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《化工工藝虛擬模擬與安全分析》以化工工藝操作、DCS控制、化工過程虛擬模擬和化工工藝安全分析為編寫主線,以自研的動態類比與分析系統DSAS為工具,通過兩種化工單元操作和三種化工工藝操作的具體實例來說明虛擬模擬技術在化工實習中的基礎應用,每章均配有工程案例分析及習題和推薦閱讀材料。
《化工工藝虛擬模擬與安全分析》可作為高等院校化工、石油、生物、製藥、食品、環境、材料等專業的本、專科學生的電腦模擬和實習實訓教材,也可供這些專業的科研、設計、管理及生產人員參考使用。
上篇基礎知識
第1章化工工藝模擬2
1.1化工工藝簡介2
1.1.1化工工藝定義2
1.1.2化工工藝過程3
1.2虛擬模擬定義4
1.2.1系統模擬的概念4
1.2.2虛擬實境的概念5
1.2.3虛擬模擬的概念6
1.2.4虛擬模擬訓練系統的概念7
1.3虛擬模擬技術概述8
1.3.1虛擬模擬技術的發展8
1.3.2虛擬模擬技術的特點9
1.3.3虛擬模擬技術的應用9
1.4化工生產中的虛擬模擬技術10
1.4.1化工虛擬模擬技術的應用背景10
1.4.2化工虛擬模擬技術的現狀與發展11
1.4.3化工虛擬模擬技術的作用及意義12
1.5化工工藝模擬的主要用途13
1.5.1工藝開停車13
1.5.2工藝分析15
1.5.3控制方案研究16
1.5.4安全分析16
習題17
推薦閱讀材料17
第2章控制系統25
2.1化工工藝中的控制系統25
2.1.1概述25
2.1.2基本控制系統的組成28
2.1.3常見的控制結構29
2.1.4典型化工設備的控制方案32
2.1.5控制系統操作要點35
2.2DCS系統38
2.2.1概述38
2.2.2DCS系統操作39
2.2.3DCS畫面40
習題42
推薦閱讀材料42
參考文獻44
第3章化工工藝操作45
3.1設備投運45
3.1.1開車安全檢查45
3.1.2水運和汽運46
3.1.3耐壓試驗47
3.1.4吹掃與置換49
3.1.5抽加盲板49
3.2儀錶使用50
3.2.1液位計的投用與檢查50
3.2.2壓力錶的投用與檢查51
3.2.3溫度計的投用與檢查52
3.2.4流量表的投用與檢查53
3.2.5調節閥失靈的判斷和處理54
3.3操作安全55
3.3.1設備運行前的鈍化防爆技術55
3.3.2設備的啟停55
3.3.3設備運行中閥門的使用和維護58
3.3.4設備中的排液(水)59
3.3.5設備運行中管線跑料的處理60
3.3.6勞保用品的正確使用61
3.3.7安全生產措施的應用62
習題65
推薦閱讀材料66
中篇典型化工工藝虛擬模擬
第4章DSAS虛擬模擬軟體70
4.1模擬軟體簡介70
4.2化工過程動態類比系統結構71
4.2.1軟體功能說明71
4.2.2學員台SStation71
4.2.3教師台TStation72
4.2.4動態類比與分析系統DSAS73
4.2.5仿集散控制系統VDCS73
4.3VDCS操作方法75
4.43D虛擬現場作業系統3DField77
習題79
推薦閱讀材料80
參考文獻80
第5章脫丙烷精餾塔模擬軟體操作81
5.1脫丙烷精餾工藝流程描述81
5.2主要設備、主要調節器及儀錶說明82
5.3裝置開車程式83
5.4裝置停車程式85
5.5異常工況及事故處理85
習題86
推薦閱讀材料87
參考文獻89
第6章催化裂化吸收塔模擬軟體操作90
6.1催化裂化吸收工序流程描述90
6.2主要設備、主要調節器及儀錶說明91
6.3裝置開車程式93
6.4正常操作94
6.5裝置停車程式94
6.6異常工況及事故處理95
習題96
推薦閱讀材料97
參考文獻100
第7章電石法生產乙炔工藝模擬操作101
7.1乙炔工藝流程描述101
7.1.1乙炔生產方法簡介101
7.1.2電石法生產乙炔工藝描述101
7.2主要設備103
7.3裝置開車程式103
7.3.1破碎崗位103
7.3.2發生上料崗位104
7.3.3發生排渣崗位104
7.3.4清淨崗位105
7.4裝置停車程式106
7.4.1破碎崗位106
7.4.2發生上料崗位106
7.4.3發生排渣崗位107
7.4.4清淨崗位107
