合成氨工艺净化工段仿真软件.docx

1、合成氨工艺净化工段仿真软件合成氨工艺仿真净化工段使用说明书四川大学化工学院2009年1月第一章 概述第一节 工艺流程简介一、脱碳变换气中的CO2是氨合成触媒（镍的化合物）的一种毒物，因此，在进行氨合成之前必须从气体中脱除干净。工艺气体中大部分CO2是在CO2吸收塔101-E中用活化aMDEA溶液进行逆流吸收脱除的。从变换炉（104-D）出来的变换气（温度60、压力2.799MPa），用变换气分离器102-F将其中大部分水分除去以后，进入CO2吸收塔101-E下部的分布器。气体在塔101-E内向上流动穿过塔内塔板，使工艺气与塔顶加入的自下流动的贫液（解吸了CO2的aMDEA溶液，40（TI_24

2、）充分接触，脱除工艺气中所含CO2，再经塔顶洗涤段除沫层后出CO2吸收塔，出CO2吸收塔101-E后的净化气去往净化气分离器121-F，在管路上由喷射器喷入从变换气分离器(102-F)来的工艺冷凝液（由LICA17控制），进一步洗涤，经净化气分离器(121-F)分离出喷入的工艺冷凝液，净化后的气体，温度44，压力2.764MPa，去甲烷化工序（106-D），液体与变换冷凝液汇合液由液位控制器LICA26调节去工艺冷凝液处理装置。从CO2吸收塔101-E出来的富液（吸收了CO2的aMDEA溶液）先经溶液换热器(109-CB1/2)加热、再经溶液换热器(109-CA1/2)，被CO2汽提塔102-

3、E（102-E为筛板塔，共10块塔板）出来的贫液加热至105（TI109），由液位调节器LIC4控制，进入CO2汽提塔(102-E)顶部的闪蒸段，闪蒸出一部分CO2，然后向下流经102-E汽提段，与自下而上流动的蒸汽汽提再生。再生后的溶液进入变换气煮沸器(105-CA/B)、蒸汽煮沸器(111-C)，经煮沸成汽液混合物后返回102-E下部汽提段，气相部分作为汽提用气，液相部分从102-E底部出塔。从CO2汽提塔102-E底部出来的热贫液先经溶液换热器(109-CA1/2)与富液换热降温后进贫液泵，经贫液泵(107-JA/JB/JC)升压，贫液再经溶液换热器(109-CB1/2) 进一步冷却降温

4、后，经溶液过滤器101-L除沫后，进入溶液冷却器（108-CB1/2）被循环水冷却至40（TI1_24）后，进入CO2吸收塔101-E上部。从CO2汽提塔102-E顶部出来的CO2气体通过CO2汽提塔回流罐103-F除沫后，从塔103-F顶部出去，或者送入尿素装置或者放空，压力由PICA89或PICA24控制。分离出来的冷凝水由回流泵（108-J/JA）升压后，经流量调节器FICA15控制返回CO2吸收塔101-E的上部。103-F的液位由LICA5及补入的工艺冷凝液（VV043支路）控制。二、甲烷化因为碳的氧化物是氨合成触媒的毒物，因此在进行合成之前必须去除干净，甲烷化反应的目的是要从合成气

5、中完全去除碳的氧化物，它是将碳的氧化物通过化学反应转化成甲烷来实现的，甲烷在合成塔中可以看成是惰性气体，可以达到去除碳的氧化物的目的。甲烷化系统的原料气来自脱碳系统，该原料气先后经合成气一脱碳气换热器(136-C)预热至117.5（TI104）、高变气脱碳气换热器(104-C)加热到316（TI105），进入甲烷化炉(106-D)，炉内装有18m3、J-105型镍催化剂，气体自上部进入106-D，气体中的CO和CO2与H2反应生成CH4和H2O。系统内的压力由压力控制器PIC5调节。甲烷化炉(106-D)的出口温度为363（TIAI1002A），依次经锅炉给水预热器(114-C)，甲烷化气脱盐

