化工仿真技术实习报告Word文件下载.docx

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一、工艺流程简介6

二、工艺流程图（CAD绘制）6

三、开车步骤6

四、体会6

第五章间歇反应7

一、工艺流程简介7

二、工艺流程图（CAD绘制）7

三、开车步骤7

四、体会7

三、实习体会8

一、实习目的

化工仿真实习是我们大学学习计划的重要组成部分，是加强理论与实际相结合的实践性环节。

通过计算机再现实际生产过程的片段，使我们比较系统的学习生产过程的基本程序和具体操作方法，分析操作参数的合理性、设备及仪表是否运转正常，从而加强我们对基本理论的理解、基本方法的运用和基本技能的训练，是我们将所学的理论知识和技能和生产实践相结合的过程，可进一步巩固和深化我们的专业知识和专业技能；

提高我们的感性认识，培养我们的动手能力，培养我们分析和解决实际问题的问题。

二、实习内容

第一章离心泵及其液位

一、工艺流程简介

离心泵一般由电动机带动。

启动前须在离心泵的壳体内充满被输送的液体。

当电机通过联轴结带动叶轮高速旋转时，液体受到叶片的推力同时旋转，由于离心力的作用，液体从叶轮中心被甩向叶轮外沿，以高速流入泵壳，当液体到达蜗形通道后，由于截面积逐渐扩大，大部分动能变成静压能，于是液体以较高的压力送至所需的地方。

