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1、化工資料下載網(wǎng)--行業(yè)資料免費(fèi)下載 概述氮肥生產(chǎn)是高能耗的工業(yè)，其生產(chǎn)成本主要取決于系統(tǒng)的能耗，系統(tǒng)能耗除了與采用的 工藝流程有關(guān)外，在很大程度上取決于系統(tǒng)控制的算法及穩(wěn)定性，因此，化肥生產(chǎn)過程的控制系統(tǒng)對整個生產(chǎn)成本具有關(guān)鍵意義。氮肥生產(chǎn)系統(tǒng)是由一個個相對獨(dú)立的單元（工段）組成的。各單元之間具有密切關(guān)系。 上一單元的產(chǎn)品或輸出，即為下一單元的原料或輸入，各個單元相互緊密聯(lián)系形成一個連續(xù)的生產(chǎn)過程。各個單元在地域上相互分散，但距離又不很遠(yuǎn)。整個生產(chǎn)過程可以分為造氣、脫硫、壓縮、變換、脫碳、合成、甲醇、尿素等主要單元（工段）。上述各單元（工段）的 操作在工藝上密切聯(lián)系，但在地域上分散、在控制上相
2、對獨(dú)立。浙江威盛D C S在氮肥生產(chǎn)過程控制方面具有許多特點： 生產(chǎn)工藝的優(yōu)化控制。各單元工藝參數(shù)的集中監(jiān)控。在緊急情況下的遙控措施（閥門、馬達(dá)等）。 必要的報警和聯(lián)鎖。方便地查閱實時趨勢和歷史趨勢?？梢耘c企業(yè)管理網(wǎng)相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。 1、造氣造氣一般是以塊煤為原料，采用間歇式固定層常壓氣化法，在高溫和程控機(jī)油傳動控制 下，交替與空氣和過熱蒸汽反應(yīng)。反應(yīng)方程式：吹風(fēng)C + O 2 C O 2 + Q C O 2 + C 2 C O - Q上、下吹C + H 2 O ( g ) C O + H 2 - QA、吹風(fēng)階段 吹風(fēng)階段的主要作用是產(chǎn)生熱量，提高燃料溫度。B、上吹（加氮）階段 化工
3、資料下載網(wǎng)--行業(yè)資料免費(fèi)下載 上吹階段的主要作用是置換爐底空氣，吸收熱量、制造半水煤氣，同時加入部分氮?dú)狻、下吹階段 下吹階段作用是制取半水煤氣，吸收熱量，使上吹后上移的氣化層下移。D、二上吹階段 二上吹的主要作用是將爐底及進(jìn)風(fēng)管道中煤氣吹凈并回收，確保生產(chǎn)安全。E、吹凈階段 吹凈的主要作用是回收造氣爐上層空間的煤氣及補(bǔ)充適量的氮?dú)?，以滿足合成氨生產(chǎn)對氮?dú)浔鹊囊蟆?造氣工藝流程圖 化工資料下載網(wǎng)--行業(yè)資料免費(fèi)下載 控制方案在生產(chǎn)中，一般均是多個造氣爐組成一組。在多臺造氣爐同時投入運(yùn)行時，為了保證造 氣爐在吹風(fēng)階段的風(fēng)量，必須對造氣爐的吹風(fēng)階段進(jìn)行順序控制。對造氣爐進(jìn)行吹風(fēng)排序，也就是要
