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1、合成氨工艺仿真培训系统 操作手册 合成工段 北京东方仿真软件技术有限公司 2009 年 1 月 地址:北京市朝阳区安外小关东里10 号院,润宇大厦610 室邮编: 100029 E-mail: 电话: 01064951832 网址: 第一章装 置 概 况 第一节工艺流程简述 一、合成系统 从甲烷化来的新鲜气(40、 2.6Mpa、H2/N2=3 :1)先经压缩前分离 罐(104-F)进合成气压缩机(103-J)低压段,出低压段的新鲜气先经136-C 用甲 烷化进料气冷却至93.3,再经水冷器(116-C) 冷却至38,最后经氨冷器 (129-C)冷却至 7,后与氢回收来的氢气混合进入中间分离
2、罐(105-F),从中间 分离罐出来的氢氮气再进合成气压缩机高压段。 合成回路来的循环气与经高压段压缩后的氢氮气混合进压缩机循环 段,从循环段出来的合成气进合成系统水冷器(124-C) 。经(124-C) 冷却后气体 分为两股流。一股经一、二级氨冷器(117-C 和 118-C)冷却,另一股进并联交 换器 (120-C) 与分氨后的冷气换热,然后两股气流合并进三级氨冷器(119-C) 冷却至-23.3进氨分离器(106-F)分离液氨,液氨送往冷冻中间闪蒸槽 (107-F), (106-F) 分氨后的气体进并联换热器(120-C) 回收冷量后再进合成气热 交换器 (121-C)升温至 141进氨
3、合成塔(105-D) 进行反应。出合成塔气体经 锅炉给水预热器(123-C) 回收热量后再进合成气热交换器(121-C) 预热入塔合 成气,出121-C 的反应气进合成气压缩机(103-J)循环段重复上述循环。 弛放气在进 (103-J)前抽出,经过弛放气氨冷器(125-C)冷却及弛放气分 离器 (108-F)分出冷凝液氨后送往氢回收装置,108-F 分出的液氨送往冷冻的 中间闪蒸槽 (107-F)。 二、冷冻系统 合成来的液氨进入中间闪蒸槽(107-F),闪蒸出的不凝性气体作为燃料 气送一段炉燃烧。液氨减压后送至三级闪蒸罐(112-F)进一步闪蒸后,作为冷 冻 用 的 液 氨 进 入 系 统
4、 中 。 冷 冻 的 一 、 二 、 三 级 闪 蒸 罐 操 作 压 力 分 别 为:0.4MPa(G) 、 0.16MPa(G)、 0.0028MPa(G),三台闪蒸罐与合成系统中的第 一、二、三氨冷器相对应,它们是按热缸吸原理进行冷冻蒸发循环操作的。 液氨由各闪蒸罐流入对应的氨冷器,吸热后的液氨蒸发形成的气液混合物又 回到各闪蒸罐进行气液分离,气氨分别进氨压缩机(105-J)各段气缸,液氨分 别进各氨冷器。 由液氨接收槽(109-F)来的液氨逐级减压后补入到各闪蒸罐。一级闪蒸 罐(110-F)出来的液氨除送第一氨冷器(117-C)外,另一部分作为合成气压缩机 (103-J)一段出口的氨冷器
5、(129-C) 和闪蒸罐氨冷器(126-C) 的冷源。氨冷器 (129-C)和 (126-C)蒸发的气氨进入二级闪蒸罐(111-F), 110-F 多余的液氨送往 111-F。111-F 的液氨除送第二氨冷器(118-C)和弛放气氨冷器(125-C) 作为冷冻 剂外,其余部分送往三级闪蒸罐(112-F)。112-F 的液氨除送119-C 外,还可 以由冷氨产品泵(109-J)作为冷氨产品送液氨贮槽贮存。 地址:北京市朝阳区安外小关东里10 号院,润宇大厦610 室邮编: 100029 E-mail: 电话: 01064951832 网址: 由三级闪蒸罐(112-F)出来的气氨进入氨压缩机(1
6、05-J)一段压缩,一段 出口与 111-F 来的氯氨汇合进入二段压缩,二段出口气氨先经压缩机中间冷 却器 (128-C) 冷却后,与110-F 来的气氨汇合进入三段压缩,三段出口的气氨 经氨冷凝器 (127-CA 、CB),冷凝的液氨进入接收槽(109-F)。109-F 中的闪蒸 气去闪蒸罐氨冷器(126-C) ,冷凝分离出来的液氨流回109-F,不凝气作燃料 气送一段炉燃烧。109-F 中的液氨一部分减压后送至一级闪蒸罐(110-F),另 一部分作为热氨产品经热氨产品泵(1-3P-1,2)送往尿素装置。 第二节工艺仿真范围 A 合成氨系统 1)反应器: 105D 2)炉子: 102B 3)
