（1）实验项目的必要性
吸收解吸是化工生产过程中最常见的、必不可少的单元操作,其原理是根据混合气体中各组分在某液体溶剂中的溶解度不同而将气体混合物进行分离。国内1500多所高校化工、制药等本科教学中都开设了《化工原理》课程，其中吸收解吸内容都作为该课程的重点内容进行讲授；而对实际化工生产，特别是石油化工生产中吸收和解吸过程，由于高温、高压、有毒、有害、易燃、易爆却无法开设相应的实验或实训课程，存在工厂难以落实、学生难以参与、探究性实验难以开展、故障事故处理难以演练等难题，所以采用虚拟仿真手段进行石油化工吸收解吸虚拟仿真实训将在教学上有非常广泛的应用和必要性。
本实验以石油化工生产中真实炼油过程的延迟焦化富气吸收解吸工段为基准，在国内率先采用通用过程严格工程系统（General Process Rigorous Engineering System），以严格后台全流程仿真算法为支撑，用WEBGL纯WEB无插件技术实现了延迟焦化富气吸收解吸过程的DCS内操与三维真实场景外操配合工作，使学生掌握高温、高压、易燃、易爆体系的吸收解吸过程。
（2）实验目的
本实验通过验证性实验、探究性实验和拓展性实验解决课前预习、课堂教学和课后拓展教学过程，具体分以下三步实现达到本实验目的：
1、课前预习：本部分为验证性实验，主要熟悉吸收解吸工艺，熟练吸收解吸工业操作、熟练软件操作。
掌握延迟焦化富气吸收解吸系统开车、停车过程；
掌握延迟焦化富气吸收解吸系统事故处理过程；
精通延迟焦化富气吸收解吸设备认识；
精通延迟焦化富气吸收解吸工艺知识。
2、课堂教学：此部分为教学重点内容，是探究性实验内容，主要请学生根据系统随机产生的生产要求或生产问题，根据所学知识，经过设计、运算，提出解决方案，并在装置上实际操作实现。实验内容主要包括：
原料变化，但要求产品质量保持不变，生产过程调节；
生产设备变化，但要求产品质量保持不变，生产过程调节；
对生产过程优化，在满足产品质量和生产能力的同时，实现节能、减排。
3、课后拓展：此部分为拓展性实验，拓展安全、环保类仿真内容，扩展同学知识面。
了解延迟焦化富气吸收解吸安全评价；
了解延迟焦化富气吸收解吸应急演练内容。
通过完成本实验，学生对吸收解吸过程的工厂实现会有更加深入的认识，为后续的化工设计、化工工艺、生产实习等课程打下坚实的基础。由于本实验来源于真实生产过程，使学生对实际化工生产操作、控制有深切的体会，对就业及深造打下良好的基础；本实验的重点在于研究、设计型的课堂教学部分，可锻炼学生独立解决问题的创新能力和动手操作解决问题的能力。
实验原理说明：
延迟焦化（Delayed Coking）是石油化工的一种热裂化工艺，其主要目的是将高残碳的重质油品转化为轻质油。重质油品经管式加热炉加热到焦化反应所需要的温度，并使之迅速离开加热炉管，在焦炭塔内油品进行裂解和缩合反应，生成的油气由焦炭塔顶逸出，生成的焦炭留在塔内。在这一过程中，焦化反应被推迟到焦炭塔中进行，因此称为延迟焦化。
延迟焦化装置是炼油厂提高轻质油收率和生产石油焦的主要加工装置,可进行循环操作，即将重油的焦化馏出油中较重的馏分作为循环油，且在装置中停留时间较长。它将减压渣油、常压渣油、减黏渣油、重质原油、重质燃料油和煤焦油等重质低价值油品，经深度热裂化反应转化为高价值的液体和气体产品，同时生成石油焦。
延迟焦化优点是可处理残碳和金属含量很高的劣质原料，提高轻质油的收率和脱碳率；有操作连续化、处理量大、灵活性强、脱碳效率高、投资和操作费用低的优点。延迟焦化缺点是低价值产品焦炭产率高，液体产品性质差。
延迟焦化装置主要由8个部分组成：焦化部分、分馏部分、吸收解吸、水力除焦、焦炭脱水储运、吹气放空、蒸汽发生、焦炭焙烧。
本实验主要仿真延迟焦化吸收解吸过程。
吸收解吸是石油化工生产过程中较常用的单元操作。吸收过程是利用气体混合物中各个组分在吸收剂中的溶解度不同，来分离气体混合物，当溶质在气相中的分压大于该组分的饱和蒸汽压时，溶质就从气相溶入液相中。被溶解的组分称为溶质或吸收质，含有溶质的气体称为富气，不被溶解的气体称为贫气或惰性气体。解吸过程是溶解在吸收剂中的溶质和在气相中的溶质存在溶解平衡，当溶质在气相中的分压小于该组分的饱和蒸汽压时，溶质就从液相逸出到气相中。
吸收是气液相际传质过程，所以吸收速率可用气相内、液相内或者两相间的传质速率来表示。在连续吸收操作中，这三种传质速率表达式计算结果相同。对于低浓度吸收过程。计算公式如下。
气相内传质的吸收速率：??a= ???? (y?????)S
液相内传质的吸收速率：??a= ???? (?????x)S
气、液两相相际传质的吸收速率：??a=????S(??????)=????S(??????)
