合成氨仿真實(shí)習(xí)報(bào)告指導(dǎo)資料-2011.

1、化工自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)金自強(qiáng)化工自動(dòng)控制反饋控制的基本原理單回路反饋控制由四個(gè)基本環(huán)節(jié)組成，即被控對(duì)象（過(guò)程）、測(cè)量變送裝置、控制器和控制閥（執(zhí)行器）。單回路反饋控制變量間的關(guān)系：l e=x-zl p=f(控制規(guī)律，e)l q=f(調(diào)節(jié)規(guī)律,p)l y=f(被控對(duì)象特性，f,q)l z=f(變送規(guī)律，y)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)有兩個(gè)通道：控制通道（q-y）和擾動(dòng)通道（f-y），由控制通道來(lái)克服擾動(dòng)通道對(duì)y的影響。簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)分為兩類(lèi)：定值控制系統(tǒng)（x不變）和隨動(dòng)控制系統(tǒng)或伺服控制系統(tǒng)（x變化）。自動(dòng)控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)余差c最大偏差a衰減比b:b,(4:1)過(guò)渡時(shí)間ts,(5%)被控對(duì)象特性參數(shù)放大系數(shù)k=

2、輸入/輸出，（應(yīng)該使控制k大，干擾k?。髸r(shí)間=純滯后o+容量滯后n時(shí)間常數(shù)tc,63.2%基本控制規(guī)律雙位控制pid控制控制規(guī)律動(dòng)作起因特點(diǎn)過(guò)大時(shí)的危害比例控制偏差的大小控制及時(shí)、有力，但有余差引起系統(tǒng)振蕩積分控制偏差是否存在能消除余差，但控制作用緩慢引起系統(tǒng)振蕩微分控制偏差變化速度阻止被控變量的一切變化，有超前作用引起系統(tǒng)振蕩復(fù)雜控制以下以液位控制系統(tǒng)為例加以說(shuō)明。串級(jí)控制如果系統(tǒng)中不止采用一個(gè)控制器，而且控制器間相互串聯(lián)，主控制器的輸出作為串級(jí)控制器的給定值，這樣的系統(tǒng)稱為串級(jí)控制系統(tǒng)。串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)：1、 主回路為定值系統(tǒng)，副回路為隨動(dòng)系統(tǒng)2、 副回路包含了主要的干擾，具有超前作

3、用，有效地克服了時(shí)間滯后，改善了主控制器的被控對(duì)象特征。3、 有利于克服副回路內(nèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等的非線性在本單元中罐v101的液位是由液位調(diào)節(jié)器lic101和流量調(diào)節(jié)器fic102串級(jí)控制。主控制器lic101的輸出作為串級(jí)控制器fic102的給定值。即正常工況下lic101投自動(dòng)，fic102投串級(jí)。具體來(lái)講，lic101的百分比輸出op（例如50%）對(duì)應(yīng)一個(gè)流量（例如20000kg/h），該流量隨lic101的輸出而變且作為fic102的給定值sp，fic102投串級(jí)時(shí)，可見(jiàn)該sp值不斷變化，fic102的pv值因泵的流量波動(dòng)而出現(xiàn)較大波動(dòng)，但lic101的pv值卻波動(dòng)較小，可見(jiàn)改善了主控制器的

4、被控對(duì)象特征。雖然也可以將fic102投自動(dòng)并設(shè)sp=20000 kg/h,以此來(lái)間接控制lic101的液位，但由于sp=20000 kg/h為定值，lic101的液位受泵的流量波動(dòng)而波動(dòng)較大。串級(jí)控制系統(tǒng)又例：分程控制通常是一臺(tái)控制器的輸出只控制一只控制閥。然而分程控制系統(tǒng)卻不然，在這種控制回路中，一臺(tái)控制器的輸出可以同時(shí)控制兩只甚至兩只以上的控制閥，控制器的輸出信號(hào)被分割成若干個(gè)信號(hào)的范圍段，而由每一段信號(hào)去控制一只控制閥。分程控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：由于在分程點(diǎn)附近有多個(gè)調(diào)節(jié)器響應(yīng)，故控制及時(shí)、范圍廣、效果好。本單元的分程控制回路有：pic101分程控制充壓閥pv101a和泄壓閥pv101b

5、。pic101的op值對(duì)應(yīng) pv101a和壓閥pv101b不同的開(kāi)度，如下圖。閥位開(kāi)度比值控制在化工、煉油及其他工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，工藝上常需要兩種或兩種以上的物料保持一定的比例關(guān)系，比例一旦失調(diào)，將影響生產(chǎn)或造成事故。實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上參數(shù)符合一定比例關(guān)系的控制系統(tǒng)，稱為比值控制系統(tǒng)。通常以保持兩種或幾種物料的流量為一定比例關(guān)系的系統(tǒng)，稱之為流量比值控制系統(tǒng)。比值控制系統(tǒng)可分為：開(kāi)環(huán)比值控制系統(tǒng)，單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，變比值控制系統(tǒng)，串級(jí)和比值控制組合的系統(tǒng)等。對(duì)于比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)，首先是要明確那種物料是主物料，而另一種物料(副物料)按主物料來(lái)配比。在本單元中，fic103為主物料

6、，而副物料fi103的量是隨主物料的量的變化而改變。主流量控制器fic103和副流量控制器ffic04組成雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)。ffic104有兩個(gè)測(cè)量值：fic103及fi103，這兩個(gè)測(cè)量值的比值為ffic104的過(guò)程值，即pv=主物料流量/fi103的副物料流量。ffic104在auto時(shí)，設(shè)定值sp=2，表示fic103的主物料流量/fi103的副物料流量=2。這樣，ffic104根據(jù)fic103的流量，按一定的比例相適應(yīng)調(diào)整fi103的流量。雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)又例：前饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)特點(diǎn)：1、前饋控制比反饋控制及時(shí)、有效2、屬于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)3、需采用專(zhuān)用調(diào)節(jié)器4、一種前饋?zhàn)饔弥荒?/p>

7、克服一種干擾計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)distributed control system,dcs帶控制點(diǎn)的工藝流程圖帶控制點(diǎn)的工藝流程圖圖例。帶控制點(diǎn)的工藝流程圖控制點(diǎn)位號(hào)標(biāo)識(shí)在自動(dòng)化系統(tǒng)中，每一個(gè)檢測(cè)控制系統(tǒng)回路都有一個(gè)儀表位號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)。常用儀表位號(hào)由字母代號(hào)組合和回路編號(hào)兩部分組成。儀表位號(hào)中的第一位字母表示被測(cè)(控)變量，后續(xù)字母表示儀表的功能?；芈肪幪?hào)可以按裝置或工段(區(qū)域)進(jìn)行編制，第一位數(shù)表示工序號(hào)，后續(xù)數(shù)字(二位或三位)表示順序號(hào)。相同被測(cè)(控)變量的儀表位號(hào)連續(xù)編號(hào)，構(gòu)成一個(gè)回路的每一個(gè)儀表(或元件)也都有自己的儀表位號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)。檢測(cè)控制系統(tǒng)在管道與儀表流程困上

