《合成氨优化控制》ppt课件

1、合成氨安装合成氨安装优化控制优化控制 2005年9月AMMONIACO SHIFTCONVERTERSWATERSEPARATORSECONDARYREFORMERPRIMARYREFORMER CO2ABSORBERMETHANATORSYNTHESISCONVERTERSEPARATORNATURAL GASDESULFURIZATIONPURGETO REFORMERWATERTO FEEDPRODUCT STORAGECO2STEAMPLANTAIRSTEAM 合成氨工艺流程 常规控制与局限 优化控制运用 降低能耗 提高处置量 合成氨优化控制效果 优化控制实施 天燃气蒸汽转化 重油部分

2、氧化 煤粉气化脱硫一段转化脱碳二段转化氨储存变换蒸汽空气粗合成气变换气合成气氨氨合成精制天燃气空分气化酸性气处置变换氨储存酸性气脱除粗合成气变换气酸性气合成气氮气氨氨合成精制氢气氧气煤/重油 原料不同，工艺不同，但仍归纳为三大步骤： 制气一二段转化炉/部分氧化炉/加压气化炉 净化高低温变换、脱碳、脱硫、精制 合成合成气紧缩、合成塔、冷凝分别 工艺特点：设备多、流程长、呼应复杂、约束变量多、能耗高 如何充分利用先进的控制手段提高转化炉效率，并确保炉管运用寿命，减少缺点？ 如何尽能够多产生蒸汽，降低蒸汽耗费？ 如何抑制流程长、呼应滞后等要素影响，优化氢氮比控制，提高合成转化率？ 如何优化合成回路压

3、力、惰性气控制，优化合成塔温度剖面控制，降低能耗？ 如何在现有设备及供应条件下提高氨产量？ 常规控制能胜任以下情形： 一对一关系 呼应较快且接近线性 没有滞后或滞后不大 优化控制那么能较益处置以下情形： 多对一或多对多 各种呼应方式：快、慢、大滞后、非线性 多个控制协调，具有效益优化功能优化控制方法：采用基于模型预测控制技术实现合成氨安装优化目的合成氨安装优化主要目的，在不违反设备约束前提下，长期稳定实现：降低能耗提高处置量降低能耗制气系统净化系统氨合成系统提高处置量合成氨安装能耗主要在制气单元，超越总能耗70%以上。提高转化率降低燃料耗费是制气控制的主要目的。由于制气过程复杂，控制要素多，加

4、之原料及燃料组成动摇，常规控制仅靠反响信息操作，不能提早调理相关参数，导致熄灭不稳定、转化率低而呵斥高能耗。根据天燃气组成信息如密度等推测其含碳量，及时调整蒸汽，严厉控制水碳比，并经过适当降低水碳比降低3%；严厉控制烟气氧含量，减少其动摇，并坚持较低数值减少20%；在满足H2/N2和二段炉出口CH4%以及温度前提下，尽能够降低一段炉负荷；像Kelogg型转化炉，进展各个支路间温度平衡控制，尽能够减少各炉管间温度偏向，提高加热效率，同时可延伸运用寿命。根据原料性质如密度、热值等探寻反响的最正确配比，及时调整氧气量、蒸汽量，减少能耗；根据炉型及工艺设计不同控制方案，经过平稳操作和优化参数，提高转化

5、率，降低能耗；由于这类气化控制的特殊性，如原料性质难以定性、监测点少、自动化程度低等，尚无开发出理想的优化控制系统。变换反响好坏将关系到脱碳、精制负荷，以及合成回路惰性成分含量，从而影响合效果率；粗气组成变化以及床层催化剂活性变化差别使得温度控制难度加大；脱碳系统以能耗为代价不断进展吸收和解析过程，常规控制由于人工的惰性无法坚持准确控制呵斥不用要的能耗。变换反响温度控制本身就是个优化问题。优化控制利时辰监控床层温度变化和约束调整各个床层进入温度，尽能够使得变换长期处在最正确温度，提高变换反响效率；对于吸收解析过程脱碳系统，过度吸收和解析都会添加不用要的能耗。优化控制经过“卡边控制实现节能。合成

6、氨安装能耗除了制气最大之外，合成部分排在第二位，占20%左右降低能耗、提高氨合成转化率手段包括轻氮比控制、惰性气浓度控制、合成压力控制以及合成塔温度控制。其中前三个控制，由于影响要素复杂，而且呼应非常缓慢，常规控制很难到达理想效果合成塔温度控制类似于变换温度控制。优化控制动态模型可以采用不同呼应时间分别处置快速和缓慢工艺过程。经过呼应时间很长的模型利用上游相关信息提早微调实现H2/N2比准确控制，并优化比值；经过惰性气浓度控制，不但减少合成气损失，还能减少因惰性气过多而带来紧缩机功耗以及转化率降低；随着催化剂活性逐渐变弱，氨合成反响平衡线也随着挪动。优化控制可动态优化床层温度剖面，使合成塔维持

7、高转化率。安装存在各种各样约束限制消费提高处置量，包括工艺平安约束、设备平安约束有效约束随着工况变化而变，靠人工监控约束提高处置量不现实处置量改动影响全流程操作，调整的快慢以及其它各个操作的协作单靠常规分散的部分PID回路实现很困难。提高合成氨安装处置量的常见约束：炉管及各催化剂层热点温度紧缩机原料气、空气、合成气、冰机限制脱碳才干氨制冷才干优化控制时辰监控这些变量，当监控及预测到提量空间时，就添加进料，否那么维持现状或者适当减少进料；在调整处置量过程中，控制器自动协调各个控制回路，确保平安稳定过渡。量化效益量化效益添加处置量约添加处置量约 0.5% 2.0%能量单耗约减少能量单耗约减少 0.3% 1.5 %非量化效益非量化效益平稳控制及平安操作平稳控制及平安操作延伸设备寿命延伸设备寿命(如炉管如炉管)改善催化剂运用改善催化剂运用提高工程师任务效率提高工程师任务效率 控制目的对照 能量单耗对照日期产量能量单耗2003年11月14日 1508T9.0072003年11月15日 1516T9.052003年11月16日 1502T9.0252004年3月1日1515T8.8712003年3月