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1、某企业合成氨工段安全自动化控制系统设置一、工艺简述合成气作为原料通过热交换器加热以后进入合成塔，在合成塔内进行催化反应生成氨。反应气进入废热锅炉换热以后，经过冷凝器冷凝后，在氨分离器中分离，得到液氨。反应方程式为：3H2+N2-2NH3+Q二、装置合成氨工艺危险性分析1.固有危险性装置的原料氢气火灾危险性属于甲类。氢气的爆炸极限为4.1-74.1%,爆炸范围非常宽，极易与空气混合能形成爆炸混合物，遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。当生产、储存设备及物料输送管道等出现泄漏、人为因素造成泄漏、在生产、装卸、储运过程中因控制失灵、误操作、设备腐蚀老化等原因均可引起火灾爆炸。装置产物氨在空气中爆炸极限为1
2、5.7-27.4%,与空气混合能形成爆炸混合物，遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。2.工艺过程的危险性对于合成氨工艺来说，由于生产过程处于高温高压条件下，难以进行良好的控制，导致各种危险特点的出现，主要体现在这样几个方面：合成氨工艺的主要原料组成为氮和氢，氢属于可燃气体，在高温高压环境下，可燃气体的爆炸极限将会得到扩展，这样的可燃气体原料在产生透氧时，由于爆炸极限的影响，可能会在设备或者管道中产生爆炸，对生产设备造成威胁。另外，在高温高压环境下，承载气态物料的容器一旦发生泄漏，就会导致气态物料的加速膨胀，在外界气体混合的情况下，一旦遇到明火或者摩擦出现的静电，就会导致爆炸。合成氨装置中润滑油在高温
3、情况下会出现挥发和裂解现象，导致积碳出现在连接管道中，这些积碳或导致燃烧或者爆炸现象的出现。合成氨装置中设备主要由金属材料构成，在高温高压环境下，金属材料会发生不同程度的变形，金属组织发生变化，其中氢会对钢材形成氢蚀，氮会对金属形成渗氮，加快金属构件的腐蚀，导致物理爆炸现象的出现。最后是液氨泄漏，氨具有极其强烈的刺激性，在发生氨泄漏的情况下，会使相当大范围中的人群产生中毒现象，在遇到明火时还会出现爆炸。三、装置合成氨工艺控制设置合成塔入口管路设有调节阀，通过调节阀控制进气流量进而控制合成塔内温度，并在入口管路上设有流量计；合成塔设置温度检测、报警和联锁，温度高高时联锁停合成气压缩机和合成气压缩
4、机新鲜气切断阀；合成塔设置压力检测、报警；合成塔设置塔压力差检测和报警；合成塔入口管路设置温度检测和控制，通过调节阀控制进入合成塔气体温度温度；合成塔在合成气压缩机出口设置安全阀和紧急切断阀；合成塔入口管线设氮气和氢气在线检测仪表。压缩机设置温度、压力和液位检测、报警，压缩机后设置压力联锁，压力高高时联锁停合成气压缩机和合成气压缩机新鲜气切断阀；废热锅炉设置液位远传、报警和联锁，液位低低时联锁停合成气压缩机和合成气压缩机新鲜气切断阀，废热锅炉压力通过出口调节阀控制,废热锅炉液位通过入口调节阀控制；氨分离器设置液位远传、报警和联锁，液位低低时联锁停合成气压缩机和合成气压缩机新鲜气切断阀,氨分离器
5、液位通过出口调节阀控制。根据保护层分析(LOPA)及SIL定级报告，某企业合成塔装置的安全完整性等级采用SlLI级。合成塔温度高高，考虑仪表的安全性和可用性，测量仪表三取二，联锁停合成气压缩机和合成气压缩机新鲜气进料切断阀；压缩机出口压力高高，考虑仪表的安全性和可用性，测量仪表三取二，联锁停合成气压缩机和合成气压缩机新鲜气进料切断阀；废热锅炉液位低低，考虑仪表的安全性和可用性，测量仪表三取二，联锁停合成气压缩机和合成气压缩机新鲜气进料切断阀；氨分离器液位低低，考虑仪表的安全性和可用性，测量仪表三取二，联锁停合成气压缩机和合成气压缩机新鲜气进料切断阀。合成塔基本过程控制系统采用DCS系统，并配置