8、的標(biāo)注，一般由表示檢測(cè)儀表的小圓因、指引線和文字說(shuō)明三部分組成。如圖l16所示。在工藝流程圖上的調(diào)節(jié)與控制系統(tǒng)，一般由檢測(cè)儀表、調(diào)節(jié)閥、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和信號(hào)線四部分構(gòu)成。常見(jiàn)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有氣動(dòng)執(zhí)行、電動(dòng)執(zhí)行、活塞執(zhí)行和電磁執(zhí)行四種方式，如圖l18所示。東方仿真軟件簡(jiǎn)介軟件使用啟動(dòng)程序，詳見(jiàn)主程序幫助或教師演示。工藝菜單介紹、畫(huà)面介紹（dcs畫(huà)面、現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面、趨勢(shì)畫(huà)面、報(bào)警畫(huà)面），詳見(jiàn)主程序幫助或教師演示。評(píng)分系統(tǒng)介紹詳見(jiàn)評(píng)分系統(tǒng)幫助或教師演示。教師演示開(kāi)車(chē)、正常、停車(chē)和故障處理操作。仿真軟件中控制點(diǎn)位號(hào)含義符號(hào)說(shuō)明備注a調(diào)節(jié)器adjustor ai模擬量輸入analog inputai分析組分顯示ao模

9、擬量輸出analog outputal報(bào)警alarmauto自動(dòng)狀態(tài)cas串級(jí)控制cascade controld(pid)微分derivative dcs分布（集散）控制系統(tǒng)distribute control systemdi開(kāi)關(guān)量輸入digital inputdo開(kāi)關(guān)量輸出digital outputf流量flowratefic流量指示控制i(pid)積分integrali指示indicatorl 液位levellic液位指示控制lp低壓lower pressureman手動(dòng)狀態(tài)manualoff關(guān)on開(kāi)op輸出值(手動(dòng)狀態(tài)下)outputp(pid)比例proportionp壓力pre

10、ssurepi壓力顯示pic壓力指示控制pid比例積分微分控制pv過(guò)程值(測(cè)量值)process valuesp設(shè)定值(自動(dòng)狀態(tài)下)set ponitt溫度temperatureti溫度指示化工自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)金自強(qiáng)化工自動(dòng)控制反饋控制的基本原理單回路反饋控制由四個(gè)基本環(huán)節(jié)組成，即被控對(duì)象（過(guò)程）、測(cè)量變送裝置、控制器和控制閥（執(zhí)行器）。單回路反饋控制變量間的關(guān)系：l e=x-zl p=f(控制規(guī)律，e)l q=f(調(diào)節(jié)規(guī)律,p)l y=f(被控對(duì)象特性，f,q)l z=f(變送規(guī)律，y)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)有兩個(gè)通道：控制通道（q-y）和擾動(dòng)通道（f-y），由控制通道來(lái)克服擾動(dòng)通道對(duì)y的影響。簡(jiǎn)單控

11、制系統(tǒng)分為兩類(lèi)：定值控制系統(tǒng)（x不變）和隨動(dòng)控制系統(tǒng)或伺服控制系統(tǒng)（x變化）。自動(dòng)控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)余差c最大偏差a衰減比b:b,(4:1)過(guò)渡時(shí)間ts,(5%)被控對(duì)象特性參數(shù)放大系數(shù)k=輸入/輸出，（應(yīng)該使控制k大，干擾k?。髸r(shí)間=純滯后o+容量滯后n時(shí)間常數(shù)tc,63.2%基本控制規(guī)律雙位控制pid控制控制規(guī)律動(dòng)作起因特點(diǎn)過(guò)大時(shí)的危害比例控制偏差的大小控制及時(shí)、有力，但有余差引起系統(tǒng)振蕩積分控制偏差是否存在能消除余差，但控制作用緩慢引起系統(tǒng)振蕩微分控制偏差變化速度阻止被控變量的一切變化，有超前作用引起系統(tǒng)振蕩復(fù)雜控制以下以液位控制系統(tǒng)為例加以說(shuō)明。串級(jí)控制如果系統(tǒng)中不止采用一個(gè)控制器

12、，而且控制器間相互串聯(lián)，主控制器的輸出作為串級(jí)控制器的給定值，這樣的系統(tǒng)稱為串級(jí)控制系統(tǒng)。串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)：4、 主回路為定值系統(tǒng)，副回路為隨動(dòng)系統(tǒng)5、 副回路包含了主要的干擾，具有超前作用，有效地克服了時(shí)間滯后，改善了主控制器的被控對(duì)象特征。6、 有利于克服副回路內(nèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等的非線性在本單元中罐v101的液位是由液位調(diào)節(jié)器lic101和流量調(diào)節(jié)器fic102串級(jí)控制。主控制器lic101的輸出作為串級(jí)控制器fic102的給定值。即正常工況下lic101投自動(dòng)，fic102投串級(jí)。具體來(lái)講，lic101的百分比輸出op（例如50%）對(duì)應(yīng)一個(gè)流量（例如20000kg/h），該流量隨lic101

13、的輸出而變且作為fic102的給定值sp，fic102投串級(jí)時(shí)，可見(jiàn)該sp值不斷變化，fic102的pv值因泵的流量波動(dòng)而出現(xiàn)較大波動(dòng)，但lic101的pv值卻波動(dòng)較小，可見(jiàn)改善了主控制器的被控對(duì)象特征。雖然也可以將fic102投自動(dòng)并設(shè)sp=20000 kg/h,以此來(lái)間接控制lic101的液位，但由于sp=20000 kg/h為定值，lic101的液位受泵的流量波動(dòng)而波動(dòng)較大。串級(jí)控制系統(tǒng)又例：分程控制通常是一臺(tái)控制器的輸出只控制一只控制閥。然而分程控制系統(tǒng)卻不然，在這種控制回路中，一臺(tái)控制器的輸出可以同時(shí)控制兩只甚至兩只以上的控制閥，控制器的輸出信號(hào)被分割成若干個(gè)信號(hào)的范圍段，而由每一段

14、信號(hào)去控制一只控制閥。分程控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：由于在分程點(diǎn)附近有多個(gè)調(diào)節(jié)器響應(yīng)，故控制及時(shí)、范圍廣、效果好。本單元的分程控制回路有：pic101分程控制充壓閥pv101a和泄壓閥pv101b。pic101的op值對(duì)應(yīng) pv101a和壓閥pv101b不同的開(kāi)度，如下圖。閥位開(kāi)度比值控制在化工、煉油及其他工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，工藝上常需要兩種或兩種以上的物料保持一定的比例關(guān)系，比例一旦失調(diào)，將影響生產(chǎn)或造成事故。實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上參數(shù)符合一定比例關(guān)系的控制系統(tǒng)，稱為比值控制系統(tǒng)。通常以保持兩種或幾種物料的流量為一定比例關(guān)系的系統(tǒng)，稱之為流量比值控制系統(tǒng)。比值控制系統(tǒng)可分為：開(kāi)環(huán)比值控制系統(tǒng)，單閉環(huán)比值控