7、换热器: 124C、120C、121C、117C(管侧)、118C(管侧)、 119 C(管侧)、 123C、125C(管侧) 4)分离罐: 105F、106 F、108F 5)压缩机: 103J(工艺管线) B 冷冻系统 ) 换热器:127C、147C、117C(壳侧)、129 C(壳侧)、 118C(壳侧) 、119C(壳侧)、125C(壳侧) )分离罐: 107F、 109F、110F、111F、112F )泵: 13p1、 109JA/JB )压缩机: 105J(工艺管线部分) 第三节控制回路一揽表 宁夏化工厂合成氨装置合成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
8、见下表,该表给出了仪表 回路的公位号、回路描述、工程单位元、正常设定及正常输出。 这些内容仅供操作参考。 地址:北京市朝阳区安外小关东里10 号院,润宇大厦610 室邮编: 100029 E-mail: 电话: 01064951832 网址: 合成工段仪表回路一览表 合成系统 冷冻系统 回 路 名 称 回路描述 工程单 位元 设定值输出 PIC7 109-F 压力控制MPA 1.4 50 PICA8 107-F 压力控制MPA 1.86 50 PRC9 112-F 压力控制KPA 2.8 50 FIC9 112-F 抽出氨气体流量 控制 KG/H 24000 0 FIC10 111-F抽出氨
9、气体流量控 制 KG/H 19000 0 FIC11 110-F 抽出氨气体流量 控制 KG/H 23000 0 FIC18 109-F 液氨产量控制KG/H 50 50 LICA15 109-F 罐液位元控制% 50 50 LICA16 110-F 罐液位元控制% 50 50 LICA18 111-F 罐液位元控制% 50 50 LICA19 112-F 罐液位元控制% 50 50 LICA12 107-F 罐液位元控制% 50 50 回 路 名 称 回路描述工程单位元设定值输出 PIC182 104-F 压力控制MPA 2.6 50 PRC6 103-J 转速控制MPA 2.6 50 PI
10、C194 107-F 压力控制MPA 10.5 50 FIC7 104-F 抽出流量控制KG/H 11700 50 FIC8 105-F 抽出流量控制KG/H 12000 50 FIC14 压缩机总抽出控制KG/H 67000 50 LICA14 121-F 罐液位元控制% 50 50 地址:北京市朝阳区安外小关东里10 号院,润宇大厦610 室邮编: 100029 E-mail: 电话: 01064951832 网址: 第二章装置冷态开工过程 一、合成系统开车 1.投用 LSH109(104-F 液位低联锁 ) ,LSH111 ( 105-F 液位低联锁) 图 1 DCS 2.打开 SP7
11、1,把工艺气引入104-F,PIC-182设置在 2.6Mpa 投自动 3.显示合成塔压力的仪表换为低量程表(图1 现场合成塔旁) 4.投用124-C( 图 1 现场开阀VX0015 进冷却水 ) ,123-C( 图 1 现场开阀 VX0016 进锅炉水预热合成塔塔壁) ,116-C(图 1 现场开阀VX0014),打 开阀 VV077 ,VV078投用 SP35(在图 1 现场合成塔底右部进口处) 。 5.按 103-J 复位,然后启动103-J(现场启动按钮) , 开泵 117-J 注液氨(在 冷冻系统图的现场画面) 6.开 MIC23,HCV11,把工艺气引入合成塔105-D, 合成塔充
12、压 7.逐渐关小防喘振阀FIC7,FIC8,FIC14 (在该仿真系统中,不做考虑,不 用管这 3 个阀门) 8.开 SP1付线阀 VX0036均压后(一小段时间) ,开 SP1,开 SP72 (在合成 塔图画面上)及SP72前旋塞阀VX0035 (在图 1 现场) 9.当合成塔压力达到1.4Mpa 时换高量程压力表(图1 现场合成塔旁) 10.关 SP1付线阀 VX0036,关 SP72及前旋塞阀VX0035,关 HCV-11 11.开 PIC-194 设定在 10.5MPa,投自动(图2,108-F 出口调节阀) 12.开入 102-B 旋塞阀 VV048 ,开 SP70 。 13.开 S
