合成操作手册

1 第一部分第一部分 工艺过程工艺过程 第一章 流程说明 第一节 工艺流程 手册的第一部分将使读者对工厂的操作及工艺原理有 一个比较清楚的了解 在阅读这一部分时 如果同时参考 带控制点的工艺流程图将更容易了解 这些图纸为 1052 C00 00 SY03 01 至 07 62D 1 至 62D9 63D2 至 63 D6 64 D1 至 64 D4 见手册的第六部分附图 下面将详细介绍全厂的主要工艺流程 所有的公用工 程系统凡与工艺有关的部分都在第二节 公用工程系统 中说明 工艺及操作原理在这一部分的第二章 操作原理 中详细说明 复杂仪表的说明见第二部分第五章 特殊设 备 一 造气系统 1 原料天然气的脱硫 未经脱硫的天然气送至界区进入原料气压缩机吸入罐 116 F 流量用 FR 98 计录 温度由 TI 1 1 或 TR 13 指 示 压力由 116 F 入口管线上的 PRC 26 调节 在罐内 原 料气向上经过一除沫层后 从顶部出来再分两路 一路送 往原料气的脱硫部分 另一路送燃料气系统 其中燃料气 系统又分两路 一路送往工艺加热炉 104MB 其流量由 FI 530 指示 另一路从燃料气管线引出为界区外的快装锅炉提 2 供燃料气 其流量由 FR 101 测定 116 F 设有高液位报警器 HLA 144 及压缩机停车装置 HLA 151 罐中积聚的液体必须手动排掉 送往压缩机的天然气先在 101 L 中过滤 然后就用蒸汽 透平驱动的单缸离心式压缩机 102 J 压缩到所要求的操作压 力 压缩机 102 J 设有 FIC 70 防喘振保护装置 当工厂在 低于正常流量的条件下进行操作时 它可以把某一给定量 的气体经返回气水冷器 132 C 冷却后送回 102 J 入口 原料气压缩机设有各个必要的测温点与测压点 报警 器及停车装置 在压缩机运转时起监测和保护压缩机的作 用 压缩后的原料天然气通过工艺加热炉 104 MB 原料气预 热盘管进入加氢转化器 101 D 原料气预热盘管设有一手动 旁路 用来调节进入加氢转化器的原料天然气温度 盘管 出口温度由 TI 540 指标 并设有高报警以警视异常情况 汇合后的温度由 TI 508 指标 并设有与此相关的高低报警 正常操作时 预热后的天然气与普里森装置去 103 J 二 段入口的富氢会合 在普里森停车期间氢气可以来自合成 气压缩机一段缸出口气 SG 90 氢气的流量由 FI 106 指标 与此相关的低流量报警器 3 LFA 107 在流量过低时就作用于电磁阀 VS 37 并打开 SG 38 管线上的 V 37 阀 从高压缸吹出空气分离罐 108 F 引入富氢气 只是在事故及停工时才从从 108 F 引入气体 会合的气体向下通过两层钴铜触媒并从反应器 101 D 底部出去 加氢转化器顶层触媒的温度由 TI 1 138 到 140 指示 而第二层触媒的温度由 TI 1 141 到 143 指示 PdI 67 是用 来指示触媒层及反应器的压力降 反应器的出口设有一个 取样点 用来测定硫的加氢转化率 原料天然气自加氢转化器出来后 就进入氧化锌脱硫 槽 自上而下地通过触媒层并从脱硫槽的底部出去 天然 气中的硫化物被 ZnO 所吸附 就制成基本上不含硫的转化 炉进气 氧化锌脱硫槽共二个 可以串联或并联操作 阀门及 管线的配置也可以使任何一个脱硫槽停止使用而其它一个 继续运转 硫分析器 AR 4 可连续监测天然气的成份 看是否有硫 化物漏过氧化锌层 所配置的分析器取样管可以从脱硫槽 的不同高度取样 以便在出口气体中真正有漏硫现象出现 之前 就可以确定哪一个高度的触媒是已经饱和或失效 脱硫槽还设有其它的仪表如下 公共的入口测温点及出口 测温点 压差用 PdI 49 指示 根据阀门的调节情况它可以 4 测出任何一个脱硫槽或二个脱硫槽的压差 脱硫槽的出口备有放空管线 V 1000 供开停车时使 用 在串联操作中不论哪一个脱硫槽是在后面 这放空管 线都适用 当不把天然气导入转化炉时 就用 SP 71 把氧化 锌脱硫槽 108 DA B 与转化炉隔开 从 108 D 出来的天然气组份将通过一台色谱分析仪 AE 504 进行分析 DCS 上显示分析结果 2 自热式转化 脱硫后的天然气在管线 NG1008 8 中分成两路 其中 一路 68 8 的天然气流量由 FIC 501 调节 与工艺蒸汽混合 蒸汽流量由 FIC 502 控制 混合后使 1103 MD 总的水碳比为 3 862 mol l 混合 原料气通过工艺加热炉 104 MB 的辐射段盘管 预热后的工艺气进入自热式转化炉 1103 MD 的顶部 向下通过一个扩散环而进入炉子的燃烧区 预热后的富氧 空气通过内流速管进入 气体离开燃烧区后通过触煤床层 进入炉子底部空间 从自热式转化炉 1103 MD 出来的工艺气进入到 100 MC 的底部壳侧 3 工艺空气 自热式转化炉用的富氧空气来自空气压缩机 101 J 该 压缩机和它的附属设备及它的操作祥见第二部分 这里只 5 介绍富氧空气经过的设备 压缩机自空气过滤器 102 L 吸入空气 在此把灰尘等过 滤掉 再与来自空分的纯氧进行混合 纯氧量由 FIC 580 调 节 压缩机有两个缸 即低压缸和高压缸 每个缸又分两 段 在第一 第二和第三段的压缩后面都有一中间冷却器 