(生产管理知识)图所示为硫酸生产中的沸腾炉
酸生产工艺流程图
酸生产工艺流程图一二三步骤分别是沸腾炉、接触室、吸收塔，反应方程式如下：沸腾炉：4FeS2+11O2====2Fe2O3+8SO2接触室：2SO2+O2===2SO3吸收塔：SO3+H2O===H2SO4生产硫酸的原料有硫黄、硫铁矿、有色金属冶炼烟气、石膏、硫化氢、二氧化硫和废硫酸等。
硫黄、硫铁矿和冶炼烟气是三种主要原料。
1.燃烧硫或高温处理黄铁矿，制取二氧化硫S+O2=（点燃）SO2 4FeS2+11O2=（高温）8SO2+2Fe2O3H2SO4工业制作装置2.接触氧化为三氧化硫2SO2+O2=(△，V2O5)2SO3（该反应为可逆反应）3.用98.3%硫酸吸收SO3+H2SO4=H2S2O7（焦硫酸）4.加水H2S2O7+H2O=2H2SO41)SO2+2NH3^H20==(NH4)2SO3(NH4)2SO3+H2SO4==(NH4)2SO4+H2O+SO22)Na2SO3+SO2+H2O==2Na(HSO3)3)SO2+2NaOH==Na2SO3+H2OCa(OH)2+Na2SO3==CaSO3+2NAOH2CaSO3+O2==2CaSO4工业上制硫酸，先将硫磺或黄铁矿（FeS2）煅烧，生成SO2，再将SO2在接触室中以V2O5作催化剂用氧气氧化，得到SO3，再用在吸收塔中用98%的硫酸吸收SO3生成发烟硫酸。
得到的发烟硫酸用水稀释可以得到不同浓度的硫酸。
硫酸工业已有200多年的历史。
早期的硫酸生产采用硝化法，此法按主体设备的演变又有铅室法和塔式法之分。
19世纪后期，接触法获得工业应用，目前已成为生产硫酸的主要方法。
早期的硫酸生产15世纪后半叶，B.瓦伦丁在其著作中,先后提到将绿矾与砂共热,以及将硫磺与硝石混合物焚燃的两种制取硫酸的方法。
约1740年，英国人J.沃德首先使用玻璃器皿从事硫酸生产，器皿的容积达300l。
在器皿中间歇地焚燃硫磺和硝石的混合物，产生的二氧化硫和氮氧化物与氧、水反应生成硫酸，此即硝化法制硫酸的先导。
图所示为硫酸生产中的沸腾炉
沸腾炉漏料：由于炉体密封不严或物料流动性差，导致物料泄漏
沸腾炉结垢：由于物料中的杂质或水分过多，导致炉内结垢
故障诊断：通过观察、听、闻、摸等方法，确定故障部位和原因
排除故障：根据诊断结果，采取相应的：沸腾炉通过加热炉料，使炉料中的硫磺和空气在高温下反应，生成二氧化硫气体。
促进化学反应：沸腾炉中的高温环境有利于硫磺和空气中的氧发生化学反应，生成二氧化硫气体。
分离固体产物：沸腾炉中的高温环境可以使炉料中的固体产物与气体产物分离，方便后续处理。
提高生产效率：沸腾炉的高温环境可以加快化学反应速度，提高硫酸生产效率。
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确认工艺流程：确认硫酸生产工艺流程，熟悉操作步骤和注意事项。
严格控制温度和压力：沸腾炉的操作过程中，需要严格控制温度和压力，确保生产安全和产品质量。
保持炉内清洁：定期清理炉内杂物，保持炉内清洁，防止杂物对生产过程产生不良影响。
避免过度投料：在投料过程中，要避免过度投料，以免对炉内产生过大的压力和温度波动。
沸腾炉与配料系统：配料系统向沸腾炉提供原料，确保生产顺利进行
沸腾炉与余热回收系统：余热回收系统利用沸腾炉的余热，提高能源利用效率
沸腾炉与酸冷系统：酸冷系统对沸腾炉产生的硫酸进行冷却，保证产品质量
沸腾炉与尾气处理系统：尾气处理系统对沸腾炉产生的尾气进行处理，保护环境
沸腾炉的工作原理
沸腾炉的构造：包括炉体、燃烧器、通风装置等部分
沸腾炉的工作原理：燃料在燃烧器中燃烧产生高温气体，使炉内物料呈沸腾状态，实现传热和化学反应