当叶轮中心的流体被甩出后，泵壳吸入口形成了一定的真空，在压差的作用下，液体经吸入管吸入泵壳内，填补了被排出液体的位置。

离心泵系统由一个贮水槽、一台主离心泵、一台备用离心泵、管线、调节器及阀门等组成。

上游水源经管线由调节阀V1控制进入贮水槽。

上游水流量通过孔板流量计FI检测。

水槽液由调节器LIC控制，LIC的输出信号连接至V1。

离心泵的入口管线连接至水槽下部。

管线上设有手操阀V2及旁路备用手操阀V2B、离心泵入口压力表PI1。

离心泵设有高点排气阀V5、低点排液阀V7及高低点连通管线上的连通阀V6。

主离心泵电机开关是PK1，备用离心泵电机开关是PK2。

离心泵电机功率N、总扬程H及效率M分别有数字显示。

离心泵出口管线设有出口压力表PI2、止逆阀、出口阀V3、出口流量检测仪表、出口流量调节器FIC及调节阀V4。

二、工艺流程图（CAD绘制）

三、开车步骤

①检查各开关、手动阀门是否处于关闭状态。

②将液位调节器LIC置手动，调节器输出为零。

③将液位调节器FIC置手动，调节器输出为零。

④进行离心泵充水和排气操作。

开离心泵入口阀V2，开离心泵排气阀V5，直至排气口出现蓝色点，表示排气完成，关阀门V5。

⑤为了防止离心泵开动后贮水槽液位下降至零，手动操作LIC的输出使液位上升到50%时投自动。

或先将LIC投自动，待离心泵启动后再将LIC给定值提升至50%。

⑥在泵出口阀V3关闭的前提下，开离心泵电机开关PK1，低负荷起动电动机。

⑦开离心泵出口阀V3，由于FIC的输出为零，离心泵输出流量为零。

⑧手动调整FIC的输出，使流量逐渐上升至6kg/s且稳定不变时投自动。

⑨当贮水槽入口流量FI与离心泵出口流量FIC达到动态平衡时，离心泵开车达到正常工况。

此时各检测点指示值如下：

FIC6.0kg/sFI6.0kg/s

PI10.15MPaPI20.44MPa

LIC50.0%H29.4m

M62.6%N2.76kW

第二章热交换器

一、工艺流程

本热交换器为双程列管式结构，起冷却作用，管程走冷却水（冷流）。

含量30％的磷酸钾溶液走壳程（热流）。

工艺要求：

流量为18441kg/h的冷却水，从20℃上升到30.8℃,将65℃流量为8849kg/h的磷酸钾溶液冷却到32℃。

管程压力0.3MPa，壳程压力0.5MPa。

流图画面“G1”中：

阀门V4是高点排气阀。

阀门V3和V7是低点排液阀。

P2A为冷却水泵。

P2B为冷却水备用泵。

阀门V5和V6分别为泵P2A和P2B的出口阀。

P1A为磷酸钾溶液泵。

P1B为磷酸钾溶液备用泵。

阀门V1和V2分别为泵P1A和P1B的出口阀。

FIC-1是磷酸钾溶液的流量定值控制。

采用ＰＩＤ单回路调节。

TIC-1是磷酸钾溶液壳程出口温度控制，控制手段为管程冷却水的用量（间接关系），采用ＰＩＤ单回路调。

①开车前设备检验。

冷却器试压，特别要检验壳程和管程是否有内漏现象各阀门、管路、泵是否好用，大检修后盲板是否拆除，法兰连接处是否耐压不漏，是否完成吹扫等项工作（本项内容不包括在仿真软件中）。

②检查各开关、手动阀门是否处于关闭状态。

各调节器应处于手动且输出为零。

③开冷却水泵P2A开关。

④开泵P2A的出口阀V5。

⑤调节器TIC-1置手动状态，逐渐开启冷却水调节阀至50%开度。

⑥开磷酸钾溶液泵P1A开关。

⑦开泵P1A的出口阀V1。

⑧调节器FIC-1置手动状态，逐渐开启磷酸钾溶液调节阀至10%。

⑨壳程高点排气。

开阀V4，直到V4阀出口显示蓝色色点，指示排气完成，关V4阀。

⑩手动调整冷却水量。

当壳程出口温度手动调节至320.5℃且稳定不变后打自动。

缓慢提升负荷。

逐渐手动将磷酸钾溶液的流量增加至8800kg/h左右投自动。

开车达正常工况的设计值见工艺说明。

第三章精馏系统

脱丁烷塔是大型乙烯装置中的一部分。

本塔将来自脱丙烷塔釜的烃类混合物（主要有C4、C5、C6、C7等），根据其相对挥发度的不同，在精馏塔内分离为塔顶C4馏分，含少量C5馏分，塔釜主要为裂解汽油，即C5以上组分的其他馏分。

因此本塔相当于二元精馏。

工艺流程为：

来自脱丙烷塔的釜液，压力为0.78MPa,温度为65℃（由TI-1指示），经进料手操阀V1和进料流量控制FIC-1，从脱丁烷塔（DA-405）的第21块塔板进入（全塔共有40块板）。