带入的水份经冷凝后在中间冷却器所附的水分离器中自动 排入下水道 这些中间冷却器分别装有液面计和高液位报 警器 HLA 127 HLA 123 HLA 128 它们都装在压缩机就 地控制盘上 防喘振调节器 FIC 4 可以把空气放空使压缩机流量保持 在最小值 喘振点 以上 从四段出口引出一支管线作为 仪表空气备源 由 PIC 217 调节 由三段出口引出一支管线 作为工厂风备源 101 J 出口通道上有 A 22 和 A 23 用来供 应转化炉原始开车时用 101 J 两缸之间的放空是自动的 当压缩机的主出气管线上的电动阀 XV 523 由于某种原因关 闭时 放空阀就与 FIC 4 一起打开 这两个阀在压缩机跳车 时不管原因如何都将开启 必要的就地压力和温度指示器 可以用来检查整个压缩机系统各处的工艺空气情况 最后 一段的出口有高温报警器 HTA 71 装在 DCS 操作站上 且在 FIC 4 放空前装有氧分析仪 AE 505 以监测富氧空气中 氧的含量 6 从压缩机最终出口管送往自热式转化炉 1103 MD 的富 氧空气量由 FIC 503 调节 工艺空气可以由于电动阀 XV 523 的动作而停止送往 1103 MD 这是转化炉原料气停车回 路的一部分 XV 523 有 2 旁路 用于 1103 MD 的原始开 车 工艺空气在 XV 523 后面与中压蒸汽混合 蒸汽流量由 FIC 504 调节 FIC 504 也是 1103 MD 水碳比的一部分 这 股蒸汽是为了在工艺空气中断时保护预热盘管用 而当 XV 523 关闭时 F1C 504 将自动开大 然后通过工艺加热 炉的富氧空气辐射段预热盘管 进入自热式转化炉顶部 4 换热式转化 脱硫后的天然气在管线 NG1008 8 中分成的两路中的另 一路 31 2 流量由 FIC 505 控制 与工艺蒸汽混合 蒸汽流 量由 FIC 506 控制 混合后的 100 MC 的水碳比为 3 0 mol l 左右 混合 原料气送往工艺加热炉 104 MB 对流段盘管预热 预热后的 混合原料气送到换热式转化炉 100 MC 顶部 气体从每根转 化管自上而下通过进行转化反应 然后从转化管底部流出 与来自自热式转化炉 1103 MD 的转化气混合 混合后的转化气经输气总管 1109 MD 分成两路 同时 进入废热锅炉 1101 MC 壳侧和高压蒸汽过热器 1102 MC 的 壳侧 1101 MC 管侧介质是汽包 1101 MF 的锅炉水 1102 7 MC 的管侧介质是 1101 MF 出口的高压蒸汽 经 1101 MC 和 1102 MC 的工艺气从各自的上下部分流出 经 1101 MC 和 1102 MC 的工艺气由 3 个蝶阀控制 TV 513A 控制 1101 MC 出口工艺气流量 TV 513B 控制 1102 MC 上部气体流量 TV 514 控制 1102 MC 下部气体流量 经三个蝶阀的三路工艺气通过一个 混合三通 继续 流向高温变换炉 104 DH 上述的转化炉和废热锅炉及过热器装有压力表 温度 指示器和温度报警器 另外还有三台压差计 PDI 511 PDI 512 PDI 513 和装在高变炉入口的甲烷分析器 AE 506 用以观察生产情况 1102 MC 下部出口蝶阀 TV 514 由 TIC 514 调节来控制 104 DH 入口温度 TIC 513 调 节 TV 513A TV 513B 来控制高压蒸汽过热温度 高温报 警器 HTA 527 HTA 528 及高温联锁 HHTA 527 HHTA 528 装在 1103 MD 出口管线上 100 MC 1103 MD 以及 1109 MD 1101 MC 1102 MC 是用 1101 MC 出口工艺气管线上的安全阀 PRV 101C 1 101C 2 和 1101 MC 上部工艺气出口管线上的安全阀 PRV 1102MC 来防止超压的 5 变换 高变 低变 变换炉 104 D 实际上是高变和低变两个反应器 中间 8 用蝶形封头分开 上边的高变炉也就是转化炉来的气体首 先进入的地方 高变炉底部有蒸汽注入管线供开车时以及短期停车时 触媒保护用 气体从高变炉顶部进入 经过一个分布器向下通过变 换触媒 再由底部流出 然后气体就进入高变出口气废热 锅炉 103 C 的管侧 把热量传给来自 1101 MF 的锅炉水 气体从 103 C 出来 进换热器 104 C 与甲烷化炉进气换热 从而得到进一步的冷却 同时使甲烷化的进气加热 103 C 和 104 C 之间有一放空管线 这是供开车和发生事故时高 变出口气放空用的 放空管线上有电动阀 SP 102 由控制 盘上的按钮 PB 108 来操作 然后 气体就进入低变炉 通过低变触媒层而由底部 排出 开车或发生事故时气体可通过管线 PG 20 而不进入低 变炉 这是用按钮 PB 2 操作的 它把低变炉进气管上的 SP 4 关上而把旁路上的 SP 5 打开 如果 步进 调节 PB 2 就可以调整这二个阀而使部分气体通过旁路 但还有一联 锁系统防止 SP 4 和 SP 5 同时完全关闭而使前面的设备超压 高变炉和低变炉都设有温度指示和记录点 高温报警 器 HTA 77 是装在低变炉的入口管线上 9 从低变炉底部出来的热变换气首先进入冷凝液废热锅 炉 1104 C 的管侧冷却 同时提供 1104 C 热量产生 