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多效蒸发器操作手册

18
2020年4月19日
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文档编号:多效蒸发器操作手册.DOC

多效蒸发仿真培训系统
操作说明书

北京东方仿真软件技术有限公司
二零零七年八月

一.工艺流程说明
1、多效蒸发工作原理简述
一般，无论在常压、加压或真空下进行蒸发，在单效蒸发器中每蒸发1kg的水要消耗比1kg多一些的加热蒸汽。因此在大规模工业生产过程中，蒸发大量的水分必须消耗大量的加热蒸汽。为了减少加热蒸汽消耗量，可采用多效蒸发操作。
将加热蒸汽通入一蒸发器，则液体受热而沸腾，所产生的二次蒸汽，其压力和温度必较原加热蒸汽（为了易于区别，在多效蒸发中常将第一效的加热蒸汽称为生蒸气）的为低。因此可引入前效的二次蒸汽作为后效的加热介质，即后效的加热室成为前效二次蒸汽的冷凝器，仅第一效需要消耗生蒸汽，这就是多效蒸发的操作原理，一般多效蒸发装置的末效或后几效总是在真空下操作。将多个蒸发器这样连接起来一同操作，即组成一个多效蒸发器。每一蒸发器称为一效，通入生蒸汽的蒸发器称为第一效，利用第一效的二次蒸汽以加热的，称为第二效，以此类推。由于各效(末效除外)的二次蒸汽都作为下一效蒸发器的加热蒸汽，故提高了生蒸汽的利用率（又称为经济程度），即单效蒸发或多效蒸发装置中所蒸发的水量相等．则前者需要的生蒸汽量远大于后者。例如，若第一效为沸点进料，并忽略热损失、各种温度差损失以及不同压力下蒸发潜热的差别，则理论上在双效蒸发中，1kg的加热蒸汽在第一效中能够产生1kg的二次蒸汽，后者在第二效中又可蒸发1kg的水，因此，1kg的加热蒸汽在双效中能够蒸发2kg的水，则D/W=0.5。同理，在三效蒸发器中，1kg的加热蒸汽可蒸发3kg的水，则D/W=0.333。但实际上由于热损失，温度差损失等原因，单位蒸汽消耗量并不能达到如此经济的数值。
多效蒸发操作的加料，可有四种不同的方法：并流法、逆流法、错流法和平流法。工业中最常见的为并流加料法，溶液流向与蒸汽相同，既由第一效顺序流至末效。因为后一效蒸发室的压力较前一效为低，故各效之间可毋需用泵输送溶液，此为并流法的优点之一。其另一优点为前一效的溶液沸点较后一效的为高，因此当溶液自前一效进入后一效内，即成过热状态而自行蒸发，能够发生更多的二次蒸汽，使能在次一效蒸发更多的溶液。
2、工艺流程简介
本仿真培训系统以NaOH水溶液三效并流蒸发的工艺作为仿真对象。
仿真范围内主要设备为蒸发器、换热器、真空泵、简单罐和阀门等。