在本塔提馏段第32块塔板处设有灵敏板温度检测及塔温调节器TIC-3（主调节器）与塔釜加热蒸汽流量调节器FIC-3（副调节器）构成的串级控制。

塔釜液位由LIC-1控制。

塔釜液一部分经LIC-1调节阀作为产品采出，采出流量由FI-4指示，一部分经再沸器（EA-405A/B）的管程汽化为蒸汽返回塔底，使轻组分上升。

再沸器采用低压蒸汽加热，釜温由TI-4指示。

设置两台再沸器的目的是釜液可能含烯烃，容易聚合堵管。

万一发生此种情况，便于切换。

再沸器A的加热蒸汽来自FIC-3所控制的0.35MPa低压蒸汽，通过入口阀V3进入壳程，凝液由阀V4排放。

再沸器B的加热蒸汽亦来自FIC-3所控制的0.35MPa低压蒸汽，入口阀为V8，排凝阀为V9。

塔釜设排放手操阀V24，当塔釜液位超高但不合格不允许采出时排放用（排放液回收）。

塔顶和塔底分别设有取压阀V6和V7，引压至差压指示仪PDI-3，及时反映本塔的阻力降。

此外塔顶设压力调节器PRC-2，塔底设压力指示仪PI-4，也能反映塔压降。

塔顶的上升蒸汽出口温度由TI-2指示，经塔顶冷凝器（EA-406）全部冷凝成液体，冷凝液靠位差流入立式回流罐（FA-405）。

冷凝器以冷却水为冷剂，冷却水流量由FI-6指示，受控于PRC-2的调节阀，进入EA-406的壳程，经阀V23排出。

回流罐液位由LIC-2控制。

其中一部分液体经阀V13进入主回流泵GA405A，电机开关为G5A。

泵出口阀为V12。

回流泵输出的物料通过流量调节器FIC-2的控制进入塔顶。

备用回流泵的入口阀为V15，出口阀为V14，泵电机开关是G5B。

另一部分作为产品经入口阀V16，用主泵GA-406A送下道工序处理。

主泵电机开关为G6A，出口阀为V17。

顶采备用泵GA-406B的入口阀为V18，电机开关为G6B，泵出口阀为V19。

顶采泵输出的物料由回流罐液位调节器LIC-2控制，以维持回流罐的液位。

回流罐底设排放手操阀V25，用于当液位超高但不合格不允许采出时排放用（排放液回收）。

手操阀VC4是C4充压阀。

系统开车时塔压低会导致进料的前段时间内入口部分因进料大量闪蒸而过冷，局部过冷会损坏塔设备。

进料前用C4充压可防止闪蒸

单塔冷态开车和多塔串联冷态开车在方法上的主要区别是：

单塔开车时允许在进料达到一定的塔釜液位时暂停进料，以便有充分的时间调整塔的运行状态。

而多塔串联冷态开车时，各塔的进料往往是前塔的塔釜或塔顶的出料。

因此进料量仅允许适当减小，但不能停止，否则会干扰相关的塔，导致停车。

精馏塔开车前应当完成如下主要准备工作：

管线及设备试压；

拆除盲板；

管线及设备氮气吹扫和氮气置换；

检测及控制仪表检验与校零；

公用工程投用；

系统排放和脱水等。

本软件简化为以下①至④步操作。

①开车前的准备工作：

将各阀门关闭。

各调节器置手动，且输出为零。

②开“N2”开关，表示氮气置换合格。

③开“G.Y.”开关，表示公用工程具备。

④开“Y.B.”开关，表示仪表投用。

⑤开C4充压阀VC4，待塔压PRC-2达0.31MPa以上,关VC4，防止进料闪蒸，使塔设备局部过冷（此步不完成，后续评分为零）。

⑥开冷凝器EA-406的冷却水出口阀V23。

⑦开差压阀V6和V7。

⑧开进料前阀V1。

手动操作FIC-1的输出约20%（进料量应大于100kmol/h），进料经过一段时间在提馏段各塔板流动和建立持液量的时间迟后，塔釜液位LIC-1上升。

