G5A(GA405A),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300 kmol/h。

⒀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℃(实际需数小时)。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(主调

节器),将FIC-3投自动(副调节器),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(当塔顶AI-1不合格且LIC-2大于80%,应及时开阀门V25排放。同理,

当塔釜AI-2不合格且LIC-1大于80%,应及时开阀门V24排放)。

⒁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370 kmol/h时将FIC-1投自动。⒂手动FIC-2的输出将回流量提升至350 kmol/h左右,投自动。

⒃塔顶采出:提升进料量的同时,应监视回流罐液位。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(GA406A),再开泵出口阀V17。手动调

节LIC-2的输出,当液位调至50%时投自动。

⒄塔底采出:提升进料量的同时,应监视塔釜液位。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。⒅将塔顶压力调节器PRC-2和PIC-1投超驰(用投串级代替)。

⒆微调各调节器给定值,使精馏塔达到设计工况:

FIC-1 370 kmol/h

FIC-2 350 kmol/h

LIC-1 50 %

LIC-2 50 %

TIC-3 78 ℃

PRC-2 0.35 MPa

AI-1 <0.5 %

AI-2 <1.5 %

四、体会

精馏在化工生产中应用比较广泛,主要分离沸点不通的物质,得到所需的产物。在《化工原理》中学习的也有精馏,此次实训能让我更加明白精馏的原理,有助于加深《化工原理》中有关精馏的学习。此次实训能让我更加了解精馏塔的构造,工作原理,对加料板和提馏段也有了清晰的认识,实训中的关键是塔釜温度的控制,升温不应过快。

吸收系统

五、工艺流程简介

来自前一工序的生成气(富气,其中的C4部分)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接触,将生成气中的C4组分吸收下来。未被吸收的不凝气由塔顶排出,

尾气经压力调节器PIC-308调节阀排至放空总管进入大气。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油经过手操阀V6进入吸收油储罐Fa-311,经罐底出口阀V7和V8至泵G2A,有出口阀V9排出,通过吸收油流量调节器的调节阀打入塔顶,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。盐水有入口阀V24进入EA-312管程出口由手操阀V25排出。随着生产的进行,吸收油因为部分损耗导致液位下降。要定期用V22排放尾气分离罐内的液体,用V6补充新鲜C6油入储罐

六、工艺流程图(CAD绘制)

七、开车步骤

?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”、“YBT”、“N2S”、“N2H”。

?建立吸收塔和解吸塔系统C6又冷循环和热循环

①开V6,向FA-311引入贫油,LI-311上升。

②当LI-311上升置50%之前,先全开V7、V8,启动泵G2A,然后开V9、V12、

V13。当LI-311上升置55%左右,手动开FRC-311的输出为20%,当塔内持液量建立后,吸收塔液位LIC-310上升。注意调整V6 阀,保证LI-311不超限。

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同时投入自动和串级。

④当LIC-312达50%之前,全开V18、V19、V20、V21、V24和V25。当LIC-312

达50%时投自动。此时已建立C6油的循环。

?氮气的升压开氮气充气阀VN2,将DA-302压力提高到1.0MPa以上,关VN2。?接收富气确认热循环已建立,氮充压已完成,可开始进富气。

①逐渐开V1,同时开V2;约10%~20%左右。

②开V4、V5,当PIC-308压力升至1.2MPa左右时投自动。

③随压力上升,逐渐开大V1、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。

?手动开TIC-312的输出使温度降低至5℃左右,投自动。

?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)。

?提升进富气负荷逐渐开大V1和V2,待吸收塔顶温TI-309下降置7.0℃左右,是进气流量缓缓提高到5000kg/h左右。

?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%

LIC-312 50% LI-309 50%

LI-311 50% AI-301 <0.6%

AI-302 <0.6%

八、体会

通过对吸收系统的仿真实习,一方面我加深了对吸收原理的巩固,另一方面对吸收的实际操作过程也有了进一步的了解,受益匪浅,在操作过程中要注意检测个点的压力,严格控制压力的增长以防止压力达不到标准,或者超限引起报警。