13、P70前旋塞阀VX0034,使工艺气循环起来。 14.打开 108-F 顶 MIC18阀(开度为100(图 2) 15.投用 102-B 联锁 FSL85 16.打开 MIC17进燃料气 ,102-B 点火(按图2 102-B 右黄杠) , 合成塔开始 升温 17.开阀 MIC14 调节合成塔中层温度, 开阀 MIC15,MIC16, 控制合成塔下层温 度 18.停泵 117-J, 停止向合成塔注液氨 19.PICA8设定在 1.68MPa投自动。 ( 图 3) 20.LICA14 设定在 50% 投自动 ( 图 2) ,LICA13 设定在 40% 投自动。 (图 1) 21.当合成塔入口温
14、度达到反应温度380 时, 关 MIC17,102-B 熄火 , 同时打开 阀门 HCV11预热原料气。 22.关入 102-B 旋塞阀 VV048 ,现场打开氢气补充阀VV060 。 23.开 MIC13进冷激起调节合成塔上层温度 24.106-F 液位 LICA-13 达 50% 时, 开阀 LCV13,把液氨引入107-F 二、冷冻系统开车 1.投 用LSH116(109-F液 位 低 联 锁 ),LSH118(110-F液 位 低 联 地址:北京市朝阳区安外小关东里10 号院,润宇大厦610 室邮编: 100029 E-mail: 电话: 01064951832 网址: 锁),LSH
15、120(111-F液位低联锁 ),PSH840,841 联锁(图3) ; 2.投用 127-C ( 现场开阀VX0017进冷却水 ) ; 3.打开 109-F 充液氨阀门VV066,建立 80% 液位( LICA15 至 80% )后关充 液阀; 4.PIC7 设定值为1.4MPa,投自动; 5.开三个制冷阀( 在现场图开阀VX0005 ,VX0006,VX0007); 6.按 105-J 复位按钮 , 然后启动105-J (在现场图开启动按钮),开出口总 阀 VV084 。 ) 7.开 127-C 壳侧排放阀VV067 ; 8.开阀 LCV15 (打开 LICA15)建立 110-F 液位
16、9.开出 129-C 的截止阀VV086 (在现场图) 10.开阀 LCV16 (打开 LICA16)建立 111-F 液位,开阀LCV18(LICA18)建 立 112-F 液位; 11.投用 125-C(打开阀门VV085 ) 12.当 107-F 有液位时开MIC24,向 111-F 送氨 13.开 LCV-12(开 LICA12)向 112-F 送氨 14.关制冷阀 ( 在现场图关阀VX0005,VX0006,VX0007) 15.当 112-F 液位达 20% 时, 启动 109-J/JA向外输送冷氨 16.当 109-F 液位达 50% 时, 启动 1-3P-1/2向外输送热氨 第
17、三章 正常操作规程 合成岗位主要指针 A、温度设计值 地址:北京市朝阳区安外小关东里10 号院,润宇大厦610 室邮编: 100029 E-mail: 电话: 01064951832 网址: 序号位号说明设计值(单 位) 1 TR6_15 出 103-J 二段工艺气温度120 2 TR6_16 入 103-J 一段工艺气温度40 3 TR6_17 工艺气经124-C 后温度38 4 TR6_18 工艺气经117-C 后温度10 5 TR6_19 工艺气经118-C 后温度-9 6 TR6_20 工艺气经119-C 后温度-23.3 7 TR6_21 入 103-J 二段工艺气温度38 8 T
18、I1_28 工艺气经123-C 后温度166 9 TI1_29 工艺气进119-C 温度-9 10 TI1_30 工艺气进120-C 温度-23.3 11 TI1_31 工艺气出121-C 温度140 12 TI1_32 工艺气进121-C 温度23.2 13 TI1_35 107-F 罐内温度-23.3 14 TI1_36 109-F 罐内温度40 15 TI1_37 110-F 罐内温度4 16 TI1_38 111-F 罐内温度-13 17 TI1_39 112-F 罐内温度-33 18 TI1_46 合成塔一段入口温度401 19 TI1_47 合成塔一段出口温度480.8 20 TI