沸腾炉的特点：具有高效传热、高气速、高生产强度等优点
(完整版)3.1硫酸工业制备
第一节接触法制硫酸●教学目标1.了解接触法制硫酸的化学原理、原料、生产流程和典型设备。
2.通过二氧化硫接触氧化条件的讨论，复习巩固关于化学反应速率和化学平衡的知识，训练学生应用理论知识分析和解决问题的能力。
一、反应原理1.S＋O2===SO23.SO3＋H2O===H2SO4现阶段我国硫酸的生产原料以黄铁矿(主要成分为FeS2)为主，部分工厂用有色金属冶炼厂的烟气、矿产硫黄或从石油、天然气脱硫获得硫黄作原料。
4FeS2＋11O2高温=====2Fe2O3＋8SO2如以石膏为原料的第一步反应就是：2CaSO4＋C∆====2CaO＋2SO2↑＋CO2二、工业制硫酸的生产流程。
工业上制硫酸主要经过以下几个途径：1、以黄铁矿为原料制取SO2的设备叫沸腾炉。
沸腾炉示意图矿石粉碎成细小的矿粒，是为了增大与空气的接触面积，通入强大的空气流为使矿粒燃烧得更充分，从而提高原料的利用率。
［设问］黄铁矿经过充分燃烧，以燃烧炉里出来的气体叫做“炉气”。
但这种炉气往往不能直接用于制取SO3，这是为什么呢？这是因为炉气中常含有很多杂质，如N2，水蒸气，还有砷、硒的化合物及矿尘等。
这些杂质有些是对生产不利的，如砷硒的化合物、矿尘能够使下一步氧化时的催化剂中毒，水蒸气对设备也有不良影响，因此炉气必须经过净化、干燥处理。
问题：1.N2对硫酸生产没有用处，为什么不除去？2.工业生产上为什么要控制条件使SO2、O2处于上述比例呢？［答案］1.N2对硫酸的生产没有用处，但也没有不利之处，若要除去，势必会增加生产成本，从综合经济效益分析没有除去的必要。
2.这样的比例是增大反应物中廉价的氧气的浓度，而提高另一种反应物二氧化硫的转化率，从而有利于SO2的进一步氧化。
三、生产设备及工艺流程2.接触室根据化学反应原理，二氧化硫的氧化是在催化剂存在条件下进行的，目前工业生产上采用的是钒催化剂。
二氧化硫同氧气在钒催化剂表面上与其接触时发生反应，所以，工业上将这种生产硫酸的方法叫做接触法制硫酸。
高中化学硫酸工业相关试题
1、硫酸被人们誉为“化学工业之母”，在国民生产中发挥着重要作用，硫酸的产量是衡量一个国家化学工业水平的标志。
工业上生产硫酸包括三步:(１）第一步，在沸腾炉中煅烧黄铁矿，反应如下:4FeS2+11Ｏ２8SO2+２Fe２O3,该反应的氧化产物是，当生成8 mol SＯ2时转移电子的物质的量为。
(２)第二步,在接触室中发生如下反应：2SO2+O2 2SO3。
某科技小组的同学在一个恒温恒容的容器中模拟该反应,他们分两次进行实验,第一次向容器中加入2 mｏl SO2、1 ｍoｌ O２，反应达平衡后测得SO２的转化率为α１，第二次向容器中加入3 mol SO2、1．5 mｏl Ｏ2, 反应达平衡后测得SＯ2的转化率为α2,则α1α2(填“大于”、“等于”或“小于”)。
（3)第三步,在吸收塔中将SＯ3转化成硫酸。
硫酸是化学实验中的常用试剂:①浓硫酸可以与多种物质发生化学反应,试写出浓硫酸与铜发生反应的化学方程式。
②有Nａ、Ｍg、Al、Cu四种金属，若两两混合后取混合物14 g与足量稀硫酸反应，产生标准状况下Ｈ2５.6 L,则此混和物的组合方式最多有种。
２、硫酸在生产中有广泛的应用,某厂以硫铁矿为主要原料生产硫酸。
已知:①550℃时，△H＝-196.6ＫJ．ｍｏｌ-1②一定温度下，硫铁矿在空气中煅烧可能发生下列反应(设空气中N２与O2的体积比为4：1)：,(1) 55０℃时,６．４ g ＳＯ2(g)与足量O2(g)充分反应生成ＳO3(g)，放出热量9.83kJ (填“大于”、“等于”或“小于”）。
(2)欲使反应①的平衡向正反应方向移动，下列措施可行的是。
