《化工生产DCS操作技术》全面贯彻党的教育方针，落实立德树人根本任务，有机融入党的二十大精神，紧扣新时代化工行业技能人才培养需求编写而成。本书系统阐述化工产品生产过程中过程操作与自动控制的核心知识与实用技术，构建了化工 DCS 操作理论基础、化工单元的 DCS 仿真实训和基于生产装置的 DCS 仿真实训三大模块，实现知识体系与实操训练的有机衔接。
全书坚持理论与实践深度融合，遵循由浅入深、循序渐进的学习规律，引导学习者从认知化工 DCS 操作基本原理，逐步过渡到熟练掌握岗位实操技能。书中针对主要设备结构、工作原理配套了丰富的数字化资源，扫描二维码即可便捷学习；同时配套了完备的资料包，包含教学大纲、教案、PPT课件、习题参考答案等，全面满足课堂教学与自主学习的需求。
本书适用性广泛，可作为高等职业教育本科、普通高等教育本科、应用型本科及高等职业教育专科化工技术类、环境保护类、制药类及相关专业的教材，也可作为化工及相关行业企业职工技能提升、岗位培训的教材和参考书。

模块一 化工DCS操作理论基础
项目一 典型化工设备 002
【项目导入】 002
【学习目标】 002
【知识导图】 003
单元一 流体输送设备 004
一、液体输送设备 004
二、气体输送设备 007
单元二 分离设备 012
一、固-液分离设备 012
二、气-固分离设备 014
三、塔设备 015
单元三 换热设备 017
一、列管式换热器 018
二、板式换热器 020
三、圆筒式管式炉 022
单元四 反应器 023
一、固定床反应器 024
二、流化床反应器 025
三、气流床反应器 027
四、搅拌釜式反应器 029
单元五 储存容器 031
一、立式储罐 031
二、卧式储罐 034
三、球形储罐 034
复习思考题 035

项目二 化工仪表 040
【项目导入】 040
【学习目标】 040
【知识导图】 041
单元一 温度测量仪表 042
一、接触式温度计 042
二、非接触式温度计 047
三、温度计的选用 049
四、温度控制案例分析 049
单元二 压力测量仪表 051
一、液柱式压力计 051
二、弹性式压力计 052
三、电气式压力计 053
四、活塞式压力计 055
五、特种压力仪表 055
六、压力仪表的安装与选型 056
七、压力控制案例分析 057
单元三 流量测量仪表 058
一、差压式流量计 058
二、容积式流量计 060
三、速度式流量计 061
四、质量流量计 064
五、其他类型流量计 065
六、流量计的选型原则 067
七、流量控制案例分析 067
单元四 液位测量仪表 069
一、接触式液位计 069
二、非接触式液位计 074
三、液位计的安装与选用原则 076
四、液位控制案例分析 076
复习思考题 078

项目三 DCS操作界面认知 082
【项目导入】 082
【学习目标】 082
【知识导图】 083
单元一 DCS控制系统 083
一、DCS控制系统的组成和功能 083
二、DCS控制系统的原理 084
三、DCS系统控制策略 085
单元二 报警与联锁 089
一、装置开车前DCS调试 089
二、DCS报警 092
三、DCS联锁 093
四、DCS与PLC的区别 094
单元三 工艺流程图 096
一、PID流程图组成 096
二、化工管道的PID图例 098
三、化工设备的PID图例 100
四、化工仪表的PID图例 101
复习思考题 104

项目四 DCS安全操作认知 108
【项目导入】 108
【学习目标】 108
【知识导图】 109
单元一 DCS安全操作基础知识 109
一、中控室简介 110
二、DCS 系统组成与安全机制 110
三、内外操岗位及其区别 111
四、内操岗位职责 112
五、DCS安全操作规范 113
六、DCS安全操作注意事项 114
单元二 典型风险与防控 115
一、危险源 115
二、安全风险与安全隐患 115
三、DCS操作中常见的安全风险与防控 116
四、开停车中的安全风险与防控 118
单元三 应急响应与处置 120
一、生产安全事故等级及原因 120
二、化工事故应急响应原则 121
三、DCS 系统故障应急响应与处置 122
四、工艺异常应急响应与处置 123
五、其他突发事故的应急响应与处置 125
复习思考题 128


模块二 化工单元的DCS仿真实训
项目一 典型设备单元的DCS仿真实训 132
【项目导入】 132
【学习目标】 132
【知识导图】 133
单元一 离心泵单元DCS仿真
实训 133
一、工艺流程 133
二、离心泵单元操作规程 135
三、仪表及报警 137
四、事故处理 137
思考题 139
单元二 换热器单元DCS仿真实训 139
一、工艺流程 139
二、换热器单元操作规程 141
三、仪表及报警 143
四、事故处理 143
思考题 145
单元三 精馏塔单元DCS仿真实训 145
一、工艺流程 146
二、精馏塔单元操作规程 147
三、仪表 149
四、事故处理 150
思考题 152
单元四 吸收解吸塔单元DCS
仿真实训 153
一、工艺流程 153
二、吸收解吸单元操作规程 156
三、仪表及报警 159
四、事故处理 160
思考题 163
单元五 压缩机单元DCS仿真实训 163
一、工艺流程 164
二、压缩机单元操作规程 166
三、设备联锁 168
四、仪表 168
五、事故处理 169
思考题 170
单元六 管式炉加热单元DCS
仿真实训 170
一、工艺流程 170
二、管式炉加热单元操作规程 172
三、复杂控制系统和联锁系统 174
四、仪表及报警 175
五、事故处理 176
思考题 178