由于进料压力达0.78MPa,温度为65℃，所以进塔后部分闪蒸使塔压上升。

⑨通过手动PRC-2输出（即冷却水量），控制塔顶压力在0.35MPa左右，投自动。

⑩当塔釜液位上升达60%左右，暂停进料。

开再沸器EA-405A的加热蒸汽入口阀V3和出口阀V4。

⑾手动开加热蒸汽量FIC-3的输出约20%，使塔釜物料温度上升直到沸腾。

塔釜温度低于约108℃的阶段为潜热段，此时塔顶温度上升较慢，回流罐液位也无明显上升。

⑿注意当塔釜温度高于108℃后，塔顶温度及回流罐液位明显上升。

说明塔釜物料开始沸腾。

为了防止回流罐抽空，当回流罐液位上升至10%左右，开GA405A泵的入口阀V13，启动泵G5A（GA405A），然后开泵出口阀V12。

手动FIC-2的输出大于50%,进行全回流，回流量应大于300kmol/h。

⒀调整塔温进行分离质量控制。

此时塔灵敏板温度TIC-3大约为69~72℃左右。

缓慢调整塔釜加热量FIC-3，以每分钟0.5℃提升TIC-3直到78℃（实际需数小时）。

缓慢提升温度的目的是使物料在各塔板上充分进行汽液平衡，将轻组分向塔顶升华，将重组分向塔釜沉降。

当TIC-3的给定值升至78℃时，将灵敏板温度控制TIC-3投自动（主调节器），将FIC-3投自动（副调节器），然后两调节器投串级。

同时观察塔顶C5含量AI-1和塔底C4含量AI-2，应当趋于合格。

同时注意确保塔釜液位LIC-1和回流罐液位LIC-2不超限（当塔顶AI-1不合格且LIC-2大于80%,应及时开阀门V25排放。

同理，当塔釜AI-2不合格且LIC-1大于80%,应及时开阀门V24排放）。

⒁此刻塔顶及塔釜液位通常尚未达到50%，重开进料前阀V1，手动操作FIC-1的输出。

可逐渐提升进料量，由于塔压及塔温都处于自动控制状态，塔釜加热量和塔顶冷却量会随进料增加而自动跟踪提升。

最终进料流量达到370kmol/h时将FIC-1投自动。

⒂手动FIC-2的输出将回流量提升至350kmol/h左右，投自动。

⒃塔顶采出：

提升进料量的同时,应监视回流罐液位。

当塔顶C5含量AI-1低于0.5%且LIC-2达到50%左右时,先开V16阀，开泵G6A（GA406A），再开泵出口阀V17。

手动调节LIC-2的输出，当液位调至50%时投自动。

⒄塔底采出：

提升进料量的同时,应监视塔釜液位。

当塔底C4含量AI-2低于1.5%且LIC-2达到50%左右时,手动调节LIC-1的输出，当液位调至50%时投自动。

⒅将塔顶压力调节器PRC-2和PIC-1投超驰（用投串级代替）。

⒆微调各调节器给定值，使精馏塔达到设计工况：

FIC-1370kmol/h

FIC-2350kmol/h

LIC-150%

LIC-250%

TIC-378℃

PRC-20.35MPa

AI-1<

0.5%

AI-2<

1.5%

第四章吸收系统

来自前一工序的生成气（富气，其中的C4部分）从板式吸收塔Da-302底部经手操阀V1进入，与自上而下的吸收油接触，将生成气中的C4组分吸收下来。

未被吸收的不凝气由塔顶排出，

尾气经压力调节器PIC-308调节阀排至放空总管进入大气。

冷却盐水经手操阀V26进入EA-306的管程，通过手操阀V27排出。

C6油经过手操阀V6进入吸收油储罐Fa-311，经罐底出口阀V7和V8至泵G2A，有出口阀V9排出，通过吸收油流量调节器的调节阀打入塔顶，与自下而上的生成气接触，吸收其中的C4组分成为富油，从吸收塔底排出。