(填字母)ａ.向平衡混合物中充入Ar ｂ．向平衡混合物中充入O２c.改变反应的催化剂ｄ.降低反应的温度(3）为使FeＳ2完全生成Fｅ2O3,生产时要使用过量的空气,则当空气过量5０%时，所得炉气中SO2的体积分数是多少?(4)７２0 g纯净的FeＳ2在空气中完全煅烧,所得固体中Ｆe和Ｏ的物质的量之比ｎ(Fｅ)：n(O）=6: ,此时消耗空气为mol。
硫酸生产的原理和用途
硫酸⽣产的原理和⽤途硫酸，在70～90年代，被称为⼯业之母，⼤多化⼯企业都⽤它来做原料，制造产品，⽤途⼴泛。
在当时的国民经济中，占有很⼤⽐重。
随着社会的快速发展，它以逐步淡出⼈们的视线。
⼀，硫酸⽣产的⼯艺及基本原理：原料粉碎→焙烧→净化→转化→⼲燥→吸收→成品。
⼆，⼯序主要任务和⽬得：（1）将硫铁矿⽯破料成颗粒，作为沸腾炉的烧结原料，（2）点燃焙烧，形成硫⽓体，（3），把⼆氧化硫⽓体除杂，称为净化，（4）通过转化器，⼆氧化硫与三氧化⼆矾反应，制得三氧化硫，谓转化。
（5）通过⼲燥炉把⽓体⼲燥，（6）兑⽔吸收，测定合格，即为成品。
三，主要⼯序指标：烧出率≥98.5%，净化收率≥97%，转化率≥96%，吸收率≥99.95%，产酸率≥91.5%，硫利⽤率≥91.5%，灰渣残硫≤0.5%。
四，产品规格和标准：（1），产品规格：特种硫酸，浓硫酸，发烟酸，三种。
常规是浓硫酸。
（2），产品标准：硫酸含量92.5%或98%，残渣含量≤0.02%，铁含量≤0.005%，砷含量≤0.001%，透明度≥160mm，⾊度≤1.0毫升。
五，硫酸⽣产管理：硫酸作为三⼤酸之⼀，腐蚀性強，⼯艺复杂，化学反应剧裂。
因此，他有全国通⽤及硬⾏的⽣产操作规程，⽣产分析规程，安全保障规定，等等。
⼈员必须培训和持证上岗，容不得半点马糊。
六，硫酸的主要⽤途：主要⽤于砱肥复合肥的原料，⼴泛⽤于化⼯企业，特种钢洗涤，⽪⾰制造，医药⾏业等。
硫酸作为我国刚改⾰开放时的重要⽣产资料，为国民经济做出了巨⼤贡献。
呼起回忆和重新认识，是我们当代硫酸⼈，义不容辞的责任和情怀。
他的发展，存在，衰退，必将在历史的长河中，留下必不可少的印记！。
2022_2023学年新教材高中化学课时作业19硫酸的制备与浓硫酸的性质苏教版必修第一册
课时作业19 硫酸的制备与浓硫酸的性质一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。
1．某研究小组成员设计鉴别浓硫酸和稀硫酸的如下方案，不合理的是（）2.下图所示，从实验开始到过一段时间后，不可能的实验现象是（）A．新鲜苹果很快会干瘪B．胆矾晶体表面变白C．小试管内有晶体析出D．pH试纸最终变红3．下列关于浓硫酸与Cu反应的叙述正确的是（）A．在反应中，浓硫酸只表现出氧化性B．此反应属于非氧化还原反应C．在反应中，浓硫酸既表现出氧化性，又表现出酸性D．每1 mol铜参加反应就有2 mol H2SO4被还原，同时生成2 mol SO24．下列说法不正确的是（）A．硫酸厂应该建在靠原料产地近的地区B．接触法制硫酸的主要步骤是造气、接触氧化和三氧化硫的吸收C．SO2的接触氧化应在常压下进行D．工业“三废”的综合利用不仅减少污染，还获得有用的副产品5．下列事实与浓硫酸体现出的性质（括号中）对应关系正确的是（）A．在空气中敞口久置的浓硫酸，溶液质量增大（脱水性）B．在加热条件下铜与浓硫酸反应（氧化性、酸性）C．蔗糖与浓硫酸反应中有海绵状的炭生成（吸水性）D．浓硫酸可用来干燥某些气体（不挥发性）二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。
