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概述
氮dan肥fei生sheng產chan是shi高gao能neng耗hao的de工gong業ye，其qi生sheng產chan成cheng本ben主zhu要yao取qu決jue於yu係xi統tong的de能neng耗hao，係xi統tong能neng耗hao除chu了le與yu采cai用yong的de工gong藝yi流liu程cheng有you關guan外wai，在zai很hen大da程cheng度du上shang取qu決jue於yu係xi統tong控kong製zhi的de算suan法fa及ji穩wen定ding性xing，因yin此ci，化hua肥fei生sheng產chan過guo程cheng的de控kong製zhi係xi統tong對dui整zheng個ge生sheng產chan成cheng本ben具ju有you關guan鍵jian意yi義yi。
氮肥生產係統是由一個個相對獨立的單元（工段）zuchengde。gedanyuanzhijianjuyoumiqieguanxi。shangyidanyuandechanpinhuoshuchu，jiweixiayidanyuandeyuanliaohuoshuru，gegedanyuanxianghujinmilianxixingchengyigelianxudeshengchanguocheng。gegedanyuanzaidiyushangxianghufensan，danjuliyoubuhenyuan。zhenggeshengchanguochengkeyifenweizaoqi、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係，但在地域上分散、在控製上相對獨立。
浙江威盛DCS在氮肥生產過程控製方麵具有許多特點：
● 生產工藝的優化控製。
● 各單元工藝參數的集中監控。
● 在緊急情況下的遙控措施（閥門、馬達等）。
● 必要的報警和聯鎖。
● 方便地查閱實時趨勢和曆史趨勢。
● 可以與企業管理網相連，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控製下，交替與空氣和過熱蒸汽反應。反應方程式：
吹風 C+O2→CO2+Q
CO2+C→2CO-Q
上、下吹 C+H2O(g) →CO+H2-Q
A、 吹風階段
吹風階段的主要作用是產生熱量，提高燃料溫度。
B、 上吹（加氮）階段
上吹階段的主要作用是置換爐底空氣，吸收熱量、製造半水煤氣，同時加入部分氮氣。
C、 下吹階段
下吹階段作用是製取半水煤氣，吸收熱量，使上吹後上移的氣化層下移。
D、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淨並回收，確保生產安全。
E、 吹淨階段
吹淨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
控製方案
在zai生sheng產chan中zhong，一yi般ban均jun是shi多duo個ge造zao氣qi爐lu組zu成cheng一yi組zu。在zai多duo台tai造zao氣qi爐lu同tong時shi投tou入ru運yun行xing時shi，為wei了le保bao證zheng造zao氣qi爐lu在zai吹chui風feng階jie段duan的de風feng量liang，必bi須xu對dui造zao氣qi爐lu的de吹chui風feng階jie段duan進jin行xing順shun序xu控kong製zhi。
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。下麵以4個造氣爐為例加以說明：
dangrenqidongyigezaoqilu，huorenyitingzhiyigezaoqilu，qichuifengjianxieshijiansuizhigaibian。qidonghuotingzhizaoqiluzhihou，geludouyaojinxingzhongxintiaozheng，anzhaojisuandeshijianjinxingchushihua，jigeluzaiduiyingshijianzhongxincongdiyigegongxuxunhuanxiaqu，qiyuanlikuangturuxia：
4個造氣爐吹風排序原理框圖
初始化原理框圖
控製效果
采用DCS係統控製一組（多台）造氣爐的運行，可實現對造氣爐吹風排序的優化控製，並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，煤氣氣質明顯提高，達到節能增效目的。DCS的應用還可避免因人工的隨意性和誤操作而引發事故，並有利於企業全麵數據管理。
10個造氣爐吹風排序圖
造氣爐控製圖
參數控製圖
溫度參數圖
溫度趨勢圖
含量趨勢圖
報警事件管理