19、1_48 合成塔二段中温度430 21 TI1_49 合成塔三段入口温度380 22 TI1_50 合成塔三段中温度400 23 TI1_84 开工加热炉102-B 炉膛温度800 24 TI1_85 合成塔二段中温度430 25 TI1_86 合成塔二段入口温度419.9 26 TI1_87 合成塔二段出口温度465.5 27 TI1_88 合成塔二段出口温度465.5 28 TI1_89 合成塔三段出口温度434.5 29 TI1_90 合成塔三段出口温度434.5 30 TR1_113 工艺气经102-B 后进塔温度380 31 TR1_114 合成塔一段入口温度401 32 TR1_1
20、15 合成塔一段出口温度480 33 TR1_116 合成塔二段中温度430 34 TR1_117 合成塔三段入口温度380 35 TR1_118 合成塔三段中温度400 36 TR1_119 合成塔塔顶气体出口温度301 37 TRA1_120 循环气温度144 38 TR5_(13-2 4) 合成塔 105-D 塔壁温度140.0 地址:北京市朝阳区安外小关东里10 号院,润宇大厦610 室邮编: 100029 E-mail: 电话: 01064951832 网址: B、重要压力设计值 序号位号说明设计值(单位 MPA ) 1 PI59 108-F 罐顶压力10.5 2 PI65 103
21、-J 二段入口流量6.0 3 PI80 103-J 二段出口流量12.5 4 PI58 109-J/JA 后压2.5 5 PR62 1_3P-1/2 后压4.0 6 PDIA62 103-J 二段压差5.0 C、重要流量设计值 序号位号说明设计值(单位 KG/H ) 1 FR19 104-F 的抽出量11000 2 FI62 经过开工加热炉的工艺 气流量 60000 3 FI63 弛放氢气量7500 4 FI35 冷氨抽出量20000 5 FI36 107-F 到 111-F 的液氨流 量 3600 地址:北京市朝阳区安外小关东里10 号院,润宇大厦610 室邮编: 100029 E-mail
22、: 电话: 01064951832 网址: 第四章 装置正常停工过程 一、合成系统停车 1、关阀 MIC18弛放气 ( 图 2 108-F 顶) 2、停泵 1-3P-1/2 (图 3 现场) 3、工艺气由MIC-25 放空(图1),103-J降转速 4、依次打开FCV14,FCV8,FCV7,注意防喘振 5、逐关 MIC14,MIC15,MIC16,MIC11,MIC12合成塔降温 6、106-F 液位 LICA-13 降至 5% 时, 关 LCV-13 7、108-F 液位 LICA-14 降至 5% 时, 关 LCV-14 8、关 SP1,SP70 9、停 125-C,129-C (图
23、3 现场关阀VV085,VV086) 10、停 103-J 二、冷冻系统停车 1、 渐关阀 FV11,105-J 降转速 2、 关 MIC-24 3、 107-F 液位 LICA-12 降至 5% 时关 LCV-12 4、 图 3 现场开三个制冷阀VX0005 ,VX0006,VX0007,提高温度 , 蒸发剩余液 氨 5、 待 112-F 液位 LICA-19 降至 5% 时, 停泵 109-JA/B 6、 停 105-J 第五章 事故列表 105-J 跳车 事故原因: 105-J 跳车 现象; 1、FIC-9 ,FIC-10 ,FIC-11 全开。 2、LICA-15 , LICA-16
24、,LICA-18 ,LICA-19 逐渐下降。 处理方法: 地址:北京市朝阳区安外小关东里10 号院,润宇大厦610 室邮编: 100029 E-mail: 电话: 01064951832 网址: 1.停 1-3P-1/2 ,关出口阀。 2.全开 FCV14 ,7,8,开 MIC25放空, 103-J 降转速 3.按 SP-1A, SP-70A 4.关 MIC-18,MIC-24,氢回收去105-F 截止阀。 5.LCV13 ,14,12 手动关掉。 6.关 MIC13 , 14,15,16,HCV1 ,MIC23。 7.停 109-J ,关出口阀。 8.LCV15 ,LCV16A/B,LC