6．一定量的Cu粉与浓H2SO4共热产生SO2气体的体积为2.24 L（标准状况下），下列情况不可能的是（）A．加入Cu的质量小于6.4 gB．加入浓H2SO4中含溶质为0.2 molC．加入Cu的质量大于6.4 gD．加入浓H2SO4中含溶质多于0.2 mol7．下列关于浓硫酸和稀硫酸的叙述中正确的是（）A．加热时都能与铁发生反应，放出气体B．加热时都能与铜发生反应C．都能作为气体干燥剂D．硫元素的化合价都是＋6价8．下列关于工业制硫酸的说法中，不正确的是（）A．黄铁矿燃烧前要粉碎，因为大块黄铁矿不能燃烧B．主要设备是沸腾炉、接触室、吸收塔C．SO2氧化成SO3需要催化剂D．SO3用98.3%的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸雾，以使SO3吸收完全三、非选择题9．以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下：（1）将燃烧黄铁矿的化学方程式补充完整：4 ＋11O 2=====高温 2Fe 2O 3＋8SO 2。
高中化学必修课---化工生产过程中的基本问题知识讲解及巩固练习题(含答案解析)
C、黄铁矿在沸腾炉里燃烧时，为什么要向炉中鼓入过量的空气（氧气）？ 师答：生产上，常使其一反应物的用量（浓度）超过反应所需的量。过量的那种反应物往往是 原料中比较易得且价钱比较便宜的。因而能使较贵重的原料更充分利用。在焙烧黄铁矿石制造硫酸 时，采用过量的空气使黄铁矿充分燃烧，就是一例。
D、逆流原理在接触法制硫酸过程中有哪些具体的作用？ 师答：在化工生产中，相互作用的物料，往往采用逆流的方法，如用质量分数为 98.3％的硫 酸吸收三氧化硫，液体和气体的流向是相反的，液体由吸收塔顶部淋下，气体由下向上，使作用更 完全。在热交换中，冷的和热的气体（或液体），都是采用逆流的方法进行热量交换的。硫酸工业 中，接触室内使用热交换器，使未进入接触室的 SO2 和 O2 得以预热，有利于 SO2 的转化；从接触室 里出来的 SO3。得以降温，减少了 SO3 的分解。
1
考虑，对生产不利。在实际生产中，选定 400～500℃作为操作温度，因为在这个温度范围内，反 应速率和 SO2 的平衡转化率（93.5%～99.2%）都比较理想。
（2）压强：SO2 的接触氧化也是一个总体积缩小的气体反应。增大气体压强，能相应提高 SO2 的平衡转化率，但提高得并不多。考虑到加压必须增加设备，增大投资和能量消耗，而且在常压下， 400～500℃时，SO2 的平衡转化率已经很高，所以硫酸工厂通常采用常压进行操作，并不加压。
6．硫酸的用途 硫酸是化学工业中重要产品之一，是许多工业生产所用的重要原料。硫酸常列为国家主要重工 业产品之一。 硫酸的用途十分广泛。主要有下列几方面： 化肥工业：硫酸与氨反应生成硫酸铵（肥田粉），与磷矿粉反应生成过磷酸钙，每生产 1 t 硫 酸铵要消耗 750 kg 硫酸；1 t 过磷酸钙要消耗 360 kg 硫酸。近年来，已逐渐用其他氮肥如尿素、碳 酸氢铵、氨水、硝酸铵等代替硫酸铵，使硫酸用于生产氮肥的用量有所减少，但硫酸用于磷肥仍在 增长。目前化肥工业（主要是磷肥）仍然是硫酸的最大用户，国外化肥用酸约占硫酸总消费量的 40％，我国化肥用酸约占 60％。 有机合成工业：在有机合成工业中要用硫酸生产各种磺化产品、硝化产品，如每生产 1 t 锦纶 需发烟硫酸 1.7 t；1 t TNT 消耗 360 kg 硫酸。 石油工业：石油产品精炼时要用硫酸除去产品中的不饱和烃等，例如每吨柴油要消耗 31 kg 硫 酸。 金属工业：金属铜、锌、镉、镍的精炼，其电解液需用硫酸配制；电镀、搪瓷工业需用酸洗去 其表面的铁锈和氧化铁。 无机盐工业：在无机盐工业中，硫酸作为一种最易大量获得、价格低廉的酸，用以生产各种硫 酸盐、磷酸盐、铬酸盐等。 原子能工业：大量硫酸用于离子交换法提取铀。