0 35MPa 的低压蒸汽作为半贫液喷射泵的动力蒸汽 1104 C 出来的 气体又进入 CO2再生塔再沸器 1105 C 的管侧冷却 同时提 供再生塔 1102 E 之再沸器所需的热量 1104 C 与 1105 C 串联然后与锅炉给水换热器 1106 C 并联 在此大部分水蒸 汽都冷凝下来 而在变换气分离罐 102 F 中分离出去 由 104 J 来的锅炉给水在 MIC 33 的前面送入管路 供 紧急事故或 1104 C 断水时进行淬冷使气体达到饱和 应当 防止再生塔气体再沸器 1105 C 以及本菲尔特溶液的超温 控制盘上装有温度报警器 HTA 82 在超温时发出报警 变换气从分离罐 102 F 的顶部引出 进入 CO2吸收搭 进行初步净化 冷凝液用 LC 78 调节 由分离器底部排出 当液位过低时 低液位报警器 LLA 159 会向操作人员发出 警报 在变换气分离罐的气体出口管线上装有安全阀口 RV 102 F 供 102 F 及其前面设备的压力保护用 6 工艺冷凝液装置 102 F 排出的冷凝液经 109 J JA 由 LIC 78 来调节水量保 持 102 F 液面 然后送入 130 CA B C 换热器 换热后的 冷凝液进入 103 E 塔上部向下流动 而从中压蒸汽管网 FV 502 阀前来的汽提蒸汽由 103 E 下部进入 由 FIC 45 控制 蒸汽流量 从 103 E 下部向上使工艺冷凝液汽提 将冷凝液 10 中的杂质去除 汽提后气体从顶部出来与 FV 502 阀后的蒸 汽混合一起去 104 MB 的混合原料气辐射段予热 从塔底部 出来的经过处理的合格的水通过 130 CA B C 换热由 LIC 79 调节液面后送往水汽反渗透装置 也可以送往快锅 的中和池 在工艺冷凝液装置停车时 有一旁路电动阀可 以将冷凝液排放到中和池 二 净化系统 1 脱碳 CO2 变换气中夹带的水份大部分除去以后 就直接进入 CO2吸收塔 1101 E 底部的分布器 气体在塔内向上流动穿过四层钢质槽孔环填料层 使 工艺气体与向下流动的碳酸钾贫液和半贫液进行充分的接 触 钢质槽孔环填料有 50mm 及 38mm 两种规格以及碳钢 与不锈钢二种材料 填料的排列见本手册附录的设备图 411 DI 本菲尔特溶液能基本上把通过吸收塔的 CO2全部吸收 吸收塔的顶部也有一除沫层 在气体出塔之前 把气体夹 带的大部分溶液分离出来 出吸收塔的气体再经过 CO2吸 收塔出气分离罐 1113 F 以最后除去夹带的溶液 分离出 来的溶液用液位调节器 LC 27 来控制 排放到地下碱管道 系统 出气分离罐装有高液位报警器 HLA 148 在液面不 正常时会发出警报 工艺气体从 1113 F 的顶部出来后 经 11 136 C 合成气 甲烷化炉进气换热器 的壳侧和 104 C 甲烷化炉进气加热器 的壳侧 然后再进入甲烷化炉 106 D 顶部的入口 碳酸钾溶液从二个高度进入 CO2吸收塔 塔的下段 直径较大 用碳酸钾的半贫液除去气体中大部分 CO2 这种部分再生的溶液来自 CO2再生塔 1102 E 的中部 经半贫液闪蒸槽 1107 F 用半贫液循环泵 1107 J 打 入吸收塔 经一分布器流过下面的两层填料 半贫液的流 量由 FRC 67 调节 而当流量降到予给定值时低流量报警器 LFA 91 就发出报警 贫液自再生塔的底部经 1107 C 用贫液循环泵 1110 J 抽往吸收塔顶部的分布器 流量用 FRC 5 调节而当流量 降到予给定值时 低流量报警器 LFA 92 也发出报警 机械过滤器 1106 L 是碳酸钾贫液循环的一个附属设备 再生后的溶液有少量通过机械过滤器以连续除去可能混入 的固体 这股支流的流量用出口阀手动调节并用就地安装 的流量计 FI 73 计量 过滤器装有压差计 PdI 58 用以指示过 滤器的压差 还装有压差报警器 PdI 59 当压差达到予给 定值时发出报警 会合后的碳酸钾 富液 在吸收培的底部聚集 由 LRC 91 调节液面后送至 CO2再生塔 1102 E 的顶部 由 于吸收塔的压力较高 可用来驱动一台水力透平从流出的 12 碳酸钾富液中回收能量 这台水力透平驱动三台半贫液泵 1107 J 中的一台 另外两台半贫液泵 1107 J 是用蒸 汽透平驱动 LRC 91 将出吸收塔底部的全部富液分为两部 分 一部分经水力透平 其余则经旁路然后汇合进入再生 塔 不过在正常情况下 液流基本上都通过水力透平 关 于这一部分的控制仪表将在本手册第二部分 复杂仪表 中单独进行讨论 一个低液位报警器 LLA 157 以及相应 的开关与电磁阀也是本系统的一个重要部分 吸收塔的压 差用 PdIe 28 测量 压差增大是塔内生成泡沫或液体负荷过 大的标志 如上所述 碳酸钾的富液经液面调节送往再生塔并在 顶部填料层的上面进入塔内 富液就在再生塔的顶部闪蒸 而放出一部分 CO2 再生塔的设计也和吸收塔一样 溶液 分两段操作 塔的上段第一层有 50 25 0 5mm 不锈钢槽 孔环 第二层有 50 25 1mm 和 38 25 1mm 一锈钢槽 孔环 富液自上流下并被自下而上流动的蒸汽带出一部分 CO2 这种半贫液有一部分从第二层填料下面的集液盘依靠 位差流至半贫液四级闪蒸槽 1107 F 闪蒸出部分二氧化 碳及水蒸汽送至再生塔第三层填料的上部 