15、制系統(tǒng)，雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，變比值控制系統(tǒng)，串級(jí)和比值控制組合的系統(tǒng)等。對(duì)于比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)，首先是要明確那種物料是主物料，而另一種物料(副物料)按主物料來(lái)配比。在本單元中，fic103為主物料，而副物料fi103的量是隨主物料的量的變化而改變。主流量控制器fic103和副流量控制器ffic04組成雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)。ffic104有兩個(gè)測(cè)量值：fic103及fi103，這兩個(gè)測(cè)量值的比值為ffic104的過(guò)程值，即pv=主物料流量/fi103的副物料流量。ffic104在auto時(shí)，設(shè)定值sp=2，表示fic103的主物料流量/fi103的副物料流量=2。這樣，ffic104根據(jù)fic103的流

16、量，按一定的比例相適應(yīng)調(diào)整fi103的流量。雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)又例：前饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)特點(diǎn)：1、前饋控制比反饋控制及時(shí)、有效2、屬于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)3、需采用專(zhuān)用調(diào)節(jié)器4、一種前饋?zhàn)饔弥荒芸朔环N干擾計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)distributed control system,dcs帶控制點(diǎn)的工藝流程圖帶控制點(diǎn)的工藝流程圖圖例。帶控制點(diǎn)的工藝流程圖控制點(diǎn)位號(hào)標(biāo)識(shí)在自動(dòng)化系統(tǒng)中，每一個(gè)檢測(cè)控制系統(tǒng)回路都有一個(gè)儀表位號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)。常用儀表位號(hào)由字母代號(hào)組合和回路編號(hào)兩部分組成。儀表位號(hào)中的第一位字母表示被測(cè)(控)變量，后續(xù)字母表示儀表的功能?；芈肪幪?hào)可以按裝置或工段(區(qū)域)進(jìn)行編

17、制，第一位數(shù)表示工序號(hào)，后續(xù)數(shù)字(二位或三位)表示順序號(hào)。相同被測(cè)(控)變量的儀表位號(hào)連續(xù)編號(hào)，構(gòu)成一個(gè)回路的每一個(gè)儀表(或元件)也都有自己的儀表位號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)。檢測(cè)控制系統(tǒng)在管道與儀表流程困上的標(biāo)注，一般由表示檢測(cè)儀表的小圓因、指引線和文字說(shuō)明三部分組成。如圖l16所示。在工藝流程圖上的調(diào)節(jié)與控制系統(tǒng)，一般由檢測(cè)儀表、調(diào)節(jié)閥、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和信號(hào)線四部分構(gòu)成。常見(jiàn)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有氣動(dòng)執(zhí)行、電動(dòng)執(zhí)行、活塞執(zhí)行和電磁執(zhí)行四種方式，如圖l18所示。東方仿真軟件簡(jiǎn)介軟件使用啟動(dòng)程序，詳見(jiàn)主程序幫助或教師演示。工藝菜單介紹、畫(huà)面介紹（dcs畫(huà)面、現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面、趨勢(shì)畫(huà)面、報(bào)警畫(huà)面），詳見(jiàn)主程序幫助或教師演示。評(píng)分系統(tǒng)介紹

18、詳見(jiàn)評(píng)分系統(tǒng)幫助或教師演示。教師演示開(kāi)車(chē)、正常、停車(chē)和故障處理操作。仿真軟件中控制點(diǎn)位號(hào)含義符號(hào)說(shuō)明備注a調(diào)節(jié)器adjustor ai模擬量輸入analog inputai分析組分顯示ao模擬量輸出analog outputal報(bào)警alarmauto自動(dòng)狀態(tài)cas串級(jí)控制cascade controld(pid)微分derivative dcs分布（集散）控制系統(tǒng)distribute control systemdi開(kāi)關(guān)量輸入digital inputdo開(kāi)關(guān)量輸出digital outputf流量flowratefic流量指示控制i(pid)積分integrali指示indicatorl 液

19、位levellic液位指示控制lp低壓lower pressureman手動(dòng)狀態(tài)manualoff關(guān)on開(kāi)op輸出值(手動(dòng)狀態(tài)下)outputp(pid)比例proportionp壓力pressurepi壓力顯示pic壓力指示控制pid比例積分微分控制pv過(guò)程值(測(cè)量值)process valuesp設(shè)定值(自動(dòng)狀態(tài)下)set ponitt溫度temperatureti溫度指示南京工業(yè)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院仿 真 實(shí) 習(xí) 教 學(xué) 指 導(dǎo) 書(shū)化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心2011年10月仿真實(shí)習(xí)教學(xué)指導(dǎo)書(shū)一、實(shí)習(xí)目的仿真實(shí)習(xí)是實(shí)習(xí)計(jì)劃的組成部分，通過(guò)實(shí)習(xí)使學(xué)生了解化工生產(chǎn)一般特點(diǎn)、規(guī)律和工藝參數(shù)的控制，獲得化工

20、生產(chǎn)實(shí)踐知識(shí)，培養(yǎng)運(yùn)用化工專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)，分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為適應(yīng)今后所從事的化工企業(yè)工作打下良好的實(shí)踐基礎(chǔ)。二、實(shí)習(xí)要求1.實(shí)習(xí)裝置為合成氨生產(chǎn)仿真裝置。要求了解并熟悉生產(chǎn)過(guò)程及控制，包括：1） 生產(chǎn)方法和原理，原料、催化劑及產(chǎn)品特性；2） 生產(chǎn)工藝流程（流程中設(shè)備、主副管線，過(guò)程操作和控制）；3） 各工序工藝條件及控制：主要設(shè)備操作溫度、壓力和組成；4） 主要設(shè)備型式、結(jié)構(gòu)；5） 主要設(shè)備及管線上的控制儀表及調(diào)節(jié)方法。2.搜集信息途徑1） 聽(tīng)講座（擬安排工藝及設(shè)備、仿真裝置及操作等講座）；2） 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)：熟悉工藝流程、設(shè)備、及仿真軟件操作，熟悉仿真模型；3） 閱讀實(shí)習(xí)指導(dǎo)書(shū)、流程圖、

21、設(shè)備圖及其它文獻(xiàn)資料。三、實(shí)習(xí)內(nèi)容仿真實(shí)習(xí)的主要內(nèi)容是：以河南化肥廠為原型的大型合成氨全流程仿真模型和以寧夏化工廠為原型的合成氨大工段dcs控制系統(tǒng)仿真軟件。兩者均以天然氣為原料的合成氨工藝，通過(guò)仿真實(shí)習(xí)了解合成氨工藝原理與流程，掌握合成氨生產(chǎn)中的主要參數(shù)和dcs控制系統(tǒng)的操作。四、實(shí)習(xí)安排實(shí)習(xí)地點(diǎn)：化學(xué)化工學(xué)院計(jì)算機(jī)仿真中心，沉毅北樓301實(shí)習(xí)時(shí)間及內(nèi)容：見(jiàn)安排表。五、實(shí)習(xí)考核要求1、平時(shí)成績(jī)（20%）熟悉實(shí)習(xí)裝置原理及流程，能熟練對(duì)仿真實(shí)習(xí)裝置進(jìn)行操作，多思考，勤于記錄。要求遵章守紀(jì)，不得無(wú)故缺勤。2、仿真操作聯(lián)機(jī)考核（60%）學(xué)生在指定的時(shí)間內(nèi)上機(jī)獨(dú)立完成教師指定的仿真操作聯(lián)機(jī)考核內(nèi)容。

