HPF法脱硫工艺设计课程设计正文

1、过程装备与控制工程课程设计中 国 矿 业 大 学课程设计说明书 姓 名： 桂大强 学 号： 06082908 学 院： 化工学院 专业班级： 过程装备与控制工程08-2 设计题目： HPF法脱硫工艺设计 指导教师： 王启立 邓建军 2011 年 12 月 目 录 第一章 序言11 课程设计的重要性12 课程设计的任务13 课程设计的内容和概述3第二章 自动工程设计的认识71 自动工程设计的方法与目的72 自动工程设计的内容与任务8第三章 HPF法脱硫工艺设计的介绍101 HRF法脱硫工艺简介101.1 脱硫工艺原理和工艺流程101.2 HPF法脱硫工艺特点和操作条件111.3主要工艺操作控制指

2、标132 控制方案132.1 自控方案确定原则142.2 几个典型的控制图162.3 设计中图形符号的统一规定18第四章 自动控制设备的选择281.几种常见控制装置特点及比较282、PLC的硬件选型293 检测仪表与控制阀的选型设计323.1检测仪表与控制阀的选型设计原则323.2 温度测量仪表的选型 343.3 压力测量仪表的选型 343.4 流量测量仪表的选型35第五章 控制室设计361 控制式设计要求362 控制室和仪表盘的设计383 其他补充说明38第六章 仪表连接391 系统的整体连接 391.1 仪表回路接线与接管图 391.2 仪表盘端子图与仪表盘穿板接头图 402 设计仪表端子

3、图40第七章 供电系统411 仪表供电系统设计 411.1供电系统设计内容411.2仪表供电要求 411.3 对供电交变类型和电压等级的要求 421.4对供电质量的要求 432 仪表供电配电设计 432.1供电回路分组 432.2 配电方式 44弟八章 信号报警与连锁系统451 信号报警、联锁系统设计原则 452 信号报警系统设计 462.1信号报警系统的组成 463 联锁系统的设计 48第九章 安全防护与信号接地 491 仪表防爆设计 491.1 防爆设计的重要性 491.2 危险环境的分类 492 仪表接地设计 502.1 接地作用和要求 502.2 接地系统的设计原则与方法 52第十章

4、施工试验及验收53 1 自控工程的施工531.1 施工工作内容 542 自控工程的试运行和验收 542.1 仪表的调校 542.2 仪表的试运行542.3 仪表的交工验收 55设计总结 56参考文献 57 57第一章 序言1 课程设计的重要性本课程设计旨在培养学生初步分析和设计过程控制工程的能力，使学生在修完有关过程控制基本理论课程基础上，通过该课程学习进一步了解过程控制工程方面的相关知识，能够初步掌握过程控制工程设计的程序和方法、相关规程与规定，进行工程设计的表达和相关设计文件编制。工程设计是工程建设中一个重要的环节，是工程项目实施的依据。没有一个成熟的工程设计，就不可能有一个良好的实施结果

5、，甚至会导致工程项目的失败。作为过控专业的学生，除了要有坚实的理论基础外，还必须掌握一些工程方面的知识，才能成为合格的自动化工程技术人员。通过此次的工程设计，让我们能建立起过程控制工程设计的概念，对过程控制工程设计有一整体的了解。特别是在老师的指导下，进行自控工程设计的训练，使我们在毕业后走上工作岗位，如果在自控工程领域工作，可大大缩短熟悉的过程。可以说自控工程设计是我们过控专业学生的一项基本功，今后无论从事本学科领域的哪方面工作，都是极为有用的。自控工程设计是为了实现生产过程的自动化，用图纸资料和文字资料的形式表达出来全部工作。也是我们工科专业学生加强工程实际观念，进行专业知识全面综合运用的