式中：??,????—分别表是气相主体和气相界面处的溶质摩尔分率；
??,????—分别表示液相主体和液相界面处的溶质摩尔分率；
???,???—分别为与y和x呈平衡的液相和气相摩尔分率；
????,????—分别为以液相摩尔分率差为推动力的液相传质分系数和传质总系数；
????,????—分别为以气相摩尔分率差为推动力的气相传质分系数和传质总系数；
S—传质面积，??2
对于难溶溶质的吸收，常用液相摩尔分率差和液相传质系数表达的吸收速率式；对于易溶气体的吸收，常用气相摩尔分率差和气相传质系数表达的吸收速率式。解析是吸收的逆过程，传质方向与吸收相反。其原理和计算方法与吸收类似。提高压力、降低温度有利于溶质吸收；降低压力、提高温度有利于溶质解吸。
延迟焦化吸收解吸过程中自焦化工段分馏塔顶回流罐分离出来的的低压富气，经离心式富气压缩机压缩后，与吸收塔C-101底来的富吸收汽油和解吸塔C-102顶来的解吸气混合后进入焦化富气水冷器E-101冷却后，进入压缩富气分液罐D-101进行气液分离。在罐内分液后的富气直接进入汽油吸收塔C-101底；在罐内分离出的凝缩油经解吸塔进料泵P-102升压后，经过解吸塔再沸器E105，作解吸塔C-102进料；在罐内分离出的含硫酸性水自压送至界区。
分离后的压缩富气从D-101进入汽油吸收塔C-101底部，稳定汽油吸收剂和粗汽油吸收剂通过控制阀FV101进入吸收塔C-101顶部。在吸收塔内，气液两相逆流接触，富气中的C3以上重组分被吸收进入汽油组分中。被吸收净化的富气成为贫气，从吸收塔顶流出。为提高吸收效果，在吸收塔设置两个中段回流，即吸收塔集油箱到吸收塔中段循环泵、吸收塔中段循环冷却器换热后返回吸收塔。
在压缩富气分液罐D-101分离出的凝缩油，作为解吸塔的进料，经解吸塔进料泵P-102升压后从解吸塔C-102顶进入。在解吸塔内，经过脱吸的汽油从解吸塔底经泵P-105升压后流出。含C3以下组分的解吸气返回压缩富气水冷器E-101冷却进入压缩富气分液罐D-101。解吸塔设两段重沸器，解吸塔底重沸器E-104用分馏中段油做热源，解吸塔中间重沸器E-106用稳定汽油作热源。
工艺流程图如下：
吸收过程PID图
解析过程PID图
吸收过程DCS图
知识点：20
(1) 系统置换、升压，准备进料，学习实际工程中的开车准备；
(2) 汽油进吸收塔，学习吸收塔进吸收剂操作过程；
(3) 汽油进解吸塔，学习解吸塔进料操作过程；
(4) 进焦化富气，学习吸收塔进原料气（混合气）过程；
(5) 投用解吸塔热源，学习换热器原理与操作；
(6) 关闭焦化富气进料，学习吸收塔原料气停料过程；
(7) 停止吸收剂进料，学习吸收塔吸收剂流量调节方法；
(8) 吸收塔排液，学习吸收塔液体排出、流体输送设备操作过程；
(9) 解吸塔排液，学习解吸塔液体排出、流体输送设备操作过程；
(10) 系统泄压，学习高压系统泄压操作过程；
(11) 换热器结垢事故处理：学习吸收解吸操作过程中，换热器故障的处理原理、处理操作；
(12) 热源中断事故处理：学习吸收解吸操作过程中，热源中断故障的处理原理、处理操作；
(13) 停电事故处理：学习吸收解吸生产中，停电事故处理过程和原理；
(14) 调节阀故障事故处理：学习调节阀结构和工作原理，练习调节阀故障时，生产操作方法和过程恢复；
(15) 停仪表风事故处理：学习仪表停风时，生产过程各参数的获取及安全保障；
(16) 停循环冷却水事故处理：学习循环冷却水无水供应时，生产过程的影响放解决手段；
(17) 晃电事故处理：学习晃电现象产生的原因、预防措施，练习晃电发生时处理办法；
(18) 抽空事故处理：学习抽空现象产生的原因、预防措施，练习抽空发生时处理办法；
(19) 安全评价：仿真练习安全因素识别、评价过程。
(20) 应急演练：针对阀门泄露、火灾等常见灾害，进行应急预案演练。
（学生交互性操作步骤应不少于10步）
实验方法描述：
石油化工吸收解吸实训虚拟仿真实验采用案例教学法、控制变量法、探究比较法等实验方法，使得学生熟悉多场景动态变化实验操作环境，通过案例教学及自动化示范，以及变量控制、设备选择、工艺路线选择来支持学生开放式自主设计并形成不同实验方案，并能够做到实验进程的自我控制和探究式成效比较，从而对已进行实验方案进行优化、调整及创新，由此真正提高学生的综合实验能力。
学生交互性操作步骤：
57
