本书为“化工精馏安全控制”教育部1+X职业技能等级证书的培训教材。
全书分为理论知识和仿真软件操作两部分。理论知识部分围绕化工生产的特点，重点讲解化工生产过程中重大危险源的辨识、分级，易燃易爆、有腐蚀性及毒害性危险化学品储存的安全要求，以及电气安全与静电防护技术和职业危害防护等内容；重点介绍化工生产过程工艺参数、测量仪表以及简单复杂控制系统在化工生产中的应用；重点介绍精馏塔附属设备安全操作和维护保养以及试车、吹扫、清洗和气密性检查、水压检查等内容，精馏原理、气液平衡、物料衡算、理论板数等理论知识。仿真软件操作部分重点介绍精馏塔单元、双塔精馏单元等4种3D仿真软件的特色、工艺流程、操作规程以及开停车、故障等内容。
本书适合高职化工类专业学生以及社会学习者参加“化工精馏安全控制”1+X职业技能等级证书考试备考使用，也可供相关企业技术人员参考。
中国化工教育协会于1995年经原化学工业部和原国家教委共同批准、民政部注册登记成立，是我国石油和化工行业从事教育服务的国家一级社会组织。2017年被国家民政部评为4A级社会组织。
为了推动石油和化工行业1+X证书制度试点工作，在中国化工教育协会、全国石油和化工职业教育教学指导委员会的指导下，北京化育求贤教育科技有限公司于2020年成为教育部1+X证书试点的职业教育培训评价组织，面向全国开展“化工精馏安全控制”职业技能等级证书的试点工作。“化工精馏安全控制”职业技能等级证书培训教材是目前国内化工类专业1+X证书的首批培训教材。本教材是在行业指导下，由宁波职业技术学院、北京化育求贤教育科技有限公司共同组织编写。
1 理论知识
第1章 化工生产安全理论 003
1.1 化工安全生产概述 003
1.1.1 化工生产的特点 003
1.1.2 安全警示标志 003
1.2 化工生产过程中的重大危险源 007
1.2.1 危险化学品重大危险源的定义 007
1.2.2 危险化学品重大危险源的辨识 007
1.2.3 危险化学品重大危险源的分级 008
1.3 危险化学品安全技术 009
1.3.1 危险化学品基础知识 009
1.3.2 危险化学品安全要求 010
1.3.3 危险化学品事故的控制和防护措施 013
1.4 电气安全与静电防护技术 015
1.4.1 电气事故概述 015
1.4.2 触电保护技术 016
1.4.3 静电的危害与消除 020
1.5 职业危害及其预防 021
1.5.1 生产性毒物危害 021
1.5.2 物理因素危害 022
第2章 化工自动化控制系统 025
2.1 化工自动化 025
2.1.1 化工自动化概述 025
2.1.2 化工自动化的发展趋势 026
2.2 化工识图 027
2.2.1 工艺方案流程图 027
2.2.2 P&ID图 029
2.3 过程监测及仪表 029
2.3.1 仪表基础知识 029
2.3.2 压力检测及仪表 030
2.3.3 流量检测及仪表 032
2.3.4 物位检测及仪表 033
2.3.5 温度检测及仪表 035
2.4 常用阀门 037
2.4.1 手阀 037
2.4.2 自控阀 039
2.4.3 阀门的使用 042
2.5 简单控制系统 044
2.5.1 简单控制系统的结构和组成 044
2.5.2 简单控制系统的初步设计 045
2.5.3 控制器控制规律的选择及参数整定 048
2.6 复杂控制系统 053
2.6.1 串级控制系统 054
2.6.2 比值控制系统 061
2.6.3 分程控制系统 063
2.7 安全仪表系统 065
2.7.1 基本概念及缩略语 065
2.7.2 安全完整性等级 065
2.7.3 安全仪表系统组成及特点 066
2.7.4 安全仪表系统功能和要求 066
2.7.5 安全仪表系统设计的基本原则 067
第3章 精馏基础 068
3.1 精馏的基本知识 068
3.1.1 蒸馏与精馏的关系 068
3.1.2 物质的三态与相变化 068
3.1.3 气-液相平衡 069
3.2 连续精馏过程 069
3.2.1 精馏的基本原理 069
3.2.2 精馏过程的主要工艺控制参数 069
3.2.3 物料挥发度 070
3.3 精馏过程附属设备 070
3.3.1 原料罐 070
3.3.2 离心泵 071
3.3.3 流量计 073
3.3.4 预热器 076
3.3.5 精馏塔 077
