合成氨工厂变换工段仪表选型和控制系统设计

摘要

合成氨工业诞生于二十一世纪初，它的规模逐步向大中型方向发展，目前，全球大型合成氨厂生产的氨占合成氨总量的80％以上，合成氨是非常重要的无机化工产品之一，在国民生产经济中占有很重要的地位。
　　合成氨工业是现代化学工业的基础，合成氨产品除了用于农业生产外，在工业、国防和对人民生活等其他方面均占有重要位置。根据我国合成氨工厂生产自动化的现状与国情，建国初期建成的合成氨工厂都是采取每个工段独立设置控制室并进行局部控制，近些年来，随着自动化技术的发展，国内外集散控制系统厂家开发出不同类型的DCS(Distributed Control System，集散控制系统)，系统基本能够稳定运行，这样一来，新建的合成氨工厂大多数可以做到系统的集中控制。本文具体研究内容如下:
　　(1)本文参照河南某化工厂60万吨合成氨及配套工程，原料气为粗煤气，在分析了合成氨生产过程及工艺流程的基础上，对各个工段中仪表进行对比、分类、选型，采用浙大中控DCS系统对合成氨工程进行系统组态，完成整个自控工程的设计。
　　(2)本文主要对变换的工艺流程做了简单的介绍，主要用的仪表做了说明，其中温度仪表采取了热电阻和热电偶两种测温方式进行温度测量，对试车使用的CS2温度的测量采取红外枪式测量;远传压力仪表选型为压力变送器，对于粘稠、有毒、腐蚀性介质选型为隔膜密封压力变送器;就地压力表的根据不同的介质、不同的工艺条件选用了普通压力表、不锈钢压力表及耐震压力表;流量仪表是一种选型比制造还难的一种仪表，本项目本着尽可能的选用同种类型流量计，即便如此，不同种类的流量计也有近10种，常规的流量仪表选用差压式流量计变送器，测量中压低温蒸汽流量选用涡街流量计，由于涡街对温度的局限性，高温高压蒸汽选用了德尔塔巴流量计，测量气体大多数选用了德尔塔巴流量计，测量小管径流体流量选用了金属管转子流量计，测量脱盐水等可以导电流体选用了电磁流量计;项目中塔罐等容器也非常多，测量它们的液位主要选用了磁致伸缩液位计，就地显示选用磁翻板液位计，在锅炉工段煤仓物位的测量，选用了雷达物位计;阀门选型中，尽可能选用简单的单座直通阀，这样既减少了项目投资，在业主使用过程中出现减小故障几率，对于大口径、高温、高压、关闭压差要求很大的阀门，国内阀门厂不能满足选型要求时，选择国外知名品牌;在线分析仪表选用了氧化锆分析仪和红外分析仪。
　　(3)控制系统选用了浙大中控的JX-300XP，此系统在国内外的同类产品中属于中等水平，由于组态内容较多，大多数为重复内容，本文主要以变换工段中进换热器介质的压力指示调节为例，进行了系统组态的演示。
　　(4)目前，该工程已经投入运行，取得了良好的运行效果，基本达到设计要求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景、研究目的及意义

1．1．1 课题背景

1．1．2 研究目的

1．1．3 研究意义

1．2 国内外大型及中小型合成氨装置发展现状

1．2．1 国外合成氨装置发展现状

1．2．2 国内合成氨装置发展现状

1．3 本文主要研究工作

2 本项目工艺流程及自控技术方案

2．1 本项目工艺流程及工段划分

2．2 自控技术方案

2．2．1 概述

2．2．2 自动化水平

2．2．3 本项目控制系统总体方案

2．2．4 变换工段控制系统方案

3 变换工段现场仪表设计选型

3．2 现场仪表选型过程中应该注意的事项

3．3 温度仪表

3．3．1 热电阻温度计

3．3．2 热电偶温度计

3．3．3 一体化温度变送器

3．3．4 双金属温度计

3．4 压力仪表

3．4．1 压力变送器

3．4．2 隔膜密封压力变送器

3．4．3 差压变送器

3．4．4 就地压力表

3．5 流量仪表

3．5．1 节流装置测量流量

3．5．2 涡街流量计

3．5．3 金属管浮子流量计

3．5．4 电磁流量计

3．5．5 特殊流量计

3．6 液位(物位)仪表

3．6．1 磁致伸缩液位计

3．6．2 磁翻板液位计

3．6．3 液位差压变送器测量液位

3．7 可燃有毒气体检测仪表

3．8 阀门选型

3．9 成分分析仪表选型

3．9．1 氧含量分析仪

3．9．2 红外线气体分析仪

3．9．3 分析小屋

4 变换工段控制系统设计选型

4．1 DCS系统设计

4．1．1 DCS系统组态内容

4．1．2 DCS系统硬件设计

4．1．3 DCS控制系统软件组态

4．1．4 变换工段监控对象

4．1．5 DCS设置过程中需注意的问题

4．2 SIS安全仪表系统设计选型

4．2．1 SIS系统硬件选型

4．2．2 HAZOP分析

4．2．3 SIL等级的确定

5 年产60万吨合成氨工厂变换工段的工程实现

5．1 变换工段的工程实现

5．2 控制系统调试与验收

5．2．1 变换工段开车步骤

5．2．2 变换工段的控制系统调试

5．3 同类型控制系统的比较

5．4 本设计自控工程应用效果

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间研究成果