西安島京儀器有限公司

合成氨工藝主要控制方案
（一）造氣工段控制
工藝簡(jiǎn)介：
固定床間歇?dú)饣ㄉa(chǎn)水煤氣過(guò)程是以無(wú)煙煤為原料，周期循環(huán)操作，在每一循環(huán)時(shí)間里具體分為五個(gè)階段；(1)吹風(fēng)階段約37s；(2)上吹階段約39s；(3)下吹階段約56s；(4)二上吹階段約12s；(5)吹凈階段約6s.
l、 吹風(fēng)階段

此階段是為了提高爐溫為制氣作準(zhǔn)備的。這一階段時(shí)間的長(zhǎng)短決定爐溫的高低，
時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，爐溫過(guò)高；時(shí)間過(guò)短，爐溫偏低并且都影響發(fā)氣量，爐溫主要由這一階段控制。
般工藝要求此階段的操作時(shí)間約為整個(gè)循環(huán)周期的18％左右。
2、上吹加氮制氣階段

在此階段是將水蒸汽和空氣同時(shí)加入。空氣的加入增加了氣體中的氮?dú)夂?，是調(diào)節(jié)
H2/N2的主要手段。但是為了保證造氣爐的安全該段時(shí)間最多不超過(guò)整個(gè)循環(huán)周期的26％。
3、上吹制氣階段
該階段與上吹加氯制氣總時(shí)間為整個(gè)循環(huán)的32％，隨著上吹制氣的進(jìn)行下部爐溫逐漸下降，為了保證爐況和提高發(fā)氣量，在此階段蒸汽的流量最好能得以控制。
4、下吹制氣階段

為了充分地利用爐頂部高溫、提高發(fā)氣量，下吹制氣也是很重要的一個(gè)階段。這段時(shí)間
約占整個(gè)循環(huán)的40％左右。
5、二次上吹階段
為了確保生產(chǎn)安全，造氣爐再度進(jìn)行吹風(fēng)升溫之前，須把下吹制氣時(shí)留在爐底及下部管
道中的半水煤氣吹凈以防不測(cè)，故進(jìn)行第二次上映。這段時(shí)間約占7％左右。
6、吹凈階段
這段時(shí)間主要是回收上行煤氣管線及設(shè)備內(nèi)的半水煤氣。約占整個(gè)循環(huán)的3％。該階段是由吹風(fēng)管路送風(fēng)，該段時(shí)間的長(zhǎng)短直接影響H2/N2.

該控制系統(tǒng)是一個(gè)較復(fù)雜的時(shí)變、間歇、非線性、大滯后控制系統(tǒng)。故將該系統(tǒng)設(shè)計(jì)為串級(jí)控制。
造氣爐的工作方式分為開(kāi)車、停車、正常造氣、升溫和制惰等五種方式。每臺(tái)造氣爐需要控制15個(gè)電磁閥，為了防止多臺(tái)爐同時(shí)進(jìn)入吹風(fēng)階段而引起爭(zhēng)風(fēng)搶汽觀象，各臺(tái)爐之間必須進(jìn)行吹風(fēng)排隊(duì)順序控制。