4、實現(xiàn)吹風(fēng)時間自尋優(yōu)及動態(tài)跟蹤。下面以4個造氣 爐為例加以說明：當(dāng)任啟動一個造氣爐，或任意停止一個造氣爐，其吹風(fēng)間歇時間隨之改變。啟動或停 止造氣爐之后，各爐都要進(jìn)行重新調(diào)整，按照計算的時間進(jìn)行初始化，即各爐在對應(yīng)時間重新從第一個工序循環(huán)下去，其原理框圖如下： 4個造氣爐吹風(fēng)排序原理框圖 化工資料下載網(wǎng)--行業(yè)資料免費(fèi)下載 初始化原理框圖 控制效果采用D C S系統(tǒng)控制一組（多臺）造氣爐的運(yùn)行，可實現(xiàn)對造氣爐吹風(fēng)排序的優(yōu)化控制， 并可對溫度壓力等數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集、調(diào)節(jié)，從而使?fàn)t況長期穩(wěn)定，煤氣氣質(zhì)明顯提高，達(dá)到節(jié)能增效目的。D C S的應(yīng)用還可避免因人工的隨意性和誤操作而引發(fā)事故，并有利于企業(yè)全
5、面數(shù)據(jù)管理。 1 0個造氣爐吹風(fēng)排序圖 化工資料下載網(wǎng)--行業(yè)資料免費(fèi)下載 造氣爐控制圖 參數(shù)控制圖 溫度參數(shù)圖 化工資料下載網(wǎng)--行業(yè)資料免費(fèi)下載 溫度趨勢圖 含量趨勢圖 化工資料下載網(wǎng)--行業(yè)資料免費(fèi)下載 報警事件管理 安全管理系統(tǒng) 化工資料下載網(wǎng)--行業(yè)資料免費(fèi)下載 造氣策略組態(tài)圖 2、變換 工藝簡介經(jīng)過壓縮有一定壓力的半水煤氣先經(jīng)過油水分離器，除去煤氣中的油物。然后進(jìn)入飽和 塔的下部與熱水進(jìn)行交換后升至一定溫度，經(jīng)過氣水分離器分離出煤氣中的水份。去除水分的煤氣進(jìn)入預(yù)熱交換器，與中變爐出口的高溫煤氣進(jìn)行兩次熱交換后，進(jìn)入中變爐，在觸媒的催化作用下，煤氣中的一氧化碳發(fā)生反應(yīng)，生成二氧化碳，
6、中變爐的爐體內(nèi)有三層反應(yīng)區(qū)， 在正常的工藝狀況下，第一層的反應(yīng)溫度控制在4 5 0左右，第二層反應(yīng)溫度控制在4 0 0左右，第三層的反應(yīng)溫度控制在3 8 0左右。反應(yīng)后出中變爐的變換氣進(jìn)入與入口水煤氣進(jìn)行熱交換的兩級熱交換器后，再進(jìn)入低變爐使變換氣中的一氧化碳進(jìn)一步變換，經(jīng)過兩次變 換的水煤氣成為合格的變換氣后，經(jīng)熱水塔，冷卻塔之后送入下一工段進(jìn)行后續(xù)處理。 變換工藝流程圖 化工資料下載網(wǎng)--行業(yè)資料免費(fèi)下載 控制方案在變換工段中，比較典型的控制回路包括入變換氣汽比調(diào)節(jié)，中變爐煤氣副線流量調(diào)節(jié)， 中變爐中段溫度噴水控制，中變爐下段溫度噴水控制，飽和塔液位控制，水分出口煤氣溫度的調(diào)節(jié)等幾部分。
7、入變換蒸汽流量與入變換半水煤氣流量的比值調(diào)節(jié)采用先進(jìn)控制器，對比值控制器的給定值進(jìn)行修正，并設(shè)置煤氣流量變化速率控制器來防止在系統(tǒng)加減量時，中變爐出口C O超標(biāo)，達(dá)到汽氣比控制的目的。 中變爐的上、中、下段溫度調(diào)節(jié)和水分出口煤氣的溫度控制采用經(jīng)典調(diào)節(jié)模式（P I D、前饋、串級調(diào)節(jié)等）。 入氣汽比調(diào)節(jié)框圖 中變爐上段溫度調(diào)節(jié)框圖 化工資料下載網(wǎng)--行業(yè)資料免費(fèi)下載 中變爐中段/下段溫度控制、飽和塔液位控制框圖 水分出口溫度串級調(diào)節(jié)框圖 調(diào)節(jié)操作畫面 化工資料下載網(wǎng)--行業(yè)資料免費(fèi)下載 操作記錄畫面 流量比值調(diào)節(jié)趨勢 3、脫碳 化工資料下載網(wǎng)--行業(yè)資料免費(fèi)下載 工藝簡介含有一定濃度（C O 2