项目二 液位控制和罐区单元DCS仿真实训 179
【项目导入】 179
【学习目标】 179
【知识导图】 180
单元一 液位控制单元DCS仿真实训 180
一、工艺流程 180
二、液位控制单元操作规程 183
三、仪表及报警 184
四、事故处理 185
思考题 186
单元二 罐区单元DCS仿真实训 187
一、工艺流程 187
二、罐区单元操作规程 191
三、仪表及报警 191
四、事故处理 192
思考题 193


模块三 基于某生产装置的DCS仿真实训
项目一 鲁奇加压气化装置的DCS仿真实训 196
【项目导入】 196
【学习目标】 196
【知识导图】 197
单元一 气化机理及影响因素 197
一、煤气化工艺选择 197
二、气化机理 197
三、加压气化的影响因素 198
单元二 工艺流程 199
一、主要操作组画面 199
二、工艺流程简介 199
三、主要设备 203
四、控制指标 203
单元三 顺序控制 204
一、煤锁控制 204
二、灰锁控制 206
三、废热锅炉底部的冲洗操作 208
四、联锁控制系统 209
单元四 操作规程 210
一、冷态开车 210
二、正常停车 215
三、事故处理 218
复习思考题 219

项目二 甲醇合成装置的DCS仿真实训 222
【项目导入】 222
【学习目标】 222
【知识导图】 223
单元一 甲醇生产概述 223
一、甲醇的性质与用途 223
二、生产原料 223
三、甲醇生产过程 224
单元二 甲醇合成工艺 226
一、甲醇合成工艺选择 226
二、甲醇合成工段流程图 227
三、工艺路线 229
四、主要设备 230
五、主要工艺控制指标 230
单元三 操作规程 232
一、开车准备 232
二、冷态开车 233
三、正常停车 235
四、紧急停车 236
五、事故处理 236
复习思考题 239

项目三 甲醇四塔精馏装置的DCS仿真实训 242
【项目导入】 242
【学习目标】 242
【知识导图】 243
单元一 甲醇精馏的原理 243
一、甲醇的理化性质 243
二、甲醇用途 243
三、粗甲醇精馏的原理 243
单元二 甲醇四塔精馏工艺 244
一、四塔精馏工艺流程 244
二、工艺流程简介 244
三、主要设备 247
单元三 控制方案 247
一、复杂控制方案 247
二、仪表 248
三、报警说明 251
四、精馏单元连锁 252
单元四 操作规程 253
一、冷态开车 253
二、停车 255
三、事故处理 257
复习思考题 258


参考文献 261

随着科技的飞速迭代，化工生产行业已发展为生产装置大型化、生产过程连续化、自动化程度较高的技术密集型产业。在数字化与智能化浪潮的推动下，DCS操作控制技术已成为现代化工生产的核心技术支撑载体，实现了分散设备信号的集中管控，将复杂工艺逻辑转化为数字化呈现，把宝贵的人工经验沉淀为精准控制指令，为化工生产的安全性、高效性与可控性筑牢了技术根基。
本书立足化工行业数字化转型的时代背景，聚焦 DCS 系统在化工生产中的实际应用场景，系统构建了从基础理论到实际操作技能的全链条知识体系。全书采用“模块—项目—单元”的科学编排逻辑，分为三大核心模块：模块一为化工 DCS 操作理论基础，涵盖典型化工设备认知、化工仪表原理、DCS 操作界面实操、DCS安全操作规范四个基础项目；模块二聚焦典型化工单元的 DCS 仿真实训，依托东方仿真科技（北京）有限公司的专业仿真软件，设置了离心泵、换热器、精馏塔、吸收解吸塔、压缩机、管式炉、液位控制、罐区共八个高频实操单元；模块三围绕工业级生产装置的 DCS 仿真实训，结合浙江中控技术股份有限公司、北京欧倍尔软件技术开发有限公司的仿真平台，打造了鲁奇加压气化、甲醇合成及甲醇四塔精馏三个大型生产装置的全流程实训模拟。
编写过程中，本书深度贴合企业真实生产需求，融入大量实际操作要点与行业经验，兼具内容的丰富性、逻辑的严谨性、表达的通俗性，采用图文并茂的呈现形式，增强学习直观性。同时，全书贯穿党的二十大精神，牢牢把握立德树人根本任务：每个项目开篇明确素质目标、知识目标、能力目标；深度融入党的二十大报告中关于数字化、智能化的发展要求，引入人工智能技术在工艺流程智能调控、工艺参数智能优化、设备故障精准诊断等场景的创新应用；同步吸纳化工行业新知识、新技术、新工艺、新标准“四新”内容，确保知识体系的前沿性；配套数字化资源，扫描二维码即可便捷学习；精心设计复习思考题，题型多样、知识点全覆盖、难易梯度合理，助力读者检验学习成效、巩固知识应用能力。
本书由河北工业职业技术大学周长丽、任珂和空气化工产品中国投资有限公司柴庆波担任主编；河北工业职业技术大学刘媛媛、薛士科和濮阳石油化工职业技术学院马社忠担任副主编；河北工业职业技术大学张艺馨、赵军、吕向阳、丁斯佳，濮阳石油化工职业技术学院吴昊、张弘，昆明冶金高等专科学校朱琳参与编写。全书由周长丽统稿，河北工业职业技术大学王兵教授主审。
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由于编者水平所限，书中不足之处在所难免，敬请广大读者批评指正。

编者
2026年1月