【正文】 工業(yè)方案迫在眉睫。即在氫氣與氮?dú)夂铣缮砂睔獾耐瑫r，氨也分解生成氫氣和氮?dú)?。?） 反應(yīng)需要有催化劑才能較快的進(jìn)行。提高平衡氨含量的措施為降低溫度，提高壓力，保持氫氮比等于3，并減少惰性氣體含量。N2（氣相）N2（吸附）2NH（吸附）2NH2(吸附）2NH3（吸附）2NH3(氣相)氣相中的H2氣相中的H2氣相中的H2脫 吸氨氣的轉(zhuǎn)化率實(shí)際上就是氮?dú)浔鹊目刂茊栴}，目前，國內(nèi)以天然氣為原料的大型裝置采用的是Kellogg傳統(tǒng)蒸汽轉(zhuǎn)化合成氨工藝的大約占50％；在此工藝中氮?dú)浔日{(diào)節(jié)大都由DCS實(shí)現(xiàn)，由于該控制回路的基本單元未能脫離常規(guī)PID控制算法，同時常規(guī)PID控制算法也不能實(shí)現(xiàn)參數(shù)自整定；故不能及時將工況控制在最佳狀態(tài)，有時反而造成系統(tǒng)波動，不得不將回路切到手動，導(dǎo)致目前氫氮比自控投用率極低；進(jìn)而影響合成氨裝置的穩(wěn)定和產(chǎn)量。若持續(xù)時間較長，可能導(dǎo)致床層溫度失控。[5]先進(jìn)控制是對那些不同于常規(guī)控制，并具有比常規(guī)PID控制更好的控制效果策略的統(tǒng)稱，而非專指某種計算機(jī)控制算法。優(yōu)化控制是在DCS的單回路控制基礎(chǔ)之上，利用DCS內(nèi)部現(xiàn)有的功能塊構(gòu)建出一個優(yōu)化控制回路，協(xié)調(diào)控制多個關(guān)鍵參數(shù)；適應(yīng)負(fù)荷大范圍的波動。式中y、ψ、u是向量，y是系統(tǒng)輸出，u是系統(tǒng)輸入，ψ是時變增益參數(shù)。當(dāng)經(jīng)過辨識到（k）值之后，即可以應(yīng)用公式（2）基本控制算法對系統(tǒng)進(jìn)行反饋控制，控制的結(jié)果將得到一組新的觀測數(shù)據(jù)，在已有數(shù)據(jù)中添加這一組新的數(shù)據(jù)，再對（k+1）進(jìn)行辨識如此繼續(xù)下去就可實(shí)現(xiàn)辨識與控制的一體化。上述控制軟件包均可實(shí)現(xiàn)氫氮比控制，但購買控制軟件包費(fèi)用昂貴，對使用方技術(shù)人員素質(zhì)要求高，同時對使用方技術(shù)人員而言實(shí)施控制過程為“黑箱”，伴隨工藝變化需要軟件公司技術(shù)支持，服用費(fèi)用較高。上述三種氫氮比控制方案設(shè)計思路不同，控制目標(biāo)相同，不同之處如下：表2 三種氫氮比控制比較設(shè)計方案基于先進(jìn)控制算法的氫氮比控制基于先進(jìn)控制軟件的氫氮比控制基于優(yōu)化常規(guī)過程控制（PID）的氮?dú)浔瓤刂?A公司B公司Ｃ公司設(shè)計成本（萬元）８０２００１５外設(shè)成本（萬元）３２０無優(yōu)點(diǎn)基于過程數(shù)學(xué)控制；適用于大滯后多變量；適用于常規(guī)控制無法滿足要求的復(fù)雜控制和基于工藝原理的模型頂估；可以實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)基于非參數(shù)模型預(yù)估控制的工程化軟件包是目前過程控制中應(yīng)用最成功的先進(jìn)策略；經(jīng)驗(yàn)豐富，技術(shù)實(shí)力雄厚；可以實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)實(shí)現(xiàn)簡單無模型單回路技術(shù)人員較容易理解，實(shí)施有把握；投資少可充分利用C公司技術(shù)人員可自行維護(hù)控制缺點(diǎn)數(shù)學(xué)方法過于復(fù)雜，核心算法掌握在開發(fā)商手里，Ａ公司員工無人掌握該核心內(nèi)容；系統(tǒng)的維護(hù)和調(diào)整十分被動，在工況發(fā)生變化的情況下只能靠源源不斷的投資進(jìn)行調(diào)整；投資較大。