原料NaOH水溶液（沸点进料，沸点为143.8℃）经流量调节器FIC101控制流量（10000kg/h）后，进入蒸发器F101A， 料液受热而沸腾，产生136.9℃的二次蒸汽，料液从蒸发器底部经阀门LV101流入第二效蒸发器F101B。压力为500KPa，温度为151.7℃左右的加热蒸汽经流量调节器FIC102控制流量（2063.4kg/h）后，进入F101A加热室的壳程，冷凝成水后经阀门VG08排出。第一效蒸发器F101A蒸发室压力控制在327KPa，溶液的液面高度经过液位控制器LIC101控制在1.2m。第一效蒸发器产生的二次蒸汽经过蒸发器顶部阀门VG13后，进入第二效蒸发器F101B加热室的壳程，冷凝成水后经阀门VG07排出。从第一效流入第二效的料液，受热汽化产生112.7 ℃的二次蒸汽，料液从蒸发器底部经阀门LV102流入第三效蒸发器F101C。第二效蒸发器F101B蒸发室压力控制在163KPa，溶液的液面高度经过液位控制器LIC102控制在1.2m。第二效蒸发器产生的二次蒸汽经过蒸发器顶部阀门VG14后，进入第三效蒸发器F101C加热室的壳程，冷凝成水后经阀门VG06排出。从第二效流入第三效的料液，受热汽化产生60.1 ℃的二次蒸汽，料液从蒸发器底部经阀门LV103流入积液罐F102。第三效蒸发器F101C蒸发室压力控制在20KPa，溶液的液面高度经过液位控制器LIC103控制在1.2m。完成液不满足工业生产要求时，经阀门VG10卸液。第三效产生的二次蒸汽送往冷凝器被冷凝而除去。真空泵用于保持蒸发装置的末效或后几效在真空下操作。
3. 本工艺流程主要包括以下设备和主要控制：
3.1 设备列表：
序号
位号
名称
说明
1
F101A
第一效蒸发器

2
F101B
第二效蒸发器

3
F101C
第三效蒸发器

4
F102
储液罐

5
E101
换热器

6
FV101
流量控制阀

7
FV102
流量控制阀

8
LV101
液位控制阀

9
LV102
液位控制阀

10
LV103
液位控制阀

11
VG04
闸阀

12
VG05
闸阀

13
VG06
闸阀

14
VG07
闸阀

15
VG08
闸阀

16
VG09
闸阀

17
VG10
闸阀

18
VG11
闸阀

19
VG12
闸阀

20
VG13
闸阀

21
VG14
闸阀

22
VG15
闸阀

23
A
泵A开关

24
B
泵B开关

3.2 仪表列表：
序号
位号
名称
正常情况显示值
1
FIC101
流量控制仪表
10000 kg/h
2
FIC102
流量控制仪表
2063.3 kg/h
3
PI101
压力显示仪表
3.22 atm
4
PI102
压力显示仪表
1.60 atm
5
PI103
压力显示仪表
0.25 atm
6
PI104
压力显示仪表
0.20 atm
7
TI101
温度显示仪表
143.8 oC
8
TI102
温度显示仪表
124.5 oC
9
TI103
温度显示仪表
87.0 oC
10
LIC101
液位控制仪表
1.20m
11
LIC102
液位控制仪表
1.20m
12
LIC103
液位控制仪表
1.20m
13
LI104
液位显示仪表
50%
4. 控制方案：
4.1原料液流量控制
FV101控制原料液的入口流量，FIC101检测蒸发器的原料液入口流量的变化，并将信号传至FV101控制阀开度，使蒸发器入口流量维持在设定点。流量设置点为10000 kg/h。
4.2加热蒸汽流量控制
FV102控制加热蒸汽的流量，FIC102检测蒸发器的二次蒸汽流量的变化，并将信号传至FV102控制阀开度，使二次蒸汽流量维持在设定点。流量设置点为2063.4kg/h。
4.3 蒸发器的液位控制
LV101、LV102和LV103控制蒸发器出口料液的流量，LIC101、LIC102和LIC103检测蒸发器的液位，并将信号传给LV101、LV102和LV103控制阀的开度，使蒸发器的料液及时排走，使蒸发器的液位维持在设定点。液位设定点为1.2m。

二.多效蒸发单元操作规程
1.冷态开车操作规程
（1） 分别打开冷却水阀VG05、VG04
（2） 开真空泵A，泵前阀VG11，控制冷凝器压力
（3） 开阀门VG15，控制蒸发器压力
（4） 开启排冷凝水阀门VG12
（5） 开疏水阀VG06，VG07和VG08
（6） 手动调节FV101，使FIC101指示值稳定到10000kg/h，FV101投自动（设定值为10000kg/h）
（7） 开阀门LV101，调整F101A液位在1.2m左右，LIC101投自动（设定值为1.2m）
（8） 当F101A压力大于1atm时，开阀门VG13
（9） 开阀门LV102，调整F101B液位在1.2m左右，LIC102投自动（设定值为1.2m）
（10） 当F101B压力大于1atm时，开阀门VG14
（11） 调整阀门VG10的开度，使F101C中的料液保持一定的液位高度
（12） 手动调节FV102，使FIC102指示值稳定到2063.4 kg/h，FV102投自动（设定值为2063.4kg/h）
（13） 调整阀门VG13开度，使F101A压力控制在3.22atm，温度控制在143.8℃
（14） 调整阀门VG14开度，使F101B压力控制在1.60atm，温度控制在124.5℃
（15） F101C温度控制在86.8℃
学员姓名:

学员
操作单元:

冷态开车

总分:480.00

测评历时0秒
实际得分:30.00

测评限时0秒
百分制得分:6.25

其中

普通步骤操作得分:30.00

质量步骤操作得分:0.00

趋势步骤操作得分:0.00

操作失误导致扣分:0.00

以下为各过程操作明细：
应得
实得
操作步骤说明

开车前准备:
90
0
该过程历时0秒

10
0
开冷却水入口阀门VG05

10
0
开冷却水出口阀门VG04

10
0
开真空泵A

10
0
开真空泵阀门VG11，开度为50%，控制冷凝器压力在0.20atm（绝压）

10
0
开阀门VG15，使末效蒸发器压力为负压

10
0
开排冷凝水阀门VG12

10
0
开疏水阀VG06

10
0
开疏水阀门VG07

10
0
开疏水阀VG08

冷物流进料:
140
0
该过程历时0秒

10
0
打开FV101的前截止阀V1

10
0
打开FV101的后截止阀V2

10
0
手动打开冷物料进口阀门FV101开度为50%，控制流量在10000kg/h

10
0
打开LV101的前截止阀V1

10
0
打开LV101的后截止阀V5

10
0
F101A液位接近0.8m时，开阀门LV101至50%

10
0
液位接近1.2m时，LIC101投自动

10
0
液位控制器LIC101的SP值设为1.2m

10
0
打开LV102的前截止阀V7

10
0
打开LV102的后截止阀V8

10
0
F101B液位接近0.8m时，开阀门LV102至50%

10
0
液位接近1.2m时，LIC102投自动

10
0
液位控制器LIC102的SP值设为1.2m

10
0
调整阀门VG10的开度，使LIC103显示大于0

热物流进料:
50
0
该过程历时0秒

10
0
打开FV102的前截止阀V11

10
0
打开FV102的后截止阀V10

10
0
手动开热物流进口阀FV102开度为50%，控制流量在2063.4kg/h

10
0
F101A压力大于1atm时，开阀门VG13

10
0
F101B压力大于1atm时，开阀门VG14

调节至正常:
200
30
该过程历时0秒
步骤结束: 操作正确
10
10
调整阀门VG13开度，使F101A压力控制在3.22atm，温度控制在143.8℃
步骤结束: 操作正确
10
10
调整阀门VG14开度，使F101B压力控制在1.60atm，温度控制在124.5℃
步骤结束: 操作正确
10
10
F101C温度控制在86.8左右

