合成培训教案Word文档格式.docx
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在29.4MPa、475℃下反应,空速由10000h-1增加到20000h-1、40000h-1,出塔气体氨含量由25%降至21.5%、16.2%。
这看来对生产不利,但由于空速的提高,单位时间内通过催化剂的气体增加,则氨的实际产量增加。
在一定条件下,空速由10000h-1增加到20000h-1、30000h-1、40000h-1,催化剂生产能力由1950kgNH3/(h·
m3)增加到3340、4280、5040kgNH3/(h·
m3)。
由此看出,增加空间速度可以提高氨的产量。
但由于空间速度的增加,每生产一吨氨所需的循环气量,输送气体所需克服的阻力等都要增大,因而消耗的能量也随之加大。
尤其是空间速度过大,从合成塔出来的气体带出的热量增多,会使催化剂床层的温度难以控制,并使循环气中氨不易冷凝。
在小型合成氨中,一般将空速控制在15000-25000h-1。
1.5氢氮比对氨合成反应的影响
根据平衡移动原理,如果改变平衡体系的浓度,平衡就向减弱这个改变的方向移动。
氨合成反应的进行,是按H2/N2=3:
1的比例消耗的,因此提高氢气、氮气的分压,维持H2/N2=3:
1可以提高平衡氨含量。
从氨合成反应速度可知,在非平衡的状态下,适当增加氮的分压对催化剂吸附氮的速度有利,因为氮的活性吸附是氨合成反应过程的控制步骤。
在一般的生产条件下,氨产率只能达到平衡值的50%-70%,因此,在生产中应适当提高氮的比例,一般控制循环气中氢氮比在2.2-2.8之间较为适宜。
正常操作与维护
正常操作
——合成塔入口气体组成:
进塔气中H2应控制在63-69%间,可通过调节原料中H2/N2来实现,必要时可通过放空阀HV-631003进行调整;
——进塔气中的惰气含量是通过积累增加的,要求不大于10.0%,当惰气含量过高时,可通过调整HV-631003的阀门开度,来进行控制;
——进塔气中的氨含量取决于氨冷器出口温度和系统压力。
若水冷温度未影响,可通过以下方法进行调整:
提高氨冷器液位、氨冷器排污、降低氨冷器气氨压力;
——床入口温度由TIC-631003来控制在365℃左右,二床入口温度由HIC-631002控制在395℃左右,三床入口温度可通过TIC-631002A控制在385℃,一床触媒热点温度应不大于490℃,二床触媒热点温度应不大于450℃,三床触媒热点温度应不大于420℃。
入口主阀HV-631001开度可根据床温及负荷进行调整,但应保证塔压差<0.3MPa。
——塔壁温度要求不大于226℃,可通过调整HV-631001、增加循环量或降低合成塔入口温度来实现;
——合成回路的压力是根据系统负荷和其它工艺条件来调节的,以下几种情况将使回路压力升高:
增加新鲜气量、降低循环气量、惰气含量增加、合成塔入口氨含量增加、氢氮比失调、触媒活性降低(中毒、老化)或触媒层温度低;
——合成回路中的循环气量应根据生产情况,及时进行调整,当触媒温度及制冷系统允许时,应尽量加大循环量;
——高压氨分离器S-1的液位,通过控制LV-631006A或LV-631006B来实现的,该液位应控制好,太高时可能引起带液,损坏压缩机,合成系统超压,跨温;
太低则会发生窜气,使V-2超压;
——中压NH3分离器S-2的液位,可通过控制阀LV-631009来实现液位调节,应控制好液位,以防球罐超压;
——中压氨分离器S-2的压力,可通过PIC-631013来控制阀PV-631013来调整压力,应防超压;
