双加压流程.doc

1 概述本规格书详细说明了晋开化工20万吨/年硝酸装置项目DCS系统应用软件的详细设计规格。内容包括系统硬件功能规格、人机界面设计和控制功能设计几部分。硬件功能规格是对DCS硬件规格、安装位置等进行设计；人机界面设计主要针对HIS的操作进行设计，控制功能设计则是以设计院提供的基础设计资料为依据，进行DCS控制软件设计。1.1 工艺简介一、工艺原理本装置由陕西鼓风机集团公司承包，采用法国GP公司双加压流程，其特点在于中压氨氧化和高压酸吸收。1、氨的氧化氨、空混合气在铂网上发生氧化反应生成一氧化氮：4NH3+5O2=4NO+6H2O+Q副反应：当铂网温度过高时，产生氨的分解：NH31/2N2+3/2H2当铂网温度增加（过热）的较长时间的接触，再促成NO的分解的氨的完全氧化。NO1/2N2+1/2O2+Q4NH3+3O2=2N2+6H2O+QNH3和NO相互作用：4NH3+6NO=5N2+6H2O+Q2、氮氧化物的氧化与吸收由空气和氨气接触氧化生成氮的氧化物气体，无论是常压法或加压法加工成硝酸，其所进行的化学反应，都包含着两个化学变化过程，即NO的氧化与氮氧化物被水吸收成酸的过程，主要反应是：2NO+O2=2N02+Q2NO2=N2O4+QNO2+NO=N2O3+Q3NO2+H2O=2HNO3+NO+Q氧化和吸收过程不是截然分开的，在吸收过程中，一方面气体由于冷却使NO一部分氧化成NO2；另一方面生成的NO2又被吸收成酸，在生成酸后又放出1/3NO，如此继续同时进行。氨接触氧化生成硝酸的总反应为： NH3+2O2=HNO3+H2O3、酸的漂白由于生成的酸中含有大量溶解的非化合亚硝气，酸呈蓝绿色（冬天）或黄色（夏天）。把酸在装有筛板的塔中与空气逆流接触，进行气体脱硝，使酸漂白漂白塔？。二、工艺流程叙述1氨空气混合气的制备由界区来的原料液氨进入1及2氨蒸发器（C31001A，B），在该设备中蒸发液氨。正常情况，大部分液氨（约80%）在1氨蒸发器（C31001A）中蒸发，被循环于1氨蒸发器和吸收塔冷却器（C31013）上部之间的冷却水所蒸发，剩余的液氨（约20%）在2氨蒸发器（C31001B）中蒸发，用来自高压反应水冷凝器（C31011）的冷却回水所蒸发。用2氨蒸发器PICA-31007闭路循环回水压力来控制流至2氨蒸发器的冷却水量，以维持蒸发压力在053Mpa（G）。为保持1氨蒸发器中水含量控制在最低限度1、2号蒸发器区别在哪里？，约有1.8m2/h的液体连续由1氨蒸发器引至2氨蒸发器，此流量用HIC31001进行调节。1及2氨蒸发器蒸发温度分别为11.5及14，当液氨中油水在2氨蒸发器中积累起来时，可将油水排至氨辅助蒸发器（C31002），在该设备中通入低压蒸汽，在105下将氨蒸发。此过程可间断或连续操作（根据原料液氨实际含水量而定）。存在辅助氨蒸发底部残留物（油），则排至排油罐（Y31009）。由1及2氨蒸发器来的气氨送至氨过热器（C31003），与氨辅助蒸发器来的热气氨在此混合，用低压蒸汽加热至100，此蒸汽流量用TRCA-31022控制。气氨在氨过滤器（Y31001）过滤除油和灰尘后进入氨空气混合器（L31001），然后进入氨氧化炉（D31001）。氨氧化用工艺空气经空气入口消音器（Y31011）及空气过滤器（Y31002）除去灰尘和对铂网有害的物质后，进入空气压缩机（J31012）。在寒冷季节，空气在进入空气过滤器前，先在空气预热器（C31004）中预热至-10以上。空气压缩机排出的空气约0.35MPa(G),236,分一次空气和二次空气：一次空气去氨空气混合器（L31001），二次空气去漂白塔。一次空气经FRSA-31003送至氨空气混合器（L31001），FRSA-31003发出信号至FFRSA-31002以保持氨和空气流量处于良好的规定比例（混合气中含NH39.57%体积比）。氨空混合器呈文丘里型，以保证空气和氨气的彻底混合。2氨的氧化及热能回收氨空气混合气在约217下，被送入氨氧化炉（D31001AB），并均匀地分布到铂网上，在氧化炉铂网上氨发生氧化反应（氧化率96%以上）:4NH3+5O2=4NO+6H2O+Q氨氧化反应所释放出的大量热量加上氨空气混合气的显热，使氧化氮气体温度升至860，当气流经安装在氨氧化炉下部的过热器（C31006 AB）和废热锅炉（C31005 AB）时，得以回收热量后，温度降至400。3一氧化氮氧化及吸收出废热锅炉（C31005 AB）的氧化氮气体，流经高温气气换热器（C31007）和省煤器（C31008）温度降至150，随着温度的降低，混合气中的NO气体氧化为NO2：2NO+O2=2NO2+Q，氧化氮气进入低压反应水冷凝器（C31009）用冷却水冷却到40，部分NO2气在此与冷凝水反应生成约34%稀硝酸，酸-气混合物送至NOx分离器在NOx气体进入压缩机前将其中的稀酸分离出来（Y31006），在此处稀硝酸分离下来，分离出的稀酸用稀酸泵（J31004 AB）在LISA-31006控制液面的情况下，将酸送至吸收塔（E31001）相应浓度的塔板上（5至8层）。