111氮肥工艺控制方案.doc

概述???? ??? 氮肥生产是高能耗的工业，其生产成本主要取决于系统的能耗，系统能耗除了与采用的工艺流程有关外，在很大程度上取决于系统控制的算法及稳定性，因此，化肥生产过程的控制系统对整个生产成本具有关键意义。　??氮肥生产系统是由一个个相对独立的单元（工段）组成的。各单元之间具有密切关系。上一单元的产品或输出，即为下一单元的原料或输入，各个单元相互紧密联系形成一个连续的生产过程。各个单元在地域上相互分散，但距离又不很远。整个生产过程可以分为造气、脱硫、压缩、变换、脱碳、合成、甲醇、尿素等主要单元（工段）。上述各单元（工段）的操作在工艺上密切联系，但在地域上分散、在控制上相对独立。 　?? 浙江威盛DCS在氮肥生产过程控制方面具有许多特点： ?????● 生产工艺的优化控制。　　 ● 各单元工艺参数的集中监控。　　 ● 在紧急情况下的遥控措施（阀门、马达等）。　　 ● 必要的报警和联锁。　　 ● 方便地查阅实时趋势和历史趋势。　　 ● 可以与企业管理网相连，实现数据共享。 ? 1、造气 ????造气一般是以块煤为原料，采用间歇式固定层常压气化法，在高温和程控机油传动控制下，交替与空气和过热蒸汽反应。反应方程式：?????????????????????? 吹风?????????? C+O2→CO2+Q ????????????????????????????????? CO2+C→2CO-Q ?????????????????? 上、下吹?????? C+H2O(g) →CO+H2-Q A、 吹风阶段 ? ? 吹风阶段的主要作用是产生热量，提高燃料温度。 B、 上吹（加氮）阶段 ? 上吹阶段的主要作用是置换炉底空气，吸收热量、制造半水煤气，同时加入部分氮气。 C、 下吹阶段 下吹阶段作用是制取半水煤气，吸收热量，使上吹后上移的气化层下移。 D、二上吹阶段 二上吹的主要作用是将炉底及进风管道中煤气吹净并回收，确保生产安全。 E、 吹净阶段 吹净的主要作用是回收造气炉上层空间的煤气及补充适量的氮气，以满足合成氨生产对氮氢比的要求。 ?????????????????????????????????? 造气工艺流程图 ????????????? 控制方案 ????在生产中，一般均是多个造气炉组成一组。在多台造气炉同时投入运行时，为了保证造气炉在吹风阶段的风量，必须对造气炉的吹风阶段进行顺序控制。 ????? 对造气炉进行吹风排序，也就是要实现吹风时间自寻优及动态跟踪。下面以4个造气炉为例加以说明： ????? 当任启动一个造气炉，或任意停止一个造气炉，其吹风间歇时间随之改变。启动或停止造气炉之后，各炉都要进行重新调整，按照计算的时间进行初始化，即各炉在对应时间重新从第一个工序循环下去，其原理框图如下： ? 4个造气炉吹风排序原理框图 ? ? 初始化原理框图 ? ? 控制效果 ????采用DCS系统控制一组（多台）造气炉的运行，可实现对造气炉吹风排序的优化控制，并可对温度压力等数据进行实时采集、调节，从而使炉况长期稳定，煤气气质明显提高，达到节能增效目的。DCS的应用还可避免因人工的随意性和误操作而引发事故，并有利于企业全面数据管理。 ?????????????? ?????? 10个造气炉吹风排序图??????????????????????????? 造气炉控制图 ?????????? 参数控制图???????????? 温度参数图 ? ?? ?? 温度趋势图?? 含量趋势图 ? ???? 报警事件管理?????? 安全管理系统 ? ? ? 造气策略组态图 ? 2、变换 ? 工艺简介 ????经过压缩有一定压力的半水煤气先经过油水分离器，除去煤气中的油物。然后进入饱和塔的下部与热水进行交换后升至一定温度，经过气水分离器分离出煤气中的水份。去除水分的煤气进入预热交换器，与中变炉出口的高温煤气进行两次热交换后，进入中变炉，在触媒的催化作用下，煤气中的一氧化碳发生反应，生成二氧化碳，中变炉的炉体内有三层反应区，在正常的工艺状况下，第一层的反应温度控制在450左右，第二层反应温度控制在400左右，第三层的反应温度控制在380左右。反应后出中变炉的变换气进入与入口水煤气进行热交换的两级热交换器后，再进入低变炉使变换气中的一氧化碳进一步变换，经过两次变换的水煤气成为合格的变换气后，经热水塔，冷却塔之后送入下一工段进行后续处理。 变换工艺流程图 ? 控制方案 ????在变换工段中，比较典型的控制回路包括入变换气汽比调节，中变炉煤气副线流量调节，中变炉中段温度喷水控制，中变炉下段温度喷水控制，饱和塔液位控制，水分出口煤气温度的调节等几部分。 ????入变换蒸汽流量与入变换半水煤气流量的比值调节采用先进控制器，对比值控制器的