【正文】 器，用反應(yīng)的高溫氣體預(yù)熱反應(yīng)前氫氮會(huì)混合氣達(dá)到催化劑的活性溫度，還可以在反應(yīng)后把高溫氣體通過(guò)塔內(nèi)的熱換器預(yù)熱反應(yīng)前氫氮混合氣，后再通過(guò)塔外熱換器預(yù)熱高壓鍋爐給水。Topsose公司和Lurgi公司均認(rèn)為ATR技術(shù)是適合大型化的合成氣制備技術(shù)，并推出了基于此的大型化制氨技術(shù)。②在低耗能合成氨裝置的技術(shù)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，其主要工藝技術(shù)將會(huì)進(jìn)一步發(fā)展。增加氨合成轉(zhuǎn)化率（提高氨凈值），降低合成壓力、減少合成回路壓降、合理利用能量。②天然氣制合成氣技術(shù)。參考文獻(xiàn)[1]吳玉萍．合成氨工藝[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008[2]麥德明．合成氨生產(chǎn)工藝學(xué)[M]．北京：烴加工出版社，1989[3]陳留拴．大型合成氨事故預(yù)防[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000[4]沈浚．合成氨[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001[5]楊春升．小型合成氨廠生產(chǎn)操作問(wèn)答[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998[6]趙育詳．合成氨工藝[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1985[7]錢(qián)宏達(dá)．高中化學(xué)[M]．南京：南京師范大學(xué)出版社，2004[8]姜圣階．合成氨工學(xué) 第一卷．大連：石油化學(xué)工業(yè)出版社，1978[9]雷志發(fā)．合成氨合成工段的用能研究[M]．西化大學(xué)：2009[10]石家俊．1979年以來(lái)鍋爐壓力容器壓力管道重大事故簡(jiǎn)介[J] .中國(guó)鍋爐壓力容器安全，2000，16（2）；3031[11]合成氨．上海吳涇化工廠制造01979年獲上海市化工局優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品獎(jiǎng)[12]蔡榮華．合成氨裝置工藝狀況調(diào)查[J] ．化工部化肥司，第一期[13] 雍瑞生，翟小寧．合成氨工藝氮?dú)浔瓤刂品桨冈O(shè)計(jì)[J] ．2008，12．第27卷，第六期[14]魏葆婷．合成氨生產(chǎn)工藝[Z]．河南化工技校[15]王永清，林永旭合成氨裝置腐蝕與防護(hù)[J] ．中國(guó)石油天然氣集團(tuán)大慶石化公司[16]蔣德軍．合成氨工藝技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)[J] ．浙江：中國(guó)石化寧波工程公司，315207 謝辭畢業(yè)論文是大學(xué)生畢業(yè)的一部分，在這半年的時(shí)間里，我首先要感謝山西潞安多晶硅項(xiàng)目部的所有同仁們，特別感謝項(xiàng)目經(jīng)理陳經(jīng)理，是他給我機(jī)會(huì)讓我有時(shí)間去學(xué)習(xí)；其次感謝我的母校安徽新華學(xué)院，是他讓我有了四年的大學(xué)生活，是他教會(huì)了我做人處事的道理，讓我有了在社會(huì)上打拼的資本，圖書(shū)館里知識(shí)的廣博，給我們寫(xiě)論文提供了比較新的數(shù)據(jù)；第三我要感謝我的指導(dǎo)老師張先龍教授，在他的指導(dǎo)下，才讓我有了對(duì)畢業(yè)論文整體的認(rèn)識(shí)，才使得我們能在規(guī)定的時(shí)間里完成論文的設(shè)計(jì)。