尿素生產(chǎn)工藝自動控制解決方案

1、尿素生產(chǎn)工藝自動控制解決方案一、尿素工藝過程 氨氣與CO2在合成塔內(nèi)進(jìn)行放熱尿素合成反應(yīng)，反應(yīng)溫度約為180-190,壓力20MPa （表壓）左右。合成混合氣（尿素、水、未參加反應(yīng)的氨氣、二氧化碳等）離開合成塔，進(jìn)入中壓系統(tǒng)，中壓系統(tǒng)壓力為1.7MPa，壓力降低后，合成混合氣中全部二氧化碳，大部分氨氣被分離，通過吸收塔吸收，再經(jīng)加壓后重新進(jìn)入合成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)第一步循環(huán)。低壓系統(tǒng)的壓力為0.2MPa左右，尿液進(jìn)入低壓系統(tǒng)被進(jìn)一步減壓分離，脫出尿液中剩余氨。蒸發(fā)系統(tǒng)通過減壓蒸發(fā)，進(jìn)一步脫去尿液中的水分，使尿液成分符合產(chǎn)品要求，送造粒塔造粒。解吸是吸收的逆過程。通過解吸塔將碳氨槽中碳氨液加熱分離，使氨

2、氣重新進(jìn)入系統(tǒng)循環(huán)。水溶液全循環(huán)法尿素生產(chǎn)工藝流程復(fù)雜，系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，介質(zhì)多為熔融物或含氨和CO2的氣體，腐蝕性大，易堵易結(jié)晶，給檢測和控制均帶來很大困難。二、尿素生產(chǎn)工藝流程圖中壓吸收造粒蒸發(fā)低壓分解中壓分解合成解吸低壓吸收CO2NH3甲銨液 反應(yīng)方程式：2NH3+CO2 (NH2) 2CO+H2O三、尿素生產(chǎn)工藝說明在尿素合成過程中，由于尿素合成反應(yīng)的化學(xué)平衡的限制。進(jìn)入合成塔的NH3和CO2不可能全部轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩兀渲形崔D(zhuǎn)化的氨和二氧化碳以氨基甲酸銨和游離氨的形式存在與尿素溶液中，水溶液全循環(huán)工藝就是要將這部分未反應(yīng)物循環(huán)利用，提高尿素生產(chǎn)力。采用水溶液循環(huán)法工藝的尿素生產(chǎn)過程一般分為CO

3、2壓縮、氨的凈化輸送、尿素合成, 循環(huán)吸收,解吸,蒸發(fā),造粒等過程。當(dāng)氨碳比和水碳比一定，二氧化碳轉(zhuǎn)換率將只決定于溫度。目前不同的尿素生產(chǎn)技術(shù)采用的溫度為180200不等。主要生產(chǎn)設(shè)備：尿塔，一吸塔，氨泵，一、二甲泵，解吸塔，造粒塔，二循一冷，二循二冷，液氨槽，蒸汽冷凝器，二分塔，預(yù)精餾塔，尿液槽，冷凝液膨脹槽，CO2壓縮機(jī)等。四、主要控制點(diǎn)尿素合成塔溫度 尿素塔塔內(nèi)壓力檢測 一吸塔液位 液氨流量 液氨緩槽液位 預(yù)精餾塔液位二分塔液位 解吸塔液位 管間液位 一甲泵、二甲泵、液氨泵調(diào)速控制 一蒸二蒸溫度 二循一冷液位、二循二冷液位 一分加熱液位二段蒸發(fā)液位 尿液槽 冷凝液膨脹槽 蒸汽冷凝液槽 一

4、段真空度 氨碳比 水碳比 五、主要控制回路的說明尿塔壓力有三部分：液氨、CO2和甲銨液，各有自己進(jìn)塔前的壓力檢測點(diǎn)。由于尿塔壓力檢測點(diǎn)在塔釜下段反應(yīng)區(qū)，外部環(huán)境惡劣，均采用三取一檢測值調(diào)節(jié)塔出口物料控制方案，一般選擇單回路控制，不增加投資，利用DCS功能來實(shí)現(xiàn)，能取得一定的效果。解吸塔液位控制，它是非常難的問題，有解吸塔壓力變化、低壓蒸汽流量的變化、水解塔液位控制閥開度的變化以及水解塔壓力的變化等都會造成解吸塔液位的波動。液氨緩沖槽的液位控制；中壓、低壓及真空系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)；蒸發(fā)系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)；進(jìn)塔NH3/CO2比；尿塔壓力、氨碳分子比變比值調(diào)節(jié)控制；二分塔溫度、液位控制；中壓吸收水碳比控制等控

5、制。六、尿素控制方案的總結(jié)系統(tǒng)共有43個回路，均采用常規(guī)PID控制完成，這些控制方案易于組態(tài)、操作方便、運(yùn)行穩(wěn)定可靠。以其中一個調(diào)節(jié)為例，CO2壓縮機(jī)出口的CO2氣體壓力約20.69MPa（絕），溫度約125，進(jìn)入尿塔的CO2量決定系統(tǒng)的負(fù)荷。從氨預(yù)熱器來的液氨溫度約60，送入尿塔，液氨量由流量計指示累計，進(jìn)料氨和CO2的分子比為3.8 4.2。從中壓吸收塔來的氨基甲酸胺溶液溫度約90。壓力約20.69MPa(絕)。進(jìn)入尿塔，物料在尿塔內(nèi)停留時間約4min，CO2轉(zhuǎn)化率約為63，尿塔壓力由進(jìn)入尿塔前的CO2管線上取得（注：一般都是這樣取樣的，它存在的問題是止回閥關(guān)不到位或泄露時，易堵。同時停車時看不到尿塔內(nèi)的壓力）。采用檢測塔內(nèi)壓力，用出塔管線來調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)自動控制。要求維持在20MPa（表）左右?？刂苹芈窞椋篜ID控制器 調(diào)節(jié)閥SP+PV檢測變送該回路調(diào)節(jié)閥選用型氣開閥，因?yàn)槟蛩?nèi)進(jìn)行的是高溫、高壓的放熱反應(yīng)。而且后面的工段是中低壓設(shè)備。若用氣關(guān)閥則會出現(xiàn)氣源斷氣等異常情況時閥開度為100，易引起爆炸事故。尿素生產(chǎn)工藝流程復(fù)雜，系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，介質(zhì)多為熔融物或含氨和CO2氣體，腐蝕性大，易堵易結(jié)晶。給檢測和控制均帶來很大困難。用DCS系統(tǒng)對整個生產(chǎn)過程進(jìn)行檢測和控制。技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)效益顯著，保證了生產(chǎn)