6、了独立的安全仪表系统(SIS),以上控制、报警及联锁方式在控制室实现。控制、报警、联锁一览表见附表。附表1合成氨工艺重点监控参数的控制方式序号工艺参数控制方式备注1合成塔温度1、集中显示2、报警3、控制4、联锁2合成塔压力1、集中显示2、报警3合成塔物料流量1、集中显示2、报警4合成塔进料氢氮气物料比例1、集中显示2、报警5压缩机温度1、集中显示2、报警6压缩机压力1、集中显示2、报警3、联锁7压缩机入口分液器液位1、集中显示2、报警8氨分离器液位1、集中显示2、报警3、控制9废热锅炉温度1、集中显示2、报警10废热锅炉压力1、集中显示2、报警3、控制11废热锅炉液位1、集中显示2、报警3、联
7、锁4、控制附表2某企业合成氨工艺控制、报警、联锁一览表表2.1合成氨工艺DCS控制、报警、联锁一览表序号位号测控变量联锁参数功能一、温度控制、报警、联锁1TICA-IOl合成塔入口温度显示、报警、控制2TICA-102合成塔温度显示、报警、控制3TI-103合成塔温度显示4TI-104合成塔温度显示5TI-105合成塔温度显示6TI-106合成塔温度显示7TI-107合成塔温度显示8TI-108合成塔温度显示9TI-109合成塔温度显示10TICA-IlO合成塔温度显示、报警、控制11TI-112合成塔温度显示12TI-113合成塔温度显示13TI-114合成塔温度显示14TI-115合成塔温
8、度显示15TI-116合成塔温度显示16TIA-I17合成塔出口温度显示、报警17TI-118反应气出口温度显示18TIA-119合成气进料温度显示、报警19TI-120蒸汽温度显示20TICA-121过热蒸汽温度显示、报警、控制21TIA-122压缩机温度显示、报警22TI-123废热锅炉温度显示23TI-124软水出口温度显示24TI-125软水入口温度显示25TI-126反应气温度显示26TI-127水冷器出口温度显示27TI-128反应气温度显示28TI-129循环气温度显示二、压力控制、报警、联锁1PIA-IOl合成塔入口压力显示、报警2PI-102合成塔入口压力显示3PI-103合
9、成塔出口压力显示4PI-104锅炉给水来水压力显示5PI-105压缩机出口合成气压力显示6PI-106反应气出口压力显示7PIA-107压缩机压力显示、报警8PICA-108废热锅炉压力显示、报警、控制9PI-109软水压力显示10PIA-IlO氨冷凝器压力显示、报警11PI-Ill氨冷凝器压力显示12PI-112循环气压力显示三、物料组成控制、报警、联锁1ARA-101合成塔入口N和H比例显示、报警2ARA-102合成塔入口氨含量显示、报警四、流量控制、报警、联锁1FI-IOl合成气进料流量显示2FI-102合成气进料流量显示3FI-103合成气进料流量显示4FIA-104合成气进料流量显示
10、、报警5FICA-105蒸汽流量显示、报警、控制6FICA-106软水流量显示、报警、控制7FICA-107循环气流量显示、报警、控制五、液位控制、报警、联锁1LG-IOl余热锅炉液位显示2LICA-IOl余热锅炉液位显示、报警、控制3LG-102氨分离器液位显示4LICA-102氨分离器液位显示、报警、控制5LICA-103氨冷凝器液位显示表2.2合成氨工艺SlS报警、联锁一览表序号位号测控变量联锁参数功能一、温度报警、联锁1TIAS-I11A1-A3合成塔温度温度高高时，联锁停合成气压缩机和合成气压缩机新鲜气进料切断阀。显示、报警、联锁二、压力报警、联锁1PIAS-101A1-A3压缩机出口合成气压力压力高高时，联锁停合成气压缩机和合成气压缩机新鲜气进料切断阀。显示、报警、联锁三、液位报警、联锁1LIAS-101A1-A3余热锅炉液位液位低低时，SIS联锁停合成气压缩机和合成气压缩机新鲜气进料切断阀。显示、报警、联锁2LIAS-102A1-A3氨分离器液位液位低低时，SIS联锁停合成气压缩机和合成气压缩机新鲜气进料切断阀。显示、报警、联锁
