硝铵生产装置中管式反应器的控制与联锁逻辑解析.pdf

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1、第12期白珍龙等．硝铵生产装置中管式反应器的控制与联锁逻辑解析硝铵生产装置中管式反应器的控制与联锁逻辑解析白珍龙耿继宏段煜洲(中海油山东化学工程有限责任公司，济南250101)摘要对管式加压反应器和加压中和法生产硝铵的控制系统以及开停车、吹扫和正常生产联锁逻辑进行了解析。关键词联锁逻辑自控系统管式反应器硝铵中图分类号TH862文献标识码B文章编号1000-3932(2015)12-1367-04常见的硝酸铵生产方法有常压中和法¨1、加压中和法和管式反应器。近年来，大多企业生产的稀硝酸浓度达55％～63％，该浓度的硝酸需采用管式加压反应器和加压中和法生产。理论上，1mo

2、l氨气和lmol硝酸在一定温度和压力下生成1mol的硝铵为最佳反应状态旧’。但实际生产过程中，因实际工况的不确定性和复杂性，很难达到理想效果。为此，设计硝铵管式反应器的开停车、吹扫和正常生产联锁逻辑，以保证氨气和硝酸的反应效率和最终产品的质量。1管式反应器控制系统解析管式反应器的控制流程如图1所示。来自氨图1管式反应器控制流程收稿日期：2015-05-27(修改稿)H化工自动化及仅表第42卷预热器的气氨和硝酸按比例进入管式反应器F1201并进行放热反应，生成物进入闪蒸槽F1202，工艺蒸气从硝铵溶液中分离出来，硝铵溶液则留在底部(浓度高于78％)。可调比率与硝酸流量构

3、成比值控制系统控制气氨的质量流量，氨的质量流量是主调节，也是硝酸流量调节的给定值，若没有气氨流量，硝酸就不会进入管式反应器。比值调节系统可以保证氨气和硝酸流量比值的稳定，但是不能保持两个流量的负荷稳定。为此，将管式反应器闪蒸槽液位引入控制系统，反应器闪蒸槽内液位与氨气流量之间为串级控制系统，这样闪蒸槽内液位与氨气流量就得以均匀控制，达到在控制氨和硝酸比例的同时控制氨和硝酸流量稳定的目的。硝酸流量由流量元件FTl202测得，并通过FICl202控制调节阀FVl202，流量低时，FALl202在DCS低报警；再低时，FSLLl202报警并停止中和反应，切断气氨流量开关阀H

4、Vl201和硝酸流量开关阀HVl202。流量高时FAHl202报警；再高时，FSHH202报警并停止中和反应，切断HVl201和HVl202。氨体积流量由流量元件FTl201测量，FTl201流量信号、P11201压力和TEl201的温度都送人计算器FFYl201，经过温度和压力补偿后转换成质量流量，作为进入管式反应器F1201的主动量。气氨流量由FICl201控制，比值计算器FFYl202的输出值作为硝酸流量FICl202的给定值，硝酸流量作为随动量跟着气氨流量变化。气氨流量低时，FALl201在DCS报警；再低时，FSLLl201报警并中断反应，切断气氨和硝酸。氨

5、流量高时，FAHl201报警；超高时，FSHHl201报警并切断气氨和硝酸。气氨压力低时，PALl201在DCS上报警；过低时，PSLLl201在DCS上报警并中断反应。FVl201阀前压力高时，PAHl201在DCS上报警；进管式反应器的气氨压力高时，PSHl202报警并中断反应。管式反应器入口气氨温度由TICl201通过调节氨预热器E1201的工艺蒸汽进行控制，温度低时，TAL201在DCS报警。硝铵约在220℃时开始分解，为安全起见，管式反应器的最高温度不应超过205oC。管式反应器内的温度由表面温度计TEl202A—C三取二获得，温度过高时，TSHl202报警

6、并中断反应(切断氨与硝酸的进量)。闪蒸槽F1202的液位由L11201测量，液位则通过FICl201增减负荷控制。液位高时，LSHl201在DCS报警并中断反应。液位低时，LALl201在DCS报警；超低时，LSLLl201在DCS报警，并关闭闪蒸槽F1202出口液位调节阀LVl401。闪蒸槽的压力是通过控制工艺蒸气实现的。安全阀PSVl202保护闪蒸槽不超压，闪蒸槽内压力由P11204测得，压力过低时真空阀PSVl201将起作用。闪蒸槽内工艺蒸气的pH值控制可以帮助操作工判断中和反应的进展情况，该控制是通过测量工艺蒸气中的氨含量实现的。pH值低或高，均在DCS系统报

7、警(AALl201／AAHl201)。pH值由pH计AEl201连续测量冷凝过的工艺蒸气得到。由AICl201调节阀门AVl201控制气氨小旁路的流量，以使气氨流量调整到接近反应要求的最佳值。出于安全考虑，pH值控制在9．5，以使硝铵溶液和工艺蒸气中含少量的氨。此外，在闪蒸槽F1202底部设置了一套手动加氨系统，可方便地对出口硝铵液进行pH值调整。闪蒸槽出口工艺蒸气温度在T11207就地显示，槽底部的硝铵溶液温度则在T11205中控显示。硝铵溶液温度根据中控显示T11206由FICl301控制。温度低或高时，TALl206与TAHl206在DCS报警