但ＤＣＳ的單回路控制水平較高，單回路調(diào)節(jié)要求靈敏準(zhǔn)確，都投在自動狀態(tài)，裝置在高負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，通過傳統(tǒng)的控制手段已無法提高生產(chǎn)能力、節(jié)能降耗，所以必須借助于先進(jìn)控制。[14]80604020 對合成氨溫度的控制實(shí)際上是對氨合成塔溫度的控制。但這些控制方案難以推廣到多段冷激式氨合成塔上，主要原因在于：①氨合成塔溫度控制回路是一個大慣性、大純滯后系統(tǒng)，PD控制器在這類系統(tǒng)中應(yīng)用效果不佳。使用它代替PD控制器，在氨合成塔床層溫度控制上會取得良好的控制效果。四段冷激式氨合成塔溫度先進(jìn)控制方案如圖3所示：圖3 四段冷激式氨合成塔溫度先進(jìn)控制方案對于一個反應(yīng)前后系數(shù)不相等的化學(xué)反應(yīng)來說，壓力在整個反應(yīng)過程中起著非常重要的作用。1020 MPa稱為低壓法。[10] 可以可以作氨合成催化劑的物質(zhì)很多，如鐵、鉑、錳、鎢和鈾等。此外，催化劑中還加入各種促進(jìn)劑。 催化劑中氧化鐵不能加速氨合成反應(yīng)速度，必需將其還原成活潑的鐵，才具有催化活性，常用還原方法是將制成的催化劑裝在合成塔內(nèi)通入氫氮混合氣，使催化劑中的氧化鐵被氫氣還原成金屬鐵。有人認(rèn)為：由于催化劑在反應(yīng)前后的化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量不變，一旦制成一批催化劑之后，便可以永遠(yuǎn)使用下去。催化劑在穩(wěn)定活性期間，往往因接觸少量的雜質(zhì)而使活性明顯下降甚至被破壞，這種現(xiàn)象稱為催化劑的中毒。但利用純凈的氫、氮混合氣體通過中毒的催化劑時，催化劑的活性又能恢復(fù)，因此這種中毒是暫時性中毒。工業(yè)上為了防止催化劑中毒，要把反應(yīng)物原料加以凈化，以除去毒物，這樣就要增加設(shè)備，提高成本。對于合成氨過程中涉及的化學(xué)品（含化工原輔料、中間產(chǎn)品、最終產(chǎn)品及“三廢”），需進(jìn)行物質(zhì)危險性判定。由此確定一氧化碳、甲烷、甲醇為本項目主要的易燃品，液氨為本項目的主要毒害化學(xué)品。重大危險源的識別是根據(jù)《建設(shè)項目環(huán)境風(fēng)險評價技術(shù)導(dǎo)則》（HJ／T1692004）附錄A《重大危險源辨識》中有關(guān)危險物質(zhì)的定義和危險物質(zhì)在生產(chǎn)場所和儲存場所臨界量來進(jìn)行篩選。廠區(qū)應(yīng)設(shè)有事故池，一旦甲醇、液氨等發(fā)生火災(zāi)或泄漏，吸收或消防產(chǎn)生廢水直接排放會造成二次污染事故，必須首先匯入應(yīng)急反應(yīng)池，待處理達(dá)標(biāo)后方可排放。7．合成氨工藝中的設(shè)備改進(jìn)方案[11]增設(shè)布?xì)?、集氣設(shè)施。