氨主要用于農(nóng)業(yè)，合成氨是氮肥工業(yè)的基礎(chǔ)，氨本身是重要的氮素肥料，其他氮素肥料也大多是先合成氨、再加工成尿素或各種銨鹽肥料，這部分約占70％的比例，稱之為“化肥氨”；同時(shí)氨也是重要的無(wú)機(jī)化學(xué)和有機(jī)化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料，用于生產(chǎn)銨、染料、炸藥、制藥、合成纖維，這部分約占30％的比例，稱之為“工業(yè)氨”。煤造氣采用水煤漿或先進(jìn)粉煤氣化技術(shù)替代傳統(tǒng)的固定床造氣技術(shù)。② 溫度 溫度過(guò)高，會(huì)使催化劑過(guò)早失活。采用中壓法合成氨，空速為20000300001／h較適宜。合理的氨含量應(yīng)由增產(chǎn)與耗能之間的經(jīng)濟(jì)效益來(lái)定。41 / 41。⑥ 進(jìn)口氨的含量 進(jìn)合成塔氣體中的氨由循環(huán)氣帶入，其數(shù)量取決于氨分離的條件?？账僭酱螅磻?yīng)時(shí)間越短，轉(zhuǎn)化率越小，出塔氣中氨含量降低。經(jīng)分析，總能耗在1530MPa間相差不大，數(shù)值較??；就綜合費(fèi)用而言，壓力從10MPa提高到30MPa時(shí)，下降40％左右，30％左右是氨合成的適宜壓力。其中特別是對(duì)合成氨設(shè)備的改進(jìn)以及合成過(guò)程當(dāng)中的幾種重要腐蝕進(jìn)行了分析，從而使轉(zhuǎn)化能更有效率。在寫(xiě)論文的過(guò)程當(dāng)中，遇到一些格式、數(shù)據(jù)時(shí)常常暈頭轉(zhuǎn)向，在寫(xiě)不下去的時(shí)候，心里真的好煩，但想到老師們?yōu)槲覀児ぷ鞫疾?、煩惱時(shí)，我就繼續(xù)堅(jiān)持下去。(4)提高生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，延長(zhǎng)運(yùn)行周期是為了合成氨裝置“改善經(jīng)濟(jì)性、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力”的必要保證。①潔凈煤氣化技術(shù)。無(wú)毒、無(wú)害、吸收能力更強(qiáng)、再生熱耗更低的凈化技術(shù)。[7]d．合成氣壓縮機(jī)。a．合成氣制備。第三、催化劑管理 運(yùn)用了失效的催化劑，導(dǎo)致生產(chǎn)產(chǎn)物變成了其他物質(zhì)。③一段爐爐管溫差控制不嚴(yán)。工藝指標(biāo)的考核多數(shù)長(zhǎng)廠采取定期考核工藝指標(biāo)合格率制度。第三，要節(jié)約用電，合理利用合成氨生產(chǎn)過(guò)程中的余熱，將吹風(fēng)氣潛熱回收，、合成氨工藝使用。另外，對(duì)一些高溫設(shè)備和管道的隔熱襯里，要進(jìn)行認(rèn)真的檢查和補(bǔ)修，保證其完好。溫度在500℃以上時(shí)，碳鋼也會(huì)發(fā)生氫腐蝕；而在200℃以下，就是在較高氫分壓的情況下碳鋼也會(huì)發(fā)生氫腐蝕。含量不得超過(guò)50181。在合成氨裝置中，表面冷凝器的作用是將合成四大壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)透平排氣進(jìn)行冷凝。等）的溶液中，受應(yīng)力的部分則可能產(chǎn)生危險(xiǎn)應(yīng)力腐蝕破壞。許多資料表明，液氨球罐所用的鋼材強(qiáng)度越高，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋的傾向越大。如果同時(shí)符合下列各條件，即為液氨的應(yīng)力腐蝕環(huán)境：（1）介質(zhì)為液態(tài)氨，質(zhì)量分?jǐn)?shù)不高（≤％），且有可能受空氣（Ｏ２或ＣＯ２）污染的場(chǎng)合；（２）介質(zhì)溫度高于－５℃。其作用：①降低羅茨風(fēng)機(jī)出口氣體溫度，提高脫硫效率；②降低羅茨風(fēng)機(jī)入口氣體溫度，并清除灰塵和焦油；③確保羅茨風(fēng)機(jī)安全，避免羅茨風(fēng)機(jī)和高壓機(jī)在異常情況下吸空氣進(jìn)入系統(tǒng)。