3.3.6 精馏塔的附属设备 077
3.4 精馏塔的操作 081
3.4.1 开车前的准备工作 081
3.4.2 开车操作 083
3.4.3 调节控制参数 085
3.4.4 停车的操作过程 087
3.4.5 配套公用工程 088
3.4.6 生产原始记录 088
3.4.7 巡回检查 088
第4章 精馏初级、中级考试基础知识 090
4.1 化工装置的吹扫和清洗 090
4.1.1 吹扫和清洗的目的 090
4.1.2 吹扫和清洗的一般规定 090
4.1.3 管道系统的清洗 091
4.1.4 蒸汽管道的吹扫 092
4.2 化工装置的气密性检查 092
4.2.1 管道试压的目的 094
4.2.2 管道试压的一般规定 094
4.2.3 强度试验 095
4.2.4 严密性试验 095
4.3 设备和管道的酸洗、钝化与脱脂 098
4.3.1 酸洗和钝化的目的 098
4.3.2 酸洗和钝化的操作方法 098
4.3.3 脱脂的操作方法 099
4.4 精馏的开车、停车操作 101
4.4.1 开车条件 101
4.4.2 开车准备 102
4.4.3 停车要点 102
4.5 常见精馏设备的操作与维护 103
4.5.1 塔设备的操作与维护 103
4.5.2 换热器的操作使用与维护 105
4.6 气-液相平衡关系 107
4.6.1 相组成的表示方法 107
4.6.2 理想溶液的气-液相平衡关系 109
4.7 蒸馏和精馏 113
4.7.1 简单蒸馏的原理 113
4.7.2 精馏的理论基础 115
4.8 连续精馏塔的计算 117
4.8.1 全塔物料衡算 118
4.8.2 精馏段物料衡算 119
4.8.3 提馏段物料衡算 120
4.9 进料状况对操作线的影响 121
4.9.1 饱和液体进料 122
4.9.2 饱和蒸气进料 122
4.10 回流比 123
4.10.1 最小回流比 123
4.10.2 适宜回流比的确定 124
4.11 精馏系统常见故障的判断与处理 125
4.11.1 精馏的操作分析 125
4.11.2 异常工况及事故处理 127
第5章 精馏高级考试基础知识 132
5.1 蒸馏装置的吹扫与清洗 132
5.1.1 系统吹扫的原则及要求 132
5.1.2 吹洗的一般规定 132
5.2 投料条件 133
5.3 水联运试车 133
5.3.1 水联运试车的条件 133
5.3.2 水联运试车方案 134
5.3.3 水联运试车流程 134
5.4 精馏塔的塔板 134
5.4.1 工业上对塔设备的要求 134
5.4.2 板式塔的构造 135
5.4.3 精馏塔的分类 135
5.4.4 塔板的安装 138
5.5 精馏操作影响因素控制分析 139
5.5.1 精馏塔操作压力的控制 139
5.5.2 精馏塔的操作控制 139
5.5.3 采出量的影响 140
5.6 班组经济核算基础知识 141
5.6.1 开展班组经济核算的意义 141
5.6.2 班组经济核算的组织形式 142
5.7 进料状况对q 线及操作线的影响 142
5.7.1 操作线交点的轨迹方程———q 线方程式 142
5.7.2 进料状况对q 线及操作线的影响 142
5.8 精馏塔塔板数的计算 144
5.8.1 图解法求理论塔板数 144
5.8.2 逐板计算法求理论塔板数 145
5.8.3 适宜的加料板位置 147
5.8.4 全塔效率和实际塔板数 148
5.8.5 单板效率 149
5.9 回流比对精馏塔理论塔板数的影响 149
5.10 全回流和最小理论塔板数 149
5.11 连续精馏的热量衡算 150
5.11.1 全塔热量衡算 150
5.11.2 热泵系统的原理及应用 152
5.12 特殊蒸馏 152
5.12.1 水蒸气蒸馏 152
5.12.2 恒沸蒸馏 153
5.12.3 萃取蒸馏 154
2 仿真软件操作
第6章 精馏塔单元3D 仿真软件 159
6.1 软件简介 159
6.1.1 概述 159
6.1.2 软件特色 159
6.2 软件操作说明 160
6.2.1 软件启动 160
6.2.2 软件操作 160
6.2.3 3D基本操作 163
6.3 工艺流程简介 163
6.3.1 工艺原理 163
6.3.2 工艺过程说明 164
6.4 工艺卡片 164
6.4.1 设备列表 164