闪蒸槽 1107 F 的液位由入口的 LIC 312 调节 并设有高低液位报警 HLA 312 LLA 312 在液位过高或过低时发生警报 半贫 液用泵 1107 J 如前所述的那样送回到吸收塔的中部 剩下 13 的半贫液继续向下流过一层上下为 38mm 的不锈钢槽孔环 而中间为 38mm 的碳钢槽孔环的填料层 溶液在再生塔底 部集液盘中聚集 再由此流入再生塔气体再沸器 1105 C 及 1111 C 贫液聚集在再生塔的底部 如前所述 用贫液循环泵 1110 J 打回到吸收塔顶部 液体流入 1110 J 以前先在贫液 锅炉给水换热器 1107 C 中被冷却 二氧化碳再生塔内的填料分布见本手册附图的设备图 412 D1 再生塔富液进口处的上面有一除沫层 用来减少向上 流动的气体所夹带的碳酸钾液滴 在除沫层的上面还有三 层泡罩板用来洗涤气体以进一步减少带出的碳酸钾溶液 洗涤液就是再生塔上面的冷凝液 洗涤段的最下一层塔板设有一根总的引出管 把回收 下来的带有脱碳溶液的冷凝液送到冷凝液废热锅炉 1104 C 液面由 LIC 305 控制 还设有高 低液位报警器 HLA 305 LLA 305 当液位过高或过低时发出警报 废热锅炉 1104 C 产生的低压蒸汽作为半贫液闪蒸槽的四个喷射泵 1107 LA B C D 的动力蒸汽与闪蒸出的二氧化碳水蒸汽 混合送至再生塔的中部 产生的低压蒸汽设有高 低压力 报警 HPA 303 LPA 303 当压力过高或过低时发出警报 冷凝液废热锅炉 1104 C 设有连续排污 这部分水全部 14 送到再生塔底部附近的再沸器引出集液盘 再由此流入上 述的再生塔气体再沸器 1105 C 同时有部分流入再生塔蒸 汽再沸器 1111 C 这二者是并联的 1111 C 的热源是低压 蒸汽 其能力仅为总的再沸器热负荷的 20 左右 1111 C 的作用是补充 1105 C 低变出口气热量的不足 由此组成的再沸器系统为再生塔内的碳酸钾溶液提供了脱 除 CO2的汽提介质 解吸出来的 CO2离开再生塔顶部以后通过民用取暖水 冷器 1110 C1 夏季用循环水冷却 气体中夹带的水份在 此冷凝以后就在再生塔出口分离罐 1113 F1内分离下来 这 些水送到 1108 J 入口 CO2气体再通过 CO2再生塔水冷器 1110 C 气体中夹带的水份在此冷凝以后就在再生塔回流 罐 1103 F 分离下来 一部分冷凝水经 FRC 104 用一台再生 塔回流泵 1108 J 打回系统 系统内不需要的多余水由 LC 97 调解液位排往下水道 CO2通过一除沫层后就从回流罐的顶部出去 或者送往 尿素厂或者放空 CO2再生塔的压力用 PIC 41 或者 PIC 42 调节 CO2产品用 FR I16 计量 而且设有温度计 压 力计和取样点 还设有低压报警器 LPA 52 在压力过低时 发出警报 CO2再生塔的超压保护装置是防爆 SP 101 超压时可 以通过这个装置放空 防爆板的前面有一个只在检修时使 15 用的截止阔 在正常情况下 此截止阀是常开的 脱碳系统的附属设备包括一个碳酸钾贮槽 1114 F 和一 台碳酸钾溶液补给泵 1111 J 一个地下槽 1115 F 可以将系 统中各处的碳酸钾溶液收集起来 再由此送回 1114 F 另外 还有一药品混合槽 1105 LF 和专用泵 1105 LJ 可以把防泡 剂打到本系统的三个地点 再生塔的压差由 Pdl 29 指示 2 甲烷化 预热后的工艺气体由 104 C 壳侧出口进入甲烷化炉 106 D 的顶部入口 通过高镍触媒后由底部出去 如果甲烷化炉内的温度太高 则高温报警器 TI 1 27 TI 1 25 TI 1 29 TI 1 30 TI 1 105 就发出警报并且 当上述点有任意两点达到联锁值时 就作用于电磁开关 VS 3 关闭调节阀 V 3 停止往炉内送气 电磁开关 VS 10 也同时动作 关闭阀 MIC 19 切断进入 114 C 甲烷化炉 出口气 锅炉给水换热器 的锅炉给水 这后一动作是 为了防止甲烷化炉气流中断后换热器冷却太快 这些电磁 开关的复位是手动的 另外在操作盘上还有按钮 PB 3 可以 手动启闭电磁开关 甲烷化炉的气流中断以后 系统内的 压力增长就会使 V 3 前面的调节阀 PIC 5 打开 将工艺气体 放空 甲烷化炉出来的气体先在甲烷化炉出口气 锅炉给 16 水换热器 114 C 的管侧冷却 接着又在甲烷化炉出气一 脱盐水换热器 144 C 中冷却 再进入甲烷化炉出口水冷 器 115 C 的管侧进一步冷却 最后到氨冷器 1115 C 冷却之后进入合成气压缩机吸入罐 104 F 甲烷化部分也装有一切必要的仪表用以控制和观察生 产情况 104 F 的压力保护装置是它出口管线上的 RV 104 F 三 氨的合成系统 工艺气体冷却到 4 4 后进入合成气压缩机吸入罐 104 F 1 纯合成气的压缩 合成气压缩机吸入罐 104 F 出口的合成气分析仪为 AR 3 CO 和 CO2 AIC 1 N2 和 AIC 1 H2 合成气压缩机 103 J 压缩合成气是液氨生产的第一步 压力调节器 PRC 6 感测合成气压缩机吸入罐 104 F 的压 力 并调整压缩机的转数以保持缓冲罐内的压力恒定 104 F 的高液位报警器 HLA 108 在液位过高时会发出报警 而当液位再高时 