合成氨合成工段仿真

1、合成氨工藝仿真培訓(xùn)系統(tǒng)操作手冊合成工段北京東方仿真軟件技術(shù)有限公司2009年1月第一章 裝 置 概 況第一節(jié) 工藝流程簡述一、合成系統(tǒng)從甲烷化來的新鮮氣（40、2.6Mpa、H2/N2=3：1）先經(jīng)壓縮前分離罐(104-F)進(jìn)合成氣壓縮機(jī)(103-J)低壓段，出低壓段的新鮮氣先經(jīng)136-C用甲烷化進(jìn)料氣冷卻至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,后與氫回收來的氫氣混合進(jìn)入中間分離罐(105-F)，從中間分離罐出來的氫氮?dú)庠龠M(jìn)合成氣壓縮機(jī)高壓段。合成回路來的循環(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)段出來的合成氣進(jìn)合成系統(tǒng)水冷器(124-

2、C)。經(jīng)(124-C)冷卻后氣體分為兩股流。一股經(jīng)一、二級氨冷器(117-C和118-C)冷卻，另一股進(jìn)并聯(lián)交換器(120-C)與分氨后的冷氣換熱，然后兩股氣流合并進(jìn)三級氨冷器(119-C)冷卻至-23.3進(jìn)氨分離器(106-F)分離液氨，液氨送往冷凍中間閃蒸槽(107-F)，(106-F)分氨后的氣體進(jìn)并聯(lián)換熱器(120-C)回收冷量后再進(jìn)合成氣熱交換器(121-C)升溫至141進(jìn)氨合成塔(105-D)進(jìn)行反應(yīng)。出合成塔氣體經(jīng)鍋爐給水預(yù)熱器(123-C)回收熱量后再進(jìn)合成氣熱交換器(121-C)預(yù)熱入塔合成氣，出121-C的反應(yīng)氣進(jìn)合成氣壓縮機(jī)(103-J)循環(huán)段重復(fù)上述循環(huán)。弛放氣在進(jìn)(1

3、03-J)前抽出，經(jīng)過弛放氣氨冷器(125-C)冷卻及弛放氣分離器(108-F)分出冷凝液氨后送往氫回收裝置，108-F分出的液氨送往冷凍的中間閃蒸槽(107-F)。二、冷凍系統(tǒng)合成來的液氨進(jìn)入中間閃蒸槽(107-F)，閃蒸出的不凝性氣體作為燃料氣送一段爐燃燒。液氨減壓后送至三級閃蒸罐(112-F)進(jìn)一步閃蒸后，作為冷凍用的液氨進(jìn)入系統(tǒng)中。冷凍的一、二、三級閃蒸罐操作壓力分別為:0.4MPa(G)、0.16MPa(G)、0.0028MPa(G)，三臺閃蒸罐與合成系統(tǒng)中的第一、二、三氨冷器相對應(yīng)，它們是按熱缸吸原理進(jìn)行冷凍蒸發(fā)循環(huán)操作的。液氨由各閃蒸罐流入對應(yīng)的氨冷器，吸熱后的液氨蒸發(fā)形成的氣液

4、混合物又回到各閃蒸罐進(jìn)行氣液分離，氣氨分別進(jìn)氨壓縮機(jī)(105-J)各段氣缸，液氨分別進(jìn)各氨冷器。由液氨接收槽(109-F)來的液氨逐級減壓后補(bǔ)入到各閃蒸罐。一級閃蒸罐(110-F)出來的液氨除送第一氨冷器(117-C)外，另一部分作為合成氣壓縮機(jī)(103-J)一段出口的氨冷器(129-C)和閃蒸罐氨冷器(126-C)的冷源。氨冷器(129-C)和(126-C)蒸發(fā)的氣氨進(jìn)入二級閃蒸罐(111-F)，110-F多余的液氨送往111-F。111-F的液氨除送第二氨冷器(118-C)和弛放氣氨冷器(125-C)作為冷凍劑外，其余部分送往三級閃蒸罐(112-F)。112-F的液氨除送119-C外，還可

5、以由冷氨產(chǎn)品泵(109-J)作為冷氨產(chǎn)品送液氨貯槽貯存。由三級閃蒸罐(112-F)出來的氣氨進(jìn)入氨壓縮機(jī)(105-J)一段壓縮，一段出口與111-F來的氯氨匯合進(jìn)入二段壓縮，二段出口氣氨先經(jīng)壓縮機(jī)中間冷卻器(128-C)冷卻后，與110-F來的氣氨匯合進(jìn)入三段壓縮，三段出口的氣氨經(jīng)氨冷凝器(127-CA、CB)，冷凝的液氨進(jìn)入接收槽(109-F)。109-F中的閃蒸氣去閃蒸罐氨冷器(126-C)，冷凝分離出來的液氨流回109-F，不凝氣作燃料氣送一段爐燃燒。109-F中的液氨一部分減壓后送至一級閃蒸罐(110-F)，另一部分作為熱氨產(chǎn)品經(jīng)熱氨產(chǎn)品泵(1-3P-1,2)送往尿素裝置。第二節(jié) 工藝