增設(shè)氣水再分布器，防止冷卻水沿壁下流和氣體沿塔壁偏流，可提高洗滌效率，并節(jié)水。再生器銅液出口在其中下部，由于銅液再生器內(nèi)的溫度較高，若銅液內(nèi)有異物及油污雜質(zhì)，溫度高時(shí)容易上浮，而積存在液面上層，長(zhǎng)期積存如此。增設(shè)氣液再分布器。這對(duì)變換爐第二、三層尤為重要，因?yàn)樽儞Q爐的通氣截面較大，容易產(chǎn)生急流和緩流，甚至產(chǎn)生死角，使觸媒不能充分發(fā)揮作用，所以有的化肥廠變換觸媒的利用率不高。 近年來(lái)，氨設(shè)施發(fā)生事故及造成的危害列于榜首【10】，統(tǒng)計(jì)資料表明同行業(yè)氨氣發(fā)生事故的概率一般在110﹣5次／a。物質(zhì)危險(xiǎn)性包括物質(zhì)的毒性和火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性。相反，含P、S、As的化合物則可使鐵催化劑永久性中毒。實(shí)際上許多催化劑在使用過(guò)程中，其活性從小到大，逐漸達(dá)到正常水平，這就是催化劑的成熟期。促進(jìn)劑又稱助催化劑，它本身沒(méi)有催化活性，但加入催化劑 中，可改善催化劑的物理結(jié)構(gòu)，從而提高催化劑的活性。中壓法氨合成的工藝流程，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都比較優(yōu)越，因此目前國(guó)內(nèi)外普遍采用中壓法，在一定空速下，合成壓力越高，出口氨濃度越高，氨凈值（合成塔出入口氨含量之差）越高，合成塔的生產(chǎn)能力也就越大。②充分考慮四段床層溫度之間的耦合作用，將每段熱點(diǎn)溫度作為下一段熱點(diǎn)溫度控制回路的前饋。在我國(guó)，中小型合成氨裝置占絕大多數(shù)，但裝置自動(dòng)化程度非常低?？刂七^(guò)程對(duì)Ｂ公司技術(shù)人員基本是“黑箱”；維護(hù)基本需要軟件開(kāi)發(fā)公司支持；適用于大型煉油化工裝置系統(tǒng)優(yōu)化；投資大。伴隨著預(yù)測(cè)啟發(fā)式控制、模型算法控制、動(dòng)態(tài)矩陣控制在工業(yè)過(guò)程控制中的大量實(shí)際運(yùn)用，出現(xiàn)了許多非參數(shù)模型預(yù)估控制的工程化軟件包。優(yōu)化控制實(shí)施成本較低，可以為實(shí)施先進(jìn)控制打下基礎(chǔ)。 目前，國(guó)內(nèi)多數(shù)Kellogg傳統(tǒng)蒸汽轉(zhuǎn)化工藝合成氨裝置氮?dú)浔瓤刂朴蒁CS常規(guī)PID控制算法實(shí)現(xiàn)，在波動(dòng)較大、干擾較強(qiáng)、大時(shí)滯的情況下，PID參數(shù)不適應(yīng)此狀況。三、 氨合成動(dòng)力學(xué)反應(yīng)機(jī)理在催化劑的作用下，氫與氮生成的反應(yīng)是一種多相氣體催化反應(yīng)。（2） 是放熱反應(yīng)。氨合成反應(yīng)式如下：　　N2+3H2→2NH3(g) ΔH =　 隨著合成氨工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)合成氨工藝的要求也越來(lái)越高。因此，原料氣在進(jìn)入合成工序前，必須進(jìn)行原料氣的最終凈化，即精制過(guò)程。CO2既是氨合成催化劑的毒物，又是制造尿素、碳酸氫銨等氮肥的重要原料。?、?一氧化碳變換過(guò)程　在合成氨生產(chǎn)中，各種方法制取的原料氣都含有CO，其體積分?jǐn)?shù)一般為12%~40%。世界上的氨除少量從焦?fàn)t氣中回收外，絕大部分是合成的氨。2009年到2013年全球?qū)⒂?5套大型合成氨裝置投產(chǎn)，新增裝置將使全球合成氨產(chǎn)能增加2400萬(wàn)t，其中有1300萬(wàn)t來(lái)自合成氨設(shè)備的升級(jí)改造，其余來(lái)自55套新建裝置。1981年，世界以天然氣制氨的比例約占71％,％、美國(guó)為96％、荷蘭為100％；中國(guó)仍以煤、焦炭為主要原料制氨,天然氣制氨僅占20%。