6、一个极好的过程。自控工程设计是运用过程控制工程的知识，针对某生产工艺流程，实施自控方案的具体体现。完成自控工程设计，既要掌握控制理论及控制工程的基本理论，又要熟悉自动化技术工具的使用方法及型号、规格、价格等信息，而且要学习本专业的有关工程实际知识，如项目概念及项目运作方式、招标及投标、工程设计的程序和方法、仪表安装方式及常用设备材料的规格、型号等。在经过一次自控工程设计的全面训练后，能使我们深深体会到各专业课程所学知识的有机结合和综合应用的重要性。课程设计密切结合过程工业实际的实践环节之一，是学习完过程控制工程课程和下厂实习后进行的一次全面的综合练习。其目的在于加深对过程控制工程设计思想的理解

7、，掌握过程控制领域常用和有效的控制方案和控制系统，掌握过程工业典型操作单元的控制方案和系统特点；并接受严格和系统的实验操作训练，从而为以后的毕业环节工作和担负实际工程任务打下良好和坚实的基础。2 课程设计的任务 1）、了解自控工程设计的任务和方法步骤，其他相关专业的分工与协作。2）、熟悉自控工程设计相关的标准、规程和规定的选用原则。3）、掌握自控设备选型原则、设备及仪表流程表达。4）、掌握自控工程设计中仪表连接、供电供气、控制室设计及安全防护设计原则及方法。 5）、了解自控工程设计中涉及的其他文件的编制方法。自控工程设计的基本任务是负责工艺生产装置于公用工程、辅助工程系统的控制，检测仪表、在线

8、分析仪表和控制及管理用计算机等系统的设计以及有关的顺序控制、信号报警和联锁系统、安全仪表系统（SIS）和紧急停车系统（ESI）的设计。完成这些基本任务时，还要考虑自控所用的辅助设备及附件、电气设备材料、安装材料的选型设计；自控的安全技术措施和防干扰、安全设施的设计；以及控制室、仪表车间与分析器室的设计。 在这个“新体制”中，列出自控工程设计的八项任务：负责生产装置、辅助工程和公用工程系统的检测、控制、报警、联锁/停车和监控/管理计算机系统的设计；负责检测仪表、控制系统及其辅助设备和安装材料的选型设计；负责检测仪表和控制系统的安装设计；负责DCS、PLC、SIS、ESD和上位计算机（监控、管理）

9、的系统配置、功能要求和设备选型，并负责或参加软件的编制工作；负责现场仪表的环境防护措施的设计；接受工艺、系统和其他主导专业的设计条件，提出设备、管道、电气、土建、暖通和给排水等专业的设计条件；负责控制室、分析器室以及仪表车间的设计；负责工厂生产过程计量系统的设计。 按照当前实施的设计“新体制”的要求，自控工程设计阶段的工作可归纳为以下六个方面的内容：根据工艺专业提出的监控条件绘制工艺控制图（PCD: Process Control Drawing）;配合系统专业绘制各版管道仪表流程图（P&ID: Piping and Instrumentation Drawing）;征集研究用户对P&ID及仪

10、表设计规定的意见；编制仪表请购单，配合采购部门开展仪表和材料的采购工作；确定仪表制造上的有关图纸，按仪表制造商返回的技术文件，提交仪表接口条件，并开展有关设计工作；编（绘）制最终自控工程设计文件。在设计工作中，必须严格的贯彻执行一系列技术标准和规定，根据现有同类型工厂或实验装置的生产经验及技术资料，使设计建立在可靠的基础上。在设计过程中，应对工程的情况、国内外自动化水平、自动化技术工具的制造质量和供应情况，以及当前生产中的一些新技术发展的情况进行深入调查研究，才能有一个正确的判断，做出合理的设计。设计中还应加强经济观念，注意提高经济效益。自控工程设计常用的方法是有工艺专业提条件，而自控与工艺专

