化工精餾安全控制（簡體書）

本書為“化工精餾安全控制” 1 X職業技能等級證書的培訓教材。全書分為理論知識和仿真軟件操作兩部分。理論知識部分圍繞化工生產的特點，重點講解化工生產過程中重大危險源的辨識、分級，易燃易爆、有腐蝕性及毒害性危險化學品儲存的安全要求，以及電氣安全與靜電防護技術和職業危害防護等內容；重點介紹化工生產過程工藝參數、測量儀表以及簡單複雜控制系統在化工生產中的應用；重點介紹精餾塔附屬設備安全操作和維護保養以及試車、吹掃、清洗和氣密性檢查、水壓檢查等內容，精餾原理、氣液平衡、物料衡算、理論板數等理論知識。仿真軟件操作部分重點介紹精餾塔單元、雙塔精餾單元等4種3D仿真軟件的特色、工藝流程、操作規程以及開停車、故障等內容。本書適合高職化工類專業學生以及社會學習者參加“化工精餾安全控制”1 X職業技能等級證書考試備考使用，也可供相關企業技術人員參考。

中國化工教育協會於1995年經原化學工業部和原國家 共同批準、民政部注冊登記成立，是我國石油和化工行業從事教育服務的國家一級社會組織。2017年被國家民政部評為4A級社會組織。為了推動石油和化工行業1 X證書制度試點工作，在中國化工教育協會、全國石油和化工職業教育教學指導委員會的指導下，北京化育求賢教育科技有限公司於2020年成為 1 X證書試點的職業教育培訓評價組織，面向全國開展“化工精餾安全控制”職業技能等級證書的試點工作。“化工精餾安全控制”職業技能等級證書培訓教材是目前國內化工類專業1 X證書的首批培訓教材，該教材是在行業指導下，由寧波職業技術學院、北京化育求賢教育科技有限公司共同組織編寫。

隨著國家對石化行業結構調整和轉型升級提出新的要求，推動石化產業向集約化、規模化和綠色化發展，企業也對生產一線技術工人的技術能力、復合能力及綜合素質提出了新的要求。精餾被廣泛應用於化工、石化等行業中，並且在所有的分離方法中長期占據著主導地位，其在化工廠的基建投資中通常占有50%~90%的比重。能耗在化工、石化領域所占比例很重，其中約60%源於精餾過程，精餾對整個流程的生產能力、產質量量、能源消耗和原料消耗等都有重大影響。因此，為了培養化工精餾運行控制崗位的高端技術技能型人才，依據“化工精餾安全控制”職業技能等級標準和職業資格標準，我們組織編寫了這本1 X證書的培訓教材。本書在總結現有研究成果的基礎上，全面系統介紹了化工生產安全理論、化工自動化控制系統、精餾基礎、精餾操作(初級、中級、高級)以及仿真軟件操作等內容。全書以崗位操作技能為主線，著重介紹了化工精餾崗位操作必須掌握的化工安全生產理論、化工過程監測、簡單控制系統、複雜控制系統、安全儀表系統、精餾相關基本理論、操作規範、設備維護保養等知識；重視實際操作，堅持理論聯繫實踐，注重理論性與實用性相結合，力求體現當今化工精餾技術發展的新趨勢。本書由中國化工教育協會組織編寫，史海波、辛曉、魯闖擔任主編，張慧波擔任主審。具體編寫分工為：第1章(部分)、第2章(部分)、第3章(部分)、第4章(部分)和第5章由寧波職業技術學院史海波編寫；第1章(部分)、第2章(部分)和第3章(部分)由中國化工教育協會辛曉編寫；第2章(部分)、第3章(部分)和第4章(部分)由寧波職業技術學院魯闖編寫；第1章(部分)、第2章(部分)由寧波職業技術學院汪泠編寫； 第2章(部分)由寧波職業技術學院彭振博編寫；第3章(部分)由寧波職業技術學院李愛元編寫；第4章(部分)由寧波職業技術學院李浩編寫；第6章(部分)由臺州職業技術學院柯中爐編寫；第6章(部分)由平湖市職業中等專業學校姜晶編寫；第7章(部分)由杭州職業技術學院呂路平編寫；第7章(部分)、第8章由北京歐倍爾軟件技術開發有限公司陳波編寫；第9章由北京歐倍爾軟件技術開發有限公司張成林編寫。全書由史海波統稿。在本書的編寫過程中，北京歐倍爾軟件技術開發有限公司給予了大力支持，提供了大量資料。本書的編寫和出版還得到了中國化工教育協會等有關單位領導以及相關化工企業工程技術人員的大力支持和鼓勵，在此一並致謝!本書在編寫過程中參考和借鑒了國內外的一些教材和文獻資料，這些參考文獻已在書後列出。在此，也向這些參考文獻的作者表示衷心的感謝和崇高的敬意!由於編者水平和實踐經驗所限，書中不足之處在所難免，敬請廣大讀者批評指正。編者2022年3月