6、仿真范圍 A 合成氨系統(tǒng)1）反應(yīng)器：105D2）爐子：102B3）換熱器：124C、120C、121C、117C（管側(cè)）、118C（管側(cè)）、119C（管側(cè)）、123C、125C（管側(cè)）4）分離罐：105F、106F、108F5）壓縮機(jī) ： 103J（工藝管線）B 冷凍系統(tǒng)） 換熱器： 127C、147C、117C（殼側(cè)）、129C（殼側(cè)）、118C（殼 側(cè)）、119C（殼側(cè)）、125C（殼側(cè)） ）分離罐：107F、109F、110F、111F、112F ）泵：13p1、109JA/JB）壓縮機(jī)：105J（工藝管線部分）第三節(jié) 控制回路一攬表寧夏化工廠合成氨裝置合成工段仿真培訓(xùn)系統(tǒng)共涉及到儀表控

7、制回路如下，這些回路的詳細(xì)內(nèi)容見下表，該表給出了儀表回路的公位號、回路描述、工程單位元、正常設(shè)定及正常輸出。這些內(nèi)容僅供操作參考。合成工段儀表回路一覽表合成系統(tǒng)回路名稱回路描述工程單位元設(shè)定值輸出PIC182104-F壓力控制MPA2.6 50PRC6103-J轉(zhuǎn)速控制MPA2.6 50PIC194107-F壓力控制MPA10.5 50FIC7104-F抽出流量控制KG/H11700 50FIC8105-F抽出流量控制KG/H12000 50FIC14壓縮機(jī)總抽出控制KG/H67000 50LICA14121-F罐液位元控制%50 50冷凍系統(tǒng)回路名稱回路描述工程單位元設(shè)定值輸出PIC7109

8、-F壓力控制MPA1.4 50PICA8107-F壓力控制MPA1.86 50PRC9112-F壓力控制KPA2.8 50FIC9112-F抽出氨氣體流量控制KG/H24000 0FIC10111-F抽出氨氣體流量控制KG/H19000 0FIC11110-F抽出氨氣體流量控制KG/H23000 0FIC18109-F液氨產(chǎn)量控制KG/H50 50LICA15109-F罐液位元控制%50 50LICA16110-F罐液位元控制%50 50LICA18111-F罐液位元控制%50 50LICA19112-F罐液位元控制%50 50LICA12107-F罐液位元控制%50 50第二章 裝置冷態(tài)開工

9、過程一、合成系統(tǒng)開車 1. 投用LSH109(104-F液位低聯(lián)鎖)，LSH111（105-F液位低聯(lián)鎖）圖1 DCS2. 打開SP71,把工藝氣引入104-F,PIC-182設(shè)置在2.6Mpa投自動 3. 顯示合成塔壓力的儀表換為低量程表（圖1現(xiàn)場合成塔旁） 4. 投用124-C(圖1現(xiàn)場開閥VX0015進(jìn)冷卻水)，123-C(圖1現(xiàn)場開閥VX0016進(jìn)鍋爐水預(yù)熱合成塔塔壁) ,116-C(圖1現(xiàn)場開閥VX0014)，打開閥VV077，VV078投用SP35(在圖1現(xiàn)場合成塔底右部進(jìn)口處)。5. 按103-J復(fù)位，然后啟動103-J（現(xiàn)場啟動按鈕）,開泵117-J注液氨（在冷凍系統(tǒng)圖的現(xiàn)場畫

10、面） 6. 開MIC23,HCV11,把工藝氣引入合成塔105-D,合成塔充壓7. 逐漸關(guān)小防喘振閥FIC7,FIC8,FIC14（在該仿真系統(tǒng)中，不做考慮，不用管這3個閥門） 8. 開SP1付線閥VX0036均壓后（一小段時間），開SP1,開SP72（在合成塔圖畫面上）及SP72前旋塞閥VX0035（在圖1現(xiàn)場）9. 當(dāng)合成塔壓力達(dá)到1.4Mpa時換高量程壓力表（圖1現(xiàn)場合成塔旁） 10. 關(guān)SP1付線閥VX0036，關(guān)SP72及前旋塞閥VX0035，關(guān)HCV-1111. 開PIC-194設(shè)定在10.5MPa，投自動（圖2，108-F出口調(diào)節(jié)閥）12. 開入102-B旋塞閥VV048，開SP

