1、氮肥工藝限制方案概述氮肥生產是高能耗的工業,其生產本錢主要取決于系統的能耗,系統能耗除了 與采用的工藝流程有關外,在很大程度上取決于系統限制的算法及穩定性,因此,化肥 生產過程的限制系統對整個生產本錢具有關鍵意義.氮肥生產系統是由一個個相對獨立的單元工段組成的.各單元之間具有密切 關系.上一單元的產品或輸出,即為下一單元的原料或輸入,各個單元相互緊密聯系形 成一個連續的生產過程.各個單元在地域上相互分散,但距離又不很遠.整個生產過程 可以分為造氣、脫硫、壓縮、變換、脫碳、合成、甲醇、尿素等主要單元工段.上 述各單元工段的操作在工藝上密切聯系,但在地域上分散、在限制上相對獨立.浙江威盛dcss氮

2、肥生產過程限制方面具有許多特點：生產工藝的優化限制. 各單元工藝參數的集中監控. 在緊急情況下的遙控舉措閥門、馬達等. 必要的報警和聯鎖. 方便地查閱實時趨勢和歷史趨勢. 可以與企業治理網相連,實現數據共享.1、造氣造氣一般是以塊煤為原料,采用間歇式固定層常壓氣化法,在高溫和程控機油 傳動限制下,交替與空氣和過熱蒸汽反響.反響方程式：吹風C+Q - CO+QCQ+82cO-Q上、下吹C+hbO(g) -CO+H-QA、吹風階段吹風階段的主要作用是產生熱量,提升燃料溫度.B、上吹加氮階段過熱蒸汽選氣一旋風除全器f過熱器+廢搞f洗氣塔拒空氣i籟風機f造司爐上吹階段的主要作用是置換爐底空氣,吸收熱量

3、、制造半水煤氣,同時參加局部氮氣C、下吹階段下吹階段作用是制取半水煤氣,吸收熱量,使上吹后上移的氣化層下移 口二上吹階段 二上吹的主要作用是將爐底及進風管道中煤氣吹凈并回收,保證生產平安 E、吹凈階段空蔗園機f適氣燈f期因除上篇一過弛器+度慨/洗氣15,相吹凈的主要作用是回收造氣爐上層空間的煤氣及補充適量的氮氣,以滿足合成氨生產對氮氫比的要求.造氣工藝流程圖限制方案在生產中,一般均是多個造氣爐組成一組.在多臺造氣爐同時投入運行時,為 了保證造氣爐在吹風階段的風量,必須對造氣爐的吹風階段進行順序限制.對造氣爐進行吹風排序,也就是要實現吹風時間自尋優及動態跟蹤.下面以4個造氣爐為例加以說明：當任啟

4、動一個造氣爐, 或任意停止一個造氣爐,其吹風間歇時間隨之改變. 啟動或停止造氣爐之后,各爐都要進行重新調整,根據計算的時間進行初始化,即各爐 在對應時間重新從第一個工序循環下去,其原理框圖如下：該岫初始化時間初I蛤化I相等比擬器核爐初始 化時間丁戶4*114二h父7以射丁4次就一匕上收十11歐凈1 匯司工2二中工L崢號+T歐wJ一1'122±碇%冷汁晌啟動造氣爐運行曲時閏總動造區爐 運行的時間肩動菸苣氣炸該爐仍拍化時同初始化|相亨 A比擬器IR力.馬二t吹40吹射/收區： "七上產映凈討銅 啟動造氣爐 運行的時間4個造氣爐吹風排序原理框圖初始化原理框圖限制效果采用D

5、CS系統限制一組多臺造氣爐的運行,可實現對造氣爐吹風排序的優 化限制,并可對溫度壓力等數據進行實時采集、調節,從而使爐況長期穩定,煤氣氣質 明顯提升,到達節能增效目的.DCS勺應用還可預防因人工的隨意性和誤操作而引發事故,并有利于企業全面數據治理.10個造氣爐吹風排序圖NT造氣爐限制圖參數限制圖溫度參數圖溫度趨勢圖含量趨勢圖報警事件治理平安治理系統造氣策略組態圖2、變換工藝簡介經過壓縮有一定壓力的半水煤氣先經過油水別離器,除去煤氣中的油物.然后進入飽和塔的下部與熱水進行交換后升至一定溫度,經過氣水別離器別離出煤氣中的水份.去除水分的煤氣進入預熱交換器,與中變爐出口的高溫煤氣進行兩次熱交換后,進

