變換生產(chǎn)工藝自動控制解決方案

1、變換生產(chǎn)工藝自動控制解決方案變換過程自動控制方案與措施變換：在以煤為原料的氮肥生產(chǎn)中，變換工段的任務是把造氣工段生產(chǎn)的，經(jīng)脫硫后，由壓縮機加壓至0.8MPa的半水煤氣送進變換爐。使其在觸媒的作用下與水蒸氣發(fā)生反應，把半水煤氣中的CO轉化成合成氨所需要的H2和易于洗滌吸收的CO2。在變換過程中，穩(wěn)定生產(chǎn)狀況，并達到 最高的氣體變換率。在變換過程中，穩(wěn)定生產(chǎn)狀況，并達到最高的氣體變換率是該過程控制的最終目標。不同的生產(chǎn)廠家，所采用的變換工藝流程有所不同，以最常見的一種流程為基礎進行論述。變換爐的正常操作應該是將各段催化劑的溫度控制在適宜的范圍內(nèi)，以充分發(fā)揮催化劑的活性。同時用最低的蒸汽消耗實現(xiàn)最高

2、的CO變換率。影響變換爐催化劑床溫度變化的因素很多。如蒸汽的加入量、蒸汽溫度，進入催化劑前反應氣體的溫度，反應氣體的組成以及生產(chǎn)負荷等。入爐溫度的控制 ，其主要干擾因素有：半水煤氣流量，溫度，蒸汽流量，溫度，變換氣溫度等。煤氣流量 干擾蒸氣對象蒸調(diào)節(jié)器蒸氣量控制器 + 蒸汽流量氧 運算器-優(yōu)選控制器蒸汽流量前饋補償器換熱器對象副線調(diào)節(jié)閥入口溫度控制器熱點溫度控制器 +中變上段爐對象-干擾入口溫度熱點溫度干擾 上段催化劑層溫度中段溫度的控制，其主要干擾因素有：蒸汽溫度和壓力。上段溫度變送器前饋補償器給定干擾 干擾變換爐對象（中段）蒸汽調(diào)節(jié)閥蒸汽流量控制器蒸汽對象熱點溫度控制器+- -蒸汽流量變送

3、器熱點溫度變送器下段溫度的控制，其主要干擾因素有：冷卻水的壓力和溫度，出中段變換氣的溫度。干擾 干 擾變換爐對象（下段）換熱器對象冷卻水調(diào)節(jié)閥出口溫度控制器+ 熱點溫度控制器+層溫度-蒸汽溫度變送器-熱點溫度變送器比值的控制，實現(xiàn)蒸汽流量與煤氣負荷的比值控制。其目的是為了保證反應物的比例和爐溫的穩(wěn)定。它包括兩個部分內(nèi)容：一是變換反應過程中的煤氣流量與蒸汽流量的比例關系，二是煤氣中的O2含量或催化劑的熱點溫度與蒸汽流量的關系。方案為：1、可采用前饋控制，對象O2含量。2、擇優(yōu)控制，對象為比值控制，溫度控制。3、串級控制，對象為中段的蒸汽流量與催化劑的熱點溫度進行串級，流量作副環(huán)，溫度作主環(huán)。4、

4、前饋控制，是上段溫度作為前饋信號，輸出加到串級的副環(huán)上，當上段催化劑溫度發(fā)生變化時，可提前改變蒸汽的加入量，從而使變換爐中段催化劑的熱點溫度保持穩(wěn)定。5、下段溫度，受中段氣體溫度，冷卻水流量和溫度變化的影響，是造成下段催化劑溫度不穩(wěn)定的主要因素。為此采用換熱器出口溫度做為副參數(shù)，下段摧化劑溫度作為主參數(shù)的串級控制，從而提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，使下段催化劑的溫度得到了更好控制。變換工段主要的控制指標是工段的變換氣的CO含量?？刂坪肅O含量不僅能降低蒸汽消耗節(jié)約能源，而且還可以保證變換氣的質量，避免精煉工段超負荷運轉。CO含量要求控制2以下。汽氣比的控制是變換爐中對CO含量最主要的調(diào)節(jié)手段。蒸汽的

5、用量是一個主要的消耗指標，盡量減少其用量，對過程的經(jīng)濟性是具有重要意義。所謂汽氣比是指H2O /CO的比值或水蒸氣/干原料氣（摩爾數(shù)）的比值?？刂坪闷麣獗染湍苁棺儞Q氣中的CO含量保持穩(wěn)定。由于影響汽氣比的因素較多，控制算法復雜，半水煤氣中O2和CO含量的變化均會引起汽氣的變化。O2增加將引起觸媒溫度升高，從而導致多耗蒸汽，也燒壞觸媒。 根據(jù)以上對擾動因素的分析，為了控制變換氣的CO含量，節(jié)約蒸汽，需引入DCS的參數(shù)共四個半水煤氣CO含量、蒸汽流量、半水煤氣流量、變換氣CO含量。為了控制好CO含量，節(jié)約蒸汽，有幾個參數(shù)是主要的：CO分析、蒸汽流量和壓力，半水煤氣流量、變換爐溫度、熱水塔和飽和塔液位、汽氣比。DCS變換氣汽氣比控制方法是根據(jù)半水煤氣中CO含量的變化，選擇