22、3、實(shí)習(xí)報(bào)告（20%）根據(jù)實(shí)習(xí)的平時(shí)記錄、參考資料及實(shí)習(xí)心得，加以綜合整理，寫(xiě)出仿真實(shí)習(xí)報(bào)告，內(nèi)容要求正確充實(shí)、文字表達(dá)簡(jiǎn)練、圖面清晰、位置比例合理等。六、合成氨仿真實(shí)習(xí)報(bào)告主要內(nèi)容1、實(shí)習(xí)的目的、意義。2、概述合成氨工藝原理與流程。3、畫(huà)出合成氨模型主要設(shè)備的平面布置圖（包括天然氣脫硫與壓縮、空氣壓縮、天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化、co變換、co2脫除、甲烷化、合成氣壓縮、氨合成、冷凍、氨回收、氫回收等）。4、根據(jù)仿真軟件合成工段的內(nèi)容畫(huà)出合成工段的流程圖及主要控制點(diǎn)并注明控制參數(shù)。5、選做5題實(shí)習(xí)思考題。6、實(shí)習(xí)的收獲、體會(huì)和建議。實(shí)習(xí)報(bào)告封面見(jiàn)附頁(yè)。七、實(shí)習(xí)思考題1以天然氣為原料生產(chǎn)合成氣過(guò)程有哪些主

23、要反應(yīng)？2天然氣-水蒸氣轉(zhuǎn)化法制合成氣過(guò)程有哪些步驟？ 3為什么天然氣要預(yù)先脫硫才能進(jìn)行轉(zhuǎn)化？ 4como加氫和氧化鋅脫硫有何特點(diǎn)？5為什么天然氣-水蒸氣轉(zhuǎn)化過(guò)程需要供熱？供熱形式是什么？6影響天然氣-水蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)的主要因素有哪些？7天然氣-水蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)的主要操作參數(shù)有哪些?8一段轉(zhuǎn)化爐的主要結(jié)構(gòu)？9一氧化碳變換催化劑有哪些類(lèi)型？各適用于什么場(chǎng)合？ 10少量co、co2、的脫除方法有哪些？各自特點(diǎn)？11影響氨平衡濃度的因素有哪些？12溫度和壓力對(duì)氨合成反應(yīng)速率的影響？13惰性氣體對(duì)氨合成反應(yīng)的平衡氨濃度及反應(yīng)速率的影響？14氨合成塔的主要結(jié)構(gòu)？15熟悉實(shí)習(xí)裝置的氨合成工藝流程。16仿真裝置

24、氨合成系統(tǒng)的開(kāi)停車(chē)操作步驟？ 17在仿真裝置中，氨合成塔的反應(yīng)壓力如何控制？18在仿真裝置中，氨合成塔的反應(yīng)溫度如何控制？19如何控制仿真裝置的換熱器換熱效果？20仿真裝置操作中如何控制儲(chǔ)槽（罐）液位穩(wěn)定？七、實(shí)習(xí)參考資料1仿真實(shí)習(xí)教學(xué)指導(dǎo)書(shū)2劉曉勤.化工工藝學(xué)北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20103陳五平.無(wú)機(jī)化工工藝學(xué)合成氨北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20024有關(guān)“化工過(guò)程及裝置仿真”書(shū)籍5機(jī)房服務(wù)器和網(wǎng)站所列的相關(guān)東方仿真文檔33南京工業(yè)大學(xué)合成氨仿真實(shí)習(xí)報(bào)告書(shū)學(xué) 院： 班級(jí)、學(xué)號(hào)： 姓名（簽名）： 年 月化工過(guò)程仿真認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)指導(dǎo)書(shū)一、實(shí)習(xí)目的1、使學(xué)生初步了解化工過(guò)程集散控制系統(tǒng)（dcs）的特點(diǎn)。

25、2、培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)理論對(duì)相關(guān)的化工單元操作進(jìn)行分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。3、使學(xué)生初步了解化工生產(chǎn)過(guò)程控制的一般特點(diǎn)和規(guī)律。4、使學(xué)生初步了解化工生產(chǎn)中的一些故障和事故并進(jìn)行分析和處理的方法。5、為今后學(xué)生各門(mén)相關(guān)化工課程的學(xué)習(xí)打下良好的實(shí)踐基礎(chǔ)。6、化工過(guò)程仿真認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)是認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)計(jì)劃的組成部分并且為化工過(guò)程仿真畢業(yè)實(shí)習(xí)的先修課程。二、實(shí)習(xí)要求1、了解化工過(guò)程自動(dòng)控制的基本理論和特點(diǎn)，掌握化工過(guò)程集散控制系統(tǒng)（dcs）的一般操作。2、能夠?qū)ο嚓P(guān)化工單元操作進(jìn)行分析和仿真軟件的操作。3、認(rèn)識(shí)帶控制點(diǎn)的化工工藝流程圖。4、要求學(xué)生掌握以下控制系統(tǒng)的原理和操作：?jiǎn)位芈房刂葡到y(tǒng)、分程控制系統(tǒng)、比值控

26、制系統(tǒng)、串級(jí)控制系統(tǒng)。三、實(shí)習(xí)內(nèi)容1、液位控制單元仿真培訓(xùn)系統(tǒng)對(duì)該化工單元操作進(jìn)行分析和工藝參數(shù)的控制，進(jìn)行開(kāi)車(chē)、停車(chē)、正常操作和事故處理的化工過(guò)程培訓(xùn)。通過(guò)該單元的培訓(xùn)使學(xué)生了解化工過(guò)程自動(dòng)控制的基本理論和特點(diǎn)，掌握化工過(guò)程集散控制系統(tǒng)（dcs）的一般操作。其工藝流程簡(jiǎn)述如下，其余詳見(jiàn)參考資料1。本流程為液位控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)三個(gè)罐的液位及壓力的調(diào)節(jié)，使學(xué)員掌握簡(jiǎn)單回路及復(fù)雜回路的控制及相互關(guān)系。緩沖罐v101僅一股來(lái)料，8kg/cm2壓力的液體通過(guò)調(diào)節(jié)閥fic101向罐v101充液,此罐壓力由調(diào)節(jié)閥pic101分程控制,緩沖罐壓力高于分程點(diǎn)（5.0kg/cm2）時(shí)，pv101b自動(dòng)打開(kāi)泄壓，

27、壓力低于分程點(diǎn)時(shí)，pv101b自動(dòng)關(guān)閉，pv101a自動(dòng)打開(kāi)給罐充壓，使v101壓力控制在5kg/cm2。緩沖罐v101液位調(diào)節(jié)器lic101和流量調(diào)節(jié)閥fic102串級(jí)調(diào)節(jié)，一般液位正?？刂圃?0%左右，自v101底抽出液體通過(guò)泵p101a或p101b(備用泵)打入罐v102,該泵出口壓力一般控制在9kg/cm2，fic102流量正常控制在20000kg/hr。罐v102有兩股來(lái)料，一股為v101通過(guò)fic102與lic101串級(jí)調(diào)節(jié)后來(lái)的流量；另一股為8kg/cm2壓力的液體通過(guò)調(diào)節(jié)閥lic102進(jìn)入罐v102,一般v102液位控制在50%左右,v102底液抽出通過(guò)調(diào)節(jié)閥fic103進(jìn)入v

