天然气制取合成氨
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摘要:一、工艺简介   天然气制取合成氨要经过三个主要工序:第一造气部分。这一部分包括天然气的压缩、脱硫、一段转化、二段转化、高温变换、低温变换。第二净化部分。这一部分包括脱碳和甲烷化。第三合成部分。这一部分包括合成气的压缩和氨合成,并经过冷冻分离出液..

关键词:天然气 制取 合成氨
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一、工艺简介

  天然气制取合成氨要经过三个主要工序:第一造气部分。这一部分包括天然气的压缩、脱硫、一段转化、二段转化、高温变换、低温变换。第二净化部分。这一部分包括脱碳和甲烷化。第三合成部分。这一部分包括合成气的压缩和氨合成,并经过冷冻分离出液氨。
工艺流程简图

二、控制方案

 
  对年产30万吨合成氨装置的仪表系统采用先进的DCS集散控制系统,利用其强大的反馈控制功能,逻辑顺序控制功能和各种运算功能,实现了水/碳比、氢/氮比、锅炉汽包三冲量、压缩机防喘振系统等多套大型合成氨装置节能型复杂控制系统

其中典型的调节系统见下表:

控制系统名称

调节器位号

控制功能

水碳比控制系统

FIC001FIC002FIC02B

比值、串级、双向交叉选择、逻辑控制

氢氮比控制系统

AIC411AIC410FIC003

比值、前馈、三串级、纯滞后补偿控制

锅炉汽包液位控制

LIC101LIC001BFWC01

三冲量液位控制系统

101-J防喘振控制系统

FIC004PI0048

可变极限、随动调节

脱碳半贫液流量控制

FIC67BFIC67C

分割控制

吸收塔液位控制

LIC091

分程控制

 

 

控制系统名称

调节器位号

控制功能

水碳比控制系统

FIC001FIC002FIC02B

比值、串级、双向交叉选择、逻辑控制

氢氮比控制系统

AIC411AIC410FIC003

比值、前馈、三串级、纯滞后补偿控制

锅炉汽包液位控制

LIC101LIC001BFWC01

三冲量液位控制系统

101-J防喘振控制系统

FIC004PI0048

可变极限、随动调节

脱碳半贫液流量控制

FIC67BFIC67C

分割控制

吸收塔液位控制

LIC091

分程控制

 

 

A.水/碳比控制系统:

  本系统是以负荷FL0215给定为主控器,以原料气量FI0001和蒸汽量FI0002为付调,并以水碳比FL0209为目标进行控制的双向串级控制系统 ,并具有逻辑加/减功能。

主要特点:
  1.根据总碳(FL0201)分析的结果,自动调整蒸汽量以保证所要控制的水碳比。
  2.系统加减负荷时,确保先加蒸汽后加天然气;先减天然气后减蒸汽,保证触媒不结碳。
  3.双因素控制,避免误操作。

B. 氢氮比控制系统:

  本系统是以合成塔入口合成气氢氮比AIC411为主调,以进入合成系统的新鲜气氢氮比AIC410为第一付调,以加入二段炉103-D的空气量FI0003为第二付调,并引入来自水碳比系统前馈信号FX0204的两级串级系统。

主要特点:
  1.克服了该工艺流程的大滞后的特点。
  2.引入前馈信号确保了负荷变化使空气量慢加快减,以保证二段炉超温。
  3.双因素控制,避免误操作。

C、一段炉出口温度控制系统:

  本调节系统是由一段炉出口温度TIC117为主调,燃料气FIC063为付调的串级调节系统。为了克服滞后还引入了原料气总碳流量信号,并且还引入了燃料气压力PIC029进行选择控制,以防止低压脱火。

D、三冲量汽包液位控制:

  本控制系统为了克服虚假液位的影响,采用液位为主调,以产汽量和给水量为参考的三冲量调节系统。LIC001为主调节器,BFWC01为付调节器(其测量值是给水量FI0006减去蒸汽量FI0033),并由开关SW0006控制该系统是采用三冲量调节还是单冲量调节。

E、101-J压缩机防喘振控制系统:

  本系统根据理论和实际情况由工艺人员给出一个防喘振公式,由101-J出口压力PI0048根据公式算出防喘振量,并把此量进行线性处理以便使放空量FIC004任何时候都不低于一个安全值,所以该系统是随动的、可变极限的防喘振控制系统。

F、辅锅燃烧控制系统:

  本系统是以高压蒸汽压力PIC018为主调,以燃料气量FIC301和燃烧空气量FIC302为付调,并由烟气氧含量分析AIC302控制空/燃比的串级调节系统。主要功能如下:
  ①通过控制辅锅燃料气量FIC301来保证高压蒸汽压力PIC018稳定。
  ②先加空气后加燃料气,先减空气后减燃料气。
  ③燃料气压力低时,燃料气压力PIC029控制,以防灭火。
  ④根据实际情况,将AIC302的输出折线处理,使在负荷较低时,仍能保持烟气中合适的氧含量。

G、联锁系统:

    本方案拥有安全可靠的多套联锁系统,使得生产稳定的运行。在紧急事故发生时,能够使设备平稳的停下来或避免事故扩大化,因为联锁的存在才使装置和设备避免发生重大和恶性事故。

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