【鼎尖教案】高中化学(大纲版)第三册-第五单元--硫酸工业---第一节接触法制硫酸(第二课时)
第二课时［引言］上节课我们学习了工业制硫酸的反应原理并简单了解了其生产流程。
同时还认识了其中的一个生产设备-—沸腾炉。
本节课我们就在此基础上来进一步认识工业生产硫酸的生产设备及工艺流程。
［板书］第一节接触法制硫酸(第二课时）三、生产设备及工艺流程［师］上节所学沸腾炉中的工艺我们可简单表示如下：［板书］[过渡］从沸腾炉出来的炉气经净化、干燥后便进入硫酸生产的第二阶段，即氧化阶段.下面，我们就来分析一下SO2转化为SO3的反应条件.［讲解］根据化学反应原理，二氧化硫的氧化是在催化剂存在条件下进行的，目前工业生产上采用的是钒催化剂.二氧化硫同氧气在钒催化剂表面上与其接触时发生反应,所以，工业上将这种生产硫酸的方法叫做接触法制硫酸。
二氧化硫发生催化氧化的热化学方程式为:［提问］SO2的接触氧化在什么条件下反应可提高SO2的转化率？［师］请大家根据所学知识进行回答［生］SO2的氧化为一可逆反应。
根据勒夏特列原理，加压、降温有利于SO2转化率的提高。
［教师评价］回答得很好![问］对于工业生产来讲，假如原料转化率很高，但反应速率却很慢，这样的生产有无意义呢？［学生摇头］没有！[师］从我们刚才的分析结论可知，SO2的氧化在低温下进行可有利于SO2转化率的提高，但这对反应的速率将有何影响呢？［生］使化学反应速率减慢！[想一想］应该怎样解决上述矛盾？［教师提示：可联想工业制NH3的有关知识］［生恍然大悟］找一个折中的办法，即既要使SO2的转化率不太低,又要使反应的速率不太慢。
[师］很好，下面是一组实验数据，请大家分析。
［投影]同温度下SO2的平衡转化率［原料气成分（体积分数)：SO2 7％，O2 11%，N2 82%；压强：0.1 MPa］[问］你们认为温度控制在什么范围比较合适呢？说出理由.［学生各抒己见][小结]由大家刚才的发言并结合实际情况，可知温度在400℃~500℃的范围内比较合适,这是因为:二氧化硫的转化率在此温度下已比较理想,且满足催化剂的活性温度（为430℃～600℃)，同时化学反应的速率又不会太慢。
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第一章：名称：带控制点工艺流程图（PID）
1、图1所示为硫酸生产中的沸腾炉。
试说明图中的位号和图形的意义是：
图1 硫酸生产中的沸腾炉带控制点工艺流程图
答：
（1）仪表位号TI-101、TI-102、TI-103表示第一工序第01、02、03个温度检测回路。
期
中：T表示被控变量为温度；I表示仪表具有指示功能；表示该温度指示仪表属于仪表盘正面安装，用于操作员监视用。
（2）仪表位号PI-101表示第一工序第01个压力检测回路。
其中P表示被测变量为压力；
I表示仪表具有指示功能；表示该压力表按照在现场。
（3）仪表位号PRC-102表示第一工序第02个压力控制回路。
其中：P表示被测变量为压力；RC表示仪表具有记录、控制功能。
（4）仪表位号AR-101表示第一工序第01个成分分析回路。
其中：A表示被测变量为成分；R表示仪表具有报警功能。
第二章：干燥筒对象特性测试
2、为了测量某物料干燥筒的对象特性，在T＝0时刻突然将加热蒸汽量从25m3/h增加到28m3/h，物料出口温度记录仪得到的阶跃响应曲线如图3所示。
试求出该对象的特性。
已知流量仪表量程为0～40，温度仪表为0～200℃
图3 干燥筒的阶跃响应曲线
答：由阶跃响应曲线可以看出该对象具有一阶纯滞后特性。
放大系数为：240
/)2528(200/)120150(=--=K 时间常数为T=4 分钟