8、）的變換氣進(jìn)入吸收塔內(nèi)。氣體中C O 2被逆流流下的碳酸丙烯酯 所吸收。凈化C O 2氣脫至所要求的濃度由塔頂排出，成為可供用戶使用的工藝氣。吸收C O 2后的碳酸丙烯酯富液經(jīng)渦輪機(jī)回收能量后，在高壓閃蒸槽內(nèi)閃蒸。高壓閃蒸液再到減壓槽進(jìn)行減壓閃蒸。減壓閃蒸汽相含濃度較高的C O 2，可供用戶使用。減壓閃蒸液在氣提塔內(nèi)經(jīng) 空氣氣提再生，再生后的碳酸丙烯酯貧液經(jīng)循環(huán)液泵送回吸收塔循環(huán)使用。氣提空氣由通風(fēng)機(jī)從氣提塔塔底送入。 高壓閃蒸汽中含C O 2及部分工藝氣。高壓閃蒸汽可全部或部分返回壓縮與原料氣匯合，以回收氮?dú)夂蜌錃狻?脫碳過程中，入脫碳塔貧液的流量，將直接影響二氧化碳在脫碳塔中的溶解度。流量
9、過小，原料氣中的C O 2不能被充分吸收；流量過大，能耗增加。閃蒸槽的液位和壓力，對于原料氣的回收再利用有重要作用，它不僅可以回收閃蒸汽里的氮?dú)夂蜌錃?，還可以減少碳 酸丙烯酯的損失。脫碳后煤氣送入下一個工段進(jìn)行進(jìn)一步處理。 脫碳工藝流程圖 脫碳控制圖表 化工資料下載網(wǎng)--行業(yè)資料免費(fèi)下載 控制方案在脫碳工段中，典型的控制回路包括：脫碳塔液位控制，閃蒸槽液位控制，降溫塔液位 控制，閃蒸氣壓力控制，以及加氧手動控制。在脫碳整個控制中沒有復(fù)雜調(diào)節(jié)系統(tǒng)，全部采用的是單回路P I D調(diào)節(jié)模式。 液位調(diào)節(jié)操作畫面 脫碳液位趨勢圖 4、合成 工藝簡介目前國內(nèi)大多數(shù)中小氮肥企業(yè)均采用中壓法氨合成工藝，其合成壓
10、力為3 1 . 4 M P a。合成 塔的直徑一般為 8 0 0 1 2 0 0 m m。 化工資料下載網(wǎng)--行業(yè)資料免費(fèi)下載 將壓縮送來的合格精煉氣在適當(dāng)?shù)臏囟取毫陀|媒存在的條件下合成為氨，所得氣氨經(jīng)冷卻水及液氨冷卻，冷凝為液氨，并將液氨從氫氮?dú)庵蟹蛛x出來，未合成的氫氮?dú)庋a(bǔ)充部分新鮮氣繼續(xù)在合成系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)合成。 合成氨工藝流程圖 合成工藝流程圖 化工資料下載網(wǎng)--行業(yè)資料免費(fèi)下載 冷凝工藝流程操作畫面 氨合成塔操作畫面 控制方案氨合成工段中主要工藝參數(shù)的優(yōu)化控制非常重要，直接影響合成氨的產(chǎn)量和消耗指標(biāo)。 控制方案以降低噸氨消耗為目標(biāo)，控制參數(shù)為催化劑溫度、惰性氣體的含量、氨冷出口溫度及氨