6、 入中變爐,在觸媒的催化作用下,煤氣中的一氧化碳發生反響,生成二氧化碳,中變爐 的爐體內有三層反響區,在正常的工藝狀況下,第一層的反響溫度限制在450c左右,第二層反響溫度限制在 400c左右,第三層的反響溫度限制在 380c左右.反響后出中 變爐的變換氣進入與入口水煤氣進行熱交換的兩級熱交換器后,再進入低變爐使變換氣中的一氧化碳進一步變換,經過兩次變換的水煤氣成為合格的變換氣后,經熱水塔,冷 卻塔之后送入下一工段進行后續處理.變換工藝流程圖限制方案在變換工段中,比擬典型的限制回路包括入變換氣汽比調節,中變爐煤氣副線流量調節,中變爐中段溫度噴水限制,中變爐下段溫度噴水限制,飽和塔液位限制,水

7、分出口煤氣溫度的調節等幾局部.入變換蒸汽流量與入變換半水煤氣流量的比值調節采用先進限制器,比照值控制器的給定值進行修正, 并設置煤氣流量變化速率限制器來預防在系統加減量時,中變爐出口 CO超標,到達汽氣比限制的目的.中變爐的上、中、下段溫度調節和水分出口煤氣的溫度限制采用經典調節模式 PID、前饋、串級調節等.入氣汽比調節框圖人中變爐煤氣副批流量 中英爐上段溫度中受爐上段溫度工,標塞和商市執中變爐上段溫度調節框圖給走值蒯量值 m "口我1蓊 £崎山空執fr機構執療反憤中變爐中段/下段溫度限制、飽和塔液位限制框圖水分出口溫度串級調節框圖調節操作畫面操作記錄畫面流量比值調節趨勢

8、3、脫碳工藝簡介含有一定濃度CO2的變換氣進入吸收塔內.氣體中 CO2s逆流流下的碳酸 丙烯酯所吸收.凈化CO吹脫至所要求的濃度由塔頂排出,成為可供用戶使用的工藝氣. 吸收CO2后的碳酸丙烯酯富液經渦輪機回收能量后,在高壓閃蒸槽內閃蒸.高壓閃蒸液再到減壓槽進行減壓閃蒸.減壓閃蒸汽相含濃度較高的CO2可供用戶使用.減壓閃蒸液在氣提塔內經空氣氣提再生, 再生后的碳酸丙烯酯貧液經循環液泵送回吸收塔循環使 用.氣提空氣由通風機從氣提塔塔底送入.高壓閃蒸汽中含CO2及局部工藝氣.高壓閃蒸汽可全部或局部返回壓縮與原料氣集合,以回收氮氣和氫氣 脫碳過程中,入脫碳塔貧液的流量,將直接影響二氧化碳在脫碳塔中的溶

9、解度.流量過小,原料氣中的 CO2能被充分吸收；流量過大,能耗增加.閃蒸槽的液位和壓 力,對于原料氣的 回收再利用有重要作用,它不僅可以回收閃蒸汽里的氮氣和氫氣, 還可以減少碳酸丙烯酯的損失.脫碳后煤氣送入下一個工段進行進一步處理.脫碳工藝流程圖脫碳限制圖表限制方案在脫碳工段中,典型的限制回路包括：脫碳塔液位限制,閃蒸槽液位限制,降 溫塔液位限制,閃蒸氣壓力限制,以及加氧手動限制.在脫碳整個限制中沒有復雜調節 系統,全部采用的是單回路 PID調節模式.液位調節操作畫面IMTrM脫碳液位趨勢圖4、合成工藝簡介目前國內大多數中小氮肥企業均采用中壓法氨合成工藝,其合成壓力為31.4MP& 合