11、业一起讨论确定控制方案，确定必要的中间储槽及其容量，确定合适的设备余量，确定开、停车以及紧急事故处理方案等。这种设计方法对合理确定控制方案，充分发挥自控专业的主观能动性是有益的。但在实际设计过程中，尤其对一些新工艺，有时主要是由工艺专业提出条件确定控制方案，自控专业进行设计，在某些国外的公司就采用这种做法。3 课程设计的内容和概述 在接到一个工程项目后，进行自控工程设计时，按照什么样的方法来完成这些内容呢？本节介绍完成这些内容的先后顺序和它们之间相互关系。熟悉工艺流程这是自控设计的第一步。一个成功的自控设计，自控设计人员对工艺熟悉和了解的深度将是重要的因素。在这阶段还需要收集工艺中有关的物性参

12、数和重要数据。确定自控方案，完成工艺控制流程图（PCD）了解工艺流程，并在和工艺人员充分协商后，定出各监测点、控制系统，确定全工艺流程的自控方案，在此基础上可画出工艺控制流程图（PCD）,并配合工艺系统专业完成各版管道仪表流程图（P&ID）。仪表选型，编制有关仪表信息的设计文件在仪表选型中，首先要确定的是采用常规仪表还是DCS系统。然后，以确定的控制方案和所有的监测点，按照工艺提供的数据及仪表选型的原则，查阅有关部门汇编的产品目录和厂家的产品样本与说明书，调研产品的性能、质量和价格，选定检测、变送、显示、控制等各类仪表的规格、型号。并编制出自控设备或仪表数据表等有关的信息的设计文件。控制室的设

13、计自控方案的确定，仪表选型后，根据工艺特点，可进行控制室的设计。对采用常规仪表时，首先考虑仪表盘的正面布置，画出仪表盘布置图有关的图纸。然后均需画出控制室布置图及控制室与现场信号连接的有关设计文件，如仪表回路图、端子配线图等。在进行控制室设计中，还应向土建、暖通、电气等专业提出有关的设计条件。节流装置和调节阀的计算控制方案已定，所需的节流装置、调节阀的位置和数量也都已确定，根据工艺数据和有关计算翻番进行计算，分别列出仪表数据表中调节阀及节流装置计算数据表与结果。并将有关条件提供给管道专业，供管道设计之用。仪表供电、供气系统的设计自控系统的实践不仅需要供电，还需要供气（压缩空气作为启动仪表的气源

14、，对于电动仪表及DCS系统，由于目前还大量使用气动调节阀，所以气源是不可少的）。为此需按照仪表的供电、供气负荷大小及配置方式，画出仪表供电系统图、仪表空气管道平面图（或系统图）等设计文件。依据施工现场的田间，完成控制室与现场见联系的相关设计文件等土建、管道等专业的工程设计深入开展后，自控专业的现场条件也就清楚了。此时按照现场的仪表设备的方位、控制室与现场的相对位置及系统的联系要求，进行仪表管线的配置工作。在此基础上可列出有关的表格和绘制相关的图纸，如列出电缆表（管缆）及桥架布置图、现场仪表配线图等。根据自控专业有关的其他设备、材料的选用等情况，完成有关的设计文件自控专业除了进行仪表设备的选用外

15、，这些仪表设备在安装过程中，还需要选用一些有关的其他设备材料。对这些设备材料需根据施工要求，进行数量统计，编制仪表安装材料表。设计工作基本完成后，编写设计文件目录等文件在设计开始时，先初定应完成的设计内容，待整个工程设计工作基本完成后，要对所有的设计文件进行整理，并编制设计文件目录、仪表设计规定、仪表施工安装要求等工程设计文件。上述设计方法和顺序，仅仅是原则性的提法，在实际的工程设计中各种设计文件的编制，还应按自控工程的程序进行。自控专业工程设计的如图1-1所示，工作程序图反应了自控专业在各版P&ID期间所要开展的工作。对于图1-1所示工作程序图有以下几点的说明。图中各版P&ID期间所列的各种