因?yàn)殇佋O(shè)在底部在變換爐各段底部增設(shè)減阻器的鐵絲網(wǎng)孔跟本身就較小，觸媒又堵住一部分；加上生產(chǎn)過程觸媒粉化，氣體沖震粉粒下沉也會堵塞孔眼，使觸媒層阻力集中于此。為此，增設(shè)減阻器或用從高壓機(jī)更換下來的廢舊小彈簧代替，能使合成塔的壓力差減少，而且簡便易行。致使部分銅液不能與原料氣充分接觸，洗滌能力不能很好的發(fā)揮。增設(shè)上排污口。當(dāng)開車補(bǔ)銅液時，又使壁上粘附的異物浮到再生器的液面上，覆蓋解吸表面，影響再生效果。即減少氨揮發(fā)，又降低了水冷和氨冷的負(fù)荷，同時可降低銅比，省加空氣。在擋板后最低處加溢流管，插入回水池或地溝內(nèi)。該塔可設(shè)在羅茨風(fēng)機(jī)和脫硫塔之間，羅茨風(fēng)機(jī)出口氣進(jìn)入其上段；其下段出口氣再進(jìn)羅茨風(fēng)機(jī)；中間連通為安全水封近路，此水封截面積應(yīng)大于羅茨風(fēng)機(jī)近路管與上水管截面之和。氣柜到高壓機(jī)之間不會形成負(fù)壓，更不會造成各塔排液或水封負(fù)壓吸空氣進(jìn)系統(tǒng)，避免系統(tǒng)的爆炸事故。[15]這種腐蝕多發(fā)生在輸送液氨的管線中。液氨的儲存和運(yùn)輸大部分用碳鋼或低合金鋼制；壓力容器。由于焊縫處殘余應(yīng)力較高，所以應(yīng)力腐蝕嚴(yán)重。另外，％1％的水。OH175。Cl175。因此，設(shè)計者選用材料前要認(rèn)真鑒別水質(zhì)，選擇合適材料，避免事故的發(fā)生。的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定要低于規(guī)定值。奧氏體不銹鋼管道法蘭用的非金屬墊片，其Cl175。化肥廠合成氨裝置的特點(diǎn)決定了合成氨生產(chǎn)為高溫、高壓以及工藝介質(zhì)中含有各種腐蝕性氣體，入硫化氫、二氧化硫、氫氣、甲烷和氮?dú)獾?。高溫氫腐蝕一般發(fā)生在工作溫度為250600℃、。（2）在壓力容器設(shè)計時，考慮采用應(yīng)力最小的結(jié)構(gòu)。（4）對設(shè)備和管道進(jìn)行定期檢查，通過超聲波側(cè)厚、磁粉檢測等手段發(fā)現(xiàn)高溫氫腐蝕的早期征兆。為防止二氧化碳腐蝕可采取以下防護(hù)措施：（1）采取防腐蝕的材料，含鉻的不銹鋼表現(xiàn)出優(yōu)良的抗腐蝕性能，隨著鉻含量增大，合金的腐蝕速率降低；（2）管道內(nèi)涂防腐蝕涂層。其次，要遵循可持續(xù)發(fā)展的思想，由于合成氨是一個可逆反應(yīng)，要循環(huán)利用合成氨的反應(yīng)物與生成物。安全管理要從幾個方面入手，首先，要建立健全的安全管理體系，提高安全管理水平的需要，改善安全生產(chǎn)規(guī)章制度不健全，管理方法不適應(yīng)、安全生產(chǎn)狀況不佳的現(xiàn)象。所以下面就具體合成氨的工藝過程進(jìn)行安全分析：首先、工藝指標(biāo)執(zhí)行情況各廠壓加強(qiáng)工藝指標(biāo)管理，嚴(yán)格考核制度，強(qiáng)化工作紀(jì)律。也可以采取隨時修訂的辦法。例如美日型廠二段爐熱點(diǎn)溫度設(shè)計值小于1003℃，實(shí)行運(yùn)行時超溫現(xiàn)象時有發(fā)生。⑤氫氮比控制不嚴(yán)。還有就是工藝流程圖比較模糊，現(xiàn)場技術(shù)人員只能靠記憶來指導(dǎo)生產(chǎn)，容易導(dǎo)致錯誤。最后、就是要把合成好的氨裝在密封氣瓶當(dāng)中，并貼上標(biāo)簽，說明產(chǎn)品情況。