滞后时间为2=τ分钟
第三章： 料位测量问题
3、流态化粉末状、颗粒状固态介质料位测量的问题。
在石油化工生产中，常遇到流态化粉末状催化剂在反应器内流化床床层高度的测量。
因为流态化的粉末状或颗粒状催化剂具有一般流体的性质，所以在测量它们的床层高度或藏量时，可以把它们看作流体对待。
测量的原理也是将测量床层高度的问题变成测差压的问题。
但是，在进行上述测量时，由于有固体粉末或颗粒的存在，测压点和引压管线很容易被堵塞，因此必须采用反吹风系统，即采用吹气法用差压变送器进行测量。
流化床内测压点的反吹风方式如图2所示，在有反吹风存在的条件下，设被测压力为P ，测量管线引至变送器的压力为2P (即限流孔板后的反吹风压力)，反吹管线压降为P ∆，则有P P P ∆+=2，理论上看仪表显示压力2P 较被测压力高P ∆，但实际证明，当采用限流孔板只满足测压点及引压管线不堵的条件时，反吹风气量可以很小，因而P ∆可以忽略不计，即P P =2。
为了保证测量的准确性，必须保证反吹风系统中的气量是恒流。
适当的设计限流孔板，使12528.0P P ≤，并维持1P 不发生大的变化，便可实现上述要求。
图2 流化床反吹风取压系统
第四章氧化锆烟气分析仪的应用
4、氧化锆烟气分析仪的应用及其特点
氧化锆烟气氧量分析仪是由数字显示转换器和直插式检测器组成，可在线连续检测烟气中的残氧浓度，响应迅速、性能稳定。
转换器是以处理器为核心的小型智能化嵌装成仪表，检测器直接安装在待测点烟道内，快速、准确地反映炉内燃烧的即时氧含量，并提供与此氧含量成线性关系的标准模拟信号，与自控装置配套使用，可有效地控制烟道内的残氧量，对提高燃烧效率，降低能源消耗，减少大气污染有显著的作用。
本仪器适用于石油、化工、电力等企业的加热炉，也适用于各企业中小型锅炉、工业窑炉和焚烧炉等烟气的检测。
图3 氧化锆烟气氧量分析仪
第五章数字显示仪表
5、数字显示仪表可以接收哪些输入信号？
工业过程常用的数字显示仪表可以与多种传感器、变送器配合使用。
（1）热电偶
（2）热电阻和电阻产生变化的传感器；
（3）霍尔压力变送器或产生直流电压变化的传感变送器；
（4）电阻远传压力表；
（5）标准模拟直流电信号或其它直流信号。
第六章气动薄膜调节阀故障分析
6、在纯碱生产过程中，氨盐水有严重的腐蚀性，碳酸氢铵在摄氏25℃以下易结晶。
若生产中出现气动薄膜调节阀不动作的情况，试分析可能的原因。
（1）因调节器故障，使调节阀无电信号。
（2）因气源总管泄漏，使阀门定位器无气源或气源压力不足。
（3）定位器波纹管漏气，使定位器无气源输出。
（4）调节阀膜片损坏。
（5）由于定位器中放大器的恒节流孔堵塞、压缩空气含水并于放大器球阀处集积导致定位器有气源但无输出。
（6）由于下列问题使调节阀虽有信号、有气源但阀仍不动作：①阀芯与衬套或阀座卡死；
②阀芯脱落（销子断了）；③阀杆弯曲或折断；④执行机构故障：⑤反作用式执行机构密封圈漏气；⑥阀内有异物阻滞。
第七章：看曲线，调参数
7、某控制系统在控制器积分时间不同的情况下，分别得到两条过渡过程曲线如图5所示。
试比较两条曲线对应的积分时间大小。
A B
图4 控制系统过渡过程曲线
答：由于控制器具有积分作用，因此，两种情况下都能消除余差，从图4A看，消除余差快，对应的积分时间较小，但系统的稳定性下降，振荡比较厉害。
而图4B消除余差慢，对应的积分时间较大。
第八章：气体脱酸装置控制系统设计
8、工业气体脱酸装置流程如图5所示。
若采用图5A的控制方案，则两个控制回路PRC-203与PRC204不能同时工作，试分析原因，并提出解决方案。
A B
图5 工业气体脱酸系统
答：图5A所示的方案存在如下问题：