16、设计文件时表示开始编制的时间，有些设计文件在该期间可以完成，有些文件则要延续到设计后期才能完成，如仪表索引、仪表回路图； 图中所列的设计文件对于某个具体工程项目，并不一定都要完成，可以根据需要编绘有关的设计文件。启动仪表时若设计选用，则设计文件应增绘相关图，本程序中未列入；化工工艺专业提交的自控设计条件有两种形式 ，一种为工艺流程图和工艺说明、材料平衡表、主要控制说明等设计资料；一种为“仪表条件图”。两种形式自控专业都能接受；仪表采购的配合工作在基础工程设计阶段就开始了，如向采购部门提供“仪表设计规定”，推荐和评估仪表询价厂商等；仪表定位会议一般与模型审核会（设备、配管模型） 设计的一起召开。

17、对于不开模型设计的工程项目，仪表定位会议往往不正式的召开。而仪表的定位是通过自控专业与管道等专业往返设计图、表以及相互的协商来确定的；程序图中未包括的DCS应用组态所需的设计文件。这类设计文件在过程设计完成后根据需要编制，编制时要完成的设计文件有：工艺流程显示图；各种显示图面编制；重要工艺操作数据储存要求；各类报表格式；其他必须文件。第二章 自动工程设计的认识1 自动工程设计的方法与目的在接到一个工程项目后，进行自控工程设计时，按照什么样的方法来完成这些内容呢？本节介绍完成这些内容的先后顺序和它们之间相互关系。熟悉工艺流程这是自控设计的第一步。一个成功的自控设计，自控设计人员对工艺熟悉和了解的

18、深度将是重要的因素。在这阶段还需要收集工艺中有关的物性参数和重要数据。确定自控方案，完成工艺控制流程图（PCD）了解工艺流程，并在和工艺人员充分协商后，定出各监测点、控制系统，确定全工艺流程的自控方案，在此基础上可画出工艺控制流程图（PCD）,并配合工艺系统专业完成各版管道仪表流程图（P&ID）。仪表选型，编制有关仪表信息的设计文件在仪表选型中，首先要确定的是采用常规仪表还是DCS系统。然后，以确定的控制方案和所有的监测点，按照工艺提供的数据及仪表选型的原则，查阅有关部门汇编的产品目录和厂家的产品样本与说明书，调研产品的性能、质量和价格，选定检测、变送、显示、控制等各类仪表的规格、型号。并编制

19、出自控设备或仪表数据表等有关的信息的设计文件。控制室的设计自控方案的确定，仪表选型后，根据工艺特点，可进行控制室的设计。对采用常规仪表时，首先考虑仪表盘的正面布置，画出仪表盘布置图有关的图纸。然后均需画出控制室布置图及控制室与现场信号连接的有关设计文件，如仪表回路图、端子配线图等。在进行控制室设计中，还应向土建、暖通、电气等专业提出有关的设计条件。节流装置和调节阀的计算控制方案已定，所需的节流装置、调节阀的位置和数量也都已确定，根据工艺数据和有关计算翻番进行计算，分别列出仪表数据表中调节阀及节流装置计算数据表与结果。并将有关条件提供给管道专业，供管道设计之用。仪表供电、供气系统的设计自控系统的

20、实践不仅需要供电，还需要供气（压缩空气作为启动仪表的气源，对于电动仪表及DCS系统，由于目前还大量使用气动调节阀，所以气源是不可少的）。为此需按照仪表的供电、供气负荷大小及配置方式，画出仪表供电系统图、仪表空气管道平面图（或系统图）等设计文件。依据施工现场的田间，完成控制室与现场联系的相关设计文件按照现场的仪表设备的方位、控制室与现场的相对位置及系统的联系要求，进行仪表管线的配置工作。在此基础上可列出有关的表格和绘制相关的图纸，如列出电缆表（管缆）及桥架布置图、现场仪表配线图等。根据自控专业有关的其他设备、材料的选用等情况，完成有关的设计文件自控专业除了进行仪表设备的选用外，这些仪表设备在安装