6、水预热器(134-C)和水冷器(115-C)，温度降至40（TI139），甲烷化后的气体中CO（AR2_1）和CO2（AR2_2）含量降至10ppm以下，进入合成气压缩机吸收罐104-F进行气液分离。甲烷化反应如下：CO + 3H2 CH4 + H2O + 206.3KJCO2 + 4H2 CH4 + 2H2O + 165.3KJ三、冷凝液回收系统自低变104-D来的工艺气260（TI130），经102-F底部冷凝液猝冷后，再经105-C，106-C换热至60，进入102-F，其中工艺气中所带的水分沉积下来，脱水后的工艺气进入CO2吸收塔101-E脱除CO2。102-F的水一部分进入103-F

7、，一部分经换热器E66401换热后进入C66401，由管网来的327（TI143）的蒸汽进入C66401的底部，塔顶产生的气体进入蒸汽系统，底部液体经E66401，E66402换热后排出。第二节 工艺仿真范围一、脱碳系统1、塔101-E、102-E2、换热器108-C1/C2 、109-CA1/ CA2 、109CB1/CB2 、105-CA/CB、110-C、111-C、106-C3、分离罐 121-F、103-F、102-F4、泵107-JA/B/C、108-J/JA、106-J/JA/JB、116-J5、贮槽114-F、115-F6、过滤器101-L、104-L二、甲烷化系统1、反应器：

8、106-D2、换热器：114-C、134-C、115-C3、分离罐 ：104-F三、冷凝液回收系统1、塔：C664012、换热器：E66401、E664023、泵：J66401A/B 第三节 控制回路一揽表合成氨装置净化工段仿真培训系统共涉及到仪表控制回路如下，这些回路的详细内容见下表，该表给出了仪表回路的公位号、回路描述、工程单位、正常设定及正常输出。这些内容仅供操作参考。回路名称回路描述工程单位设定值FICA15水洗液入101-E流量控制KG/H12500FRCA5富液流量控制T/H640FIC16水洗液出101-E流量控制KG/H13600LIC4101-E塔底段液位控制%50LIC71

9、01-E塔顶段液位控制%50LICA5103-F罐液位控制%50LRCA70102-E罐液位控制%50PIC24103-F罐顶压力控制MPa0.03PICA89103-F罐顶压力控制MPa0.03脱碳系统回路名称回路描述工程单位设定值FICA17106-J到121-F流量控制KG/H10000LICA26121-F罐液位控制%50PIC5脱碳系统压力控制MPa2.7TRCA12106-D入口工艺气流量控制280甲烷化系统回路名称回路描述工程单位设定值FIC97蒸汽流量控制T/H9.26LICA39C66401液位控制%50LICA3102-F液位控制%50冷凝液系统第二章 装置冷态开工过程第一

10、节 脱碳系统开车注：开阀时，如果未提到全开，均是指开度没有达到100%；开泵的顺序是先开泵前阀、再开泵、最后开泵的后阀（不能颠倒）。1、打开CO2气提塔102-E塔顶放空阀VV075，CO2吸收塔101-E底阀SP73；2、将PIC5设定在2.7MPa、PIC24设定在0.03MPa，并投自动；3、开充压阀VV072，VX0049给CO2吸收塔101-E充压(现场图)，同时全开HIC9；4、现场启动116-J，开阀给CO2气提塔102-E充液；(1).打开泵入口阀VV010(2).现场启动泵116-J(3).打开泵出口阀VV011,VV0135、LRCA70到50%时，投自动，若LRCA70升

11、高太快，可间断开启VV013来控制；启动107-J（任选1），开FRCA5给101-E充液；(1).打开泵入口阀VV003/VV005/VV007(2).现场启动泵107-JA/107-J B/107-J C(3).打开泵出口阀VV002/VV004/VV006(4).打开调节阀FRCA5 6、LIC4到50%后，开启LIC4并投自动50%，建立循环；7、投用LSL104(101-E液位低联锁) ；8、投用CO2吸收塔、CO2气提塔顶冷凝罐108-C，110-C：现场开阀VX0009，VX0013进冷却水；注意TI1_21，TI1_24的温度显示；9、投用111-C加热CO2气提塔102-E内