——锅炉给水预热器E-2出口温度,可通过控制E-2旁路阀TV-631002A来调节;
——锅炉E-1沸水液位,可通过控制器LIC-631001控制软水阀FV-631005来实现,应控制好液位,过高容易带水,过低容易烧坏锅炉盘管;
废锅的就地排污:
每班排一次,排污阀开半圈,排放5分钟。
——在正常操作中,开工加热炉是不用的,但合成装置开车时,来自F-1的合成气出口温度将通过控制燃气调节阀来实现;
——E-6和E-7氨冷器液位,可通过控制器LIC-631004和LIC-631005分别控制阀LV-631004和LV-631005来实现;
第一、二氨蒸发器的排污:
每班开上约1.5-2圈,排放5分钟(氨中含水高时)
高压氨分离器、中压氨分离器底部排污,每月开一次,约5分钟,排油。
——合成装置驰放气量,通过HIC-631003控制阀HV-631003来实现。
在重新开车或前系统负荷波动时,氨合成装置需要进行加减负荷的操作。
正常生产时,若触媒温度、冷冻系统工况、氨库液位允许,前工段工艺气量足够,合成气压缩机工况稳定,应尽量加大循环量,满负荷循环量为307462Nm3/h,氢氮比约为2.9-3.0。
减负荷时,中控岗位操作人员要及时与合成气压缩机、氨压缩机的中控操作人员进行联系,将本岗位加减负荷的要求及本岗位可能会影响到两压缩机岗位的工艺状况及时通报给两压缩机岗位的中控操作人员。
加负荷:
在系统未达满负荷前,若本岗位床温正常、氨库液位正常、且前工段有富余气量时,岗位操作人员可通知合成气压缩机加循环量。
减负荷:
若氨库压力或液位过高、或前工段减负荷导致氢气量不足、或新鲜气微量超标严重,在向调度通报后,可根据调度指令进行减负荷操作,通知合成气压缩机岗位减循环量。
加减循环量的幅度不能太大,以免引起床温大幅度波动或合成气压缩机工况不稳,加减量一般应控制在3000-5000Nm3/h。
加减循环量时,密切注意塔入口温度、各床层热点温度及平面温差,要求热点温度波动幅度在±
5℃,平面温差在15℃以内。
加减负荷时,若平面温差有增大趋势,则停止加减循环量,待平面温差恢复至正常水平后再进行加减循环量的操作。
加减循环量时,若床层热点温度有下降趋势或上升趋势,则暂停加循环量,若有必要,可稍降循环量,温度下降可通过开大TV631002A、关小TV631002B来增加塔入口温度,温度上升可通过开大TV631002B、关小TV631002A来降低塔入口温度。
加减负荷时,密切注意系统氢氮比的情况,若氢氮比出现升或降的趋势,则立即通知合成气压缩机进行调整,若氢氮比失调,在通知合成气压缩机调整的同时,可通过稍开HV631003来加快调整。
加减负荷时,注意第一、第二氨冷器的运行状况,及时通知氨压缩机加或减制冷量。
仪表操作要点
1.温度测量
概述:
温度是表征物体冷热程度的物理量。
温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量。
温度测量仪表按测温方式可分为接触式与非接触式。
非接触式测温仪表分为辐射式与红外线式,接触式分为膨胀式(双金属温度计等)、压力式、热电偶与热电阻。
合成岗位使用的温度仪表主要有热电偶与热电阻两种。
1.1热电偶(合成塔触媒温度等)
测温原理
将两种不同导体或半导体A和B焊接起来构成一个闭合回路,当导体A和B的两个接点之间存在温差时,两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一定大小的电流,这种现象称为热电效应。