11、冷器、冷交換路、氨分離器的三大液位。 化工資料下載網(wǎng)--行業(yè)資料免費(fèi)下載 氫氮比調(diào)節(jié)：氫氮比自調(diào)是合成控制中的難點，從造氣到合成的滯后時間，開滿量時，一般小化肥廠 為3 0分鐘，開聯(lián)醇為4 5分鐘。正確認(rèn)識從造氣到合成整個流程中氫比演變規(guī)律是搞好調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)。規(guī)律主要為二點；從造氣到合成塔入口基本為純滯后，各點氫比測量曲線呈簡單相似現(xiàn)象，并含有一定的容量滯后，合成塔塔前塔后氫比信號呈微積分關(guān)系。記錄各測量點氫 比偏差記錄曲線，據(jù)此可發(fā)現(xiàn)演變規(guī)律，監(jiān)視分析調(diào)節(jié)效果，計算開表數(shù)據(jù)，以此數(shù)據(jù)二維查表控制閥門輸出能達(dá)到較好的控制效果。 合成塔內(nèi)觸媒層熱點溫度控制合成塔各催化劑層熱點溫度的控制，是采用調(diào)節(jié)
12、未反應(yīng)的冷氣體加入量的方法來控制各 段溫度，由于反應(yīng)溫度比較容易穩(wěn)定，所以一般采用手動遙控。 循環(huán)氣氨冷器出口溫度和液位控制為了更好地控制溫度；采用串級控制方案，以溫度回路為主回路，液位為副回路。為了 保證液位，當(dāng)液位超限時，切斷串級回路，使回路的串級狀態(tài)切換為副回路的自動狀態(tài)；確保液位在安全值內(nèi)。 循環(huán)氣氨冷器出口溫度和液位控制原理框圖 新鮮氣氨冷器液位控制在新鮮氣氨冷器液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，水位測量值與給定常數(shù)進(jìn)行P I D運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果調(diào) 節(jié)氨冷液位調(diào)節(jié)閥開度，從而維持氨冷液位恒定。 氨分離器的液位控制、冷交換器的液位控制、廢熱鍋爐的液位控制，這幾個回路采用單 化工資料下載網(wǎng)--行業(yè)資料免費(fèi)下
13、載 回路控制。 單回路調(diào)節(jié)框圖 觸媒層各口溫度趨勢 甲烷、氫氣、C O 2、C O含量趨勢圖 化工資料下載網(wǎng)--行業(yè)資料免費(fèi)下載 5、甲醇 工藝簡介甲醇是重要的有機(jī)化工原料，又是優(yōu)良的能源載體。近代工業(yè)甲醇生產(chǎn)主要以天然氣、 煤炭為原料轉(zhuǎn)化和氣化制得，我國目前年產(chǎn)5萬噸和1 0萬噸的生產(chǎn)裝置大都是以煤炭為原料制得。 甲醇的生產(chǎn)一般分為合成和精餾兩個工段。1、甲醇合成：脫碳崗位送來的凈化氣和循環(huán)機(jī)來的循環(huán)氣在油分離器混合，經(jīng)油水分 離器分離油水，剩余的原料氣分主副線進(jìn)入合成塔合成生成粗甲醇?xì)猓柚阢~基催化劑的作用，C O、C O 2和H 2進(jìn)行化合反應(yīng)生成甲醇，經(jīng)冷凝到醇分離器分離得粗甲醇，減
14、壓后送中間槽，不凝氣體一部分加壓循環(huán)使用，一部分經(jīng)高壓水洗塔水洗掉夾帶的甲醇經(jīng)銅洗送 入氨合成系統(tǒng)，粗甲醇送精餾。流程圖如下： 甲醇合成工藝流程圖 化工資料下載網(wǎng)--行業(yè)資料免費(fèi)下載 甲醇精餾工藝流程圖 2、甲醇精餾：甲醇的精餾工藝，多數(shù)采用兩塔流程，少數(shù)生產(chǎn)規(guī)模較大的廠采用三塔流程，年產(chǎn)5 - 1 0萬噸的裝置一般都采用兩塔流程。粗醇經(jīng)預(yù)塔給料泵加壓經(jīng)粗醇預(yù)熱器加熱到6 5左右進(jìn)初塔，同時初塔再沸器用蒸汽加熱使塔內(nèi)液體蒸發(fā)，甲醇及其他輕組分的蒸 汽由塔頂蒸出，冷凝后打回流?？刂瞥鰵鉁囟? 0 - 4 5，塔釜溫度7 5 - 8 5；塔頂溫度6 0 - 6 5。經(jīng)預(yù)塔底出來的預(yù)后甲醇給主塔，主