10
0
流量控制器FIC101投自动

10
0
流量控制FIC101的SP值设为10000kg/h

10
0
流量控制器FIC102投自动

10
0
流量控制FIC102的SP值设为2063.4kg/h

10
0
F101A压力稳定在3.22atm

10
0
F101A温度稳定在143.8℃

10
0
F101B压力稳定在1.60atm

10
0
F101B温度稳定在124.5℃

10
0
F101C温度稳定在86.8℃

10
0
F101A出口液浓度为0.14

10
0
F101B出口液浓度为0.20

10
0
F101C出口液浓度为0.30

10
0
待F101C的浓度接近0.30时，关闭阀门VG10

10
0
打开LV103的前截止阀V13

10
0
打开LV103的后截止阀V14

10
0
F101C液位接近1.2m时，投自动

10
0
液位控制器LIC103的SP值设为1.2m

扣分步骤:
0
0
该过程历时0秒

10
0
F101A压力超过4atm

10
0
F101A压力超过5atm

10
0
F101A压力超过6atm

10
0
F101B压力超过2atm

10
0
F101B压力超过3atm

10
0
F101B压力超过4atm

10
0
F101C压力超过0.3atm

10
0
F101C压力超过0.4atm

10
0
F101C压力超过0.5atm

10
0
F101A液位LC101过高

10
0
F101A液位LC101过低

10
0
F101B液位LC102过高

10
0
F101B液位LC102过低

10
0
F101C液位LC103过高

10
0
F101C液位LC103过低
2．正常工况下工艺参数
（1）原料液入口流量FIC101为10000kg/h
（2）加热蒸汽流量FIC102为2063.4kg/h，压力PI105为500KPa
（3）第一效蒸发室压力PI101为3.22atm，二次蒸汽温度TI101为143.8℃
（4）第一效加热室液位LIC101为1.2m
（5）第二效蒸发室压力PI102为1.60atm，二次蒸汽温度TI102为124.5℃
（6）第二效加热室液位LIC102为1.2m
（7）第三效蒸发室压力PI103为0.25atm，二次蒸汽温度TI103为86.8℃
（8）第二效加热室液位LIC103为1.2m
（9）冷凝器压力PIC104为0.20atm
3.停车操作规程
（1） 关闭LIC103，打开泄液阀VG10
（2） 调整VG10开度，使FIC101中保持一定的液位高度
（3） 关闭FV102，停热物流进料
（4） 关闭FV101，停冷物流进料
（5） 全开排气阀VG13
（6） 调整LV101的开度，使F101A的液位接近0
（7） 当F101A中压力接近1atm时，关闭阀门VG13
（8） 关闭阀门LV101
（9） 调整VG14开度，当F101B中压力接近1atm时，关闭阀门VG14
（10） 调整LV102开度，使F101B液位为0
（11） 关闭阀门LV102
（12） 逐渐开大VG10泄液
（13） 关闭阀门VG10，VG15
（14） 关闭真空泵A，泵前阀VG11
（15） 关闭冷却水阀VG05，VG04
（16） 关闭冷凝水阀VG12
（17） 关闭疏水阀VG08，VG07，VG06
学员姓名:

学员
操作单元:

正常停车

总分:450.00

测评历时0秒
实际得分:0.00

测评限时0秒
百分制得分:0.00

其中

普通步骤操作得分:0.00

质量步骤操作得分:0.00

趋势步骤操作得分:0.00

操作失误导致扣分:0.00

以下为各过程操作明细：
应得
实得
操作步骤说明

F101A停车:
240
0
该过程历时0秒

10
0
将控制器LIC103设定为手动

10
0
设定LIC103的OP值为0

10
0
关闭LV103前截止阀V13

10
0
关闭LV103前截止阀V14

10
0
打开卸液阀VG10

10
0
调整VG10开度，使F101C中液位保持一定高度

10
0
将控制器FIC102设定为手动

10
0
关闭FV102，停热物流进料

10
0
关闭FV102前截止阀V11

10
0
关闭FV102后截止阀V10

10
0
将控制器FIC101设定为手动

10
0
关闭FV101，停冷物流进料

10
0
关闭FV101前截止阀V1

10
0
关闭FV101后截止阀V2

10
0
全开排气阀VG13

10
0
同时将控制器LIC101设定为手动

10
0
调整阀门LV101的开度，使F101A液位接近0

10
0
当F101A压力为1atm左右时，关闭阀VG13

10
0
关闭阀LV101

10
0
关闭LV101前截止阀V4

10
0
关闭LV101后截止阀V5

10
0
保持F101A压力为1atm左右

10
0
F101A温度为25℃左右

10
0
F101A液位为0

F101B停车:
90
0
该过程历时0秒

10
0
调节阀门VG14开度，当F101B压力为1atm左右时，关闭阀VG14

10
0
将控制器LIC102设定为手动

10
0
调整阀门LV102的开度，使F101B液位为0

10
0
关闭阀LV102

10
0
关闭LV102前截止阀V7

10
0
关闭LV102后截止阀V8

10
0
保持F101B压力为1atm左右

10
0
F101B温度为25℃左右

10
0
F101B液位为0

F101C停车:
50
0
该过程历时0秒

10
0
逐渐开大VG10卸液

10
0
F101C液位为0

10
0
关闭VG10

10
0
关闭VG15

10
0
F101C温度为25℃左右

停真空泵:
10
0
该过程历时0秒

10
0
关闭真空泵阀VG11

停冷却水:
30
0
该过程历时0秒

10
0
关冷却水阀VG05

10
0
关冷却水出口阀VG04

10
0
关闭冷凝水阀VG12

关疏水阀:
30
0
该过程历时0秒

10
0
关闭VG08

10
0
关闭VG07

10
0
关闭VG06

扣分步骤:
0
0
该过程历时0秒

10
0
F101A压力超过4atm

10
0
F101B压力超过2atm

10
0
F101C压力超过0.3atm

10
0
F101A液位LC101过高

10
0
F101B液位LC102过高

10
0
F101C液位LC103过高
4.事故操作规程
（1）冷物流进料调节阀卡
原因：冷物流进料调节阀FV101卡
现象：进料量减少，蒸发器液位下降，温度降低、压力减少
处理: 打开旁路阀V3，保持进料量至正常值。
学员姓名:

学员
操作单元:

冷物流进料调节阀卡

总分:50.00

测评历时0秒
实际得分:0.00

测评限时0秒
百分制得分:0.00

其中

普通步骤操作得分:0.00

质量步骤操作得分:0.00

趋势步骤操作得分:0.00

操作失误导致扣分:0.00

以下为各过程操作明细：
应得
实得
操作步骤说明

冷物流进料阀FV101卡:
30
0
该过程历时0秒

10
0
关闭FV101前截至阀V1

10
0
关闭FV101后截至阀V2

10
0
打开FV101旁通阀V3，维持塔釜液位

质量指标:
20
0
该过程历时0秒

10
0
塔釜液位维持在1.2m

10
0
原料液进料流量维持在10000kg/h
（2）F101A液位超高
原因：F101A液位超高
现象：F101A液位LIC101超高，蒸发器压力升高、温度增加
处理: 调整LV101开度，使F101A液位稳定在1.2m

学员姓名:

学员
操作单元:

F101A液位超高

总分:50.00

测评历时0秒
实际得分:0.00

测评限时0秒
百分制得分:0.00

其中

普通步骤操作得分:0.00

质量步骤操作得分:0.00

趋势步骤操作得分:0.00

操作失误导致扣分:0.00

以下为各过程操作明细：
应得
实得
操作步骤说明

F101A液位超高:
50
0
该过程历时0秒

10
0
将LC101设为手动模式

10
0
开大阀门LV101

10
0
调整LV101开度，使F101A液位稳定在50%

10
0
F101A液位稳定在50%后，将LIC101设为自动

10
0
将LIC101的设定值设为1.2
（3）真空泵A故障
原因：运行真空泵A停
现象：画面真空泵A显示为开,但冷凝器E101和末效蒸发器F101C压力急剧上升
处理:启动备用真空泵B。
学员姓名:

学员
操作单元:

真空泵A故障

总分:40.00

测评历时0秒
实际得分:0.00

测评限时0秒
百分制得分:0.00

其中

普通步骤操作得分:0.00

质量步骤操作得分:0.00

趋势步骤操作得分:0.00

操作失误导致扣分:0.00

以下为各过程操作明细：
应得
实得
操作步骤说明

真空泵A故障:
20
0
该过程历时0秒

10
0
启动备用泵B

10
0
停泵A

质量指标:
20
0
该过程历时0秒

10
0
冷凝罐E101压力

10
0
末效蒸发器压力

附：仿真界面