《合成氨工艺转化工段仿真软件》.doc

合成氨工艺仿真转化工段 软件说明书 北京东方仿真软件技术有限公司 2009年1月 目录 第一章 装置概况 1 第一节 工艺流程简述 1 1.1.1 概述 1 1.1.2 原料气脱硫 2 1.1.3 原料气的一段转化 2 1.1.4 转化气的二段转化 3 1.1.5 变换 3 1.1.6 蒸汽系统 4 1.1.7 燃料气系统 5 第二节 工艺仿真范围 5 第三节 控制回路一揽表 7 第四节 位号与位号描述一揽表 9 第二章 岗位操作 12 第一节 冷态开车 12 2.1.1 引DW、除氧器101-U建立液位（蒸汽系统图） 12 2.1.2 开104-J、汽包101-F建立液位（蒸汽系统图） 12 2.1.3 开101-BJ、101-BU点火升温（一段转化图、点火图） 13 2.1.4 空气升温（二段转化） 15 2.1.5 MS升温（二段转化） 16 2.1.6 108-D升温、硫化（一段转化图） 14 2.1.7 投料（脱硫图） 16 2.1.8加空气（二段转化及高低变） 17 2.1.9 联低变 17 2.1.10 其它 18 第二节 正常工况 19 2.2.1正常操作要点 19 2.2.1转化岗位主要指标 19 第三节 正常停车 21 2.3.1 停车前的准备工作 21 2.3.2 停车期间分析项目 22 2.3.3 停工期间注意事项 22 2.3.4 停车步骤 22 第三章 事故处理 26 第一节 101-J压缩机故障 26 第二节 原料气系统故障 27 第三节 水蒸汽系统故障 28 第四节 101-BJ跳车或故障 30 第五节 101-BJA跳车或故障 30 第六节 冷却水中断 30 第四章 下位机画面设计 31 第一节DCS用户画面设计 311 第二节现场操作画面设计 311 第一章 装置概况 第一节 工艺流程简述 1.1.1概述 制取合成氨原料气的方法主要有以下几种：1.固体燃料气法；2.重油气法；3.气态烃法。其中气态烃法又有蒸汽转化法和间歇催化转化法。本仿真软件是针对蒸汽转化法制取合成氨原料气而设计的。 制取合成氨原料气所用的气态烃主要是天然气（甲烷、乙烷、丙烷等）。蒸汽转化法制取合成氨原料气分两段进行，首先在装有催化剂（镍触媒）的一段炉转化管内，蒸汽与气态烃进行吸热的转化反应，反应所需的热量由管外烧嘴提供。一段转化反应方程式如下： CH4+H2O CO+3H2 – 206.4 kj/mol CH4+2H2O CO2+4H2 - 165.1 kj/mol 气态烃转化到一定程度后，送入装有催化剂的二段炉，同时加入适量的空气和水蒸汽，与部分可燃性气体燃烧提供进一步转化所需的热量，所生成的氮气作为合成氨的原料。二段转化反应方程式如下： 1.催化床层顶部空间的燃烧反应 2H2 + O2 2H2O（g）+ 484 kj/mol CO+ O2 CO2 + 566 kj/mol 2. 催化床层的转化烧反应 CH4+H2O CO+3H2 – 206.4 kj/mol CH4+ CO2 2CO+2H2 – 247.4 kj/mol 二段炉的出口气中含有大量的CO，这些未变换的CO大部分在变换炉中氧化成CO2，从而提高了H2的产量。变换反应方程式如下： CO+ H2O CO2 +H2 + 566 kj/mol 1.1.2 原料气脱硫 原料天然气中含有6.0ppm左右的硫化物，这些硫化物可以通过物理的和化学的方法脱除。天然气首先在原料气预热器（141-C）中被低压蒸汽预热，流量由FR30记录，温度由TR21记录，压力由PRC1调节，预热后的天然气进入活性碳脱硫槽（101-DA 、102-DA一用一备）进行初脱硫。然后进用蒸汽透平驱动的单缸离心式压缩机（102-J），压缩到所要求的操作压力。 压缩机设有FIC12防喘振保护装置，当在低于正常流量的条件下进行操作时，它可以可以把某一给定量的气体返回气水冷器（130-C），冷却后送回压缩机的入口。经压缩后的原料天然气在一段炉（101-B）对流段低温段加热到230℃（TIA37）左右与103-J段间来氢混合后，进入Co-Mo加氢和氧化锌脱硫槽（108-D），经脱硫后，天然气中的总硫含量降到0.5ppm以下，用AR4记录。 1.1.3 原料气的一段转化 脱硫后的原料气与压力为3.8MPa的中压蒸汽混和，蒸汽流量由FRCA2调节。混合后的蒸汽和天然气以分子比4：1的比例通过一段炉（101-B）对流段高温段预热后，送到101-B辐射段的顶部，气体从一根总管被分配到八根分总管，