11、70。13. 開SP70前旋塞閥VX0034,使工藝氣循環(huán)起來。14. 打開108-F頂MIC18閥（開度為100（圖2）15. 投用102-B聯(lián)鎖FSL8516. 打開MIC17進(jìn)燃料氣,102-B點(diǎn)火（按圖2 102-B右黃杠）,合成塔開始升溫17. 開閥MIC14調(diào)節(jié)合成塔中層溫度,開閥MIC15,MIC16,控制合成塔下層溫度18. 停泵117-J,停止向合成塔注液氨19. PICA8設(shè)定在1.68MPa投自動。(圖3)20. LICA14設(shè)定在50%投自動(圖2)，LICA13設(shè)定在40%投自動。(圖1)21. 當(dāng)合成塔入口溫度達(dá)到反應(yīng)溫度380時,關(guān)MIC17,102-B熄火,同時

12、打開閥門HCV11預(yù)熱原料氣。22. 關(guān)入102-B旋塞閥VV048，現(xiàn)場打開氫氣補(bǔ)充閥VV060。23. 開MIC13進(jìn)冷激起調(diào)節(jié)合成塔上層溫度24. 106-F液位LICA-13達(dá)50%時,開閥LCV13,把液氨引入107-F二、冷凍系統(tǒng)開車 1. 投用LSH116(109-F液位低聯(lián)鎖),LSH118(110-F液位低聯(lián)鎖),LSH120(111-F液位低聯(lián)鎖),PSH840,841聯(lián)鎖（圖3）；2. 投用127-C (現(xiàn)場開閥VX0017進(jìn)冷卻水)；3. 打開109-F充液氨閥門VV066，建立80%液位（LICA15 至80%）后關(guān)充液閥； 4. PIC7設(shè)定值為1.4MPa，投自動

13、； 5. 開三個制冷閥(在現(xiàn)場圖開閥VX0005，VX0006，VX0007)；6. 按105-J復(fù)位按鈕,然后啟動105-J（在現(xiàn)場圖開啟動按鈕），開出口總閥VV084。） 7. 開127-C殼側(cè)排放閥VV067 ； 8. 開閥LCV15（打開LICA15）建立110-F液位 9. 開出129-C的截止閥VV086 （在現(xiàn)場圖） 10. 開閥LCV16（打開LICA16）建立111-F液位，開閥LCV18（LICA18）建立112-F液位 ；11. 投用125-C（打開閥門VV085） 12. 當(dāng)107-F有液位時開MIC24，向111-F送氨 13. 開LCV-12（開LICA12）向11

14、2-F送氨 14. 關(guān)制冷閥(在現(xiàn)場圖關(guān)閥VX0005，VX0006，VX0007) 15. 當(dāng)112-F液位達(dá)20%時,啟動109-J/JA向外輸送冷氨 16. 當(dāng)109-F液位達(dá)50%時,啟動1-3P-1/2向外輸送熱氨 第三章 正常操作規(guī)程合成崗位主要指針A、 溫度設(shè)計值序號位號說明設(shè)計值（單位）1TR6_15出103-J二段工藝氣溫度 1202TR6_16入103-J一段工藝氣溫度403TR6_17工藝氣經(jīng)124-C后溫度384TR6_18工藝氣經(jīng)117-C后溫度105TR6_19工藝氣經(jīng)118-C后溫度-96TR6_20工藝氣經(jīng)119-C后溫度-23.37TR6_21入103-J二段

15、工藝氣溫度388TI1_28工藝氣經(jīng)123-C后溫度1669TI1_29工藝氣進(jìn)119-C溫度-910TI1_30工藝氣進(jìn)120-C溫度-23.311TI1_31工藝氣出121-C溫度14012TI1_32工藝氣進(jìn)121-C溫度23.213TI1_35107-F罐內(nèi)溫度-23.314TI1_36109-F罐內(nèi)溫度4015TI1_37110-F罐內(nèi)溫度416TI1_38111-F罐內(nèi)溫度-1317TI1_39112-F罐內(nèi)溫度-3318TI1_46合成塔一段入口溫度40119TI1_47合成塔一段出口溫度480.820TI1_48合成塔二段中溫度43021TI1_49合成塔三段入口溫度38022