压缩机停车开关 LS 109 就动作停车而保 护压缩机 104 F 中的液体经 LC 8 调节液面后排往界区外 104 F 中的压力用 PIC 4 保持 当压缩机转数下降或不运转 时由此放空 合成气压缩机从 104 F 吸入气体 在压缩机的低压缸压 17 缩到合成所需最终压力的二分之一左右 低压缸出口气经过三个中间冷却器 136 C 116 C 129 C 的管侧 依次分别被去甲烷化工艺气 冷却水 和冷冻剂氨所冷却 从最后一个段间氨冷器 129 C 出来的 气体为 8 进入段间分离器 105 F 将全部冷凝的液体 主要是水 经液面调节器 LC 10 排走 干气经除沫层 从分离器顶部离开再与压缩机高压缸的返回气 FIC 8 会 会 进入高压缸的进口 在分离器 105 F 的顶部有一部分气体由 FIC 7 控制回 到低压缸的入口作为返回气 当流量小于设计值时 操作 者可以用 FIC 7 和 FIC 8 来使压缩机处于喘振条件之外 即满足压缩机所要求的最低流量 合成气在压缩机的高压缸进一步被压缩以后又与合成 塔来的大量含氨循环气汇合 进入最后一个循环级叶轮 汇合后的气体从高压缸排出送入合成回路 为了在机器空 转 SP 70 关闭 或产量降低时保护循环级的叶轮 还设有 另外一个返回气调节器 MIC 34 把冷却后的压缩机最终出 口气送回循环叶轮的入口 合成气压缩机装有压力记录调节器 流量调节器 压 力表 温度指示器和液位报警器 用来控制和观察生产情 况 低压缸的压力保护是分离罐 105 F 出口的安全阀 RV 18 105 F 高压缸的压力保护是 FIC 8 返回线上的安全阀 RV 103 J 105 F 液位过高时 HLA 110 发出警报 当液位再高 时压缩机停车开关 LS 111 就动作将压缩机停下以保护机器 低压缸的出口有一专用的旁路管线可以把一部分出口 气体直接送往 116 C 这样就更便于调节进入低变炉的气体 温度 由于压缩机出口气有一部分不经过 136 C 输入的热 量减少 工艺气体的出口温度 ThI 33 就降低 从而影响 104 C 的换热量 最后使得从 104 C 去低变炉的气体温度 TI 1 11 降低 流量的控制是通过 SP 79 和 SP 80 两个机 械连接的蝶阀 当旁路阀 SP 80 打开时 机械连接装置就 把 SP 79 关闭到一个相应的开度 从而迫使一部分气体经旁 路去 116 C 105 F 出口气经一单向阀进入压缩机高压缸的入口 在 单向阀旁有一小的旁路管 装有 10mm 限流孔板 当 SP 1 和 SP 70 脱扣自动关闭的 在压缩机停车后高压缸的气体就 由这个旁路卸压到低压缸 高压缸卸压的目的是继续保持 密封油系统的功能 这是因为高压缸的高压端的密封在正 常情况时是处于高压缸的入口压力下 这在机器运转时可 利用平衡管的作用使之实现 合成气出高压缸后即进入 124 C 水冷器的管侧冷却 如前所述 高压缸的防喘振调节器 FIC 8 在必要时可以把 19 最终水冷器 124 C 出来的气体经管线 SG 42 返回到高压 缸的进口 使高压缸的进气量维持在最低值以上 旁路管 线有蒸汽伴管 防止在压缩机 103 J 的进口管线中有水 冷凝 这段管线是指自 SG 51 至 SG 11 的全程 低压缸和高压缸的出口各装有高温报警器 HTA 83 和 HTA 80 二者都是就地安装的 但是 它们也使在控制室 的压缩机公用报警器 CA 3 报警 循环级的进口装有低温报 警器 HTA 87 电动阀 SP 1 和 SP 70 分别装在高压缸出口 气冷却后的管线和循环气管线上 它们也可以用按扭 PB 5 手动启闭 电动阀 SP 1 有 76mm 的旁路阀 用于开工时控制去合 成回路的流量 电动阀 SP 70 前有一调节阀 P1C 543 用来 调节系统压力 2 纯合成气合成为氨 高压合成气自最终冷却器 124 C 出来后 分两路继 续冷却 第一路串联通过一级二级氨冷器 117 C 和 118 C 的管侧 另一路通过就地的 HCV 10 节流后 在合成塔进气 和循环气换热器 120 C 的壳侧冷却 两路会合后 又在 新鲜气和循环气三级氨冷器 119 C 中用三级液氨闪蒸槽 112 F 来的冷冻液氨进行冷却 冷却后的气体经水平分布管进入高压氨分离器 106 F 在前几个氨冷器中冷凝下来的循环气中的氨就在 106 F 中分 20 离出来 处于压力下的液体在 LC 13 的控制下送往低压氨 分离器 107 F 高压氨分离器的液面由 LI 80 指示 此 外也可在现场由三通旋塞检查有无液体 气体经分离器顶 部的除沫器进入合成系统 构成循环回路而送入合成塔 高低液位报警器 HLA 112 在两个极限情况出现时发出警 报 以氨分离器出来后 循环气经 120 C 的管侧 从壳侧 的工艺气体中取得热量 然后又进入合成搭进气与出气换 热器 121 C 的管侧 再由 HCV 11 控制进入合成塔 105 D 在 121 C 管侧的出口处设有气体分析仪 AIC 2 H2 AIC 2 N2 SP 35 是一专门的双向防爆板装置 安在 121 C 出口管 线至 105 D 入口间 HCV 11 的旁路管线上 它是用来保护 121 C 换热器 防止换热器的一侧卸压时压差过大而引起破 坏 进塔气体由合成塔 105 D 的底部进入 沿外筒与触 