热电偶就是利用这一效应工作的。
热电偶的热电特性由电极材料的化学成分和物理特性所决定。
热电势的大小与组成热电偶的材料及两端温度有关,与热电偶丝的粗细和长短无关。
热电偶的测量温度较高,量程较大,适宜在振动大的场合使用。
种类
常用热电偶可分为标准与非标准两大类,我国标准热电偶分为7种,其分度号分别S(铂铑10-铂)、B(铂铑90-铂铑6)、E(镍铬-康铜)、K(镍铬-镍硅)、R(铂铑13-铂)、J(铁-康铜)、T(铜-康铜)。
我厂使用K分度热电偶居多。
结构形式
合成岗位使用的热电偶的结构形式主要有两种,即普通热电偶与铠装热电偶。
普通型热电偶,安装方式可分为螺纹连接与法兰连接两种。
铠装热电偶由热电极、绝缘材料和金属保护管三者结合,其体积小、精度高、耐振动、耐冲击、机械强度高,可挠性好,便于安装。
冷端补偿
由于热电偶材料一般都比较贵重,而测温点到仪表的距离都很远,为了节省热电偶材料,降低成本,通常采用补偿导线把热电偶的冷端(自由端)延伸到温度比较稳定的控制室内。
在使用热电偶的补偿导线时必须注意型号相配,极性不能接反,补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。
1.2热电阻(中置锅炉出口温度等)
热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。
热电阻大都由纯金属材料制成。
热电阻测量温度较低,量程较小,在测温精度要求较高、无剧烈振动、测量温差等场合宜选用热电阻。
目前应用最多的是铂(Pt100)和铜(Cu50)。
·
铂电阻(Pt100)在0℃时该电阻电阻值为100Ω。
铜电阻(Cu50)在0℃时该电阻电阻值为50Ω。
结构
合成岗位使用的热电阻的结构形式主要有普通热电阻以及铠装热电阻。
普通热电阻为消除引线电阻的影响一般采用三线制或四线制。
铠装热电阻是由感温元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体,其体积小、力学性能好、能弯曲、使用寿命长。
1.3影响因素
接触不好。
由于测温元件未与被测物充分接触而导致测量误差
线路问题。
线路出现断路、短路以及对地或者接线端子松动、接线端子氧化氧化都会影响测量。
热电偶选用的补偿导线与其热电偶的分度号不相符或热电偶未进行冷端补偿。
显示仪表与所用的测温元件不匹配。
2.压力测量
压力即物理概念中的压强,即垂直作用在单位面积上的力。
在压力测量中,常有绝对压力、表压力、负压力或真空度之分。
压力测量原理可分为液柱式、弹性式、电阻式、电容式、电感式和振频式等。
合成岗位使用的压力测量仪表主要有现场压力表以及智能压力变送器。
2.1现场压力表
合成岗位使用的现场压力表主要为弹簧管压力表。
其原理为将外部压力转换为压力表内弹簧的形变来反映。
选择与使用上应注意以下几点
量程选择根据被测压力的大小确定仪表量程。
对于弹性式压力表,在测稳定压力时,最大压力值应不超过满量程的3/4;
测波动压力时,最大压力值应不超过满量程的2/3。
最低测量压力值不低于满量程的1/3。
精度选择根据生产允许的最大测量误差,以经济、实用原则确定仪表的精度等级。
一般工业用压力表1.5级或2.5级已足够。
使用环境及介质性能的考虑环境条件恶劣,如高温、腐蚀、潮湿、振动等;
被测介质的性能,如温度的高低、腐蚀性、易结晶、易燃、易爆等等,以此来确定压力表的种类和型号。