28、103,正常工況時(shí)fic103的流量控制在30000 kg/hr。罐v103也有兩股進(jìn)料，一股來(lái)自于v102的底抽出量，另一股為8kg/cm2壓力的液體通過(guò)fic103與fi103比值調(diào)節(jié)進(jìn)入v103,比值系數(shù)為2:1，v103底液體通過(guò)lic103調(diào)節(jié)閥輸出，正常時(shí)罐v103液位控制在50%左右。下圖為液位控制單元dcs圖。液位控制單元dcs圖2、列管換熱器單元操作仿真培訓(xùn)系統(tǒng)對(duì)該化工單元操作進(jìn)行分析和工藝參數(shù)的控制，進(jìn)行開(kāi)車(chē)、停車(chē)、正常操作和事故處理的化工過(guò)程培訓(xùn)。通過(guò)該單元的培訓(xùn)使學(xué)生能夠?qū)ο嚓P(guān)化工單元操作進(jìn)行分析和仿真軟件的操作。 其工藝流程簡(jiǎn)述如下，其余詳見(jiàn)參考資料1。本單元設(shè)計(jì)采用

29、管殼式換熱器。來(lái)自界外的92冷物流（沸點(diǎn):198.25）由泵p101a/b送至換熱器e101的殼程被流經(jīng)管程的熱物流加熱至145,并有20%被汽化。冷物流流量由流量控制器fic101控制,正常流量為12000kg/h。來(lái)自另一設(shè)備的225熱物流經(jīng)泵p102a/b送至換熱器e101與注經(jīng)殼程的冷物流進(jìn)行熱交換（正常流量為fi101：10000kg/h）,熱物流出口溫度由tic101控制(177)。下圖為列管換熱器dcs圖。列管換熱器dcs圖四、考核要求采用計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)考核，根據(jù)學(xué)生在計(jì)算機(jī)上的操作，由仿真系統(tǒng)自動(dòng)給出考核分?jǐn)?shù)。五、實(shí)習(xí)方式、課時(shí)1、方式：全部仿真認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)均在我院仿真實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)上進(jìn)

30、行。通過(guò)仿真實(shí)習(xí)網(wǎng)站，教師進(jìn)行講解、學(xué)生查找相關(guān)資料、學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)；在局域網(wǎng)中學(xué)生進(jìn)行仿真軟件的操作；聯(lián)機(jī)進(jìn)行仿真操作考核。2、課時(shí)：共40學(xué)時(shí)。熟悉自動(dòng)控制與仿真軟件的使用4學(xué)時(shí)；dcs系統(tǒng)操作16學(xué)時(shí)；化工單元操作16學(xué)時(shí)；聯(lián)機(jī)考核4學(xué)時(shí)。六、思考題1、液位控制單元仿真培訓(xùn)系統(tǒng)思考題：（1）通過(guò)本單元，理解什么是“過(guò)程動(dòng)態(tài)平衡”，掌握通過(guò)儀表畫(huà)面了解液位發(fā)生變化的原因和如何解決的方法。（2）請(qǐng)問(wèn)在調(diào)節(jié)器fic103和ffic104組成的比值控制回路中，哪一個(gè)是主動(dòng)量？為什么？ （3）本仿真培訓(xùn)單元包括有串級(jí)、比值、分程三種復(fù)雜調(diào)節(jié)系統(tǒng)，你能說(shuō)出它們的特點(diǎn)嗎？它們與簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的差別是什么？

31、（4）在開(kāi)/停車(chē)時(shí)，為什么要特別注意維持流經(jīng)調(diào)節(jié)閥fv103和ffv104的液體流量比值為2？（5）請(qǐng)簡(jiǎn)述開(kāi)/停車(chē)的注意事項(xiàng)有哪些？2、列管換熱器單元操作仿真培訓(xùn)系統(tǒng)思考題：（1）冷態(tài)開(kāi)車(chē)是先送冷物料，后送熱物料；而停車(chē)時(shí)又要先關(guān)熱物料，后關(guān)冷物料，為什么？（2）開(kāi)車(chē)時(shí)不排出不凝氣會(huì)有什么后果？如何操作才能排凈不凝氣？（3）為什么停車(chē)后管程和殼程都要高點(diǎn)排氣、低點(diǎn)泄液？（4）影響間壁式換熱器傳熱量的因素有哪些？（5）傳熱有哪幾種基本方式，各自的特點(diǎn)是什么？（6）工業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)的換熱器有哪些類(lèi)型？七、參考資料1. 東方仿真公司.化工單元培訓(xùn)手冊(cè)或大工段說(shuō)明書(shū)m.北京：自編教材，2007.2. 東

32、方仿真公司.pispnet學(xué)員站軟件使用幫助m.北京：自編教材，2007.3. 東方仿真公司.單元操作輔助課件cd.北京：自編教材，2007.4. 金自強(qiáng).東方仿真軟件上機(jī)操作快速入門(mén)m.南京：自編教材，2007.5. 金自強(qiáng).化工自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)m.南京：自編教材，2007.6. 何衍慶等.工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制m.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.7. 王克華等.石油儀表及自動(dòng)化m.北京：石油工業(yè)出版社，2006.8. 張慧敏.石油化工自動(dòng)化的發(fā)展前景瞻望j.可編程控制器與工廠自動(dòng)化，2007，(3)：2829.9. 管?chē)?guó)鋒,趙汝溥.化工原理m.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.八、附錄1、東方仿真

33、軟件上機(jī)操作快速入門(mén)。(1) 進(jìn)入仿真操作界面1.開(kāi)始所有程序運(yùn)行相應(yīng)東方仿真軟件應(yīng)用程序（化工單元為csts2007，大工段為常減壓或合成氨全工段）2.仿真軟件運(yùn)行后進(jìn)入“啟動(dòng)”界面：填寫(xiě)姓名、學(xué)號(hào)、教師指令站地址：hgyfz、機(jī)器號(hào)可不填點(diǎn)擊“局域網(wǎng)模式”3.進(jìn)入“培訓(xùn)考核大廳”：選擇“自由訓(xùn)練培訓(xùn)室”（用于日常培訓(xùn)或其它項(xiàng)目考試教室）點(diǎn)擊“連接”確認(rèn)登錄信息后點(diǎn)擊“確定”4.進(jìn)入“培訓(xùn)參數(shù)選擇”：選擇“培訓(xùn)工藝”（例如離心泵單元）選擇“培訓(xùn)項(xiàng)目”（例如冷態(tài)開(kāi)車(chē)）點(diǎn)擊“啟動(dòng)項(xiàng)目”按鈕即進(jìn)入仿真操作軟件5.仿真操作軟件包括兩個(gè)窗口：“仿真操作窗口”和“操作質(zhì)量評(píng)分系統(tǒng)”。前者有“現(xiàn)場(chǎng)圖畫(huà)面”

34、、“dcs圖畫(huà)面”等，供學(xué)員操作使用；后者有“操作步驟提示”，還可以瀏覽成績(jī)。(2) 重要文檔部分重要文檔位于學(xué)生機(jī)以下路徑：我的電腦p:cai東方仿真文檔文檔名稱說(shuō)明化工自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)化工自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)東方仿真軟件上機(jī)操作快速入門(mén)上機(jī)操作快速入門(mén)（本文檔）pispnet學(xué)員站軟件使用幫助仿真軟件操作詳細(xì)幫助化工單元培訓(xùn)手冊(cè)或大工段說(shuō)明書(shū)各培訓(xùn)項(xiàng)目詳細(xì)說(shuō)明書(shū)2、仿真軟件中控制點(diǎn)位號(hào)含義符號(hào)說(shuō)明備注a調(diào)節(jié)器adjustor ai模擬量輸入analog inputai分析組分顯示ao模擬量輸出analog outputal報(bào)警alarmauto自動(dòng)狀態(tài)cas串級(jí)控制cascade contro