安全管理係統
造氣策略組態圖
2、變換
工藝簡介
jingguoyasuoyouyidingyalidebanshuimeiqixianjingguoyoushuifenliqi，chuqumeiqizhongdeyouwu。ranhoujinrubaohetadexiabuyureshuijinxingjiaohuanhoushengzhiyidingwendu，jingguoqishuifenliqifenlichumeiqizhongdeshuifen。quchushuifendemeiqijinruyurejiaohuanqi，yuzhongbianluchukoudegaowenmeiqijinxingliangcirejiaohuanhou，jinruzhongbianlu，zaichumeidecuihuazuoyongxia，meiqizhongdeyiyanghuatanfashengfanying，shengchengeryanghuatan，zhongbianludelutineiyousancengfanyingqu，zaizhengchangdegongyizhuangkuangxia，diyicengdefanyingwendukongzhizai450℃左右，第二層反應溫度控製在400℃左右，第三層的反應溫度控製在380℃左zuo右you。反fan應ying後hou出chu中zhong變bian爐lu的de變bian換huan氣qi進jin入ru與yu入ru口kou水shui煤mei氣qi進jin行xing熱re交jiao換huan的de兩liang級ji熱re交jiao換huan器qi後hou，再zai進jin入ru低di變bian爐lu使shi變bian換huan氣qi中zhong的de一yi氧yang化hua碳tan進jin一yi步bu變bian換huan，經jing過guo兩liang次ci變bian換huan的de水shui煤mei氣qi成cheng為wei合he格ge的de變bian換huan氣qi後hou，經jing熱re水shui塔ta，冷leng卻que塔ta之zhi後hou送song入ru下xia一yi工gong段duan進jin行xing後hou續xu處chu理li。
變換工藝流程圖
控製方案
在(zai)變(bian)換(huan)工(gong)段(duan)中(zhong)，比(bi)較(jiao)典(dian)型(xing)的(de)控(kong)製(zhi)回(hui)路(lu)包(bao)括(kuo)入(ru)變(bian)換(huan)氣(qi)汽(qi)比(bi)調(tiao)節(jie)，中(zhong)變(bian)爐(lu)煤(mei)氣(qi)副(fu)線(xian)流(liu)量(liang)調(tiao)節(jie)，中(zhong)變(bian)爐(lu)中(zhong)段(duan)溫(wen)度(du)噴(pen)水(shui)控(kong)製(zhi)，中(zhong)變(bian)爐(lu)下(xia)段(duan)溫(wen)度(du)噴(pen)水(shui)控(kong)製(zhi)，飽(bao)和(he)塔(ta)液(ye)位(wei)控(kong)製(zhi)，水(shui)分(fen)出(chu)口(kou)煤(mei)氣(qi)溫(wen)度(du)的(de)調(tiao)節(jie)等(deng)幾(ji)部(bu)分(fen)。
入ru變bian換huan蒸zheng汽qi流liu量liang與yu入ru變bian換huan半ban水shui煤mei氣qi流liu量liang的de比bi值zhi調tiao節jie采cai用yong先xian進jin控kong製zhi器qi，對dui比bi值zhi控kong製zhi器qi的de給gei定ding值zhi進jin行xing修xiu正zheng，並bing設she置zhi煤mei氣qi流liu量liang變bian化hua速su率lv控kong製zhi器qi來lai防fang止zhi在zai係xi統tong加jia減jian量liang時shi，中zhong變bian爐lu出chu口kouCO超標，達到汽氣比控製的目的。
中變爐的上、中、下段溫度調節和水分出口煤氣的溫度控製采用經典調節模式（PID、前饋、串級調節等）。
入氣汽比調節框圖
中變爐上段溫度調節框圖
中變爐中段/下段溫度控製、飽和塔液位控製框圖
水分出口溫度串級調節框圖
調節操作畫麵
操作記錄畫麵
流量比值調節趨勢
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CO2被逆流流下的碳酸丙烯酯所吸收。淨化CO2氣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後的碳酸丙烯酯富液經渦輪機回收能量後，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，kegongyonghushiyong。jianyashanzhengyezaiqititaneijingkongqiqitizaisheng，zaishenghoudetansuanbingxizhipinyejingxunhuanyebengsonghuixishoutaxunhuanshiyong。qitikongqiyoutongfengjicongqititatadisongru。