1　理論知識第1章 化工生產安全理論 0031.1 化工安全生產概述 0031.1.1 化工生產的特點 0031.1.2 安全警示標志 0031.2 化工生產過程中的重大危險源 0071.2.1 危險化學品重大危險源的定義 0071.2.2 危險化學品重大危險源的辨識 0071.2.3 危險化學品重大危險源的分級 0081.3 危險化學品安全技術 0091.3.1 危險化學品基礎知識 0091.3.2 危險化學品安全要求 0101.3.3 危險化學品事故的控制和防護措施 0131.4 電氣安全與靜電防護技術 0151.4.1 電氣事故概述 0151.4.2 觸電保護技術 0161.4.3 靜電的危害與消除 0201.5 職業危害及其預防 0211.5.1 生產性毒物危害 0211.5.2 物理因素危害 022第2章 化工自動化控制系統 0252.1 化工自動化 0252.1.1 化工自動化概述 0252.1.2 化工自動化的發展趨勢 0262.2 化工識圖 0272.2.1 工藝方案流程圖 0272.2.2 P&ID圖 0292.3 過程監測及儀表 0292.3.1 儀表基礎知識 0292.3.2 壓力檢測及儀表 0302.3.3 流量檢測及儀表 0322.3.4 物位檢測及儀表 0332.3.5 溫度檢測及儀表 0352.4 常用閥門 0372.4.1 手閥 0372.4.2 自控閥 0392.4.3 閥門的使用 0422.5 簡單控制系統 0442.5.1 簡單控制系統的結構和組成 0442.5.2 簡單控制系統的初步設計 0452.5.3 控制器控制規律的選擇及參數整定 0482.6 複雜控制系統 0532.6.1 串級控制系統 0542.6.2 比值控制系統 0612.6.3 分程控制系統 0632.7 安全儀表系統 0652.7.1 基本概念及縮略語 0652.7.2 安全完整性等級 0652.7.3 安全儀表系統組成及特點 0662.7.4 安全儀表系統功能和要求 0662.7.5 安全儀表系統設計的基本原則 067第3章 精餾基礎 0683.1 精餾的基本知識 0683.1.1 蒸餾與精餾的關係 0683.1.2 物質的三態與相變化 0683.1.3 氣-液相平衡 0693.2 連續精餾過程 0693.2.1 精餾的基本原理 0693.2.2 精餾過程的主要工藝控制參數 0693.2.3 物料揮發度 0703.3 精餾過程附屬設備 0703.3.1 原料罐 0703.3.2 離心泵 0713.3.3 流量計 0733.3.4 預熱器 0763.3.5 精餾塔 0773.3.6 精餾塔的附屬設備 0773.4 精餾塔的操作 0813.4.1 開車前的準備工作 0813.4.2 開車操作 0833.4.3 調節控制參數 0853.4.4 停車的操作過程 0873.4.5 配套公用工程 0883.4.6 生產原始記錄 0883.4.7 巡回檢查 088第4章 精餾初級、中級考試基礎知識 0904.1 化工裝置的吹掃和清洗 0904.1.1 吹掃和清洗的目的 0904.1.2 吹掃和清洗的一般規定 0904.1.3 管道系統的清洗 0914.1.4 蒸汽管道的吹掃 0924.2 化工裝置的氣密性檢查 0924.2.1 