7.5事故處理107
習題107
推薦閱讀材料108
參考文獻109
第8章合成氨合成工序模擬操作110
8.1合成氨合成工序流程描述110
8.1.1合成氨生產方法簡介110
8.1.2合成工序流程描述111
8.2主要設備112
8.3裝置開車程式112
8.4裝置停車程式114
8.5事故處理114
8.5.1IS04501-氨合成部分114
8.5.2IS04502-開工加熱爐115
8.5.3IS04503-氨分離器低液位聯鎖115
8.5.4IS04504-緩衝槽D04502高液位聯鎖115
8.5.5IS04601-氨壓縮機的跳閘116
8.5.6I04505-緩衝槽D04502低液位116
8.5.7IS04602-尾氣放火炬跳閘116
8.5.8I04603-閃蒸槽D04601低液位聯鎖117
8.5.9I04604-氨排放泵P04602聯鎖117
習題117
推薦閱讀材料119
參考文獻119
第9章乙烯直接氧化法生產乙醛工藝模擬操作120
9.1乙烯直接氧化法生產乙醛工藝流程描述120
9.1.1反應單元121
9.1.2蒸餾單元122
9.1.3再生單元122
9.1.4中間罐區123
9.2主要設備、主要調節器及儀錶說明123
9.3裝置開車程式128
9.3.1開車前的準備工作128
9.3.2反應單元開車128
9.3.3蒸餾單元開車129
9.3.4中間罐區開車130
9.3.5再生單元開車130
9.4裝置停車程式131
9.4.1反應單元停車程式131
9.4.2蒸餾單元停車程式131
9.4.3再生單元停車程式132
9.5事故處理132
習題134
推薦閱讀材料134
下篇化工工藝運行安全分析
第10章化工安全分析138
10.1化工安全分析的基本概念138
10.1.1化工安全分析的由來138
10.1.2化工安全分析的分類139
10.1.3化工安全分析的目的和作用140
10.2化工工藝安全分析方法141
10.3HAZOP分析方法145
10.3.1HAZOP分析的原理146
10.3.2HAZOP分析的實施過程146
10.3.3HAZOP分析的優勢149
10.3.4HAZOP分析的不足150
10.3.5HAZOP分析的國內外現狀和發展趨勢150
10.4化工工藝安全分析的發展趨勢152
習題153
推薦閱讀材料154
參考文獻155
第11章基於動態類比的化工工藝安全分析156
11.1化工過程動態類比的基本概念156
11.2化工過程動態類比平臺158
11.2.1AspenPlus穩態模擬平臺簡介158
11.2.2AspenDynamics動態類比平臺簡介159
11.2.3AspenHYSYS動態類比平臺簡介161
11.3基於AspenDynamics的HAZOP分析162
11.3.1DynSim-HAZOP方法的原理162
11.3.2DynSim-HAZOP方法的流程163
11.3.3DynSim-HAZOP方法的定量化方法164
11.4合成氨合成工序案例164
11.4.1合成氨合成系統中潛在危險因素分析164
11.4.2合成氨合成系統的穩、動態類比167
11.4.3合成氨合成系統的DynSim-HAZOP分析172
習題174
推薦閱讀材料175
參考文獻177
第12章安全與防護178
12.1化學工業發展伴生的新危險178
12.2化學工業對安全的新要求179
12.3石油化工安全生產的有關法律和規範179
12.4化工生產中的危險化學品183
12.5安全泄放裝置184
12.5.1安全泄放裝置的分類185
12.5.2安全閥保護裝置186
12.5.3爆破片裝置186
12.6安全聯鎖裝置187
12.6.1安全聯鎖裝置的分類187
12.6.2安全聯鎖裝置設計與應用188
12.7緊急停車裝置189
12.8安全教育190
12.8.1三級安全教育和特殊工種教育190
12.8.2安全教育的內容190
12.9人身防護措施191
12.9.1個人防護用品配置191
12.9.2事故應急處理措施191
習題192
推薦閱讀材料193
參考文獻195
附錄196
附錄A幾起重大化工生產事故案例分析196
附錄B常見易燃易爆氣體的燃燒熱和在空氣中的爆炸極限200