控制方案：
1、造氣工段H2/N2控制方案

造氣工段是通過(guò)加減氮操作來(lái)進(jìn)行氫氮比控制的，而加減氮操作又是通過(guò)調(diào)節(jié)上下吹加氮時(shí)間和吹風(fēng)回收時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此，該控制系統(tǒng)最終得到的控制量要轉(zhuǎn)化為上下吹加氮時(shí)間或吹風(fēng)回收時(shí)間。本系統(tǒng)的氫氮比控制采用調(diào)節(jié)吹風(fēng)回收時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在合成氨生產(chǎn)過(guò)程中，影響氫氮比的主要干擾來(lái)源是造氣、脫硫兩個(gè)環(huán)節(jié)，這部分僅有較小的滯后，所以對(duì)脫硫制氫采用PID閉環(huán)控制和較高的采樣頻率，這是控制的內(nèi)環(huán)。然后將造氣脫硫與變換、脫碳、精煉及合成組成一個(gè)廣義外環(huán)，采用預(yù)測(cè)控制進(jìn)行控制，這是控制的外環(huán)?？蛇x作控制量的參數(shù)有：脫硫氫、變換氫、補(bǔ)充氫和循環(huán)氫，這四個(gè)氫值之間的波動(dòng)有一個(gè)時(shí)間差，脫硫氫到變換氫大約有5min，變換氫到補(bǔ)充氫大約有15min,再由補(bǔ)充氫到循環(huán)氫又有20min，而且補(bǔ)充氫與循環(huán)氫之間存在積分關(guān)系，補(bǔ)充氫中氫氮比的微小變化就會(huì)造成循環(huán)氫中氫的增加與減小，即穩(wěn)定的補(bǔ)充氫并不能保證循環(huán)氫的穩(wěn)定。而循環(huán)氫是生產(chǎn)過(guò)程最終階段的信號(hào)，所以采用循環(huán)氫作為主調(diào)節(jié)參數(shù)，并選擇脫硫氫作為副調(diào)參數(shù)，以克服循環(huán)氫巨大的滯后。

2、H2/N2調(diào)節(jié)方法
采用改變加氮空氣量的方法調(diào)節(jié)H2/N2，在上吹和下吹階段設(shè)置用／否加氮軟手動(dòng)開(kāi)關(guān)決定是否啟用加氮空氣，同時(shí)采用上／下加氮調(diào)節(jié)閥來(lái)改變加氮空氣量，其次可以通過(guò)調(diào)整
吹凈時(shí)間的方法來(lái)調(diào)整H2／N2，同時(shí)還采用打吹凈軟開(kāi)關(guān)確定在吹風(fēng)階段是否提前關(guān)閉煙囪閥，以輔助調(diào)節(jié)H2/N2.

（三） CO變換工段控制
  中溫變換護(hù)的正常操作應(yīng)該是將各段催化劑的溫度控制在適宜的范圍內(nèi)，以充分發(fā)揮催化劑的活性。同時(shí)用最低的蒸汽消耗實(shí)現(xiàn)最高的CO變換率。影響中變爐催化劑床層溫度變化的因素很多，如蒸汽的加入量、蒸汽的溫度、進(jìn)入催化劑前反應(yīng)氣體的溫度、反應(yīng)氣體的組成以及生產(chǎn)負(fù)荷等。
該工段主要的控制系統(tǒng)主要有：中變爐入口溫度定值控制，入中變護(hù)蒸汽流量定值控制，入中變滬中段蒸汽流量定值控制，中變爐下段溫度控制等。
（六）氨合成工段控制
在合成氨生產(chǎn)中，合成塔人塔氣體的氫氣與氮?dú)獾谋壤枪に嚿弦粋€(gè)極為重要的控制指標(biāo)。氫氯比合格率對(duì)于全廠生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定、提高產(chǎn)量和降低原料及能源消耗起著重要作用，氫氮比的過(guò)高或過(guò)低，都會(huì)直接影響合成效率，導(dǎo)致合成系統(tǒng)超壓放空，使合成氨產(chǎn)量減少，消耗增加。但合成氨氫氮比對(duì)象是一個(gè)純滯后和容積滯后大，無(wú)自衡能力和時(shí)變的工藝過(guò)程，所以氫氮比控制是氨合成工段的主要控制對(duì)象。
合成氨工藝中進(jìn)塔氣CH4含量分析系統(tǒng)
工藝壓力：15MPA
背景氣： H2:  62.78%
         N2: 20.93%
         NH3:2.30%
         CH4:10.89%
         Ar::  3.;11%
   
合成氨工藝中循環(huán)氣CH4含量分析系統(tǒng)
工藝壓力：14.3MPA
背景氣： H2:  51.05%
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