管道試壓的目的 0944.2.2 管道試壓的一般規定 0944.2.3 強度試驗 0954.2.4 嚴密性試驗 0954.3 設備和管道的酸洗、鈍化與脫脂 0984.3.1 酸洗和鈍化的目的 0984.3.2 酸洗和鈍化的操作方法 0984.3.3 脫脂的操作方法 0994.4 精餾的開車、停車操作 1014.4.1 開車條件 1014.4.2 開車準備 1024.4.3 停車要點 1024.5 常見精餾設備的操作與維護 1034.5.1 塔設備的操作與維護 1034.5.2 換熱器的操作使用與維護 1054.6 氣-液相平衡關係 1074.6.1 相組成的表示方法 1074.6.2 理想溶液的氣-液相平衡關係 1094.7 蒸餾和精餾 1134.7.1 簡單蒸餾的原理 1134.7.2 精餾的理論基礎 1154.8 連續精餾塔的計算 1174.8.1 全塔物料衡算 1184.8.2 精餾段物料衡算 1194.8.3 提餾段物料衡算 1204.9 進料狀況對操作線的影響 1214.9.1 飽和液體進料 1224.9.2 飽和蒸氣進料 1224.10 回流比 1234.10.1 最小回流比 1234.10.2 適宜回流比的確定 1244.11 精餾系統常見故障的判斷與處理 1254.11.1 精餾的操作分析 1254.11.2 異常工況及事故處理 127第5章 精餾高級考試基礎知識 1325.1 蒸餾裝置的吹掃與清洗 1325.1.1 系統吹掃的原則及要求 1325.1.2 吹洗的一般規定 1325.2 投料條件 1335.3 水聯運試車 1335.3.1 水聯運試車的條件 1335.3.2 水聯運試車方案 1345.3.3 水聯運試車流程 1345.4 精餾塔的塔板 1345.4.1 工業上對塔設備的要求 1345.4.2 板式塔的構造 1355.4.3 精餾塔的分類 1355.4.4 塔板的安裝 1385.5 精餾操作影響因素控制分析 1395.5.1 精餾塔操作壓力的控制 1395.5.2 精餾塔的操作控制 1395.5.3 采出量的影響 1405.6 班組經濟核算基礎知識 1415.6.1 開展班組經濟核算的意義 1415.6.2 班組經濟核算的組織形式 1425.7 進料狀況對q 線及操作線的影響 1425.7.1 操作線交點的軌跡方程———q 線方程式 1425.7.2 進料狀況對q 線及操作線的影響 1425.8 精餾塔塔板數的計算 1445.8.1 圖解法求理論塔板數 1445.8.2 逐板計算法求理論塔板數 1455.8.3 適宜的加料板位置 1475.8.4 全塔效率和實際塔板數 1485.8.5 單板效率 1495.9 回流比對精餾塔理論塔板數的影響 1495.10 全回流和最小理論塔板數 1495.11 連續精餾的熱量衡算 1505.11.1 全塔熱量衡算 1505.11.2 熱泵系統的原理及應用 1525.12 特殊蒸餾 1525.12.1 水蒸氣蒸餾 1525.12.2 恒沸蒸餾 1535.12.3 萃取蒸餾 1542　仿真軟件操作第6章 精餾塔單元3D 仿真軟件 1596.1 軟件簡介 1596.1.1 概述 1596.1.2 軟件特色 1596.2 軟件操作說明 1606.2.1 軟件啟動 1606.2.2 軟件操作 1606.2.3 3D基本操作 1636.3 工藝流程簡介 1636.3.1 工藝原理 1636.3.2 工藝過程說明 1646.4 工藝卡片 1646.4.1 設備列表 1646.4.2 閥門列表 1646.4.3 儀表列表 1656.4.4 工藝培訓內容 1656.5 複雜控制說明 1666.5.1 分程控制 1666.5.2 串級控制系統 1666.6 控制規程 1676.6.1 