15、塔再沸器加熱使塔底溫度控制在1 0 4 - 1 2 0，塔頂出氣溫度控制在6 5 - 7 0，在塔頂采出回流液即精醇；合格后送精醇儲槽。流程圖如上： 控制方案在合成工段一般設(shè)有以下一些調(diào)節(jié)回路：合成塔溫度控制、醇分液位控制、水洗塔液位 控制、粗醇中間槽液位和馳放氣壓力控制。其中以合成塔溫度較為難控，合成塔溫度一般有1 2個檢測點，選用以下調(diào)節(jié)方式，能夠很好的保護(hù)觸媒。 合成塔觸媒溫度調(diào)節(jié)框圖 其他各回路均采用單回路控制，目前國內(nèi)一般均采用低壓法生產(chǎn)，馳放氣壓力控制在0 . 6 M p a左右。調(diào)節(jié)框圖如下： 化工資料下載網(wǎng)--行業(yè)資料免費(fèi)下載 在精餾工段一般設(shè)有以下一些調(diào)節(jié)回路：排氣冷凝器出口
16、壓力、進(jìn)精餾蒸汽壓力、預(yù)塔回流槽液位、預(yù)塔液位、主塔回流槽和主塔液位、預(yù)塔給料流量、主塔回流流量、預(yù)塔回流液進(jìn)口溫度、預(yù)塔循環(huán)再沸器出口溫度、主塔回流液進(jìn)口溫度、主塔循環(huán)再沸器出口溫度、 預(yù)塔給料溫度。采用單回路均能達(dá)到很好的控制效果。 醇汾液位調(diào)節(jié)畫面 化工資料下載網(wǎng)--行業(yè)資料免費(fèi)下載 觸媒溫度調(diào)節(jié)畫面 合成塔觸媒溫度趨勢 液位趨勢圖 化工資料下載網(wǎng)--行業(yè)資料免費(fèi)下載 參數(shù)表 6、尿素 工藝簡介尿素的生產(chǎn)原理是氨與二氧化碳的合成，生產(chǎn)方法有水溶液全循環(huán)法、氣提法、中壓聯(lián) 尿法，小氮企業(yè)大多采用水溶液全循環(huán)法。其反應(yīng)方程式為：2 N H 3（液）+ C O 2（氣）C O（N H 2）2（
17、液）+ H 2 O（液）+ Q二氧化碳（壓力為2 0 . 6 9 M P a，溫度為1 2 5）經(jīng)壓縮機(jī)壓縮進(jìn)入合成塔，從一吸塔送 來的9 0甲銨液經(jīng)一甲泵加壓至2 0 . 6 9 M P a送入合成塔，液氨在氨預(yù)熱器中加熱至6 0送入合成塔，在合成塔中進(jìn)行合成反應(yīng)。在反應(yīng)的過程中，合成塔的操作壓力為1 9 . 6 M P a，溫度為1 8 6 - 1 9 1，整個反應(yīng)過程C O 2的轉(zhuǎn)化率在6 3 左右。出尿素合成塔的反應(yīng)液含有尿素、甲銨、過剩氨和水，出來后經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)閥減壓至1 . 7 7 M P a進(jìn)入預(yù)蒸餾塔上部，在此分離出閃蒸氣體后，液體自流到中部蒸餾段，與從一分加熱器出來的熱氣逆流
