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辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） （生产管理知识）硝酸生 产中氧化炉温度控制系统 设计 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） 目录 第 1 章绪论 1 第 2 章方案论证 1 2.1 方案选择和论证 1 2.2 总体方案论证 1 第 3 章控制系统组成及器件选择 3 3.1 被控参数的选择 3 3.2 传感器、变送器选择 3 3.3 执行器的选择 3 3.4 控制器的选择 4 第4 章总结 6 参考文献 6 第 1 章绪论 在硝酸铵生产过程中，氨氧化炉是关键设备。其工艺流程：氨气和空气混合 气体进入氧化炉，在铂金触煤的作用下进行氧化反应，生成所需要的一氧化氮， 这是一个多种参数相互制约的复杂过程，工艺控制指标的好坏关系到生产能否稳 定运行，生产效益以及设备安全问题。 氨氧化法制硝酸是硝酸生产中比较普遍的方法，氨气和空气混合气体经静化 后，进入氧化炉，在铂金网的作用下，在绝压0 ．45MPa ，温度850℃的条件下， 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） 将氨氧化成一氧化氮气体，影响氧化反应过程的因素有氨的体积分数，压力，氧 化率，反应温度，混合气流量，铂网活性等，氧化率是氧化反应的指标，但目前 没有有效的检测手段。在一定条件下，氧化率正比于反应温度，而氨气是氧化反 应的主要成分，反应的温度取决于气体中氨的体积分数，而氨的体积分数又无法 测量，只有氧化炉温度能间接反应出氧化率。为了获得更高的氧化率，氧化炉温 度与氨的体积分数均控制在极值，而炉温超到1100℃会烧毁价值昂贵的铂金网， 氨的体积分数超过14％会引起恶性爆炸事故毁坏生产设备，必需加设联锁保护系 统，氧化炉温度及氨空比是最关键的控制参数，对仪表精度要求极高。因此氨氧 化反应对氧化炉内的氨空流量比和炉温的要求非常严格，所以，氨空比与炉温的 实时检测与稳定控制是氧化炉控制的关键。 第 2 章方案论证 2.1 方案选择和论证 方案一：以炉温为主调参数，氨流量为副调参数，构成串级控制系统。但是此种 设计调品质不好，偏差太大，原因是空气控制是开环的，当干扰出现时，由于对 象通道太长检测滞后，而不能克服，因此不予采用。 方案二：以炉温为主调节回路，氨空比值为副调节回路，构成变比值控制系统。 串级比值调节回路中，当出现直接引起氨气，空气流量变化的干扰时，通过比值 系统，可以得到及时克服，以保持炉温不变，对于其他干扰如氨气、温度压力变 化，触媒活性变化等引起的炉温变化，可通过主调节器对氨空比值进行修正，以 保证炉温恒定。串级比值调节系统，快速而有效地克服各种干扰，可使温度控制 精度达到恒定。故采用此种方案。 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） 2.2 总体方案论证 氧化炉中部温度与氨的转化率有一定的对应关系,选择氧化炉温度作为主控 参数的间接指标既经济又合理。氧化炉温度取决于氨空比、混合器中的混合气预 热温度、氨的氧化率、负荷等等。显然,氨空比是控制氧化炉温度的决定性因素。 氨空比受气氨、空气的工作压力、温度与含湿量的影响,根据这些环境因素应进 行气氨—空气分子数的动态修正。而保持氧化炉温度的平稳与随氧化炉温度的变 化而改变氨空比为最佳变比值。 控制系统结构图如图2.1所示。 图2.1 控制系统结构图 控制系统方框图如图所示：图 2.2 控制系统方框图 第 3 章控制系统组成及器件选择 主控制器 副控制器 调节阀 — — 3.1 被