35、ld(pid)微分derivative dcs分布（集散）控制系統(tǒng)distribute control systemdi開(kāi)關(guān)量輸入digital inputdo開(kāi)關(guān)量輸出digital outputf流量flowratefic流量指示控制i(pid)積分integrali指示indicatorl 液位levellic液位指示控制lp低壓lower pressureman手動(dòng)狀態(tài)manualoff關(guān)on開(kāi)op輸出值(手動(dòng)狀態(tài)下)outputp(pid)比例proportionp壓力pressurepi壓力顯示pic壓力指示控制pid比例積分微分控制pv過(guò)程值(測(cè)量值)process values

36、p設(shè)定值(自動(dòng)狀態(tài)下)set ponitt溫度temperatureti溫度指示執(zhí)筆人：金自強(qiáng)2010年4月南京工業(yè)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院仿 真 實(shí) 習(xí) 教 學(xué) 指 導(dǎo) 書(shū)林陵、金自強(qiáng)編化學(xué)工程與工藝系化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心2010年10月仿真（畢業(yè)）實(shí)習(xí)教學(xué)指導(dǎo)書(shū)一、實(shí)習(xí)目的仿真實(shí)習(xí)是畢業(yè)實(shí)習(xí)計(jì)劃的組成部分，通過(guò)實(shí)習(xí)使學(xué)生了解化工生產(chǎn)一般特點(diǎn)、規(guī)律和工藝參數(shù)的控制，獲得化工生產(chǎn)實(shí)踐知識(shí)，培養(yǎng)運(yùn)用化工專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)，分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為今后畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）和所從事的化工實(shí)際工作打下良好的實(shí)踐基礎(chǔ)。二、實(shí)習(xí)要求1.實(shí)習(xí)裝置為合成氨生產(chǎn)仿真裝置。要求了解并熟悉生產(chǎn)過(guò)程及控制，包括：6） 生產(chǎn)方法和原

37、理，原料、催化劑及產(chǎn)品特性；7） 生產(chǎn)工藝流程（流程中設(shè)備、主副管線，過(guò)程操作和控制）；8） 各工序工藝條件及控制：主要設(shè)備操作溫度、壓力和組成；9） 主要設(shè)備型式、結(jié)構(gòu)；10） 主要設(shè)備及管線上的控制儀表及調(diào)節(jié)方法。2.搜集信息途徑4） 聽(tīng)講座（擬安排工藝及設(shè)備、仿真裝置及操作等講座）；5） 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)：熟悉工藝流程、設(shè)備、及仿真軟件操作，熟悉仿真模型；6） 閱讀實(shí)習(xí)指導(dǎo)書(shū)、流程圖、設(shè)備圖及其它文獻(xiàn)資料。三、實(shí)習(xí)內(nèi)容仿真實(shí)習(xí)的主要內(nèi)容是：以河南化肥廠為原型的大型合成氨全流程仿真模型和以寧夏化工廠為原型的合成氨大工段dcs控制系統(tǒng)仿真軟件。兩者均以天然氣為原料的合成氨工藝，通過(guò)仿真實(shí)習(xí)了解合成氨

38、工藝原理與流程，掌握合成氨生產(chǎn)中的主要參數(shù)和dcs控制系統(tǒng)的操作。以下為東方仿真軟件的合成氨工藝流程。(1) 合成氨裝置轉(zhuǎn)化工段1 概述轉(zhuǎn)化工段包括下列主要部分:原料氣脫硫、原料氣的一段蒸汽轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)化氣的二段轉(zhuǎn)化、高變、低變、給水、爐水和蒸汽系統(tǒng)。2 原料氣脫硫天然氣中含有少量硫化物，這些硫化物可以使多種催化劑中毒而不同程度地使其失去活性，硫化氫能腐蝕設(shè)備管道。因此，必須盡可能地除去原料氣中的各種硫化物。加氫轉(zhuǎn)化主要指在加入氫氣的條件下使原料氣中有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硫。加氫轉(zhuǎn)化不能達(dá)到直接脫硫的目的，但經(jīng)轉(zhuǎn)化后就大大的利于硫的脫除。在有機(jī)硫轉(zhuǎn)化的同時(shí)，也能使烯烴類(lèi)加氫轉(zhuǎn)化為烷氫類(lèi)從而可減少下一工序

39、蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑析炭的可能性。在采用鈷鉬催化劑的條件下，主要進(jìn)行如下反應(yīng)：r-sh+h2=rh+h2sr-s-r+2h2=rh+rh+h2sc4h4s+4h2=c4h10+h2src=cr+h2=rch2-ch2r氧化鋅是一種內(nèi)表面積頗大，硫容較高的接觸反應(yīng)型脫硫劑。除噻吩及其衍生物外，脫除硫化氫及各種有機(jī)硫化物的能力極高，可將出口氣中硫含量降至0.1ppm以下。氧化鋅脫硫反應(yīng)：zno+h2s=zns+h2o原料天然氣在原料氣預(yù)熱器（141c）中被低壓蒸汽預(yù)熱后，進(jìn)入活性碳脫硫槽（101da、102da一用一備），進(jìn)行初脫硫后，經(jīng)壓縮機(jī)（102j）加壓。在一段爐對(duì)流段低溫段加熱到230左右與10

40、3-j段來(lái)的氫混合后進(jìn)入como加氫和氧化鋅脫硫槽（108d）終脫硫后，天然氣中的總硫0.1ppm。3 原料氣的一段蒸汽轉(zhuǎn)化經(jīng)脫硫后的原料氣的總硫含量降至0.1ppm以下，與水蒸汽混合后進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)：ch4 + h2o co + 3h2cnh2n+2 + nh2o nco + （2n+1）h2由于轉(zhuǎn)化反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，在高溫條件下有利于反應(yīng)平衡及反應(yīng)速度。在實(shí)際生產(chǎn)中，轉(zhuǎn)化反應(yīng)分別是一段爐和二段爐中完成。在一段爐中，烴類(lèi)和水蒸氣的混合氣在反應(yīng)管內(nèi)鎳催化劑的作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，管外有燃料氣燃燒供給反應(yīng)所需熱量，出一段爐轉(zhuǎn)化氣溫度控制在800左右。脫硫后的原料氣與中壓蒸汽混和后，經(jīng)對(duì)流段高溫段加熱后