当NOx分离器的液位升高时，备用泵启动。从NOx分离器分离后的NOx气体与来自漂白塔（E31002）的二次空气相混合，在氧化氮气压缩机（J31013）中压缩至11Mpa(A)。NOx气在NOx压缩机吸入口的温度约40，出口温度约189，然后气体经尾气预热器(C31010)冷却至125,并在高压反应水冷凝器(C31011)中，用冷却水进一步冷却到约40, NOx气和冷凝酸一并送入吸收塔(E31001)底部.在吸收塔塔板上，NO2气被水吸收而生成硝酸,总反应如下:3NO2+H2O=2HNO3+NO+142kcal/kg吸收塔的塔板132层都有冷却盘管，以移走吸收热和反应热。18层塔板的冷却水来自界区（温度32），932层则利用1氨蒸发器的循环水冷冻水/闭路循环水冷却（进水温度16.5,出口温度21）。吸收塔所需的工艺水，由工艺水泵（J31003 AB）送至吸收塔顶部塔板加入,由FICA-31008控制。与塔底进入的NOX气体逆流接触,在吸收塔塔板间冷却盘管移走吸收热和氧化热,在吸收塔底生成浓度为60%的稀硝酸。在吸收塔底收集的酸温度42，此酸在LICA-31008液位控制下自动送入漂白塔(E31002)。开工阶段，贮于开工酸槽（F31003）的酸经开工酸泵（J31005）加入吸收塔第六、十四、二十四层塔板。此开工酸槽，亦可暂存不合格酸。4.脱硝来自吸收塔的60%的硝酸，送至操作压力约为0.35MPa(G)的漂白塔（E31002）顶部塔板。在装有塔板的塔内，由漂白塔底部通入二次空气气提出溶解在酸中的NOX气体，完成漂白过程。二次空气先在二次空气冷却器(C31012)中，被来自吸收塔的尾气冷却到约120后进入漂白塔底部,漂白后的气体与NOX分离器出来的NOX气体混合后进入NOX压缩机。二次空气用HIC31003调节。经漂白后的成品酸中含HNO2100ppm，温度约60。在酸冷却器(C31014)用冷却水冷却到50后,送至中间酸槽（F31006）。成品酸则由中间酸泵（J71017 AB）送至多孔硝铵装置或浓硝装置。5.尾气由吸收塔（E31001）顶出来的尾气，进入尾气分离器(Y31007)以除去夹带的雾沫。再经二次空气冷却器(C31012)加热至43,然后在尾气预热器(C31010)及高温气气换热器（C31007）中，将尾气加热至360，加热后的尾气入尾气膨胀机（J31014），在此可回收总压缩功的60%，尾气经尾气消音器（Y31013）、尾气排气筒（Y31010）排入大气，此时尾气约106和含NOX200ppm（v）。6.蒸汽及冷凝液系统废热锅炉（C31005 AB）生产3.8MPa(G)的蒸汽，锅炉系强制循环型，用锅炉水循环泵（J31002 AB）使锅炉水在汽包（Y31003）和锅炉间循环。由汽包来的饱和蒸汽，经减温器（Y31018 AB）引至蒸汽过热器（C31006 AB），在减温器（Y31018 AB）中喷入冷水控制过热蒸汽温度。一般控制在440左右，喷入水的流量，用TRCA-31022进行控制。过热蒸汽压力用在外输管线上的PICA-31015控制在约4.0MPa(G)。自产蒸汽经管道蒸汽分离器（Y31019 AB）、蒸汽分离器（Y31004 AB）除去蒸汽中的雾滴，大部分蒸汽用于蒸汽透平（J31011），多余的蒸汽经PICA-31015输出界区，压力3.7MPa(G)，温度440。蒸汽透平（J31011）出口蒸汽下来至蒸汽冷凝器（C31016 ），约49的蒸汽冷凝液，由冷凝液泵（J31020 AB）抽出，经喷射冷凝器和LICA-165返回除氧器（Y31008）。从热交换器来的其它冷凝液，也集中至除氧器（Y31008）。从界区外来的补充脱盐水也在LICA-31017控制液位的情况下送入除氧器（Y31008）。除氧器（Y31008）的压力，用在低压蒸汽管线上的PIC-31013调节至约0.056MPa(G)，相应的水温为110。脱氧后的锅炉给水，其氧含量小于0.01PPM，由锅炉给水泵（J31001 AB），送经省煤器（C31008）加热至240后，输入汽包（Y31003）。汽包的液位由供水管线的LICA-31013控制，并由低液位报警送出信号去自动启动锅炉给水泵的备用泵。用联胺（N2H4）和磷酸钠（Na2HPO4、Na3PO4）控制锅炉给水质量，分别用1加药泵（J31015）和2加药泵（J31016）将联胺喷入除氧器，将磷酸钠送入汽包。7.冷却水系统工艺采用两种冷却水系统：一种是工艺过程的密闭循环水系统。另一种是从界区外来的冷却水。密闭系统是由1氨蒸发器（C31001A），吸收塔上部冷却器（932）层，循环水升压泵（J31008 AB），和补充循环水槽（F31001）所组成。循环水在1氨蒸发器中，由21冷却到16.5以后，将其送入吸收塔冷却器，以移走工艺过程的吸收热和反应