媒筐间的环隙自下而上地进入位于合成塔顶部的内部换热 器 122 C 的壳侧 气体在此被热的出塔气体所予热 随 后 从 122 C 的壳侧出来 自上而下地流过触媒筐中的四 层触媒床 床与床之间有空间 冷激气从第一层和下面几 层的上面引入 用来控制温度以获得最高产量 所用的冷 激气是未经内部换热器 122 C 予热的一部分进塔气体 21 气体经过最下一层触媒筐后 进入一根直立的中心管 又自下而上地把气体导入内部换热器 122 C 的管侧 把 热量传给进来的气体 再由 105 D 的顶部出口引出 合成气进合成塔前 可以有一部分不经过 122 C 而经 由 TIC 13 直接送到第一层触媒的入口 用以控制该处的温 度 这一近路还有三个冷激管线 可以控制第二 第三和 第四层的入口温度 分别是 TIC 14 TIC 15 TIC 16 合成塔出口气经过出塔气与锅炉给水换热器 123 C 和 123 C1 的管侧 把热量传给锅炉给水 接着又在 121 C 的壳测与进塔气换热而进一步冷却 最后回到 103 J 高压缸 循环段 最后一个叶轮 而完成了整个合成回路 合成塔出来的气体 经 121 C 后有一部分从高压吹出 气 弛放气 分离罐 108 F 经 FIC 215 1 调节并用 FI 13 指示流量 去普里森氢回收系统 当普里森装置停车时弛 放气由 PMIC 29 调节 最终进入弛放气总管 去燃烧系统 压力由 PIC 31 放空调节控制 在这之前也可将 CO2吸收塔 顶分离罐来的一定量的气体导入燃料气系统 从合成回路 中排出吹出气是为了控制气体中的甲烷和氩气的浓度 甲 烷和氩气在系统中积累多了会使氨的合成率降低 吹出气 在进入 108 F 以前先在氨冷器 125 C 中冷却 由 108 F 分出的液氨经 LC 14 送往低压氨分离器 107 F 回收 合成塔备有一台开工加热炉 102 B 它是用于开工 22 时把合成塔内的触媒升至反应温度 开工加热炉的原料气 流量由 FI 62 指示 另外 它还设有一低流量报警器 LFA 89 与 FI 62 配合使用 可以适当地调节 102 B 的燃料气量 合成气回路备有各种温度指示器和记录器 压差指示 器以及手动阀 HCV 和 TIC 型 用以观察和控制回路内的 生产条件 另外还有专用的事故电动阀 在某些条件下可 以把循环压缩机与合成回路分开 整个合成回路 包括合成塔 105 D 的压力保护装置是 121 C 出口管线 SG 35 上的安全阀 RV 105 D 3 冷冻和产品氨的净化 除去溶解的气体 为了最大限度地把氨冷凝下来 合成回路中生产出来 的氨在高压氨分离器 106 F 分离出来以前是经过低温冷却的 冷却是在合成回路 14 06 至 14 76MPa 的压力下进行 这 样 有些气体 H2 N2 CH4 Ar 就在液氨中溶解从而降 低了产品的纯度 为了除去产品中溶解的这些气体 首先将产品氨在低 压氨分离器 107 F 中进行闪蒸 得到的闪蒸汽通过 PIC 8 排出作为燃料用 PIC 8 是用来保持 107 F 的设计压力防 止闪蒸过度 分离器 107 F 装有液面指示器 LI 81 和高 低液位报警器 HLA 113 从 107 F 出来的液体分两路进入冷冻系统 一路用 23 MIC 37 调节进入二级闪蒸槽 111 F 流量用 FI 126 指示 其余则由液位调节器 LC 12 调节进入三级液氨闪蒸槽 112 F 当去 111 F 及 112 F 的两个量调节恒定时 111 F 所需的冷冻量 供 118 C 和 125 C 与 112 F 所需的冷冻 量 供 119 C 就可以得到满足 合成系统的产氨量用安装 在 107 F 出口的 FR 124A 计量 液氨受槽 109 F 是用 LIC 15 调节液位 当生产热氨产 品时 该调节器就把没有用 125 J 送走的过剩氨引入一级闪 蒸槽 110 F 在生产冷氨产品时 该液位调节器就把 109 F 来的液氨全部送往 110 F 开工时 109 F 的氨还要送往一 二 三级液氨闪蒸糟 110 F 111 F 112 F 作为冷冻剂 各经过 8mm 限流 孔板 通往这三个槽的管线上还装有球心阀 在低负荷的 条件下 必要时可以手动调节冷冻剂的流量 从 109 F 来的 少量液氨还沿管线 NH 90 送往氨水槽 2004 LF 及 2205 L 产品受槽装有高低液位报警器 LA 114 在受槽液面 消失的事故中 LS 187 就使 Vs 38 动作而关闭流量调节阀 FIC 114 110 F 的液体利用热虹吸效应通过一级氨冷器 117 C 进 行循环 一部分经 14mm 限流孔板去合成气压缩机段间氨 冷器 129 C 的壳侧 还有一部分经 NH 42 管线上的 6mm 限流孔板送到闪蒸汽氨冷器 126 C 的管侧 24 氨冷器 129 C 中氨的压力由 PIC 10 保持在 0 35MPa 左 右 以防止在它的合成气一侧结冰 加氨泵 120 J 从 110 F 把液氮送至合成气压缩机 103 J 一段缸的出口 新鲜气中的饱合水将注入时生成 的氨蒸汽吸收变成氨水 氨的注入只是在合成回路开工时 一次通过操作中才使用 目的是防止 119 C 中合成气一侧 的水分结成冰 因氨水的冰点远低于 119 C 的操作温度 111 F 液氨利用热虹吸的作用通过二级氨冷器 