41、，進(jìn)入一段爐（101b）的336根觸媒反應(yīng)管進(jìn)行蒸汽轉(zhuǎn)化，管外由頂部的144個(gè)燒嘴提供反應(yīng)熱，經(jīng)一段轉(zhuǎn)化后，氣體中殘余甲烷在10左右。4 轉(zhuǎn)化氣的二段轉(zhuǎn)化為了進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，需要更高的溫度。在二段爐中加入預(yù)熱后的空氣，利用h2和o2的燃燒反應(yīng)，產(chǎn)生高熱，促使ch4進(jìn)一步轉(zhuǎn)化。一段轉(zhuǎn)化氣進(jìn)入二段爐（103d），在二段爐中同時(shí)送入工藝空氣，工藝空氣來(lái)自空氣壓縮機(jī)（101j）加入少量中壓蒸汽并經(jīng)對(duì)流段高溫段預(yù)熱，轉(zhuǎn)化氣中的h2和空氣中的氧燃燒產(chǎn)生的熱量供給轉(zhuǎn)化氣中的甲烷在二段爐觸媒床中進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，出二段爐的工藝氣殘余甲烷含量0.3左右，經(jīng)并聯(lián)的兩臺(tái)第一廢熱鍋爐回收熱量，再經(jīng)第二廢熱鍋爐進(jìn)一步回收余熱后，

42、送去變換。5 co變換經(jīng)蒸汽轉(zhuǎn)化后的工藝氣含有1215的co，變換工序的任務(wù)是使co在有催化劑存在的條件下與水蒸汽反應(yīng)：co + h2o co2 + h2這樣即能把一氧化碳變?yōu)橐子谇宄亩趸?，同時(shí)又可制得合成需要的原料氫。變換反應(yīng)是一個(gè)可逆、放熱、反應(yīng)前后氣體體積不變的化學(xué)反應(yīng)。整個(gè)變換過(guò)程是由高溫變換和低溫變換組成。高溫變換所用的催化劑是以fe3o4為活性組分的，它的活性溫度在300以上（一般在350430）。在此溫度下，可以取得較高的反應(yīng)速度，但不能達(dá)到較低的co濃度。為了進(jìn)一步取得較低的co濃度，還要以銅為活性組分的催化劑作用下，進(jìn)行低溫變換。它的變換溫度一般在200250，這樣的低

43、溫下，就能使co的變換進(jìn)行的比較徹底，可以使co濃度降至0.3以下。由第二廢熱鍋爐來(lái)的轉(zhuǎn)化氣約含有1214的co，進(jìn)入高變爐（104da），在高變觸媒的作用下將部分co轉(zhuǎn)化成co2，經(jīng)高溫變換后co含量降到3左右，然后經(jīng)第三廢熱鍋爐（103c）回收部分熱能，經(jīng)換熱器（104c）進(jìn)入低變爐（104db）在低變觸媒的作用下將其余co轉(zhuǎn)化為co2，出低變爐的工藝氣中co含量約為0.3左右。6 給水、爐水、蒸汽系統(tǒng)合成氨裝置開(kāi)車(chē)時(shí)，將從界外引入3.8mpa、327的中壓蒸汽約50t/h。輔助鍋爐和廢熱鍋爐所用的脫鹽水從水處理車(chē)間引入，用并聯(lián)的低變出口氣加熱器（106c）和甲烷化出口氣加熱器（134c）

44、預(yù)熱到100左右，進(jìn)入除氧器（101u）脫氧段，在脫氧段用低壓蒸汽脫除水中溶解氧后，然后在儲(chǔ)水段加入二甲基硐肟除去殘余溶解氧。最終溶解氧含量小于7ppb。除氧水加入氨水調(diào)節(jié)ph至8.59.2，經(jīng)鍋爐給水泵104j/ja/jb經(jīng)并聯(lián)的合成氣加熱器（123c），甲烷化氣加熱器（114c）及一段爐對(duì)流段低溫段鍋爐給水預(yù)熱盤(pán)管加熱到295左右進(jìn)入汽包（101f），同時(shí)在汽包中加入磷酸鹽溶液,汽包底部水經(jīng)101ca/cb、102c、103c、一段爐對(duì)流段低溫段廢熱鍋爐及輔助鍋爐加熱部分汽化后進(jìn)入汽包，經(jīng)汽包分離出的飽和蒸汽在一段爐對(duì)流段過(guò)熱后送至103jat，經(jīng)103jat抽出3.8mpa、327中壓蒸

45、汽，供各中壓蒸汽用戶使用。103jat停運(yùn)時(shí)，高壓蒸汽經(jīng)減壓，全部進(jìn)入中壓蒸汽管網(wǎng)，中壓蒸汽一部分供工藝使用、一部分供凝汽透平使用，其余供背壓透平使用，并產(chǎn)生低壓蒸汽，供111c、101u使用，其余為伴熱使用在這個(gè)工段中，縮合/脫水反應(yīng)是在三個(gè)串聯(lián)的反應(yīng)器中進(jìn)行的，接著是一臺(tái)分層器，用來(lái)把有機(jī)物從液流中分離出來(lái)。圖1 合成氨轉(zhuǎn)化工段總圖(2)合成氨裝置凈化工段1 脫碳經(jīng)變換工序后的工藝氣，co2含量一般在17左右。本裝置采用改良苯菲爾法脫除工藝氣中的二氧化碳，吸收劑為碳酸鉀溶液，溶液的吸收和再生可以用如下反應(yīng)方程式表示：k2co3 + co2 + h2o 2khco3 + 熱量這是一個(gè)可逆過(guò)程

46、，脫碳溶液中k2co3吸收了co2生成khco3，khco3又在加熱、減壓的條件下放出co2，重新變成k2co3。前一個(gè)過(guò)程是吸收過(guò)程，后一個(gè)過(guò)程是再生過(guò)程。經(jīng)過(guò)吸收塔的脫碳?xì)怏w要求co2小于0.1；經(jīng)過(guò)再生塔的co2氣體要求純度大于98.5。從變換工序來(lái)變換氣溫度60，壓力2.799mpa進(jìn)入co2吸收塔(101-e)下部，在吸收塔中經(jīng)塔板逆流向上與塔頂加入的貧液（40）接觸，脫去工藝氣中所含二氧化碳，再經(jīng)塔頂洗滌段后出co2吸收塔，出吸收塔凈化氣在管路上由噴射器噴入變換氣分離器(102-f)來(lái)的工藝?yán)淠哼M(jìn)一步洗滌，經(jīng)凈化氣分離器(121-f)分離出噴入的工藝?yán)淠?，溫?4，壓力2.76

47、4mpa的氣體去甲烷化工序，液體與變換冷凝液匯合去工藝?yán)淠禾幚硌b置。從co2吸收塔塔底出來(lái)的富液（74）先經(jīng)溶液換熱器(109-cb)加熱，再經(jīng)溶液換熱器(109-ca)進(jìn)一步升溫至105后，進(jìn)入co2汽提塔(102-e)頂部，102-e為篩板塔，共10塊塔板，在co2汽提塔中靠變換氣煮沸器(105-ca.b)蒸汽煮沸器(111-c)提供的熱量蒸發(fā)出大量水蒸汽，由下向上逐板汽提出溶液中的co2，氣體經(jīng)過(guò)co2汽提塔冷凝器(110-c)，再經(jīng)co2汽提塔回流液槽(103-f)分離出液體后，co2氣體送尿素裝置。從co2汽提塔底部出來(lái)的熱貧液先經(jīng)溶液換熱器(109-ca)與富液換熱降溫后進(jìn)貧液泵