学生交互性操作步骤说明：
首先打开浏览器，输入本系统网址http://nnu.jiaozexinxi.com，打开系统申报网站，如下图：
系统申报网站
在系统申报网站页面上，点击“进入系统”按钮，打开系统登录界面，如下图所示：
登录界面
点击“专家入口”登录系统，打开系统主界面，如下图所示。
仿真软件主界面
进入仿真界面后，可按下面说明进行操作。
DCS面板用于操作和显示装置中的工艺参数。在DCS画面上用鼠标左键单击相应的参数点，将会弹出仪表显示面板或控制器面板。
三维现场站仿真生产现场，可实现3D环境漫游、交互操作功能。本部分列出了十种生产过程共57步典型操作及其参数，这些操作是本实验必须掌握的内容，其它探究性实验的操作内容和参数可参照这些内容时行。
第1步：系统置换、升压，准备进料。
第2步：汽油进吸收塔。
第3步：汽油进解吸塔。
第4步：进焦化富气。
第5步：投用解吸塔热源。
第6步：关闭焦化富气进料。
第7步：停止吸收剂进料。
第8步：吸收塔排液。
第9步：解吸塔排液。
第10步：系统泄压。
停车范围依据具体情况的需要，对部分工序或全部工序进行停车操作。如需要进行检查修理，则要对有关部分进行降温、卸压的操作，并进行置换合格，按有关安全规程处理妥当；其余部分则可与在与系统隔绝的状态下，保温、保压，这样一旦检修结束后，便可迅速恢复正常运转。
2.3. 换热器结垢故障（E101）
因为进料温度高、换热器结垢，换热效果差、系统压力高、装置冷却水中断，需现场手动调节各换热器冷却水流量。
第11步：现场开大E101冷却水。
第12步：现场开大E103冷却水。
第13步：现场开大E102冷却水。
2.4. 热源中断故障（解吸塔釜）
解吸塔釜热源中断会导致仪表测量出现假值、P102流量突然增大，需要现场和控制室DCS联合操作，解决问题。
第14步：现场关闭焦化富气。
第15步：现场关闭吸收汽油。
第16步：关闭解吸塔釜热源。
第17步：关闭泵P-105。
第18步：关闭泵P-101。
第19步：关闭P-104。
第20步：关闭P-103。
第21步：关闭泵P-102。
2.5. 吸收解吸停电故障
第22步：关闭焦化富气。
第23步：关闭汽油去吸收塔。
第24步：关闭解吸塔釜E104热源。
第25步：关闭解吸塔釜E106热源。
第26步：关闭泵P-104。
第27步：关闭泵P-103。
第28步：关闭泵P-101。
第29步：关闭泵P-102。
第30步：关闭泵P-105。
第31步：关闭换热器E-101。
第32步：关闭换热器E-102。
第33步：关闭换热器E-103。
2.6. 调节阀故障（ PV101）
第34步：打开PV101旁路阀。
第35步：关闭PV101前手阀。
第36步：关闭PV101后手阀。
第37步：DCS控制吸收塔压力维持在1.14MPa。
2.7. 停仪表风故障
仪表停风时，所有气动调节阀处于安全位置，不受控制。此时可按下列步骤操作。
第38步：关闭焦化富气。
第39步：关闭汽油阀。
第40步：关闭解吸塔釜热源。
第41步：DCS压力控制置为手动。
第42步：关闭泵P-104、 P-103、 P-101、 P-102 、P-105。
第43步：关闭换热器E-101 、E-102、E-103热源。
2.8. 停循环冷却水故障
当循环水停水或换热器结垢严重换热效果变差时换热器出口温度会过高，如果是循环水停水导致的此问题，需要按下列方法解决。
第44步：关闭换热器E-101、E-102 、E-103热源。
第45步：关闭焦化。
第46步：关闭汽油。
第47步：关闭解吸塔釜E104、E106热源。
第48步：关闭泵P-104、P-103、P-101、P-102、P-105。
2.9. 晃电故障（P101）
第49步：关闭泵P-101出口阀。
第50步：重新启动泵P-101。
第51步：缓慢全开泵P-101出口阀。
2.10. 抽空故障（P105）
当泵未灌满液体、泵内漏入气体、入口线不通或阀门未开时，会出现解吸塔C102底液位抽空，此时可按下列说明操作。
第52步：关闭泵P-105。
第53步：DCS将FIC106置为手动，开度OP=0
第54步：DCS C-102解吸塔液面LIC106达50%时，打开P-105出口控制阀FV106
第55步：DCS打开泵P105入口阀
第56步：重新启动泵P-105。
第57步：缓慢全开泵P-105出口阀