合成氨净化工段仿真(操作手册)

30万吨/年合成氨装置净化工段仿真培训系统使用说明书目录第一章概述1第一节工艺流程简介1第二节工艺仿真范围2第三节控制回路一揽表3第四节仪表一揽表4第五节设备一揽表5第二章装置冷态开工过程7第一节脱碳系统开车7第二节甲烷化系统开车8第三节工艺冷凝液系统开车9第四节净化岗位主要指标9第三章装置正常停工过程11第一节烷化停车步骤11第二节脱碳系统停车步骤11第三节工艺冷凝液系统停车12第四章事故列表13第一节101E液位低联锁13第二节102F或121F液位高联锁13第三节甲烷化联锁13第四节107J跳车13第五节106J跳车14第六节108J跳车15第七节尿素跳车15第五章自动保护系统16第六章评分细则17第一节评分规则17第七章仿DCS画面设计18第一节DCS用户画面设计18第二节现场操作画面设计18第三节仿真画面列表18附录23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101E中用活化AMDEA溶液进行逆流吸收脱除的。从变换炉（104D）出来的变换气（温度60、压力2799MPA），用变换气分离器102F将其中大部分水分除去以后，进入CO2吸收塔101E下部的分布器。气体在塔101E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）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101E后的净化气去往净化气分离器121F，在管路上由喷射器喷入从变换气分离器102F来的工艺冷凝液（由FICA17控制），进一步洗涤，经净化气分离器121F分离出喷入的工艺冷凝液，净化后的气体，温度44，压力2764MPA，去甲烷化工序（106D），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101E出来的富液（吸收了CO2的AMDEA溶液）先经溶液换热器109CB1/2加热、再经溶液换热器109CA1/2，被CO2汽提塔102E（102E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102E顶部的闪蒸段，闪蒸出一部分CO2，然后向下流经102E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105CA/B、蒸汽煮沸器111C，经煮沸成汽液混合物后返回102E下部汽提段，气相部分作为汽提用气，液相部分从102E底部出塔。从CO2汽提塔102E底部出来的热贫液先经溶液换热器109CA1/2与富液换热降温后进贫液泵，经贫液泵107JA/JB/JC升压，贫液再经溶液换热器109CB1/2进一步冷却降温后，经溶液过滤器101L除沫后，进入溶液冷却器（108CB1/2）被循环水冷却至40（TI1_24）后，进入CO2吸收塔101E上部。从CO2汽提塔102E顶部出来的CO2气体通过CO2汽提塔回流罐103F除沫后，从塔103F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（108J/JA）升压后，经流量调节器FICA15控制返回CO2吸收塔101E的上部。103F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136C预热至1175（TI104）、高变气脱碳气换热器104C加热到316（TI105），进入甲烷化炉106D，炉内装有18M3、J105型镍催化剂，气体自上部进入106D，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106D的出口温度为363（TIAI1002A），依次经锅炉给水预热器114C，甲烷化气脱盐水预热器134C和水冷器115C，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104F进行气液分离。甲烷化反应如下CO3H2CH4H2O2063KJCO24H2CH42H2O1653KJ三、冷凝液回收系统自低变104D来的工艺气260（TI130），经102F底部冷凝液猝冷后，再经105C，106C换热至60，进入102F，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101E脱除CO2。102F的水一部分进入103F，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转化装置转化工段仿真以主工艺物流的工艺过程和设备为主，对于公用工程和附属系统不进行过程定量模拟，只做事故定性仿真如停冷却水，停蒸汽等，具体包括如下过程在内原料气脱硫、原料气的一段转化、转化气的二段转化、变换、蒸汽系统、燃料气系统。由于本仿真系统主要以仿DCS操作为主，因而，在不影响操作的前提下，对一些不催化剂催化剂很重要的现场操作进行简化，简化主要内容为不重要的间歇操作，部分现场手阀，现场盲板拆装，现场分析及现场临时管线拆装等等。另外，根据实际操作需要，对一些重要的现场操作也进行了模拟，并根据DCS画面设计一些现场图，在此操作画面上进行部分重要现场阀的开关和泵的启动停止。