開車前準備 1676.6.2 冷態開車 1686.6.3 停車操作規程 1706.7 事故設置 1716.7.1 停電 1716.7.2 冷凝水中斷 1726.7.3 回流量調節閥FV103閥卡 1736.7.4 回流泵P101A故障 1746.7.5 停蒸汽 1746.7.6 熱蒸汽壓力過高 1756.7.7 熱蒸汽壓力過低 1756.7.8 塔釜出料調節閥卡 1756.7.9 儀表風停 1756.7.10 進料壓力突然增大 1766.7.11 回流罐液位超高 1776.7.12 原料液進料調節閥卡 1776.8 現場圖和DCS圖 177第7章 雙塔精餾單元3D 仿真軟件 1817.1 軟件簡介 1817.1.1 概述 1817.1.2 軟件特色 1817.2 軟件操作說明 1827.2.1 軟件啟動 1827.2.2 軟件操作 1827.2.3 3D基本操作 1857.3 工藝流程簡介 1867.3.1 工藝原理 1867.3.2 工藝過程說明 1867.4 工藝卡片 1877.4.1 設備列表 1877.4.2 閥門列表 1877.4.3 儀表列表 1887.4.4 工藝培訓內容 1897.5 複雜控制說明 1907.6 控制規程 1917.6.1 開車前準備 1917.6.2 冷態開車 1927.6.3 停車操作規程 1957.6.4 正常操作 1977.7 事故設置 1987.7.1 停電 1987.7.2 儀表風停 2007.7.3 塔釜出料調節閥閥卡 2017.7.4 泵故障 2017.7.5 回流罐液位超高 2017.7.6 回流量調節閥閥卡 2027.7.7 熱蒸汽壓力過低 2027.7.8 熱蒸汽壓力過高 2037.7.9 停加熱蒸汽 2047.7.10 進料壓力突然增大 2057.7.11 停冷卻水 2057.7.12 進料壓力突然減小 2077.8 現場圖和DCS圖 207第8章 精餾塔作業現場應急處置虛擬仿真軟件 2118.1 工藝流程簡介 2118.1.1 工藝原理 2118.1.2 工藝流程 2118.2 工藝卡片 2118.2.1 設備列表 2118.2.2 閥門列表 2128.2.3 儀表列表 2128.2.4 工藝數據 2138.3 複雜控制說明 2138.3.1 分程控制 2138.3.2 串級控制系統 2148.4 操作規程 2148.4.1 精餾塔回流罐泄漏著火 2148.4.2 精餾塔機械密封泄漏著火 2178.4.3 精餾塔塔底法蘭泄漏著火 2198.5 3D軟件功能說明 2218.5.1 基本介紹 2218.5.2 詳細介紹 223第9章 受限空間作業安全3D 虛擬仿真軟件 2269.1 軟件介紹 2269.1.1 概述 2269.1.2 軟件特色 2269.2 受限空間作業概述 2279.2.1 受限空間的定義 2279.2.2 特殊受限空間 2279.2.3 受限空間作業定義 2279.3 作業流程 2279.3.1 工作流程 2279.3.2 受限空間作業過程詳細描述 2279.4 人員職責 2309.4.1 審批人員職責 2309.4.2 作業人員職責 2309.4.3 監護人員職責 2319.4.4 作業負責人職責 2319.5 仿真操作流程 2319.5.1 作業申請 2319.5.2 風險評估 2319.5.3 安全措施 2319.5.4 書面審查 2329.5.5 現場核查 2329.5.6 批準作業 2329.5.7 安全交底 2329.5.8 實施作業 2329.5.9 作業完成 2339.5.10 關閉作業 2339.6 3D軟件功能說明 2339.6.1 軟件啟動 2339.6.2 功能介紹 2359.6.3 界面介紹 2359.7 仿真界面 238參考文獻 241