25、V18A/B , LCV19置手动关。 1- 3P-1(2)跳车 事故原因: 1-3P-1 (2)跳车 现象: 109-F 液位 LICA15 上升 处理方法: 1、打开 LCV15,调整 109-F 液位。 2、启动备用泵。 109-J 跳车 事故原因: 109-J 跳车 事故现象: 112-F 液位 LICA19 上升。 事故处理: 1、关小 LCV18A/B,LCV12 。 2、启动备用泵 103-J 跳车 事故原因: 103-J 跳车 现象: 1、SP-1,SP-70 全关。 2、FIC-7 ,FIC-8 , FIC-14 全开。 3、PCV-182 开大。 处理方法: 1、打开 MI
26、C25,调整系统压力。 2、关闭 MIC18,MIC24,氢回收去105-F 截止阀。 地址:北京市朝阳区安外小关东里10 号院,润宇大厦610 室邮编: 100029 E-mail: 电话: 01064951832 网址: 3、105-J 降转速,冷冻调整液位。 4、停 1-3P,关出口阀。 5、LCV13 ,14,12 手动关掉。 6、关 MIC13,14,15, 16,HCV1 ,MIC23。 7、切除 129-C,125-C。 8、停 109-J ,关出口阀。 第六章自动保护系统 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
27、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 LSH109 90 LSH111 90 LSH116 80 LSH120 60 PSH840 25.9 PSH841 25.9 FSL85 25000 第七章下位机画面设计 一、DCS 用户画面设计 1DCS 画面的颜色、显示及操作方法均与真实DCS 系统保持一致, 2.一般调节阀的流通能力按正常开度为50%设计 二、现场操作画面设计 1现场操作画面设计说明: (1)现场操作画面是在DCS 画面的
28、基础上改进而完成的,大多数现场 地址:北京市朝阳区安外小关东里10 号院,润宇大厦610 室邮编: 100029 E-mail: 电话: 01064951832 网址: 操作画面都有与之对应的DCS 流程图画面。 (2)现场画面均以字母作为结束符。 (3)现场画面上光标变为手形处为可操作点。 (4)现场画面上的模拟量(如手操阀)、开关量(如开关阀和泵)的操 作方法与DCS 画面上的操作方法相同。 (5)一般现场画面上红色的阀门、泵及工艺管线表示这些设备处于“关 闭”状态,绿色表示设备处于“开启”状态。 (6)单工段运行时,对换热器另一侧物流的控制通过在现场画面上操 作该换热器来实现;全流程运
29、行时,换热器另一侧的物流由在其它工段进行 的操作来控制。冷却水及蒸汽量的控制在各种情况下均在现场画面上完成。 2现场画面列表: 画面名称说明 A0401C 合成系统现场图 A0601C 冷冻系统现场图 地址:北京市朝阳区安外小关东里10 号院,润宇大厦610 室邮编: 100029 E-mail: 电话: 01064951832 网址: A 0 4 0 1 C 地址:北京市朝阳区安外小关东里10 号院,润宇大厦610 室邮编: 100029 E-mail: 电话: 01064951832 网址: 地址:北京市朝阳区安外小关东里10 号院,润宇大厦610 室邮编: 100029 E-mail: 电话: 01064951832 网址: 地址:北京市朝阳区安外小关东里10 号院,润宇大厦610 室邮编: 100029 E-mail: 电话: 01064951832 网址: 地址:北京市朝阳区安外小关东里10 号院,润宇大厦610 室邮编: 100029 E-mail: 电话: 01064951832 网址:
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