高壓閃蒸汽中含CO2及部分工藝氣。高壓閃蒸汽可全部或部分返回壓縮與原料氣彙合，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解度。流量過小，原料氣中的CO2不能被充分吸收；流量過大，能耗增加。閃蒸槽的液位和壓力，對於原料氣的 回收再利用有重要作用，它不僅可以回收閃蒸汽裏的氮氣和氫氣，還可以減少碳酸丙烯酯的損失。
脫碳後煤氣送入下一個工段進行進一步處理。
脫碳工藝流程圖
脫碳控製圖表
控製方案
在脫碳工段中，典型的控製回路包括：脫tuo碳tan塔ta液ye位wei控kong製zhi，閃shan蒸zheng槽cao液ye位wei控kong製zhi，降jiang溫wen塔ta液ye位wei控kong製zhi，閃shan蒸zheng氣qi壓ya力li控kong製zhi，以yi及ji加jia氧yang手shou動dong控kong製zhi。在zai脫tuo碳tan整zheng個ge控kong製zhi中zhong沒mei有you複fu雜za調tiao節jie係xi統tong，全quan部bu采cai用yong的de是shi單dan回hui路luPID調節模式。
液位調節操作畫麵
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31.4MPa。合成塔的直徑一般為Ф800～Ф1200mm。
將壓縮送來的合格精煉氣在適當的溫度、yalihechumeicunzaidetiaojianxiahechengweian，suodeqianjinglengqueshuijiyeanlengque，lengningweiyean，bingjiangyeancongqingdanqizhongfenlichulai，weihechengdeqingdanqibuchongbufenxinxianqijixuzaihechengxitongneixunhuanhecheng。
合成氨工藝流程圖
合成工藝流程圖
冷凝工藝流程操作畫麵
氨合成塔操作畫麵
控製方案
氨(an)合(he)成(cheng)工(gong)段(duan)中(zhong)主(zhu)要(yao)工(gong)藝(yi)參(can)數(shu)的(de)優(you)化(hua)控(kong)製(zhi)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)，直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)合(he)成(cheng)氨(an)的(de)產(chan)量(liang)和(he)消(xiao)耗(hao)指(zhi)標(biao)。控(kong)製(zhi)方(fang)案(an)以(yi)降(jiang)低(di)噸(dun)氨(an)消(xiao)耗(hao)為(wei)目(mu)標(biao)，控(kong)製(zhi)參(can)數(shu)為(wei)催(cui)化(hua)劑(ji)溫(wen)度(du)、惰性氣體的含量、氨冷出口溫度及氨冷器、冷交換路、氨分離器的三大液位。
氫氮比調節：
氫氮比自調是合成控製中的難點，從造氣到合成的滯後時間，開滿量時，一般小化肥廠為30分鍾，開聯醇為45分鍾。正確認識從造氣到合成整個流程中氫比演變規律是搞好調節的基礎。規律主要為二點；從(cong)造(zao)氣(qi)到(dao)合(he)成(cheng)塔(ta)入(ru)口(kou)基(ji)本(ben)為(wei)純(chun)滯(zhi)後(hou)，各(ge)點(dian)氫(qing)比(bi)測(ce)量(liang)曲(qu)線(xian)呈(cheng)簡(jian)單(dan)相(xiang)似(si)現(xian)象(xiang)，並(bing)含(han)有(you)一(yi)定(ding)的(de)容(rong)量(liang)滯(zhi)後(hou)，合(he)成(cheng)塔(ta)塔(ta)前(qian)塔(ta)後(hou)氫(qing)比(bi)信(xin)號(hao)呈(cheng)微(wei)積(ji)分(fen)關(guan)係(xi)。記(ji)錄(lu)各(ge)測(ce)量(liang)點(dian)氫(qing)比(bi)偏(pian)差(cha)記(ji)錄(lu)曲(qu)線(xian)，據(ju)此(ci)可(ke)發(fa)現(xian)演(yan)變(bian)規(gui)律(lv)，監(jian)視(shi)分(fen)析(xi)調(tiao)節(jie)效(xiao)果(guo)，計(ji)算(suan)開(kai)表(biao)數(shu)據(ju)，以(yi)此(ci)數(shu)據(ju)二(er)維(wei)查(zha)表(biao)控(kong)製(zhi)閥(fa)門(men)輸(shu)出(chu)能(neng)達(da)到(dao)較(jiao)好(hao)的(de)控(kong)製(zhi)效(xiao)果(guo)。
