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某企业合成氨工段安全自动化控制系统设置 一、工艺简述 合成气作为原料通过热交换器加热以后进入合成塔，在合成塔内 进行催化反应生成氨。反应气进入废热锅炉换热以后，经过冷凝器冷 凝后，在氨分离器中分离，得到液氨。反应方程式为： 3H2+N2-2NH3+Q 二、装置合成氨工艺危险性分析 .固有危险性 装置的原料氢气火灾危险性属于甲类。氢气的爆炸极限为 4. 1-74. 1%,爆炸范围非常宽，极易与空气混合能形成爆炸混合物，遇 热源和明火有燃烧爆炸的危险。当生产、储存设备及物料输送管道等 出现泄漏、人为因素造成泄漏、在生产、装卸、储运过程中因控制失 灵、误操作、设备腐蚀老化等原因均可引起火灾爆炸。装置产物氨在 空气中爆炸极限为15.7-27.4%,与空气混合能形成爆炸混合物，遇热 源和明火有燃烧爆炸的危险。 .工艺过程的危险性 对于合成氨工艺来说，由于生产过程处于高温高压条件下，难以 进行良好的控制，导致各种危险特点的出现，主要体现在这样几个方 面：合成氨工艺的主要原料组成为氮和氢，氢属于可燃气体，在高温 高压环境下，可燃气体的爆炸极限将会得到扩展，这样的可燃气体原 料在产生透氧时，由于爆炸极限的影响，可能会在设备或者管道中产 生爆炸，对生产设备造成威胁。另外，在高温高压环境下，承载气态 物料的容器一旦发生泄漏，就会导致气态物料的加速膨胀，在外界气 体混合的情况下，一旦遇到明火或者摩擦出现的静电，就会导致爆炸。 合成氨装置中润滑油在高温情况下会出现挥发和裂解现象，导致积碳 出现在连接管道中，这些积碳或导致燃烧或者爆炸现象的出现。合成 氨装置中设备主要由金属材料构成，在高温高压环境下，金属材料会 发生不同程度的变形，金属组织发生变化，其中氢会对钢材形成氢蚀， 氮会对金属形成渗氮，加快金属构件的腐蚀，导致物理爆炸现象的出 现。最后是液氨泄漏，氨具有极其强烈的刺激性，在发生氨泄漏的情 况下，会使相当大范围中的人群产生中毒现象，在遇到明火时还会出 现爆炸。 三、装置合成氨工艺控制设置 合成塔入口管路设有调节阀，通过调节阀控制进气流量进而控制 合成塔内温度，并在入口管路上设有流量计；合成塔设置温度检测、 报警和联锁，温度高高时联锁停合成气压缩机和合成气压缩机新鲜气 切断阀；合成塔设置压力检测、报警；合成塔设置塔压力差检测和报 警；合成塔入口管路设置温度检测和控制，通过调节阀控制进入合成 塔气体温度温度；合成塔在合成气压缩机出口设置安全阀和紧急切断 阀；合成塔入口管线设氮气和氢气在线检测仪表。 压缩机设置温度、压力和液位检测、报警，压缩机后设置压力联 锁，压力高高时联锁停合成气压缩机和合成气压缩机新鲜气切断阀； 废热锅炉设置液位远传、报警和联锁，液位低低时联锁停合成气压缩 机和合成气压缩机新鲜气切断阀，废热锅炉压力通过出口调节阀控制, 废热锅炉液位通过入口调节阀控制；氨分离器设置液位远传、报警和 联锁，液位低低时联锁停合成气压缩机和合成气压缩机新鲜气切断阀, 氨分离器液位通过出口调节阀控制。 根据保护层分析(LOPA)及SIL定级报告，某企业合成塔装置的 安全完整性等级采用SIL1级。合成塔温度高高，考虑仪表的安全性和 可用性，测量仪表三取二，联锁停合成气压缩机和合成气压缩机新鲜 气进料切断阀；压缩机出口压力高高，考虑仪表的安全性和可用性， 测量仪表三取二，联锁停合成气压缩机和合成气压缩机新鲜气进料切 断阀；废热锅炉液位低低，考虑仪表的安全性和可用性，测量仪表三 取二，联锁停合成气压缩机和合成气压缩机新鲜气进料切断阀；氨分 离器液位低低，考虑仪表的安全性和可用性，测量仪表三取二，联锁 停合成气压缩机和合成气压缩机新鲜气进料切断阀。 合成塔基本过程控制系统采用DCS系统，并配置了独立的安全仪 表系统(SIS),以上控制、报警及联锁方式在控制室实现。控制、报 警、联锁一览表见附表。 附表1合成氨工艺重点监控参数的控制方式 序号 工艺参数 控制方式 备注 1 合成塔温度 1、集中显示 2、报警 3、控制 4、联锁 2 合成塔压力 1、集中显示 2、报警 3 合成塔物料流量 1、集中显示 2、报警 4 合成塔进料氢氮气物 料比例 1、集中显示 2、报警 5 压缩机温度 1、集中显示 2、报警 6 压缩机压力 1、集中显示 2、报警 3、联锁 7 压缩机入口分液器液 位 1、集中显示 2、报警 8 氨分离器液位 1、集中显示 2、报警 3、控制 9 废热锅炉温度 1、集中显示 2、报警 10 废热锅炉压力 1、集中显示 2、报警 3、控制 11 废热锅炉液位 1、集中显示 2、报警 3、联锁 4、控制 附表2某企业合成氨工艺控制、报警、联锁一览表表2.1合成氨工艺DCS控制、报警、联锁一览表 序号 位号 测控变量 联锁参数 功能 一、温度控制、报警、联锁