10、成塔的直徑一般為 8001200mm將壓縮送來的合格精煉氣在適當的溫度、壓力和觸媒存在的條件下合成為氨, 所得氣氨經冷卻水及液氨冷卻,冷凝為液氨,并將液氨從氫氮氣中別離出來,未合成的 氫氮氣補充局部新鮮氣繼續在合成系統內循環合成.合成氨工藝流程圖合成工藝流程圖冷凝工藝流程操作畫面氨合成塔操作畫面限制方案氨合成工段中主要工藝參數的優化限制非常重要,直接影響合成氨的產量和消耗指標.限制方案以降低噸氨消耗為目標,限制參數為催化劑溫度、惰性氣體的含量、 氨冷出口溫度及氨冷器、冷交換路、氨別離器的三大液位.氫氮比調節：氫氮比自調是合成限制中的難點,從造氣到合成的滯后時間,開滿量時,一般 小化肥廠為30分

11、鐘,開聯醇為45分鐘.正確熟悉從造氣到合成整個流程中氫比演變規 律是搞好調節的根底.規律主要為二點；從造氣到合成塔人口根本為純滯后,各點氫比 測量曲線呈簡單相似現象,并含有一定的容量滯后,合成塔塔前塔后氫比信號呈微積分 關系.記錄各測量點氫比偏差記錄曲線,據此可發現演變規律,監視分析調節效果,計 算開表數據,以此數據二維查表限制閥門輸出能到達較好的限制效果.合成塔內觸媒層熱點溫度限制合成塔各催化劑層熱點溫度的限制,是采用調節未反響的冷氣體參加量的方法 來限制各段溫度,由于反響溫度比擬容易穩定,所以一般采用手動遙控.循環氣氨冷器出口溫度和液位限制為了更好地限制溫度；采用審級限制方案,以溫度回路為

12、主回路,液位為副回路.為了保證液位,當液位超限時,切斷串級回路,使回路的串級狀態切換為副回路的 自動狀態；保證液位在平安值內.循環氣氨冷器出口溫度和液位限制原理框圖新鮮氣氨冷器液位限制在新鮮氣氨冷器液位調節系統中,水位測量值與給定常數進行 結果調節氨冷液位調節閥開度,從而維持氨冷液位恒定.PID運算,運算氨別離器的液位限制、冷交換器的液位限制、廢熱鍋爐的液位限制,這幾個回 路采用單回路限制.單回路調節框圖觸媒層各口溫度趨勢甲烷、氫氣、CO2 CO含量趨勢圖5、甲醇工藝簡介甲醇是重要的有機化工原料, 又是優良的能源載體.近代工業甲醇生產主要以 天然氣、煤炭為原料轉化和氣化制得,我國目前年產5萬噸

13、和10萬噸的生產裝置大都是以煤炭為原料制得.甲醇的生產一般分為合成和精儲兩個工段.1、甲醇合成：脫碳崗位送來的凈化氣和循環機來的循環氣在油別離器混合,經油水別離器別離油水, 剩余的原料氣分主副線進入合成塔合成生成粗甲醇氣,借助于 銅基催化劑的作用,CO CO牙口 H2進行化合反響生成甲醇, 經冷凝到醇別離器別離得粗 甲醇,減壓后送中間槽,不凝氣體一局部加壓循環使用,一局部經高壓水洗塔水洗掉夾 帶的甲醇經銅洗送入氨合成系統,粗甲醇送精儲.流程圖如下：甲醇合成工藝流程圖甲醇精儲工藝流程圖2、甲醇精儲：甲醇的精儲工藝,多數采用兩塔流程,少數生產規模較大的廠 采用三塔流程,年產5-10萬噸的裝置一般都

14、采用兩塔流程.粗醇經預塔給料泵加壓經 粗醇預熱器加熱到65c左右進初塔,同時初塔再沸器用蒸汽加熱使塔內液體蒸發,甲醇及其他輕組分的蒸汽由塔頂蒸出,冷凝后打回流.限制出氣溫度40-45 C,塔釜溫度75-85 C；塔頂溫度60-65 C.經預塔底出來的預后甲醇給主塔,主塔再沸器加熱使塔底溫度限制在104-120 C,塔頂出氣溫度限制在 65-70 C,在塔頂采出回流液即精醇；合 格后送精醇儲槽.流程圖如上：限制方案在合成工段一般設有以下一些調節回路：合成塔溫度限制、醇分液位限制、水 洗塔液位限制、粗醇中間槽液位和馳放氣壓力限制.其中以合成塔溫度較為難控,合成 塔溫度一般有12個檢測點,選用以下調