（1）从流程图可以看出，塔205中部压力与容208压力是关联的，任一个压力变化，另外一个压力即跟随变化；
（2）两者选用的都是压力控制，反应速度都较快，互相干扰较大。
改进方案如图5B所示。
容208的压力实际代表塔205的压力，因此塔205的压力不需要再控制，而改用塔205顶部温度来调节换202的蒸汽流量，这样两个调节回路一个快一个慢，减少了互相干扰。
第九章：脱乙烷塔气液分离过程控制
9、图6所示为脱乙烷塔塔顶的气液分离器。
由脱乙烷塔塔顶出来的气体经过冷凝器进入分离器，由分离器出来的气体去加氢反应器。
分离器内的压力需要比较稳定，因为它直接影响精馏塔的塔顶压力。
为此通过控制出来的气相流量来稳定分离器内的压力，但出来的物料是去加氢反应器的，也需要平稳。
试设计一个控制系统，并分析其特点。
答：设计如图7所示的脱乙烷塔压力－流量串级均匀控制系统。
其方框图如图8所示。
由系统的方框图可以看出，该系统与一般的串级控制系统在结构上是相同的，都是由两个控制器串接工作的，都有两个变量，构成两个闭环系统。
该系统与一般串级控制系统的不同，主要在于控制目的是不相同的。
一般串级控制系统的目的是为了稳定主被控变量，而对副被控变量没有什么要求，但串级均匀控制系统的目的是为了使主变量和副变量都能够比较平稳，但不是不变的，只是在允许的范围内缓慢变化。
为了实现这个目的，串级均匀控制系统在控制器参数整定上不能按照4：1（或10：1）衰减整定，而是强调一个“慢”字，一般比例度的数值很大，如需要加积分作用，积分时间也比较大。
图6 脱乙烷塔塔顶气液分离器工艺
图7 脱乙烷塔塔顶压力－流量串级均匀控制系统
图8 脱乙烷塔塔顶压力－流量串级控制系统方框图
第十章：污水处理厂计算控制
10、试分析如图9所示的某污水处理厂计算机监控系统结构及特点。
答：SCADA系统作为生产过程和事物管理自动化最为有效的计算机软硬件系统之一，它包含三个部分：一是分布式的数据采集系统，也就是通常所说的下位机；第二个是过程监控与管理系统，即上位机；第三个是数据通信网络，包括上位机网络系统、下位机网络以及将上、下位机系统连接的通信网络。
SCADA系统的这三个组成部分的功能不同，但三者的有效集成则构成了功能强大的SCADA系统，完成对整个过程的有效监控。
SCADA系统广泛采用“管理集中、控制分散”的集散控制思想，因此，即使上、下位机通信中断，现场的测控装置仍然能正常工作，确保系统的安全和可靠运行。
数据服务器工作站WEB 服务器现场I/O 污水泵站
现场人
机界面
现场
I/O
图9 污水处理厂计算机监控系统结构图
第十一章：工业乙烯精馏塔控制
11、某工业乙烯精馏塔的塔底温度控制系统如图10所示。
该塔底温度需要保持衡定，其控制手段是改变进入塔底再沸器的热剂量。
系统中采用2℃的气态丙烯作为热剂，在再沸器内释放热后呈液态进入冷凝液储罐。
储罐中的液位不能过低，以免气态丙烯由凝液管中排出，危及后续设备，因此设计了如图10所示的控制系统，试问它是什么类型的控制系统？试画出其方框图，并确定调节阀的气开、气关型式，控制器的正、反作用，简述控制系统的控制过程。
答：这是一个串级选择性控制系统，其方框图如图11所示。
调节阀为气关型式。
FC 为正作用，TC 为反作用，LC 为正作用。
正常工况下，为一温度与流量的串级控制系统，气丙稀流量（压力）的波动通过副回路及时得到克服。
如塔釜温度升高，则TC 输出减小，FC 的输出增加，调节阀关小，减少丙稀流量，使温度下降，起到副反馈的作用。
异常工况下，储罐液位过低，LC 输出降低，被LS 选中，这时实际上是一个液位的单回路控制系统，串级控制系统的FC 输出被却换，处于开环状态。
图10 乙烯精馏塔的塔底温度控制系统
图11 控制系统方框图。