48、，經(jīng)貧液泵(107-ja/jb/jc)升壓后的貧液再經(jīng)溶液換熱器(109-cb)降溫，并經(jīng)貧液冷卻器(108-c)進(jìn)一步冷卻至40左右進(jìn)co2吸收塔上塔。從co2汽提塔回流液槽底部出來(lái)的冷凝液，先經(jīng)回流液泵(108-j)升壓，一部分去冷凝液處理裝置，另一部分去co2吸收塔頂部洗滌凈化氣中夾帶出的溶液，洗滌后的冷凝液回co2汽提塔頂部進(jìn)入系統(tǒng)。圖2 脫碳系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)圖2 甲烷化碳氧化物（co、co2）是合成觸媒的毒物，在工業(yè)生產(chǎn)中要求入合成工序的氫氮?dú)庵械腸o、co2含量小于10ppm。在催化劑作用下將co、co2加氫反應(yīng)生成對(duì)合成觸媒無(wú)害甲烷。在鎳觸媒存在的條件下，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：co + 3h

49、2 ch4 + h2o + 206.16kj/molco2 + 4h2 ch4 + 2h2o + 165.08kj/mol甲烷化反應(yīng)是可逆強(qiáng)放熱反應(yīng)，溫升很大，每反應(yīng)1co，溫升72左右；每反應(yīng)1co2，溫升60左右。因此，要嚴(yán)格控制低變出口co含量及脫碳出口co2含量再規(guī)定指標(biāo)范圍內(nèi)，嚴(yán)防甲烷化觸媒超溫。甲烷化裝置的原料氣來(lái)自脫碳裝置，該原料氣（44、2.76mpa）先后經(jīng)合成氣一脫碳?xì)鈸Q熱器(136-c)預(yù)熱至117.49、高變氣脫碳?xì)鈸Q熱器(104-c)加熱到316，進(jìn)入甲烷化爐(106-d)，爐內(nèi)裝有18m3、j-105型鎳催化劑，氣體自上部進(jìn)入106-d，氣體中的co和co2與h2反

50、應(yīng)生成ch4和h2o。甲烷化爐(106-d)的出口溫度為363，依次經(jīng)鍋爐給水預(yù)熱器(114-c)，甲烷化氣脫鹽水預(yù)熱器(134-c)和水冷器(115-c)，溫度降至40，甲烷化后的氣體中co和co2含量降至10ppm以下，進(jìn)入104-f進(jìn)行氣液分離。3 冷凝液回收系統(tǒng)自低變104-d來(lái)的工藝氣（260）經(jīng)102-f底部冷凝液萃冷后，再經(jīng)105-c，106-c換熱至60，進(jìn)入102-f，其中工藝氣中所帶的水分沉積下來(lái)，脫水后的工藝氣進(jìn)入co2吸收塔101-e脫除co2。102-f的水一部分進(jìn)入103-f，一部分經(jīng)換熱器c66401換熱后進(jìn)入e66401，由管網(wǎng)來(lái)的327的蒸汽進(jìn)入e66401的

51、底部，塔頂產(chǎn)生的氣體進(jìn)入蒸汽系統(tǒng)，底部液體經(jīng)c66401，c66402換熱后排出。(3) 合成氨裝置合成工段氨的合成是整個(gè)合成氨流程中的核心部分。前工序制得的合格氮?dú)錃庠诟邷馗邏杭拌F催化劑作用下合成為氨。由于在反應(yīng)過(guò)程中只有少部分氮?dú)錃夂铣蔀榘?，因此反?yīng)后的氣體混合物分離氨后，經(jīng)加壓又送回合成塔，構(gòu)成合成回路。氨合成的化學(xué)反應(yīng)式如下：1/2 n2 + 3/2h2 nh3 + 熱量這是一個(gè)放熱和體積減少的可逆反應(yīng)。本裝置的合成塔采用了三段間接換熱式徑向合成塔，這樣合成塔觸媒層的溫度分布就更為合理，更加接近最佳溫度分布曲線，觸媒層的阻力降也更小。同時(shí)，在合成塔出口設(shè)置了合成廢鍋，利用合成氨余熱產(chǎn)生

52、125105pa（絕）的高壓蒸汽，能量回收更為充分。但是，由于轉(zhuǎn)化工序加入過(guò)量空氣，使合成系統(tǒng)氮過(guò)剩，加大了合成排放氣量。為此增加了氫回收裝置加以彌補(bǔ)，回收的氫返回合成系統(tǒng)。1 合成系統(tǒng)從甲烷化來(lái)的新鮮氣（40、2.6mpa、h2/n2=3：1）先經(jīng)壓縮前分離罐(104-f)，分離氣體中的水后，進(jìn)合成氣壓縮機(jī)(103-j)低壓段，在壓縮機(jī)的低壓缸將新鮮氣體壓縮到合成所需要的最終壓力的二分之一左右，出低壓段的新鮮氣先經(jīng)熱交換器（106-c，（現(xiàn)場(chǎng)圖中錯(cuò)標(biāo)為136-c）與甲烷化進(jìn)料氣換熱）冷卻至93.3，再經(jīng)水冷器(116-c)冷卻至38,最后經(jīng)氨冷器(129-c)冷卻至7后與氫回收來(lái)的氫氣混合進(jìn)

53、入中間分離罐(105-f)，進(jìn)一步分離氣體中的水后，從中間分離罐出來(lái)的氫氮?dú)庠龠M(jìn)合成氣壓縮機(jī)高壓段。合成回路來(lái)的循環(huán)氣與經(jīng)高壓段壓縮后的氫氮?dú)饣旌线M(jìn)壓縮機(jī)循環(huán)段，從循環(huán)段出來(lái)的合成氣進(jìn)合成系統(tǒng)水冷器(124-c)。高壓合成氣自水冷卻器124-c出來(lái)后，分兩路繼續(xù)冷卻，第一路串聯(lián)通過(guò)原料氣和循環(huán)氣一級(jí)和二級(jí)氨冷器117-c和118-c的管側(cè)，冷卻介質(zhì)都是冷凍用液氨，另一路通過(guò)就地的mic-23節(jié)流后，在合成塔進(jìn)氣和循環(huán)氣換熱器120-c的殼側(cè)冷卻，兩路會(huì)合后，又在新鮮氣和循環(huán)氣三級(jí)氨冷器119-c中用三級(jí)液氨閃蒸槽112-f來(lái)的冷凍用液氨進(jìn)行冷卻，冷卻至-23.3。冷卻后的氣體經(jīng)過(guò)水平分布管進(jìn)入高壓氨分離器（106-f），在前幾個(gè)氨冷器中冷凝下來(lái)的循環(huán)氣中的氨就在106-f中分出，分離出來(lái)的產(chǎn)品液氨送往低壓氨分離器(107-f)。從高壓氨分離器出來(lái)后，循環(huán)氣就進(jìn)入合成塔進(jìn)氣新鮮循環(huán)氣換熱器120-c的管側(cè)，從殼側(cè)的工藝氣體中取得熱量，然后又進(jìn)入合成塔進(jìn)氣-出氣換熱器(121-c)的管側(cè)，再由hcv-11控制進(jìn)入合成塔(105-d)，在121-c管側(cè)的出口處分析氣體成分。sp-35是一專(zhuān)門(mén)的雙向降爆板裝置，是用來(lái)保護(hù)121-c