21、过程中，还需要选用一些有关的其他设备材料。对这些设备材料需根据施工要求，进行数量统计，编制仪表安装材料表。设计工作基本完成后，编写设计文件目录等文件在设计开始时，先初定应完成的设计内容，待整个工程设计工作基本完成后，要对所有的设计文件进行整理，并编制设计文件目录、仪表设计规定、仪表施工安装要求等工程设计文件。上述设计方法和顺序，仅仅是原则性的提法，在实际的工程设计中各种设计文件的编制，还应按自控工程的程序进行。过程控制工程课程设计密切结合过程工业实际的实践环节之一，是学习完过程控制工程课程和下厂实习后进行的一次全面的综合练习。其目的在于加深对过程控制工程设计思想的理解，掌握过程控制领域常用和有

22、效的控制方案和控制系统，掌握过程工业典型操作单元的控制方案和系统特点；并接受严格和系统的实验操作训练，从而为以后的毕业环节工作和担负实际工程任务打下良好和坚实的基础。过程控制工程课程设计是一项重要的实践性教育环节，是学生在校期间必须接受的一项工程训练。在课程设计过程中，在教师指导下，运用工程的方法，通过一个简单课题的设计练习，可使学生初步体验过程控制系统的设计过程、设计要求、完成的工作内容和具体的设计方法，了解必须提交的各项工程文件，也达到巩固、充实和综合运用所学知识解决实际问题的目的。通过课程设计，应能加强学生如下能力的培养：独立工作能力和创造力；综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题

23、的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；编写技术报告和编制技术资料的能力。2 自动工程设计的内容与任务按照当前实施的设计“新体制”的要求，自控工程设计阶段的工作可归纳为以下六个方面的内容： 根据工艺专业提出的监控条件绘制工艺控制图（PCD: Process Control Drawing）; 配合系统专业绘制各版管道仪表流程图（P&ID: Piping and Instrumentation Drawing）； 征集研究用户对P&ID及仪表设计规定的意见； 编制仪表请购单，配合采购部门开展仪表和材料的采购工作； 确定仪表制造上的有关图纸，按仪表制造商返回的技术文件，提

24、交仪表接口条件，并开展有关设计工作； 编（绘）制最终自控工程设计文件。在设计工作中，必须严格的贯彻执行一系列技术标准和规定，根据现有同类型工厂或实验装置的生产经验及技术资料，使设计建立在可靠的基础上。在设计过程中，应对工程的情况、国内外自动化水平、自动化技术工具的制造质量和供应情况，以及当前生产中的一些新技术发展的情况进行深入调查研究，才能有一个正确的判断，做出合理的设计。设计中还应加强经济观念，注意提高经济效益。自控工程设计常用的方法是有工艺专业提条件，而自控与工艺专业一起讨论确定控制方案，确定必要的中间储槽及其容量，确定合适的设备余量，确定开、停车以及紧急事故处理方案等。这种设计方法对合理

25、确定控制方案，充分发挥自控专业的主观能动性是有益的。但在实际设计过程中，尤其对一些新工艺，有时主要是由工艺专业提出条件确定控制方案，自控专业进行设计，在某些国外的公司就采用这种做法。自控工程设计的基本任务是负责工艺生产装置于公用工程、辅助工程系统的控制，检测仪表、在线分析仪表和控制及管理用计算机等系统的设计以及有关的顺序控制、信号报警和联锁系统、安全仪表系统（SIS）和紧急停车系统（ESI）的设计。完成这些基本任务时，还要考虑自控所用的辅助设备及附件、电气设备材料、安装材料的选型设计；自控的安全技术措施和防干扰、安全设施的设计；以及控制室、仪表车间与分析器室的设计。第三章 HPF法脱硫工艺设计