盐水有入口阀V24进入EA-312管程出口由手操阀V25排出。

随着生产的进行，吸收油因为部分损耗导致液位下降。

要定期用V22排放尾气分离罐内的液体，用V6补充新鲜C6油入储罐

⑴开车前的准备工作

1.将各调节器置手动，且输出为零。

2.将各手操器和开关关闭。

3.开“GYG”、“YBT”、“N2S”、“N2H”。

⑵建立吸收塔和解吸塔系统C6又冷循环和热循环

1.开V6，向FA-311引入贫油，LI-311上升。

2.当LI-311上升置50%之前，先全开V7、V8，启动泵G2A，然后开V9、V12、V13。

当LI-311上升置55%左右，手动开FRC-311的输出为20%，当塔内持液量建立后，吸收塔液位LIC-310上升。

注意调整V6阀，保证LI-311不超限。

3.当LIC-310达到50%之前，全开V14、V15、V16和V17。

当LIC-310接近50%时，手动开FIC-310，C6油进入解吸塔，LIC-312上升。

当LIC-310达到50%时将LIC-310和FIC-310同时投入自动和串级。

4.当LIC-312达50%之前，全开V18、V19、V20、V21、V24和V25。

当LIC-312达50%时投自动。

此时已建立C6油的循环。

⑶氮气的升压开氮气充气阀VN2，将DA-302压力提高到1.0MPa以上，关VN2。

⑷接收富气确认热循环已建立，氮充压已完成，可开始进富气。

1.逐渐开V1，同时开V2；

约10%~20%左右。

2.开V4、V5，当PIC-308压力升至1.2MPa左右时投自动。

3.随压力上升，逐渐开大V1、V2，使FI-308达到2000kg/h左右。

4.进富气达到一定负荷后，开V26和V27，调整两阀使TI-308在5℃以下，以便在FA-304中分离C6油。

⑸手动开TIC-312的输出使温度降低至5℃左右，投自动。

⑹投自动和比值调节设“AKB”为53.5%左右，将FRC-311投自动和比值调节（以串级表示）。

⑺提升进富气负荷逐渐开大V1和V2，待吸收塔顶温TI-309下降置7.0℃左右，是进气流量缓缓提高到5000kg/h左右。

⑻将系统调整到正常工况设计值范围如下：

FI-3085000kg/hFRC-31113300kg/h

PIC-3081.20MPaTI-308<

5.0℃

TIC-3125.0℃LIC-31050%

LIC-31250%LI-30950%

LI-31150%AI-301<

0.6%

AI-302<

0.6%

第五章间歇反应

间歇反应过程在精细化工、制药、催化剂制备、染料中间体等行业应用广泛。

本间歇反应的物料特性差异大；

多硫化钠需要通过反应制备；

反应属放热过程，由于二硫化碳的饱和蒸汽压随温度上升而迅猛上升，冷却操作不当会发生剧烈爆炸；

反应过程中有主副反应的竞争，必须设法抑制副反应，然而主反应的活化能较高，又期望较高的反应温度。

如此多种因素交织在一起，使本间歇反应具有典型代表意义。

在叙述工艺过程之前必须说明，选择某公司有机厂的硫化促进剂间歇反应岗位为参照，目的在于使本仿真培训软件更具有工业背景，但并不拘泥于该流程的全部真实情况。

为了使软件通用性更强，对某些细节作了适当的变通处理和简化。

有机厂缩合反应的产物是橡胶硫化促进剂DM的中间产品。

它本身也是一种硫化促进剂，称为M，但活性不如DM。

DM是各种橡胶制品的硫化促进剂，它能大大加快橡胶硫化的速度。

硫化作用能使橡胶的高分子结构变成网状，从而使橡胶的抗拉断力、抗氧化性、耐磨性等加强。

它和促进剂D合用适用于棕色橡胶的硫化，与促进剂M合用适用于浅色橡胶硫化。

本间歇反应岗位包括了备料工序和缩合工序。

基本原料为四种：

硫化钠（Na2S）、硫磺（S）、邻硝基氯苯（C6H4ClNO2）及二硫化碳（CS2）。

备料工序包括多硫化钠制备与沉淀，二硫化碳计量，邻氯苯计量。

1．多硫化钠制备反应

此反应是将硫磺（S）、硫化钠（Na2S）和水混合，以蒸汽加热、搅拌，在常压开口容器中反应，得到多硫化钠溶液。

反应时有副反应发生,此副反应在加热接近沸腾时才会有显著的反应速度。

因此，多硫化钠制备温度不得超过85℃。

多硫化钠的含硫量以指数n表示。

实验表明，硫指数较高时，促进剂的缩合反应产率提高。

但当n增加至4时，产率趋于定值。

此外，当硫指数过高时，缩合反应中析出游离硫的量增加，容易在蛇管和夹套传热面上结晶而影响传热，使反应过程中压力难于控制。

所以硫指数应取适中值。

2．二硫化碳计量

二硫化碳易燃易爆，不溶于水，密度大于水。

因此，可以采用水封隔绝空气保障安全。

同时还能利用水压将储罐中的二硫化碳压至高位槽。

高位槽具有夹套水冷系统。

3．邻硝基氯苯计量

邻硝基氯苯熔点为31.5℃，不溶于水，常温下呈固体状态。

为了便于管道输送和计量，必须将其熔化，并保存于具有夹套蒸汽加热的储罐中。

计量时，利用压缩空气将液态邻硝基氯苯压至高位槽，高位槽也具有夹套保温系统。

4．缩合反应工序

缩合工序历经下料、加热升温、冷却控制、保温、出料及反应釜清洗阶段。

邻硝基氯苯、多硫化钠和二硫化碳在反应釜中经夹套蒸汽加入适度的热量后，将发生复杂的化学反应，产生促进剂M的钠盐及其副产物。

缩合反应不是一步合成，实践证明还伴有副反应发生。

缩合收率的大小与这个副反应有密切关系。

当硫指数较低时，反应是向副反应方向进行。

主反应的活化能高于副反应，因此提高反应温度有利于主反应的进行。

但在本反应中若升温过快、过高，将可能造成不可遏制的爆炸而产生危险事故。

保温阶段之目的是尽可能多地获得所期望的产物。

为了最大限度地减少副产物的生成，必须保持较高的反应釜温度。

操作员应经常注意釜内压力和温度，当温度压力有所下降时，应向夹套内通入适当蒸汽以保持原有的釜温、釜压。

缩合反应历经保温阶段后，接着利用蒸汽压力将缩合釜内的料液压入下道工序。

出料完毕，用蒸汽吹洗反应釜，为下一批作业做好准备。

本间歇反应岗位操作即告完成

1．准备工作

检查各开关、手动阀门是否关闭。

2．多硫化钠制备

①打开硫化碱阀HV-1，向多硫化钠制备反应器R1注入硫化碱，使液位H-1升至0.4m，关闭阀HV-1.