合成塔內觸媒層熱點溫度控製
合he成cheng塔ta各ge催cui化hua劑ji層ceng熱re點dian溫wen度du的de控kong製zhi，是shi采cai用yong調tiao節jie未wei反fan應ying的de冷leng氣qi體ti加jia入ru量liang的de方fang法fa來lai控kong製zhi各ge段duan溫wen度du，由you於yu反fan應ying溫wen度du比bi較jiao容rong易yi穩wen定ding，所suo以yi一yi般ban采cai用yong手shou動dong遙yao控kong。
循環氣氨冷器出口溫度和液位控製
為了更好地控製溫度；采(cai)用(yong)串(chuan)級(ji)控(kong)製(zhi)方(fang)案(an)，以(yi)溫(wen)度(du)回(hui)路(lu)為(wei)主(zhu)回(hui)路(lu)，液(ye)位(wei)為(wei)副(fu)回(hui)路(lu)。為(wei)了(le)保(bao)證(zheng)液(ye)位(wei)，當(dang)液(ye)位(wei)超(chao)限(xian)時(shi)，切(qie)斷(duan)串(chuan)級(ji)回(hui)路(lu)，使(shi)回(hui)路(lu)的(de)串(chuan)級(ji)狀(zhuang)態(tai)切(qie)換(huan)為(wei)副(fu)回(hui)路(lu)的(de)自(zi)動(dong)狀(zhuang)態(tai)；確保液位在安全值內。
循環氣氨冷器出口溫度和液位控製原理框圖
新鮮氣氨冷器液位控製
在新鮮氣氨冷器液位調節係統中，水位測量值與給定常數進行PID運算，運算結果調節氨冷液位調節閥開度，從而維持氨冷液位恒定。
氨分離器的液位控製、冷交換器的液位控製、廢熱鍋爐的液位控製，這幾個回路采用單回路控製。
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製得，我國目前年產5萬噸和10萬噸的生產裝置大都是以煤炭為原料製得。
甲醇的生產一般分為合成和精餾兩個工段。
1、甲醇合成：脫tuo碳tan崗gang位wei送song來lai的de淨jing化hua氣qi和he循xun環huan機ji來lai的de循xun環huan氣qi在zai油you分fen離li器qi混hun合he，經jing油you水shui分fen離li器qi分fen離li油you水shui，剩sheng餘yu的de原yuan料liao氣qi分fen主zhu副fu線xian進jin入ru合he成cheng塔ta合he成cheng生sheng成cheng粗cu甲jia醇chun氣qi，借jie助zhu於yu銅tong基ji催cui化hua劑ji的de作zuo用yong，CO、CO2和H2進(jin)行(xing)化(hua)合(he)反(fan)應(ying)生(sheng)成(cheng)甲(jia)醇(chun)，經(jing)冷(leng)凝(ning)到(dao)醇(chun)分(fen)離(li)器(qi)分(fen)離(li)得(de)粗(cu)甲(jia)醇(chun)，減(jian)壓(ya)後(hou)送(song)中(zhong)間(jian)槽(cao)，不(bu)凝(ning)氣(qi)體(ti)一(yi)部(bu)分(fen)加(jia)壓(ya)循(xun)環(huan)使(shi)用(yong)，一(yi)部(bu)分(fen)經(jing)高(gao)壓(ya)水(shui)洗(xi)塔(ta)水(shui)洗(xi)掉(diao)夾(jia)帶(dai)的(de)甲(jia)醇(chun)經(jing)銅(tong)洗(xi)送(song)入(ru)氨(an)合(he)成(cheng)係(xi)統(tong)，粗(cu)甲(jia)醇(chun)送(song)精(jing)餾(liu)。流(liu)程(cheng)圖(tu)如(ru)下(xia)：
甲醇合成工藝流程圖
甲醇精餾工藝流程圖
2、甲醇精餾：甲醇的精餾工藝，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65℃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，冷凝後打回流。控製出氣溫度40-45℃，塔釜溫度75-85℃；塔頂溫度60-65℃。經預塔底出來的預後甲醇給主塔，主塔再沸器加熱使塔底溫度控製在104-120℃，塔頂出氣溫度控製在65-70℃，在塔頂采出回流液即精醇；合格後送精醇儲槽。流程圖如上：
