有关市州安全监管局，各合成氨（氮肥）行业生产企业：

现将《湖南省合成氨（氮肥）行业安全生产专项整治方案》印发给你们，请认真贯彻落实。

二〇一一年三月十五日

合成氨工艺

    1、工艺简介

    氮和氢两种组分按一定比例（1:3）组成的气体（合成气），在高温、高压下（一般为400～450℃，15～30MPa）经催化反应生成氨的工艺过程。

   2、 典型工艺

（1）节能AMV法；

（2）德士古水煤浆加压气化法；

   3、重点监控工艺参数

    合成塔、压缩机、氨储存系统的运行基本控制参数，包括温度、压力、液位、物料流量及比例等。

   4、工艺危险特点

（1）高温、高压使可燃气体爆炸极限扩宽，气体物料一旦过氧（亦称透氧），极易在设备和管道内发生爆炸；

（2）高温、高压气体物料从设备管线泄漏时会迅速膨胀与空气混合形成爆炸性混合物，遇到明火或因高流速物料与裂（喷）口处摩擦产生静电火花引起着火和空间爆炸；

（3）气体压缩机等转动设备在高温下运行会使润滑油挥发裂解，在附近管道内造成积炭，可导致积炭燃烧或爆炸；

（4）高温、高压可加速设备金属材料发生蠕变、改变金相组织，还会加剧氢气、氮气对钢材的氢蚀及渗氮，加剧设备的疲劳腐蚀，使其机械强度减弱，引发物理爆炸；

（5）液氨大规模事故性泄漏会形成低温云团引起大范围人群中毒，遇明火还会发生空间爆炸。

5、安全控制要求

合成氨装置温度、压力报警和联锁；物料比例控制和联锁；压缩机的温度、入口分离器液位、压力报警联锁；紧急冷却系统；紧急切断系统；安全泄放系统；可燃、有毒气体检测报警装置。

6、宜采用的控制方式

    将合成氨装置内温度、压力与物料流量、冷却系统形成联锁关系；将压缩机温度、压力、入口分离器液位与供电系统形成联锁关系；紧急停车系统。合成单元自动控制还需要设置以下几个控制回路：（1）氨分、冷交液位；（2）废锅液位；（3）循环量控制；（4）废锅蒸汽流量；（5）废锅蒸汽压力。安全设施，包括安全阀、爆破片、紧急放空阀、液位计、单向阀及紧急切断装置等。

    氢氮压缩机的控制

    主要控制参数

    （1）温度：电机轴承温度2个/台，电机定子温度3个/台，1～7级排气温度和1～7级吸气温度（双支热电阻，一支送保留的常规仪表，另一支送改造的DCS）循环冷却水温1个，润滑油温1个。

    （2）压力：每台压缩机有一级进气压力、一级排气压力、二级进气压力、二级排气压力、三级进气压力、三级排气压力、四级排气压力、五级进气压力、五级排气压力，六级排气压力、七级进气压力、七级排气压力、循环冷却水压力、润滑油压力、滤前滤后油差压。共15个压力。外加公共的循环水总管压力，一级进口应急放空压力。

    （3）液位：润滑油箱油位监测

    压缩机报警与联锁保护：

    （1）油压＜0.25MPa报警。＜0.2MPa联锁停车。

    （2）循环水压＜0.12MPa报警。

    （3）一吸压力压力＜80mmH₂O报警。＜30mmH₂O联锁停车。一吸压力高报警，一吸压力高高联锁放空。

    （4）三吸压力低报警、五吸压力低报警。

    （5）CO浓度高报警，CO浓度高高联锁启动排风扇。

    （6）H₂浓度高报警，H₂浓度高高联锁启动排风扇

    （7）轴瓦温度高报警：主轴瓦5个/台（上海压缩机6个/台）电机轴瓦2个/台。

    （8）一出、三出、五出、七出压力报警。

    （9）1～7段排气压力温度高报警。

（10）压缩机润滑油系统联锁有辅助油泵自启动联锁。当润滑油压力＜0.25MPa报警，同时启动辅助油泵。

（11）润滑油箱油位低监测报警。

    针对双甲精制工艺的控制方案：

    氮肥厂在综合利用、多种经营的办厂方针下，很多工厂已建成联醇装置。联醇生产中，在“总氨”生产能力不变的情况下，甲醇生产能力用醇氨比（甲醇产量/总氨产量）来表示，醇氨比可以在一定范围内调整，调整的方式，一般是以改变原料气中H₂/CO的比例，精确的说是调整（H₂－CO₂）:（CO+CO₂）=F。所以在联醇生产中，除了要有合成氨生产时调节氢氮比的手段，还必须有能够调整F值的控制手段。一般说来，联醇生产中经常以改变CO在变换反应中的转化率，或由变换炉进、出口之间设置一条近路，来调节原料气中CO的含量，使能在一定范围内，对醇氨比进行调节。

    双甲工艺是取代传统铜洗精炼工艺的精制方法，既可精炼进合成气体，又可副产甲醇，工艺特点类似传统的合成塔，省局推荐控制方案具体如下：

    甲醇合成塔热点温度超前—滞后补偿：

    甲醇塔触媒热点温度存在一反对象特性，因甲醇合成是放热反应，进气量大反应剧烈温度升高，但因进合成塔气体温度较低，刚开始时还没反应不放热，所以刚开始加大进气量时温度不但不升高反而先降低，后来再升高，这就是我们常说的反对象特性，针对这种现象，用普通的PID控制就会出现温度反应滞后，控制的反应曲线摇摆不定，这也为什么很多甲醇情愿用手动的原因，和利时集团针对这种情况，利用超前—滞后算法可解决这个问题，即利用将甲醇合成塔进气量取一微分，将进气量的变化取出，这就是控制温度所需的超前量，我们将此超前量进行系数运算后滞后处理，再将滞后处理后的数据与热点触媒温度叠加，通过调整滞后时间和比例系数，使之刚好填平测量温度的凹下去的曲线，这时虽然测量的温度具有反对象特性，但给PID的温度曲线已是我们常用的正常曲线了，这样就可以用常规PID进行控制了。