②打开熔融硫阀HV-2，向多硫化钠制备反应器R1注入硫磺，液位H-1升至0.8m,关闭HV-2。

③打开水阀HV-3，使多硫化钠制备反应器R1液位H-1升至1.2m，关闭HV-3。

④开启多硫化钠制备反应器搅拌电机M1开关M01。

⑤打开多硫化钠制备反应器R1蒸汽加热阀HV-4，使温度T1上升至81~84℃（升温需要一定时间，可利用此时间差完成其他操作）。

保持搅拌5分钟（实际为3小时）。

注意当反应温度T1超过85℃时将使副反应加强，此种情况会报警扣分。

⑥开启多硫化钠输送泵M3的电机开关M03，将多硫化钠料液全部打入沉淀槽F1，静置5分钟（实际为4小时）备用。

3．邻硝基氯苯计量备料

①检查并确认通大气泄压阀V6是否关闭。

②检查并确认邻硝基氯苯计量槽F4下料阀V12是否关闭。

③打开上料阀HV-7。

④开启并调整压缩空气进气阀HV-5。

观察邻硝基氯苯计量槽F4液位H-5逐渐上升，且邻硝基氯苯储罐液位H-4略有下降，直至计量槽液位H-5达到1.2m。

由于计量槽装有溢流管，液位一旦达到此高度将不再上升。

但如果不及时关闭HV-7，则储罐液位H-4会继续下降。

注意储罐液位下降过多，将被认为操作失误而扣分。

⑤压料完毕，关闭HV-7及HV-5。

打开泄压阀V6。

如果忘记打开V6，会被认为操作失误而扣分。

4．二硫化碳计量备料

①检查并确认通水池的泄压阀V8是否关闭。

②检查并确认二硫化碳计量槽F5下料阀V14是否关闭。

③打开上料阀HV-10。

④开启并调整自来水阀HV-9，使二硫化碳计量槽F5液位H-7上升。

此时二硫化碳储罐液位H-6略有下降。

直至计量槽液位H-7达到1.4m。

由于计量槽装有溢流管，液位将不再上升。

但若不及时关闭HV-10，则储罐液位H-6会继续下降，此种情况会被认为操作失误而扣分。

⑤压料完毕，关闭阀门HV-10及HV-9。

打开泄压阀V8。

如果忘记打开V8会被认为操作失误而扣分。

5．向缩合反应釜加入三种物料

①检查并确认反应釜R2放空阀HV-21是否开启，否则会引起计量槽下料不畅。

②检查并确认反应釜R2进料阀V15是否打开。

③打开管道冷却水阀V13约5秒，使下料管冷却后关闭V13。

④打开二硫化碳计量槽F5下料阀V14，观察计量槽液位因高位势差下降，直至液位下降至0.0m，即关闭V14。

⑤再次开启冷却水阀V13约5秒，将管道中残余的二硫化碳冲洗入反应釜，关V13。

⑥开启管路蒸汽加热阀V11约5秒，使下料管预热，关闭V11。

⑦打开邻硝基氯苯计量槽F4下料阀V12，观察液位指示仪，当液位H-5下降至0.0m，即关V12。

⑧再次开启管路蒸汽加热阀V11约5秒。

将管道中残余的邻硝基氯苯冲洗干净，即关闭V11。

关闭阀V15，全关反应釜R2放空阀HV-21。

⑨检查并确认反应釜R2进料阀V16是否开启。

⑩启动多硫化钠输送泵M4电机开关M04，将沉淀槽F1静置后的料液打入反应釜R2。

注意反应釜的最终液位H-3大于2.41m时，必须及时关泵，否则反应釜液位H-3会继续上升，当大于2.7m时,将引起液位超限报警扣分。

⑾当反应釜的最终液位H-3小于2.4m时，必须补加多硫化钠，直至合格。

否则软件设定不反应。

6．缩合反应操作：

本部分难度较大，能够训练学员分析能力、决策能力和应变能力。

需通过多次反应操作，并根据亲身体验到的间歇反应过程动力学特性，总结出最佳操作方法。

①认真且迅速检查并确认：

放空阀HV-21，进料阀V15、V16，出料阀V20是否