118 C 进行循环 还有一部分液氨经 13mm 限流孔板送入吹 出气氨冷器 125 C 也可以从 111 F 经 NH 83 向 2004 L 及 2205 L 供氨 112 F 的液氨利用热虹吸的作用通过三级氨冷器 119 C 进行循环 从一 二 三级液氨闪蒸槽出来的闪蒸汽 氨和惰气 送入冰机 105 J 进行压缩 压缩机的出口气体总有一部 分经返回线 FIC 11 FIC 10 FIC 9 分别返回闪蒸槽 110 F 111 F 和 112 F 这样 任何时候系统的负荷要是大大低 于设计值 也能满足压缩机最低气量的要求 防止压缩机 喘振 冰机有两个缸 由一台蒸汽透平驱动 进口的氨气 压力稍高于大气压 出口压力约 1 76MPa 此外还有中间 进气口以满足一 二级闪蒸槽 110 F 和 111 F 的压力要 求 入口压力由 PRC 9 控制在 5KPa 以满足三级闪蒸槽 25 112 F 的压力要求 从冰机 105 J 出来的气体 氨及惰性气 在氨冷凝 器 127 C 中进行冷却 高压缸的两段之间有一个段间水 冷器 128 C 把低压缸压缩时的大部分热量移走 使高 压缸可以在较低的温度下运转 而最终的出口温度也可以 降低 从氨冷凝器 127 C 壳侧出来的经低温冷却的氨流入 液氨受槽 109 F 从这个受槽的氨中闪蒸出来的 超过压 力控制要求的惰性气经 PIC 7 放出作为燃料 在此低压闪蒸 气通过氨冷器 126 C 将氨冷凝并送回 109 F 冰机 105 J 的主要冷冻量用于合成回路中的三个氨 冷器 117 C 118 C 119 C 这三个氨冷器的压力互不 相同 根据要求而定 而冷冻量则与管侧的传热量成比例 通过 126 C 的冷冻剂流量由入口管线上的球心阀手动调节 冷冻剂的流量可以加以调整以适应低负荷的情况 129 C 的 进口管线上有 14mm 的限流孔板 而在必要时还可以手动 调整管线上的球心阀 冷冻系统有各种温度指示器 液位报警器和压力调节 器 用来进行观察和调节 使系统处于要求的条件之下 冰机还装有必要的报警器和自动停车装置 可以很好地保 护机器 除了机器制造厂供应的停车装置外 在各闪蒸槽 110 一 F 111 一 F 112 F 还分别装有高液位停车装 26 置 LS 116 LS 118 LS 120 整个冷冻系统装有安全阀 防止发生事故时设备超压 在 104 F 入口处设有一台工艺气氨冷器 1115 C 此设 备是双室氨冷器 工艺气经 1115 C 后被冷却到 4 左右 从 109 F 来的液氨经 LC 306 进入一室 吸热后由 NH 303 6 管线去 110 F 一室的氨有一部分经 LC 307 进入二室 吸热后由 PIC 304 调节去 111 F 从而可以控制 TI 308 点的 工艺气温度 一 二室分别设有高低液位报警器 LA 306 和 LA 307 1 热氨产品 40 生产热氨产品时 冷冻系统的操作如下 热氨产品从 109 F 出来 用热氨产品泵 125 J 按要求的 流量调节后送出 流量用 FIC 114 调节和指示 109 F 上的 LIC 15 控制调节阀 把没有被 125 J 泵送走 的过剩的氨送往 110 F 110 F 上的 LIC 16 控制 NH 37 及 NH 1021 管线上的调 节阀 LIC 16 A 和 B 把过剩的氨送往 111 F 111 F 上的 LIC 18 控制 NH 55 及 NH 1019 管线上的调 节阀 LIC 18 A 或 B 把过剩的氨送往 112 F 107 F 来的一支液流也可送入这两个闪蒸槽以满足这个 系统的液位及冷冻量的要求 27 112 F 过剩的液氮 经 124 J 由 LIC 19 控制送往氨贮槽 120 F 2 冷氨产品 33 生产冷氨产品时 冷冻系统的操作如下 109 F 上的 LIC 15 控制 NH15 管线上的调节阀将 109 F 中的氨送往 110 F 以满足 109 F 的液位要求 110 F 上的 LIC 16 控制 NH 102 及 NH 37 管线上的 调节阀 A 或 B 将 110 F 中的氨送往 111 F 以满足 110 F 的液位要求 111 F 上的 LIC 18 控制 NH 1019 及 NH 55 管线上的 调节阀 A 及 B 将 111 F 中的氨送往 112 F 以满足 111 F 的液位要求 112 F 上的 LIC 19 控制 124 J 或 124 JA 的出口流量 以满足 112 F 液位要求 将继氨送向 120 F 4 普里森氢回收装置 来自 108 F 顶部的弛放气经 FIRCA215 1 指示 正常流 量为 13075Nm3 HR 首先进入洗涤塔 201 E 的底部将 弛放气中的氨洗涤至 200PPM 以下 洗涤后合格的弛放气 从 201 E 顶部出来进入加热器 215 C 该换热器是套管式 热交换器 弛放气去管程 壳侧用低压蒸汽加热 由 TI 2I5 3 指示和调节 之后进入 203 C 203 C 是套管式换热 器 弛放气去管程 低压蒸汽走壳程 蒸汽加热弛放气后 28 203 C 壳侧产生的蒸汽冷凝液与 215 C 的壳侧蒸汽冷凝液汇 合后送至管廊口的冷凝液总管 被 203 C 加热后的驰放气 温度上升到 35 温度由 TI 203 4 指示 并根据其变化由 