压力表外形尺寸选择现场就地指示的压力表一般表面直径为Ф100mm,在标准较高或照明条件差的场合用表面直径为Ф200-Ф250mm的,盘装压力表直径为Ф150mm,或用矩形压力表。
新上压力表应送专业部门校验合格并贴上合格证后才能投入使用,使用过程中发现合格证脱落,要及时送专业部门校验,补贴合格证。
使用过程中应保持压力表整洁,表面玻璃及外壳等附件完好。
对检验周期超过一年的压力表应及时送检。
保证压力表(包括点节点压力表)取样管畅通。
影响因素
引压管堵塞,导致压力不准;
弹簧失去弹性;
压力表内部部件腐蚀。
2.2智能压力变送器
合成岗位使用的智能变送器主要有电容式以及硅谐振式两种。
电容式压力变送
器(美国Rosemount公司1151SMART型智能变送器)检测环节将被测压力的变化转换成电容量的变化;
变送环节则将电容量的变化转换为标准电流信号4~20mADC输出。
硅谐振式压力变送器(日本横河公司EJA系列智能变送器)其内部有两个H型的谐振梁,而其所处在硅片上的位置不同,当硅片收到压力作用时两个谐振梁所产生的应力不同使它们的谐振固有频率发生变化,将测量得到的两个谐振梁的频率之差转换为标准电流信号4~20mADC输出,即测得介质的压力或差压。
引压管漏、堵。
安装时应安装排污阀,定期排污;
易结晶的介质应注意保温或伴热。
实际测量的量程与设定的量程不一致。
安装不规范。
3.物位测量
3.1概述
生产过程中罐、塔、槽等容器中存放的液体表面位置称为液位;
料斗、堆场仓库等储存的固体块、颗粒、粉料等的堆积高度和表面位置称为料位;
两种互不相溶的物质的界面位置叫作界位。
液位、料位以及界位总称为物位。
3.2本岗位使用的物位检测仪表
合成岗位使用的物位检测仪表主要有硅谐振式智能差压变送器、电容式液位计以及放射性物位计。
3.2.1硅谐振式智能差压变送器
智能差压变送器测物位是利用检测两个被测面之间的差压来测量物位合成岗位使用的智能差压变送器分为普通智能差压变送器(中置锅炉液位)与双法兰式智能差压变送器(氨冷器液位)。
差压式液位计式利用容器内的液位改变时,液柱产生的静压也相应变化的原理而工作,如图
3.2.2电容式物位计
电容式物位计是电学式物位检测方法之一,直接将物位变化量转换成电容变化量,然后再变换成统一的标准电信号输出。
合成岗位主要使用在冷交和氨分上检测液位。
3.2.3放射性物位计
不同的物体对同位素释放的射线的穿透与吸收能力是不同的,利用物体对放射性同位素射线的吸收作用来检测物位的仪表称为放射性物位计。
当料位高度低于放射源的位置时,射线粒子大部分通过气体介质到达探测器,即接收射线强度为最大值(零位);
如料位上升到超过检测器的高度时,大部分射线粒子被容器中的物料所吸收而探测器测得的粒子数很少,即接收射线强度为最小值(满量程)。
所以从探测器测得的粒子数的多少便知容器中的物料有多高。
指示仪把测得的粒子数进行转换、功率放大成标准电信号输出。
普通差压变送器引压管漏、堵。
安装时应安装排污阀,仪表工定期排污;
日常使用时严禁排低压测冷凝液,引压管注意保温。
双法兰式差压变送器膜片上有附着物,影响测量准确性。
停车置换时严禁抽负,防止损坏膜片。
变送器附近动电焊严禁将地线搭在仪表保护箱上,以免烧毁仪表。
差压变送器实际量程与设定量程不符。
电容式液位计电容杆上附着油污,停车置换时及时通知仪表工清洗、校验。
4.流量测量
4.1概述
流量指单位时间内流体(气体、液体或固体颗粒等)流经管道或设备某处横截面的数量,又称瞬时流量。
体积流量:
当流体以体积表示时称为体积流量;
质量流量:
当流体以质量表示时称为质量流量。