    安全联锁：

    甲醇生产有一个最关键的安全条件，是甲醇分离器液位联锁，甲醇生产高压低压串在一起，最怕高压气体串到低压设备上，甲醇是易燃易爆的，就会引起安全事故。在正常情况下，甲醇分离器用液位控制，在粗甲醇中间槽压力超高时，紧急关闭甲醇分离器到粗醇中间槽阀门，打开粗醇中间到驰放气去燃烧炉，甲醇分离器是隔离高压设备与第压设备的关键设备，液位低低时会将高压气体串入低村设备引起事故，因此甲醇分离器液位低低时要停循环机并放空，并强制关闭甲醇分离器出口阀。

    精甲醇工段控制方案：

    主要是温度、液位和流量、压力控制，控制方案比较简单，多为单回路控制，实用、可靠。

    在甲醇生产过程中，为了保证中间产品（粗甲醇）和最终产品（精甲醇）的质量，以及工艺过程的连续化，必须对各工艺参数进行自动测量和控制。对主要原料粗甲醇和辅助原料烧碱、软水、以及供热蒸汽、动力电和冷却水，还有成品甲醇等，通过正确的计量提供可靠的数据，作为各项技术经济指标的核算和比较依据。蒸馏过程式上升蒸汽与下降液体在板层进行换热传质的过程，主要有三个平衡：

    （1）物料平衡——进料量和采出量的平衡

    （2）热量平衡——输入热量和输出热量的平衡

    （3）汽液平衡——上升蒸汽和下降液体的平衡

    根据液体混合物中各组分沸点温度不同，使各组分分开，为使这些组分在精馏塔不同位置的沸点温度恒定不变，首先应该使加热的热源——蒸汽的温度不变，因此在操作中把加热蒸汽的压力调控在0.35MPa±0.01；第二要控制流量，如进料量、补水量、回流量等。以保证塔操作的正常进行，得到合格的产品。

    在蒸馏塔装置设计中，对重要的操作指标进行自动控制。如蒸汽压力自动调节、塔底液位自动调节、预塔液位自动显示，经馏塔第26块板达到成品采出温度得远距离控制手动操作器；对主要流量进行控制，如，脱醚后的粗醇去精馏塔流量、粗醇入预塔流量、预塔回流量、主塔回流量、成品采出量、预塔补水量等，采用电远传金属转子流量计；对影响产品质量较大的初馏物采出、高沸点物采出和加入预塔的碱液流量，也要进行控制。在精馏系统操作中温度、压力、流量、液位、分析等50多个控制点，由于温度指示正确是操作的重要手段，所以温度控制点占50%以上。在设计中一般选用较为先进的隔爆型铂热电阻为一次表元件。

    进塔物料量预塔底排出量的控制

    控制原则：

    （1）选用主塔进料量控制系统流量（给预塔塔底排出液量），则预塔进料量采用预塔塔底液位控制。

    （2）选用预塔进料量控制系统产量，则预塔塔底排出液量采用底液位控制。

    回流量的控制

    回流量就是塔底蒸发量，是蒸馏塔设计的关键参数，也是生产中主要调节对象，它与进料量有直接联系，生产中经常以回流量与进料量的比值来表示塔的回流比，通常是通过调节塔底再沸器的加热量进行控制，但再沸器的加热量又受到再沸器内冷凝水液位的影响，因此要有冷凝水的排放量来控制。如今料量增加，则回流量与它的比值减小，就自动把再沸器液位调低，即冷凝水量加大，使再沸器的加热量得以增加，回流量也相应增加，建立新的平衡。

    针对32MPa高压合成工艺：

    热点温度自动高选控制：

传统的32MPa高压合成塔塔型有轴径向冷激或层间换热型，该技术的副线和冷激气一样，也是从塔上部两侧进气，也是用热电偶插入不同深度测温，触媒分布也分三床层或四床层。一国内知名自动化改造企业曾经在河南骏马集团Φ1600合成塔做过一套较完善的控制方案，具体方案是：选用24点中的可能成为热点14点为触媒温度，一般为5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18点。用一自动高选功能块自动选出当前温度最高的一个点来控制合成塔温度，这样才能保证触媒温度交替上升时始终是热点在控制合成塔的工作状态，在选用这14个点前，先要进行不点判断，因为热电偶断路时显示最大，如这时选它就没法控制了，因此是在坏点去掉的基础上进行自动高选。这时用该点来控制进气量，才能保证触媒温度稳定。和利时系统在有自动高选择的基础上，还具有手动选择功能，因为在生产中每层触媒都有不同的温度要求，甚至每层触媒的进出口根据不同阶段工艺需要，也有不同的温度要求。因此设计控制合成塔方案时，尽量提供多选择、多组合的控制方案，由用户根据每一阶段的不同需要进行灵活组合。用户选择手动时可任意选择任一点作为热点来控制。不但可控制副线，还可有选择地投入/切除东西环隙温度控制、冷激气控制。因为触媒温度有一定的滞后性，因此还要兼顾流量的变化，即要将流量变化的超前量提前引入控制中，补偿温度的滞后。

合成塔另还有三个冷激气控制回路分别调节三层触媒温度，东西两个环隙温度调节回路。

    液氨槽的安全联锁