①在合成氨裝置大型化的技術(shù)開發(fā)過程中，其焦點(diǎn)主要集中在關(guān)鍵性的工序和設(shè)備，即合成氣制備、合成氣凈化、氨合成技術(shù)、合成氣壓縮機(jī)。Texaco和中國工程公司研發(fā)費(fèi)催化部分氧化技術(shù)，為合成氣制備工藝的大型化進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備。以Uhde公司的“雙壓法氨合成工藝”和Kellogg公司的“基于釕基礎(chǔ)催化劑KAAP工藝”將會在案合成工藝的大型化方面發(fā)揮重要的作用。a．合成氣制備工藝單元。c．ＣＯ２脫除工藝單元。開發(fā)氣體分布更加均勻、阻力更小、結(jié)構(gòu)更加合理的合成塔及其內(nèi)件；開發(fā)低壓、高活性合成催化劑，實(shí)現(xiàn)“等壓合成”。目前以輕油和渣油為原料的制氨裝置在市場經(jīng)濟(jì)條件下，已經(jīng)不具備生存的基礎(chǔ)，以“油改氣”和“油改煤”為核心的原料結(jié)構(gòu)調(diào)整勢在必行；借氮肥裝置原料結(jié)構(gòu)的調(diào)整之機(jī)，及時調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，聯(lián)產(chǎn)氫氣及多種C1化工產(chǎn)品亦是裝置改善經(jīng)濟(jì)性的有效途徑。天然氣自然轉(zhuǎn)化技術(shù)、非催化部分氧化技術(shù)，以及相應(yīng)的合成氣凈化技術(shù)，也將在“油改氣”結(jié)構(gòu)調(diào)整中發(fā)揮重要的作用，并在大型化和低能耗方面將會取得重大進(jìn)展和突破。生產(chǎn)過程中不生產(chǎn)或很少生產(chǎn)副產(chǎn)物、廢物，實(shí)現(xiàn)或潔凈“零排放”的潔凈生產(chǎn)技術(shù)將日趨成熟和不斷完善。最后我也要感謝我的同班同學(xué)，在我寫論文苦惱的日子里，是他們讓我感到快樂，讓我一直堅持下去。從去年12月份開始，對畢業(yè)論文的申請，之后又是開題報告的撰寫，再就是查資料，了解論文的背景，從圖書館這個庫到那一個庫，從一樓到二樓。未來合成氨技術(shù)進(jìn)展的主要趨勢是“大型化、低能耗、結(jié)構(gòu)調(diào)整、清潔生產(chǎn)、長周期運(yùn)行”。這篇論文我主要是從合成氨工藝的生產(chǎn)，加工過程以及在合成過程中對溫度、壓力、催化劑的使用方面進(jìn)行控制，再就是最合成氨的裝置采用先進(jìn)節(jié)能工藝、新型催化劑和高效節(jié)能設(shè)備，提高轉(zhuǎn)化率。到2010年，合成氨行業(yè)節(jié)能目標(biāo)是：單位能耗由目前的1 700kg標(biāo)煤／t下降到1 570kg標(biāo)煤／t；能源利用效率由目前的42％％；實(shí)現(xiàn)節(jié)能(570585)104t標(biāo)煤，減少排放二氧化碳(13771413)104t。生產(chǎn)上選擇壓力的依據(jù)是能耗及包括原料費(fèi)、設(shè)備投資、技術(shù)投資在內(nèi)的綜合費(fèi)用。塔內(nèi)溫度應(yīng)維持在催化劑的活性溫度范圍（400520℃）內(nèi)。單位1／h，簡稱空速。④ 氫氮比 動力學(xué)指出，氮的活性吸附是控制階段，適當(dāng)增加原料氣中氮含量有利于提高反應(yīng)速率。以增產(chǎn)為主要目標(biāo)，惰氣含量，約為1014％，若以降低原料成本為主，約為1620％。在30MPa左右，％；％。外筒只承受高壓而不承受高溫。網(wǎng)易博客騰訊微博新浪微博直接聯(lián)系221810882342