流量测量方法大致可以归纳为以下几类:
利用伯努利方程原理,通过测量流体差压信号来反映流量的差压式流量测量法;
通过直接测量流体流速来得出流量的速度式流量测量法;
利用标准小容积来连续测量流量的容积式测量;
以测量流体质量流量为目的的质量流量测量法。
4.2测量原理
合成岗位使用的流量检测仪表主要是标准节流装置
流体流过通管道中的阻力件时产生的压力差与流量之间有确定关系,通过测量差压值求得流量
p2
p1
质量流量:
其中ρ为流体密度;
ε为流量系数;
α为流速膨胀系数,Δp为节流元件前后差压,即p1-p2;
d为孔板开孔直径,
为质量流量,
为体积流量。
4.3标准节流装置的适用条件
流体必须是牛顿流体,在物理学和热力学上是均匀的、单相的,或者可认为是单相的流体。
流体必须充满管道和节流装置且连续流动,流经节流件前流动应达到充分紊流,流束平行于管道轴线且无旋转,流经节流件时不发生相变。
流动是稳定的或随时间缓变的
4.4影响因素
安装时直管段不够。
直管段上游应至少在10×
D(管内径)以上,不同情况其直管段要求长度不一样。
直管段下游至少在2×
正负引压管堵、漏。
安装时要安装排污阀,仪表工定期排污。
安装冷凝罐的日常使用时要保证冷凝罐满液,不得轻易排污;
蒸汽系统引压管注意保温。
设计时提供的工艺参数与实际不符,实际量程与设计量程不一致。
没有进行温压补偿,或差压未进行开方运算。
5.调节阀
5.1合成仪表调节阀控制概述
合成岗位仪表控制调节阀为气动薄膜式调节阀。
5.2调节阀原理
以压缩空气作为动力,通过电气阀门定位器来控制气源压力的大小,使空气作用于调节阀的橡胶膜片,膜片的收缩与扩张再带动阀杆上下动作,而达到控制介质的目的。
被调介质
调节阀阀芯
DCS信号
调节阀膜片
电气阀门定位器
电信号气信号
压缩空气
调节阀工作流程图
调节器(DCS信号)通过电气阀门定位器将电信号转换为气信号作用在调节阀的膜片上。
膜片压缩弹簧带动调节阀阀芯动作来控制阀门开度,从而实现对被调介质的调节。
根据工艺需要调节阀分为气开阀(故障关)和气关阀(故障开)。
对象
调节器(DCS)
调节阀
给定+偏差被控变量
-
反馈
变送器(温度、压力等变送单元)
控制原理图
1.膜盖
2.膜片
3.弹簧
4.支架
5.阀杆
6.密封套筒
7.阀芯
8.阀体
从此图可以看出,被控变量通过测量变送环节返回到系统的输入端,与给定值进行比较,以偏差的形式进入调节器,调节器发出指令通过调节阀执行,达到对对象的控制。
如在中置锅炉液位控制系统中,锅炉加水调节阀接受检测元件及变送器送来的测量信号,并与给定的液位值进行比较,根据偏差情况,按一定的控制规律调节液位调节阀的开度,以改变加入的水量,从而达到控制锅炉液位的目的。
5.3调节阀注意事项:
对合成工段来说,较易出问题的是大近路调节阀,因为该调节阀工艺要求停车时必须全开才是安全状态,这样在实际生产时就要全关才行。
据条件,选择气关式调节阀,也就是说生产正常时,压缩空气一直作用于膜片,膜片长时间受力作用极易发生破裂,一旦破裂,调节阀将全开,从而影响生产。
建议操作人员将阀前截止阀关死,调节阀有一定的开度,使膜片不至于长时间受力,保证阀门的完好,利于生产。
中锅液位、氨冷器液位自调阀,属于CV3000系列调节阀,性能较好,主要需要注意,在工艺检修后要吹扫好管道,防焊渣及杂质将阀门卡塞。
维修工在仪表控制阀附近检修作业时,建议操作人员注意并提醒作业人员小心仪表电缆管线、空气管线以及仪表控制阀,一旦砸伤、砸坏,极有可能导致生产事故的发生。