16、TI1_50合成塔三段中溫度40023TI1_84開工加熱爐102-B爐膛溫度80024TI1_85合成塔二段中溫度43025TI1_86合成塔二段入口溫度419.926TI1_87合成塔二段出口溫度465.527TI1_88合成塔二段出口溫度465.528TI1_89合成塔三段出口溫度434.529TI1_90合成塔三段出口溫度434.530TR1_113工藝氣經(jīng)102-B后進(jìn)塔溫度38031TR1_114合成塔一段入口溫度40132TR1_115合成塔一段出口溫度48033TR1_116合成塔二段中溫度43034TR1_117合成塔三段入口溫度38035TR1_118合成塔三段中溫度400

17、36TR1_119合成塔塔頂氣體出口溫度30137TRA1_120循環(huán)氣溫度14438TR5_(13-24)合成塔105-D塔壁溫度140.0B、 重要壓力設(shè)計值序號位號說明設(shè)計值（單位MPA）1PI59108-F罐頂壓力10.52PI65103-J二段入口流量6.03PI80103-J二段出口流量12.54PI58109-J/JA后壓2.55PR621_3P-1/2后壓4.06PDIA62103-J二段壓差5.0C、 重要流量設(shè)計值序號位號說明設(shè)計值（單位KG/H）1FR19104-F的抽出量110002FI62經(jīng)過開工加熱爐的工藝氣流量600003FI63弛放氫氣量75004FI35冷氨抽

18、出量200005FI36107-F到111-F的液氨流量3600第四章 裝置正常停工過程一、 合成系統(tǒng)停車1、 關(guān)閥MIC18弛放氣 (圖2 108-F頂) 2、 停泵1-3P-1/2 （圖3現(xiàn)場） 3、 工藝氣由MIC-25放空（圖1）,103-J降轉(zhuǎn)速4、 依次打開FCV14,FCV8,FCV7,注意防喘振5、 逐關(guān)MIC14，MIC15，MIC16，MIC11，MIC12合成塔降溫 6、 106-F液位 LICA-13降至5%時,關(guān)LCV-137、 108-F液位 LICA-14降至5%時,關(guān)LCV-148、 關(guān)SP1,SP70 9、 停125-C,129-C （圖3現(xiàn)場關(guān)閥VV085，

19、VV086） 10、 停103-J 二、 冷凍系統(tǒng)停車 1、 漸關(guān)閥FV11，105-J降轉(zhuǎn)速 2、 關(guān)MIC-24 3、 107-F液位LICA-12降至5%時關(guān)LCV-12 4、 圖3現(xiàn)場開三個制冷閥VX0005，VX0006，VX0007,提高溫度,蒸發(fā)剩余液氨5、 待112-F液位LICA-19降至5%時,停泵109-JA/B 6、 停105-J 第五章 事故列表105-J跳車事故原因：105-J跳車現(xiàn)象；1、FIC-9，F(xiàn)IC-10，F(xiàn)IC-11全開。2、LICA-15，LICA-16，LICA-18，LICA-19逐漸下降。處理方法：1. 停1-3P-1/2，關(guān)出口閥。2. 全開F

20、CV14，7，8，開MIC25放空，103-J降轉(zhuǎn)速3. 按SP-1A，SP-70A4. 關(guān)MIC-18，MIC-24，氫回收去105-F截止閥。5. LCV13，14，12手動關(guān)掉。6. 關(guān)MIC13，14，15，16，HCV1，MIC23。7. 停109-J，關(guān)出口閥。8. LCV15，LCV16A/B，LCV18A/B，LCV19置手動關(guān)。1- 3P-1（2）跳車事故原因： 1-3P-1（2）跳車現(xiàn)象：109-F液位LICA15上升處理方法：1、打開LCV15，調(diào)整109-F液位。2、啟動備用泵。109-J跳車事故原因：109-J跳車事故現(xiàn)象：112-F液位LICA19上升。事故處理：1、關(guān)小LCV18A/B，LCV12。2、啟動備用泵103-J跳車事故原因：103-J跳車現(xiàn)象：1、SP-1，SP-70全關(guān)。2、FIC-7，F(xiàn)IC-8，F(xiàn)IC-14全開。3、PCV-182開大。處理方法：1、打開MIC25，調(diào)整系統(tǒng)壓力。2、關(guān)閉MIC18，MIC24，氫回收去105-F截止閥。3、105-J降轉(zhuǎn)速，冷凍調(diào)整液位。4、停1-3P，關(guān)出口閥。5、LCV13，14，12手動關(guān)掉。6、關(guān)MIC13，14，15，16，HCV1，MIC23。7、切除129-C，125-C。8、停109-J，關(guān)出口閥。第六章 自動保護(hù)系統(tǒng) 在裝置發(fā)生緊急事故，無法維持正常生產(chǎn)時