合成氨是化學(xué)工業(yè)中產(chǎn)量很大的化工產(chǎn)品。50年代后氨的原料構(gòu)成發(fā)生重大變化，近30年來(lái)合成氨工業(yè)發(fā)展很快。另外，在合成過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生多種有害物質(zhì)，怎樣控制有害物質(zhì)，使有害物質(zhì)盡可能的轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)也是合成氨的主要任務(wù)之一。其中合理的使用催化劑和控制溫度也是使氨氣最大化的主要措施。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)氨的需要量日益增長(zhǎng)?！、偕a(chǎn)能力和產(chǎn)量。合成氨主要原料有天然氣、石腦油、重質(zhì)油和煤等。2008年全球合成氨產(chǎn)能比 2007年增加500萬(wàn)t，主要來(lái)自中國(guó)、非洲、西亞等地區(qū)。別名氨氣，分子式為NH3，英文名：synthetic ammonia。[2] 對(duì)粗原料氣進(jìn)行凈化處理，除去氫氣和氮?dú)庖酝獾碾s質(zhì)，主要包括變換過(guò)程、脫硫脫碳過(guò)程以及氣體精制過(guò)程。　粗原料氣經(jīng)CO變換以后，變換氣中除H2外，還有COCO和CH4等組分，其中以CO2含量最多。為了防止對(duì)氨合成催化劑的毒害，規(guī)定CO和CO2總含量不得大于10cm3/m3(體積分?jǐn)?shù))。氨合成反應(yīng)在較高壓力和催化劑存在的條件下進(jìn)行，由于反應(yīng)后氣體中氨含量不高，一般只有10%~20%，故采用未反應(yīng)氫氮?dú)庋h(huán)的流程。即在氫氣與氮?dú)夂铣缮砂睔獾耐瑫r(shí)，氨也分解生成氫氣和氮?dú)?。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?，并減少惰性氣體含量。若持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，可能導(dǎo)致床層溫度失控。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(gè)優(yōu)化控制回路，協(xié)調(diào)控制多個(gè)關(guān)鍵參數(shù)；適應(yīng)負(fù)荷大范圍的波動(dòng)。當(dāng)經(jīng)過(guò)辨識(shí)到（k）值之后，即可以應(yīng)用公式（2）基本控制算法對(duì)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(cè)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(duì)（k+1）進(jìn)行辨識(shí)如此繼續(xù)下去就可實(shí)現(xiàn)辨識(shí)與控制的一體化。上述三種氫氮比控制方案設(shè)計(jì)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(jì)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(guò)程控制（PID）的氮?dú)浔瓤刂?A公司B公司Ｃ公司設(shè)計(jì)成本（萬(wàn)元）８０２００１５外設(shè)成本（萬(wàn)元）３２０無(wú)優(yōu)點(diǎn)基于過(guò)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(wú)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(guò)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(jiǎn)單無(wú)模型單回路技術(shù)人員較容易理解，實(shí)