18、換熱，使液相中的 部分甲銨分解與過剩氨蒸出、氣化進(jìn)入氣相。預(yù)蒸餾后的尿液自蒸餾下部流入一分加熱器，物料溫度控制在1 5 5 - 1 6 0，在此甲銨的分解率達(dá)到8 0 ，總氨蒸出率達(dá)到9 0 。從一分加熱器出來的尿液進(jìn)入預(yù)蒸餾塔下部的分離器進(jìn)行氣液分離，液相自塔底排出，經(jīng)減壓后送至 二分塔。尿液在二分塔上部閃蒸后，液體經(jīng)過液體分離器進(jìn)入蒸餾段，與下分離段出來的氣相逆流接觸換熱，出蒸餾段的尿液從底部進(jìn)入加熱段的列管內(nèi)，物料溫度控制在1 3 5 - 1 4 0，使甲銨基本分解，氣液混合物進(jìn)入下分離段進(jìn)行氣液分離，尿液經(jīng)液位調(diào)節(jié)閥入閃蒸槽。在 閃蒸槽中液相殘余的氨和二氧化碳大部分逸入氣相，尿液直接進(jìn)
19、入一段蒸發(fā)器或流入尿液 化工資料下載網(wǎng)--行業(yè)資料免費(fèi)下載 槽。尿液經(jīng)一段蒸發(fā)加熱器下部熱能回收段和上部蒸汽加熱段加熱到1 3 0，壓力控制在0 . 0 3 3 M P a（絕壓），這時濃度提高至9 6 。尿液經(jīng)一段蒸發(fā)器分離段出來去二段蒸發(fā)器，在0 . 0 0 3 3 M P a（絕壓）、1 4 0的條件下被濃縮成9 9 . 7 的熔融尿素，經(jīng)分離段分離后，熔融 尿素由熔融泵送往造粒塔頂部的旋轉(zhuǎn)噴頭進(jìn)行造粒。 尿素合成工藝流程圖 尿素中低壓分解工藝流程圖 化工資料下載網(wǎng)--行業(yè)資料免費(fèi)下載 尿素蒸發(fā)工藝流程圖 尿素低壓工藝流程圖 尿素中壓吸收工藝流程圖 控制方案尿素生產(chǎn)控制回路比較多，包括溫
20、度、壓力、流量、液位的控制，其中合成塔壓力調(diào)節(jié)、 中壓壓力調(diào)節(jié)、低壓系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)這幾個調(diào)節(jié)回路尤為重要。主要調(diào)節(jié)回路一般都采用1：1冗余方式。 其它控制回路有：閃蒸下液溫度調(diào)節(jié)、解吸塔溫度調(diào)節(jié)、解析塔壓力調(diào)節(jié)、解析加液流量調(diào)節(jié)、一分加液位槽液位調(diào)節(jié)、二分加液位槽液位調(diào)節(jié)、解吸塔液位調(diào)節(jié)、二分塔出料溫度調(diào)節(jié)、一分塔底溫度調(diào)節(jié)、一洗塔底溫度調(diào)節(jié)、一段蒸發(fā)溫度調(diào)節(jié)、二段蒸發(fā)溫度調(diào)節(jié)、、 一分塔液位調(diào)節(jié)、二分塔液位調(diào)節(jié)、一吸塔液位調(diào)節(jié)等。這些調(diào)節(jié)回路一般采用單回路控制 化工資料下載網(wǎng)--行業(yè)資料免費(fèi)下載 即可達(dá)到很好的控制效果。 冗余調(diào)節(jié)回路原理框圖 尿素策略組態(tài)圖 調(diào)節(jié)畫面 化工資料下載網(wǎng)--行業(yè)資料免費(fèi)下載 中壓壓力調(diào)節(jié)操作畫面 低壓壓力調(diào)節(jié)操作畫面 化工資料下載網(wǎng)--行業(yè)資料免費(fèi)下載 合成趨勢圖 中壓壓力趨勢圖 化工資料下載網(wǎng)--行業(yè)資料免費(fèi)下載 機(jī)泵運(yùn)行狀態(tài)圖 報警事件畫面 化工資料下載網(wǎng)--行業(yè)資料免費(fèi)下載 安全管理系統(tǒng)畫面
合成氨工藝流程圖.pdf