对DCS的模拟，以化工厂提供的DCS画面和操作规程为依据，并对重要回路和关键设备在现场图上进行补充。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。脱碳系统序号位号回路描述工程单位设定值1FICA15水洗液入101E流量控制KG/H125002FRCA5富液流量控制T/H6403FIC16水洗液出101E流量控制KG/H136004LIC4101E塔底段液位控制505LIC7101E塔顶段液位控制506LICA5103F罐液位控制507LRCA70102E罐液位控制508PIC24103F罐顶压力控制MPA0039PICA89103F罐顶压力控制MPA003甲烷化系统序号位号回路描述工程单位设定值1FICA17106J到121F流量控制KG/H100002LICA26121F罐液位控制503PIC5脱碳系统压力控制MPA274TRCA12106D入口工艺气流量控制280冷凝液系统序号位号回路描述工程单位设定值1FIC97蒸汽流量控制T/H9262LICA39C66401液位控制503LICA3102F液位控制50第四节仪表一揽表序号位号仪表描述1TI1_19TI1_19温度显示2TI1_21TI1_21温度显示3TI1_22TI1_22温度显示4TI1_23TI1_23温度显示5TI1_24TI1_24温度显示6AR2_1AR2_1CO7AR2_2AR2_2CO28TI140TI140温度显示9TI141TI141温度显示10TI143TI143温度显示11TI144TI144温度显示12TI145TI145温度显示13TI146TI146温度显示14TI147TI147温度显示15TI104TI104温度显示16TI105TI105温度显示17TI109TI109温度显示18TI139TI139温度显示19PI202PI202压力显示20PI203PI203压力显示第五节设备一揽表序号设备位号设备名称1101ECO2吸收塔2102ECO2汽提塔3C66401塔4102F变换气分离器5103F汽提塔回流罐6104F合成气压缩机吸收罐7114F贮槽8115F贮槽9121F净化气分离器10106D甲烷化炉11104C高变气脱碳气换热器12105CA变换气煮沸器13105CB变换气煮沸器14106C水冷器15109CA1溶液换热器16109CA2溶液换热器17109CB1溶液换热器18109CB2溶液换热器19110CA1冷凝器20110CA2冷凝器21111C蒸汽煮沸器22114C锅炉给水预热器23115C水冷器24134C甲烷化气脱盐水预热器25136C合成气一脱碳气换热器26107JA贫液泵27107JB贫液泵28107JC贫液泵29108J/JA回流泵30108JA回流泵31116J泵32101L过滤器33104L过滤器34E66401换热器35E66402换热器第二章装置冷态开工过程第一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102E塔顶放空阀VV075，CO2吸收塔101E底阀SP73；2、将PIC5设定在27MPA、PIC24设定在003MPA，并投自动；3、开充压阀VV072，VX0049给CO2吸收塔101E充压现场图，同时全开HIC9；4、现场启动116J，开阀给CO2气提塔102E充液；1打开泵入口阀VV0102现场启动泵116J3打开泵出口阀VV011,VV0135、LRCA70到50时，投自动，若LRCA70升高太快，可间断开启VV013来控制；启动107J（任选1），开FRCA5给101E充液；1打开泵入口阀VV003/VV005/VV0072现场启动泵107JA/107JB/107JC3打开泵出口阀VV002/VV004/VV0064打开调节阀FRCA56、LIC4到50后，开启LIC4并投自动50，建立循环；7、投用LSL104101E液位低联锁；8、投用CO2吸收塔、CO2气提塔顶冷凝罐108C，110C现场开阀VX0009，VX0013进冷却水；注意TI1_21，TI1_24的温度显示；9、投用111C加热CO2气提塔102E内液体，现场开阀VX0021进蒸汽；10、投用LSH3102F液位低联锁，LSH26121F液位低联锁；11、间断开关现场阀VV114建立102F液位脱盐水自氢回收来；12、LICA3达50后，启动106J（任选1）；1现场打开泵入口阀VV103/VV105/VV1072启动泵106JA/106JB/106JC3现场打开泵出口阀VV102/VV104/VV10613、打开LICA5给CO2气提塔回流液槽103F充液；14、LICA5到50时，投自动，并启动108J（任选1），开启LICA5；1现场打开泵入口阀VV015/VV0172现场启动泵108JA/B3现场打开泵出口阀VV014/VV0164打开调节阀FICA155LICA5投自动，设为5015、LIC7达到50后，LIC750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SP5控制自高低变入102F的工艺气流量副线阀VX0044，均压；18、全开变换气煮沸器106C的热物流进口阀VX0042；19、关副线阀VX0044，开SP5主路阀VX0020