工段的操作人员应及时、按时对空压机的空气贮罐进行排污,减少压缩空气中的水份、油份,保证阀门定位器的动作畅通。
6、分析仪
6.1工作原理
热导式气体分析仪用来分析混合气体中某一组分(称为待侧组分)的含量。
它是根据混合气体中待测组分含量的变化,引起混合气体总导热系数变化这一物理特性来进行侧量的。
由于气体的导热系数很小,直接测量困难,因此工业上常常把导热系数的变化转化成热敏元件阻值的变化,从而可由测得的电阻值的变化,得知待测组分含量的多少。
6.2测量方法
气体导热系数的值很小,直接测量它是很困难的。
因此在实际测量中,是利用热敏元件的电阻值随温度变化而变化的物理特性,将混合气体中待测组分含量的变化所引起的导热系数的变化转变成热敏元件的电阻值的变化,即将导热系数的测量,转变为热敏元件的电阻的测量。
由图可知,发送器部分由测量气室与参比气室组成电桥的四个桥臂。
R1、R2、R3、R4均为完全相同的铂丝电阻,R2、R4为参比桥臂,它们封在充有标准下限气体的密闭室内;
R1、R3为测量桥臂。
它们置于有待测气体流过的工作室内。
R0为调零电阻。
W为量程电位器,电桥的加热电流由稳压电源供给,通过调整电位器W1,使加热电流为规定值。
当测量值零位而桥路不平衡时,亦可调整R0使电桥输出为零(即零位调节)。
当测量气室通入上限标准气时,电桥呈不平衡状态,调节W,使显示仪表指示于刻度上限处(即调量上限)。
当测量气室通人待测气体,其组分与参比气室中标准气体不同,其导热系数也不同,引起工作气室中铂丝电阻值的改变,电桥失去平衡,产生一个不平衡电压信号输出,它通过二次仪表进行指示、记录或调节,即可测得待测组分的百分含量。
6.3操作规程
6.3.1H2表的量程都是35%-75%,三块表的工艺要求都在65%左右。
6.3.2预处理使用氯化钙、脱脂棉、玻璃管。
6.3.3检查水封气、水是否平衡,没有大量的气从放空管排出为益,每个白班对水封进行置换排污一次。
6.3.3接班应及时检查样气是否畅通、是否漏、是否有水、是否堵塞,若堵塞及时吹
堵,药品成块及时更换,乳胶管无力或老化或有裂纹及时更换。
6.3.4分析表室有气瓶,每个班对气瓶的减压阀、截止阀进行检查确认是否关牢,保
证气瓶及减压阀不得丢失。
6.3.5分析表不准确,及时联系仪表工对其校验,配合仪表工检查,对仪表工进行监
护,防止中毒。
6.3.6遇到检修和停车时间,及时拔掉进分析表气源,防止大量的水进入分析仪。
通
知仪表工校表,停表。
6.3.7开车,接通气源,及时通知仪表工开表
7.振动监视保护装置
7.1工作原理
当大轴发生径向跳动时,涡流探头与大轴间的间隙不断改变,电涡流传感器将这一变化的间隙,转换成一个频率与大轴跳动频率一致,幅度与大轴的跳动幅度成正比的交变信号电压,此信号经阻抗变换、放大、线性检波后转换成与振动幅值成正比的直流电压信号,驱动数显指示表,显示振动幅度的大小并进行报警。
速度式传感器主要用于旋转机械的轴承盖振动,它是由运动线圈切割磁力线而输出电压的电磁式传感器。
7.2操作规程
7.2.1当振动值达到报警值后,减负荷运行观察,若振动值下降,找工具处理机械故障,反之通知仪表工检查仪表。
7.2.2操作工在发现仪表指示值无规则大幅度乱跳时,应及时通知仪表工进行检查。
7.2.3操作工有义务对该仪表行使监护权,发现其它人员作业时可能影响该仪表发讯器、前置器、电缆等部件的正常运行,应立即阻止作业,只有采取相应的安全措施后方可作业。
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