12、液体，现场开阀VX0021进蒸汽；10、投用LSH3(102-F液位低联锁)，LSH26(121-F液位低联锁)；11、间断开关现场阀VV114建立102-F液位(脱盐水自氢回收来)；12、LICA3达50%后，启动106-J（任选1）；(1).现场打开泵入口阀VV103/VV105/VV107(2).启动泵106-JA/106-J B/106-J C(3).现场打开泵出口阀VV102/VV104/VV106 13、打开LICA5给CO2气提塔回流液槽103-F充液；14、LICA5到50%时，投自动，并启动108-J（任选1），开启LICA5； (1).现场打开泵入口阀VV015/VV017

13、(2).现场启动泵108-JA/B(3).现场打开泵出口阀VV014/VV016(4).打开调节阀FICA15(5). LICA5投自动，设为50% 15、LIC7达到50%后，LIC7 50%投自动（LIC7升高过快可间断开启VV041控制），开FIC16建水循环；16、投用FICA17， LICA26投自动，设为50%；17、开SP-5(控制自高低变入102-F的工艺气流量)副线阀VX0044，均压；18、全开变换气煮沸器106-C的热物流进口阀VX0042；19、关副线阀VX0044，开SP-5主路阀VX0020；20、关充压阀VV072，开工艺气主阀旁路VV071，均压，关闭102-E

14、塔顶放空阀VV075；21、关旁路阀VV071及VX0049，开主阀VX0001，关阀VX0021停用111-C；22、开阀MIC11，猝冷工艺气。 第二节 甲烷化系统开车1、开阀VX0022，投用136-C；2、开阀VX0019，投用104-C；3、开启TRCA12；4、投用甲烷化炉106-D温度联锁TISH1002；5、打开阀VX0011投用甲烷化炉脱盐水预热器134-C，打开阀VX0012投用水冷器115-C，打开SP71；6、稍开阀MIC21对甲烷化炉106-D进行充压；7、打开阀VX0010投用锅炉给水预热器114-C；8、全开阀MIC21，关闭PIC5；第三节 工艺冷凝液系统开车1

15、、打开阀VX0043投用C66402；2、LICA3达50%时，启动泵J66401（任选1）； (1).现场打开泵入口阀VV109/VV111 (2).启动泵J66401A/B (3).现场打开泵出口阀VV108/VV1103、控制阀LICA3，LICA39设定在50%时，投自动；4、开阀VV115；5、开C66401顶放空阀VX00466、关C66401顶放空阀VX0046，开FIC97， 7、开中压蒸汽返回阀VX0045，并入101-B。第四节 净化岗位主要指标温度设计值序号位号说明设计值（单位）1TI1_21102-E塔顶温度902TI1_22102-E塔底温度110.83TI1_231

16、01-E塔底温度744TI1_24101-E塔顶温度455TI1_19工艺气进102-F温度1786TI140E66401塔底温度2477TI141C66401热物流出口温度648TI143蒸汽进E66401温度3279TI144E66401塔顶气体温度24710TI145冷物流出C66401温度212.411TI146冷物流入C66401温度7612TI147冷物流入C66402温度10513TI104工艺气出136-C温度117.00 14TI105工艺气出104-C温度316.00 15TI109富液进102-E的温度105.00 16TI139甲烷化后气体出115-C温度40.00 压

17、力设计值序号位号说明设计值（单位MPA）1PI202E66401入口蒸汽压力3.862PI203E66401出口蒸汽压力3.81第三章 装置正常停工过程 第一节 烷化停车步骤1、开启工艺气放空阀VV001；2、关闭106-D的进气阀MIC21；3、关闭136-C的蒸汽进口阀VX0022；4、关闭104-C的蒸汽进口阀VX0019；5、停联锁TISH1002。第二节 脱碳系统停车步骤1、停联锁LSL104、LSH3、LSH26；2、关CO2去尿素截止阀 VV076（图1现场103-F顶截止阀）；3、关工艺气入102-F主阀VX0020，关闭工艺气入101-E主阀VX0001；4、停泵106-J，