15、節方式,能夠很好的保護觸媒.合成塔觸媒溫度調節框圖其他各回路均采用單回路限制,目前國內一般均采用低壓法生產,馳放氣壓力限制在0.6Mpa左右.調節框圖如下：在精儲工段一般設有以下一些調節回路： 排氣冷凝器出口壓力、進精儲蒸汽壓力、預塔回流槽液位、預塔液位、主塔回流槽和主塔液位、預塔給料流量、主塔回流流 量、預塔回流液進口溫度、預塔循環再沸器出口溫度、主塔回流液進口溫度、主塔循環 再沸器出口溫度、預塔給料溫度.采用單回路均能到達很好的限制效果.自他紿定值：站,Oe積分值；的醇汾液位調節畫面觸媒溫度調節畫面合成塔觸媒溫度趨勢放位趨外I第療勺咽液位趨勢圖*3tr<& 1 _h_JL.量

16、一 JLJlfl_fc. _fcr*JBEVII KAMU*仃|2 V3T：iL Ai小吃婦二串.工& hireFN* H "電 Hi ZIA-Id泊忙余事餐iMtilFJlri .1rm TiyilI國看加川備方b! 'ih山解i . P w-.汁汪巾'/a上i'j iaiBF叁IL土力am. hj E_*一曰RfaH* ip "+1 111-"n1口 WIT坨不 f d 0v.:讓da 乩解«.獨品d4H. w逋什,Vf T*.41;« T dJlfl3 4ILWCN.Wt,“沖I*,jJM：iint10H用

17、坤1中,讓工工II j£M -Mt wIM才M意2疝二仙mrrMiAKtI* 1IT皿*MtL序0EM tET而荷睛二詬邙L泳也小tHi 上呻網.為寸 tjr,1 -JCflrJJta i>*UHuAAS ll'a s*CZU -KFTRM ；Km 1111t二科.M!«TT i l -i：13.多樂3：=,才二建EEn二4J kit mh2 !|F1 / V唯GI W4,JtRZti 3如* 36A p. 參數表6、尿素工藝簡介尿素的生產原理是氨與二氧化碳的合成,生產方法有水溶液全循環法、氣提法、 中壓聯尿法,小氮企業大多采用水溶液全循環法.其反響方程式為：

18、2NH 液+CO 氣CO NH 2 液+H2O 液+Q二氧化碳壓力為 20.69MPa,溫度為125C經壓縮機壓縮進入合成塔,從一 吸塔送來的90c甲鏤液經一甲泵加壓至 20.69MPa送入合成塔,液氨在氨預熱器中加熱 至60c送入合成塔,在合成塔中進行合成反響. 在反響的過程中,合成塔的操作壓力為 19.6 MPa,溫度為186-191 C,整個反響過程 CO的轉化率在63%左右.出尿素合成塔 的反響液含有尿素、甲鏤、過剩氨和水,出來后經過壓力調節閥減壓至1.77MPa進入預蒸儲塔上部,在此別離出閃蒸氣體后,液體自流到中部蒸儲段,與從一分加熱器出來的 熱氣逆流換熱,使液相中的局部甲鏤分解與過

19、剩氨蒸出、氣化進入氣相.預蒸儲后的尿 液自蒸儲下部流入一分加熱器,物料溫度限制在155-160 C,在此甲鏤的分解率到達80%,總氨蒸出率到達90%.從一分加熱器出來的尿液進入預蒸儲塔下部的別離器進行 氣液別離,液相自塔底排出,經減壓后送至二分塔.尿液在二分塔上部閃蒸后,液體經 過液體別離器進入蒸儲段,與下別離段出來的氣相逆流接觸換熱,出蒸儲段的尿液從底 部進入加熱段的列管內,物料溫度限制在135-140 C,使甲鏤根本分解,氣液混合物進入下別離段進行氣液別離,尿液經液位調節閥入閃蒸槽.在閃蒸槽中液相剩余的氨和二 氧化碳大局部逸入氣相,尿液直接進入一段蒸發器或流入尿液槽.尿液經一段蒸發加熱 器下部熱能回收段和上部蒸汽加熱段加熱到130C,壓力限制在