合成氨工艺转化工段仿真软件.doc

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1、合成氨工艺仿真转化工段软件说明书北京东方仿真软件技术有限公司2009年1月目录第一章装置概况1第一节工艺流程简述11.1.1概述11.1.2原料气脱硫21.1.3原料气的一段转化21.1.4转化气的二段转化31.1.5变换31.1.6蒸汽系统41.1.7燃料气系统5第二节工艺仿真范围5第三节控制回路一揽表7第四节位号与位号描述一揽表9第二章岗位操作12第一节冷态开车122.1.1引DW、除氧器101-U建立液位（蒸汽系统图）122.1.2开104-J、汽包101-F建立液位（蒸汽系统图）122.

2、1.3开101-BJ、101-BU点火升温（一段转化图、点火图）132.1.4空气升温（二段转化）152.1.5MS升温（二段转化）162.1.6108-D升温、硫化（一段转化图）142.1.7投料（脱硫图）162.1.8加空气（二段转化及高低变）172.1.9联低变172.1.10其它18第二节正常工况192.2.1正常操作要点192.2.1转化岗位主要指标19第三节正常停车212.3.1停车前的准备工作212.3.2停车期间分析项目222.3.3停工期间注意事项222.3.4停车步骤22第三

3、章事故处理26第一节101-J压缩机故障26第二节原料气系统故障27第三节水蒸汽系统故障28第四节101-BJ跳车或故障30第五节101-BJA跳车或故障30第六节冷却水中断30第四章下位机画面设计31第一节DCS用户画面设计311第二节现场操作画面设计311第一章装置概况第一节工艺流程简述1.1.1概述制取合成氨原料气的方法主要有以下几种：1.固体燃料气法；2.重油气法；3.气态烃法。其中气态烃法又有蒸汽转化法和间歇催化转化法。本仿真软件是针对蒸汽转化法制取合成氨原料气而设计的。制取合成氨原料

4、气所用的气态烃主要是天然气（甲烷、乙烷、丙烷等）。蒸汽转化法制取合成氨原料气分两段进行，首先在装有催化剂（镍触媒）的一段炉转化管内，蒸汽与气态烃进行吸热的转化反应，反应所需的热量由管外烧嘴提供。一段转化反应方程式如下：CH4+H2OCO+3H2–206.4kj/molCH4+2H2OCO2+4H2-165.1kj/mol气态烃转化到一定程度后，送入装有催化剂的二段炉，同时加入适量的空气和水蒸汽，与部分可燃性气体燃烧提供进一步转化所需的热量，所生成的氮气作为合成氨的原料。二段转化反应方程式如下：1

5、.催化床层顶部空间的燃烧反应2H2+O22H2O（g）+484kj/molCO+O2CO2+566kj/mol2.催化床层的转化烧反应CH4+H2OCO+3H2–206.4kj/molCH4+CO22CO+2H2–247.4kj/mol二段炉的出口气中含有大量的CO，这些未变换的CO大部分在变换炉中氧化成CO2，从而提高了H2的产量。变换反应方程式如下：CO+H2OCO2+H2+566kj/mol1.1.2原料气脱硫原料天然气中含有6.0ppm左右的硫化物，这些硫化物可以通过物理的和化学的方法脱

6、除。天然气首先在原料气预热器（141-C）中被低压蒸汽预热，流量由FR30记录，温度由TR21记录，压力由PRC1调节，预热后的天然气进入活性碳脱硫槽（101-DA、102-DA一用一备）进行初脱硫。然后进用蒸汽透平驱动的单缸离心式压缩机（102-J），压缩到所要求的操作压力。压缩机设有FIC12防喘振保护装置，当在低于正常流量的条件下进行操作时，它可以可以把某一给定量的气体返回气水冷器（130-C），冷却后送回压缩机的入口。经压缩后的原料天然气在一段炉（101-B）对流段低温段加热到230℃（

7、TIA37）左右与103-J段间来氢混合后，进入Co-Mo加氢和氧化锌脱硫槽（108-D），经脱硫后，天然气中的总硫含量降到0.5ppm以下，用AR4记录。1.1.3原料气的一段转化脱硫后的原料气与压力为3.8MPa的中压蒸汽混和，蒸汽流量由FRCA2调节。混合后的蒸汽和天然气以分子比4：1的比例通过一段炉（101-B）对流段高温段预热后，送到101-B辐射段的顶部，气体从一根总管被分配到八根分总管，分总管在炉顶部平行排列，每一根分总管中的气体又经猪尾管自上而下地被分配到42根装有触媒的转化管中

8、，原料气在一段炉（101－B）辐射段的336根触媒反应管进行蒸汽转化，管外由顶部的144（仿真中为72）个烧嘴提供反应热，这些烧嘴是由MIC1～MIC9来调节的。经一段转化后，气体中残余甲烷在10％（AR1_4）左右。1.1.4转化气的二段转化一段转化气进入二段炉（103-D），在二段炉中同时送入工艺空气，工艺空气来自空气压缩机（101-J），压缩机有两个缸。从压缩机101-B最终出口管送往二段炉的空气量由FRC3调节，工艺空气可以由于电动阀SP3的动作而停止送往二段炉。工艺空气在电动阀SP3的