6.4.2 阀门列表 164
6.4.3 仪表列表 165
6.4.4 工艺培训内容 165
6.5 复杂控制说明 166
6.5.1 分程控制 166
6.5.2 串级控制系统 166
6.6 控制规程 167
6.6.1 开车前准备 167
6.6.2 冷态开车 168
6.6.3 停车操作规程 170
6.7 事故设置 171
6.7.1 停电 171
6.7.2 冷凝水中断 172
6.7.3 回流量调节阀FV103阀卡 173
6.7.4 回流泵P101A故障 174
6.7.5 停蒸汽 174
6.7.6 热蒸汽压力过高 175
6.7.7 热蒸汽压力过低 175
6.7.8 塔釜出料调节阀卡 175
6.7.9 仪表风停 175
6.7.10 进料压力突然增大 176
6.7.11 回流罐液位超高 177
6.7.12 原料液进料调节阀卡 177
6.8 现场图和DCS图 177
第7章 双塔精馏单元3D 仿真软件 181
7.1 软件简介 181
7.1.1 概述 181
7.1.2 软件特色 181
7.2 软件操作说明 182
7.2.1 软件启动 182
7.2.2 软件操作 182
7.2.3 3D基本操作 185
7.3 工艺流程简介 186
7.3.1 工艺原理 186
7.3.2 工艺过程说明 186
7.4 工艺卡片 187
7.4.1 设备列表 187
7.4.2 阀门列表 187
7.4.3 仪表列表 188
7.4.4 工艺培训内容 189
7.5 复杂控制说明 190
7.6 控制规程 191
7.6.1 开车前准备 191
7.6.2 冷态开车 192
7.6.3 停车操作规程 195
7.6.4 正常操作 197
7.7 事故设置 198
7.7.1 停电 198
7.7.2 仪表风停 200
7.7.3 塔釜出料调节阀阀卡 201
7.7.4 泵故障 201
7.7.5 回流罐液位超高 201
7.7.6 回流量调节阀阀卡 202
7.7.7 热蒸汽压力过低 202
7.7.8 热蒸汽压力过高 203
7.7.9 停加热蒸汽 204
7.7.10 进料压力突然增大 205
7.7.11 停冷却水 205
7.7.12 进料压力突然减小 207
7.8 现场图和DCS图 207
第8章 精馏塔作业现场应急处置虚拟仿真软件 211
8.1 工艺流程简介 211
8.1.1 工艺原理 211
8.1.2 工艺流程 211
8.2 工艺卡片 211
8.2.1 设备列表 211
8.2.2 阀门列表 212
8.2.3 仪表列表 212
8.2.4 工艺数据 213
8.3 复杂控制说明 213
8.3.1 分程控制 213
8.3.2 串级控制系统 214
8.4 操作规程 214
8.4.1 精馏塔回流罐泄漏着火 214
8.4.2 精馏塔机械密封泄漏着火 217
8.4.3 精馏塔塔底法兰泄漏着火 219
8.5 3D软件功能说明 221
8.5.1 基本介绍 221
8.5.2 详细介绍 223
第9章 受限空间作业安全3D 虚拟仿真软件 226
9.1 软件介绍 226
9.1.1 概述 226
9.1.2 软件特色 226
9.2 受限空间作业概述 227
9.2.1 受限空间的定义 227
9.2.2 特殊受限空间 227
9.2.3 受限空间作业定义 227
9.3 作业流程 227
9.3.1 工作流程 227
9.3.2 受限空间作业过程详细描述 227
9.4 人员职责 230
9.4.1 审批人员职责 230
9.4.2 作业人员职责 230
9.4.3 监护人员职责 231
9.4.4 作业负责人职责 231
9.5 仿真操作流程 231
9.5.1 作业申请 231
9.5.2 风险评估 231
9.5.3 安全措施 231
9.5.4 书面审查 232
9.5.5 现场核查 232
9.5.6 批准作业 232
9.5.7 安全交底 232
9.5.8 实施作业 232
9.5.9 作业完成 233
9.5.10 关闭作业 233
9.6 3D软件功能说明 233
9.6.1 软件启动 233
9.6.2 功能介绍 235
9.6.3 界面介绍 235
9.7 仿真界面 238
参考文献 241
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