控製方案
在合成工段一般設有以下一些調節回路：合成塔溫度控製、醇分液位控製、水洗塔液位控製、粗醇中間槽液位和馳放氣壓力控製。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控製，目前國內一般均采用低壓法生產，馳放氣壓力控製在0.6Mpa左右。調節框圖如下：
在精餾工段一般設有以下一些調節回路：排氣冷凝器出口壓力、進精餾蒸汽壓力、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。采用單回路均能達到很好的控製效果。
醇汾液位調節畫麵
觸媒溫度調節畫麵
合成塔觸媒溫度趨勢
液位趨勢圖
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。其反應方程式為：
2NH3（液）+CO2（氣）CO（NH2）2（液）+H2O（液）+Q
二氧化碳（壓力為20.69MPa，溫度為125℃）經壓縮機壓縮進入合成塔，從一吸塔送來的90℃甲銨液經一甲泵加壓至20.69MPa送入合成塔，液氨在氨預熱器中加熱至60℃送入合成塔，在合成塔中進行合成反應。在反應的過程中，合成塔的操作壓力為19.6 MPa，溫度為186-191℃，整個反應過程CO2的轉化率在63℅左右。出尿素合成塔的反應液含有尿素、甲銨、過剩氨和水，出來後經過壓力調節閥減壓至1.77MPajinruyuzhengliutashangbu，zaicifenlichushanzhengqitihou，yetiziliudaozhongbuzhengliuduan，yucongyifenjiareqichulaidereqiniliuhuanre，shiyexiangzhongdebufenjiaanfenjieyuguoshenganzhengchu、氣化進入氣相。預蒸餾後的尿液自蒸餾下部流入一分加熱器，物料溫度控製在155-160℃，在此甲銨的分解率達到80℅，總氨蒸出率達到90℅。congyifenjiareqichulaideniaoyejinruyuzhengliutaxiabudefenliqijinxingqiyefenli，yexiangzitadipaichu，jingjianyahousongzhierfenta。niaoyezaierfentashangbushanzhenghou，yetijingguoyetifenliqijinruzhengliuduan，yuxiafenliduanchulaideqixiangniliujiechuhuanre，chuzhengliuduandeniaoyecongdibujinrujiareduandelieguannei，wuliaowendukongzhizai135-140℃，shijiaanjibenfenjie，qiyehunhewujinruxiafenliduanjinxingqiyefenli，niaoyejingyeweitiaojiefarushanzhengcao。zaishanzhengcaozhongyexiangcanyudeanheeryanghuatandabufenyiruqixiang，niaoyezhijiejinruyiduanzhengfaqihuoliuruniaoyecao。niaoyejingyiduanzhengfajiareqixiaburenenghuishouduanheshangbuzhengqijiareduanjiaredao130℃，壓力控製在0.033MPa（絕壓），這時濃度提高至96℅。尿液經一段蒸發器分離段出來去二段蒸發器，在0.0033 MPa（絕壓）、140℃的條件下被濃縮成99.7℅的熔融尿素，經分離段分離後，熔融尿素由熔融泵送往造粒塔頂部的旋轉噴頭進行造粒。
尿素合成工藝流程圖
尿素中低壓分解工藝流程圖
尿素蒸發工藝流程圖
尿素低壓工藝流程圖
尿素中壓吸收工藝流程圖
控製方案
尿素生產控製回路比較多，包括溫度、壓力、流量、液位的控製，其中合成塔壓力調節、中壓壓力調節、低壓係統壓力調節這幾個調節回路尤為重要。主要調節回路一般都采用1：1冗餘方式。
其它控製回路有：閃蒸下液溫度調節、解吸塔溫度調節、解析塔壓力調節、解析加液流量調節、一分加液位槽液位調節、二分加液位槽液位調節、解吸塔液位調節、二分塔出料溫度調節、一分塔底溫度調節、一洗塔底溫度調節、一段蒸發溫度調節、二段蒸發溫度調節、、一分塔液位調節、二分塔液位調節、一吸塔液位調節等。這些調節回路一般采用單回路控製即可達到很好的控製效果。
冗餘調節回路原理框圖
尿素策略組態圖
調節畫麵
中壓壓力調節操作畫麵
低壓壓力調節操作畫麵
合成趨勢圖
中壓壓力趨勢圖
機泵運行狀態圖
報警事件畫麵
安全管理係統畫麵
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