TICA 203 4 调节 201 E 入口弛放气管线上设有 PSV 201 2 安全阀 用来 保护 201 E 当压力超高时安全阀起跳 排放的气体去放空 总管 洗涤塔水泵 202 JA B 将 2004 J 来的脱盐水经一水 冷器后送到 201 E 顶部 与弛放气逆流接触 202 JA B打 出的水量由 FRA 202 1 控制在 1080kg HR 多余的量由返 回线 HIC 202 15 和 HIC 202 14 调节后返回 202 J 的入口 203 C 出口的弛放气也可由现场温度表 TI 203 5 指示 并设有 THS 203 6 高温报警器 温度达 40 时发出 报警 加热后的气体进入普里森分离器的第一组 204 L 的壳侧 第一组是由两个 8 10 的中空纤维管串联而成 从 204 L 出来的富氢气通过 FRA 204 4 指示流量后经 105 F 进入 103 J 高压缸 其流量为 1988Nm3 h 204 L 入口装 有低压开关 PS 204 3 及低压报警 PA 204 3 入口的 正常工作压力为 12 8MPa 当压力低达 11 8MPa 时 即关 闭出入口阀并报警 同时将进普里森气体在 204 L 入口处经 HV 203 2 放空或进民用弛放气系统 正常生产时 204 L 入口压力由现场安装的 PI 204 1 指示 进入 204 L 的驰放 29 气量可由其入口处的 HIC 203 1 调节 经 204 L 而没有被渗透的弛放气称为 贫氢气 为了 进一步回收贫氢气中的氢 将其再引入普里森分离器第 2 组 206 L 206 L 由四个中空纤维管组成 第一根管后的 氢气压力可由 PIA 206 2 及 DPT 206 2 指示 其正常值为 10 7MPa 第三 第四根管出口各装有一个调节阀 分别在 SV 206 15 和 SV 206 16 的作用下将出口 H2用 FT 206 4 指示流 量 PI 206 6 指示压力 在 FRA 206 4 高流量监测下进入 103 J 压缩机低压缸 进入低压缸和高压缸的 H2在停车时可 通过 206 4 F7BAI 1 和 204 4F7BAI 1 去放空总管 经过 206 L 第四根管壳侧出来的气体为富惰气 这些剩 余的富惰气用 T7 206 8 指示出温度和 FR 206 9 记录出流量 PI 206 10 指示出压力 在 HIC 206 5 和 FV 215 1 的控制下 去放空或去燃料气系统 从 203 C 出来的弛放气 在事故状态和不合格的情况 下不能进入 204 L 可通过 HIC 203 2 调节经 FV 215 1 送 燃烧气系统或放空 204 L 前 装有 PSV 204 7 安全阀 超压时可保护中空纤维管不受损坏 用泵 202 JA B将清水 送到洗涤塔 201 E 顶部 与进塔弛放气逆流吸收 生成 16 7 的氨水 通过液面调节器 LICA 201 1 将氨水经 PI 201 7 指示出压力和 TW 201 3 指示出温度 送往尿素 30 氨水槽 为了防止 201 E 液封消失 在其底部设置了三组液面计 及低液位测视器 LSL 201 4 高液位测视器 LHS 201 5 LG 201 6 是现场浪面计 LSL 201 4 与 LICA 201 1 相配合 控制液面 50 LSH 201 5 与 202 JA B的电动开 关联锁 当液面达到一定高度联锁动作 202 JA B自动停车 返回调节阀 HIC 202 14 或 HIC 202 15 打开 减少进入 201 E 的水量 同时关小 HIC 202 12 或 HIC 202 13 以控制 流量 这可能使 202 J 出口压力升高 设置了 PSV 202 5 和 PSV 202 6 以防止泵出口超压 第二节 公用工程系统流程 一 蒸汽系统 蒸汽系统连同水的脱盐与脱氧等附属设备构成了工厂 的一个重要组成部分 合成氨装置所需的方法蒸汽 32 来 自自产蒸汽系统 从汽包 1101 MF 出来的 10 5MPa 的高压 饱和蒸汽在 1102 MC 中过热至 458 再与热力来的高压 蒸汽汇合 热力来的高压蒸汽经减温减压器 PRC 18 调节 温度为 486 气合后的 475 高压蒸汽再经过高压透平 103 JAT 降至 3 83MPa 321 这种 3 83MPa 中压蒸汽用 来驱动蒸汽透平及工艺使用 透平乏汽即 0 35MPa 的低压 蒸汽主要供 1111 C 热源脱氧槽 10ML 及供热系统等 1 10 5MPa 高压蒸汽系统 HS 31 锅炉给水由脱氧槽 101 U 用锅炉供水泵 104 J 送往自产 蒸汽汽包 1101 MF 和热力车间汽包 104 J 出口的锅炉给水 流量由 FR 6 指示分两路 一路经 1106 C 123 C1 及 123 C 其中 123 C 入口阀 XV 529 及 123 C C 旁路阀 TV 518 在 103 J 及合成回路故障时 将动作以保护 123 C 免受热冲 击 另一路少量的锅炉给水给 114 C 进行预热 预热的两 路给水会合后 一路经 LIC 501 调节进入汽包 1101 MF 另 一路径 130 MJ MJA 前的闪蒸管 181 MD 将夹带的水蒸 汽分离 水源经 XV 530 送往汽包 1101 MF 锅炉给水进入 130 MJ