18、关阀MIC11（猝冷工艺气冷凝液阀）及FICA17；5、停泵J66401,关102-F液位调节器LICA3；6、关103-F液位调节器LICA5；7、停泵108-J，关闭FICA15，LIC7，FIC16；8、停泵116-J，关闭VV013，关进蒸汽阀VX0021；9、关阀FRCA5（退液阀LRCA70在图1现场，泵107J 至储槽115F间）； 10、开启充压阀VV072、VX0049，全开LIC4、LRCA70；11、LIC4降至0时，关闭充压阀VV072、VX0049，关阀LIC4；12、102-E 液位LRCA70降至5%时停泵107-J；13、102-E液位降至5%后关退液阀LRCA

19、70。 第三节 工艺冷凝液系统停车1、关C66401顶蒸汽去101-B截止阀VX0045；2、关蒸汽入口调节器FIC97；3、关冷凝液去水处理截止阀VV115；4、开C66401顶放空阀VX0046；5、至常温,常压,关放空阀VX0046。第四章 事故列表第一节 101-E液位低联锁事故原因：LSL-104低联锁事故现象：1、LIC-4回零；2、PICA89下降，AR-1181上升。处理方法：等LSL-104联锁条件消除后，按复位按钮101-E复位。第二节 102-F或121-F液位高联锁事故原因：LSH-3或LSH-26高联锁。事故现象：102-F液位LICA3或121-F液位LICA26升

20、高。处理方法：等LSH3或LSH26联锁消除后，按复位按钮SV9复位。第三节 甲烷化联锁事故原因：TSH-1002联锁。现象：1. MIC21回零；2. VX0010回零；3. TRA1_112升高。处理方法：等TSH-1002联锁消除后，按复位按钮106-D复位。第四节 107-J跳车事故原因：107-J跳车。事故现象：1.FRCA5流量下降；2.LIC4下降；3.AR1181逐渐上升。处理方法：1.开MIC26放空，系统减负荷至80%；2.降103-J转速；3.迅速启动另一台备用泵；4.调整流量，关小MIC26；5.按PB-1187，PB-1002（备用泵不能启动）；6.开MIC26，调整

21、好压力；7.停1-3P，关出口阀；8.105-J降转速，冷冻调整液位；9.关闭MIC18，MIC24，氢回收去105-F截止阀；10.LIC13，14，12手动关掉；11.关MIC13，14，15，16，HCV1，MIC23；12.关闭MIC1101，AV1113，LV1108，LV1119，LV1309，FV1311，FV1218；13.切除129-C，125-C；14.停109-J，关出口阀。第五节 106-J跳车事故原因：106-J跳车。事故现象：1.FICA17流量下降；2.102-F液位上升。事故处理：1.启动备用泵；2.备用泵不能启动，开临时补水阀。第六节 108-J跳车事故原因：

22、108-J跳车。事故现象：FICA15无流量。事故处理：1.启动备用泵；2.关闭LIC7，尽量保持LIC7；3.备用泵不能启动，开临时补水阀。第七节 尿素跳车事故原因：尿素停车。事故现象：PIC24打开，PICA89打开。事故处理：1.调整PIC24压力；2.停1-3P-1（2）。第五章 自动保护系统在装置发生紧急事故，无法维持正常生产时，为控制事故的发展，避免事故蔓延发生恶性事故，确保装置安全，并能在事故排除后及时恢复生产，1.在装置正常生产过程中，自保切换开关应在“ON”位置, 表示自保投用。2.开车过程中, 自保切换开关在”OFF”位置, 表示自保摘除。自保名称自保值LSH390LSH2