；20、关充压阀VV072，开工艺气主阀旁路VV071，均压，关闭102E塔顶放空阀VV075；21、关旁路阀VV071及VX0049，开主阀VX0001，关阀VX0021停用111C；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136C；2、开阀VX0019，投用104C；3、开启TRCA12；4、投用甲烷化炉106D温度联锁TISH1002；5、打开阀VX0011投用甲烷化炉脱盐水预热器134C，打开阀VX0012投用水冷器115C，打开SP71；6、稍开阀MIC21对甲烷化炉106D进行充压；7、打开阀VX0010投用锅炉给水预热器114C；8、全开阀MIC21，关闭PIC5；第三节工艺冷凝液系统开车1、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/VV110；3、控制阀LICA3，LICA39设定在50时，投自动；4、开阀VV115；5、开C66401顶放空阀VX0046；6、关C66401顶放空阀VX0046，开FIC97；7、开中压蒸汽返回阀VX0045，并入101B。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_21102E塔顶温度902TI1_22102E塔底温度11083TI1_23101E塔底温度744TI1_24101E塔顶温度455TI1_19工艺气进102F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212411TI146冷物流入C66401温度7612TI147冷物流入C66402温度10513TI104工艺气出136C温度1170014TI105工艺气出104C温度3160015TI109富液进102E的温度1050016TI139甲烷化后气体出115C温度4000压力设计值序号位号说明设计值（单位MPA）1PI202E66401入口蒸汽压力3862PI203E66401出口蒸汽压力381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106D的进气阀MIC21；3、关闭136C的蒸汽进口阀VX0022；4、关闭104C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103F顶截止阀）；3、关工艺气入102F主阀VX0020，关闭工艺气入101E主阀VX0001；4、停泵106J，关阀MIC11（猝冷工艺气冷凝液阀）及FICA17；5、停泵J66401,关102F液位调节器LICA3；6、关103F液位调节器LICA5；7、停泵108J，关闭FICA15，LIC7，FIC16；8、停泵116J，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、102E液位LRCA70降至5时停泵107J；13、102E液位降至5后关退液阀LRCA70。第三节工艺冷凝液系统停车1、关C66401顶蒸汽去101B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101E液位低联锁事故原因LSL104低联锁事故现象1、LIC4回零；2、PICA89下降，AR1181上升。处理方法等LSL104联锁条件消除后，按复位按钮101E复位。第二节102F或121F液位高联锁事故原因LSH3或LSH26高联锁。事故现象102F液位LICA3或121F液位LICA26升高。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TSH1002联锁。现象1MIC21回零；2VX0010回零；3TRA1_112升高。处理方法等TSH1002联锁消除后，按复位按钮106D复位。第四节107J跳车事故原因107J跳车。事故现象1FRCA5流量下降；2LIC4下降；3AR1181逐渐上升。处理方法1开MIC26放空，系统减负荷至80；2降103J转速；3迅速启动另一台备用泵；4调整流量，关小MIC26；5按PB1187，PB1002（备用泵不能启动）；6开MIC26，调整好压力；7停13P，关出口阀；8105J降转速，冷冻调整液位；9关闭MIC18，MIC24，氢回收去105F截止阀；10LIC13，14，12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129C，125C；14停109J，关出口阀。第五节106J跳车事故原因106J跳车。事故现象1FICA17流量下降；2102F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108J跳车事故原因108J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13P1（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LSH390LSH2690LSL10418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