23、690LSL10418第六章 评分细则第一节 评分规则1、过程的开始和结束是以起始条件和终止条件来决定的,起始条件满足则过程开始,终止条件满足则过程结束。操作步骤的开始是以操作步骤的起始条件和本操步骤所对应的过程的起始条件来决定的,必须是操作步骤的上一级过程的起始条件和操作步骤本身的起始条件满足,这个操作步骤才可开始操作.如果操作步骤没有组起始条件,那么，只要它上一级过程的起始条件满足即可操作。2、操作步骤评定有三级,由评分权区分,对于高级评分,过程基础分给得低,操作步骤分给得高,而低级评分,则是过程基础分给得高,操作步骤分给的低.操作质量的评定与操作步骤有所不同,由于对于不同的工况各个质量指

24、标开始评定和结束评定的条件不一样,而质量指标的参数是一样的。3、过程只给基础分，步骤只给操作分。基础分在整个过程完成后给予操作者，步骤分则视该步骤完成情况给予操作者。4、一个过程的起始条件没有满足时，终止条件不予评判，因此也不会满足。5、过程终止条件满足时，其子过程及所有过程下的步骤都不在参与评判，也就是这个过程中没有进行完毕的过程或步骤都不会再完成了，分也得不到。6、操作步骤起始条件未满足，而动作已经完成，则认为此步骤错误，分数完全扣掉。7、步骤起始条件未满足，而动作已经完成，则认为此步骤错误，分数完全扣掉。8、对质量指标来说,评判它好与不好是根据指标在设定值上、下的偏差来决定的。质量指标的

25、上下允许范围内的数值不扣分,超过了允许范围要扣分，直至该指标得分为0止。9、评分时对冷态开车评定步骤和质量，对于正常停车只评定步骤分。第二节 冷态开车质量评分评分位号位号描述正常值偏差分权TI1_19TI1_19温度控制165.00 10.00 10分TI1_21TI1_21温度控制90.00 10.00 10分TI1_22TI1_22温度控制110.80 10.00 10分TI1_23TI1_23温度控制74 5.00 10分TI1_24TI1_24温度控制45.00 5.00 10分LICA4LICA4液位控制50.00 20.00 10分LIC7LIC7液位控制50.00 20.00 1

26、0分LRCA70LRA70液位控制50.00 20.00 10分LICA5LICA5液位控制50.00 20.00 10分LICA3LICA3液位控制50.00 20.00 10分LICA26LICA26液位控制50.00 20.00 10分LICA39LICA39液位控制50.00 20.00 10分TRCA12TRCA12温度控制280.00 10.00 10分AR2_1AR2_1(CO)4.00 10分AR2_2AR2_2(CO2)4.00 10分TI140TI140温度控制247.00 10.00 10分TI141TI141温度控制64.00 5.00 10分TI143TI143温度控

27、制327.00 10.00 10分TI144TI144温度控制247.00 10.00 10分TI145TI145温度控制212.40 15.00 10分TI146TI146温度控制76.00 5.00 10分TI147TI147温度控制105.00 15.00 10分TI104TI104温度控制117.00 10.00 10分TI105TI105温度控制316.00 10.00 10分TI109TI109温度控制105.00 10.00 10分TI139TI139温度控制40.00 5.00 10分PICA89PICA89压力控制0.030.00510分PI202PI202压力控制3.860

28、.510分PI203PI203压力控制3.810.510分过程步骤评分起始条件终止条件操作分总分脱碳系统开车无脱碳系统开车完毕甲烷化系统开车TI1_25120甲烷化系统开车完毕开阀VX00221010投用136-C开阀VX00191010投用104-C开启TRCA121010开TRCA12投用106-D温度联锁TISH10021010无投用106-D温度联锁TISH1002投用134-C，115-C1020无投用134-C,115-C打开SP711010无打开SP71开MIC21对106D进行充压1010无开MIC21对106D进行充压投用114-C1010无投用114-C缓慢打开MIC21，关闭PIC51020无缓慢打开MIC21，关闭PIC5工艺冷凝液系统开车无工艺冷凝液系统开车完毕投用C664021010无投用C66402LICA3达50%时投自动，并启动J664011040LICA3达50%启动J66401LICA39设定在50%时，投自动1010LICA-39达50%LICA-39设定在50%时,投自动开阀VV1151010无