26、的介绍1 HRF法脱硫工艺简介HPF法脱硫属湿式催化氧化法脱硫工艺，是PDS脱硫工艺4的改进工艺，两者的区别在于所使用的催化剂略有差异：前者使用对苯二酚加PDS及硫酸亚铁的复合催化剂(HPF)，后者使用PDS催化剂。HPF催化剂在脱硫和再生过程中均有催化作用，是利用焦炉煤气中的氨做吸收剂，以HPF为催化剂的湿式氧化脱硫。煤气中的H2S等酸性组分由气相进入液相与氨反应，转化为硫氢化铵等酸性铵盐，再在空气中氧的氧化下转化为硫。HPF法脱硫选择使用HPF(钴铁类)复合型催化剂，可使焦炉煤气的脱硫效率达到99%左右。1.1 脱硫工艺原理和工艺流程 HPF法脱硫工艺置于喷淋式饱和器法生产硫铵的工艺之后，

27、从鼓风冷凝工段来的温度约55 的煤气，首先进入直接式预冷塔与塔顶喷洒的循环冷却水逆向接触，被冷至3035然后进入脱硫塔。预冷塔自成循环系统，循环冷却水从塔下部用预冷循环泵抽出送至循环水冷却器，用低温水冷却至2025后进入塔顶循环喷洒。采取部分剩余氨水更新循环冷却水，多余的循环水返回鼓风冷凝工段，或送往酚氰污水处理站。煤气在脱硫塔内与塔顶喷淋下来的脱硫液逆流接触以吸收煤气中的硫化氢、氰化氰(同时吸收煤气中的氨，以补充脱硫液中的碱源)。脱硫后煤气含硫化氢降至50mgm3。左右，送入硫酸铵工段。其主要反应为：NH3 + H2O NH4OH (1)H2S + NH4OH NH4HS + H2O (2)

28、2NH4OH + H2S (NH4)2 S + 2H2O (3)NH4OH + HCN NH4CN + H2O (4)NH4OH + CO2 NH4CO3 (5)NH4OH + NH4HCO3 (NH4)2CO3 + H2O (6)NH4OH + NH4HS + (x一1)S (NH4)2Sx + 2H20 (7)吸收了H2S、HCN的脱硫液从脱硫塔底排出，经液封槽满流人反应槽。然后用脱硫循环液泵抽出后送人再生塔底部，再生塔的塔底部通人压缩空气，使溶液在塔内得以氧化再生。再生空气从再生塔顶放散管至洗净塔洗涤后放散，再生后的溶液从塔顶经液位调节器自流回脱硫塔循环再生。其主要反应为：再生反应NH4

29、HS + 12O2 NH4OH + S (8)(NH4)2S + 12O2 + H2O 2NH4OH + S (9)(NH4)2S + 12O4 + H2O 2NH4OH + S (10)除上述反应外，还进行以下副反应2NH4HS + 2O2 (NH4)2S2O3 + H2O (11)2(NH4)2S2O3 + O2 2(NH4)2SO4 + 2S (12)浮于再生塔顶部扩大部分的硫磺泡沫，利用位差自流人泡沫槽，经澄清分层后，清液返回反应槽，硫泡沫用泡沫泵送人熔硫釜，经数次加热、脱水，再进一步加热熔融，最后排出熔融硫磺，经冷却后装袋外销。系统中不凝性气体经尾气洗净塔洗涤后放散。为避免脱硫液中副

30、反应盐类积累影响脱硫效果，排出少量废液送往配煤。自鼓风冷凝送来的剩余氨水，经氨水过滤器除去夹带的煤焦油等杂质，进入换热器与蒸氨塔底排出的蒸氨废水换热后进入蒸氨塔，用直接蒸汽将氨蒸出。同时向蒸氨塔上部加一些稀碱液以分解剩余氨水中的固定铵盐。蒸氨塔顶部的氨气经分凝器和冷凝冷却器冷凝成含氨大于10 的氨水送人反应槽，以增加脱硫液中的碱源。其工艺流程图如下：图2.1 氨法HPF脱硫工艺流程1.2 HPF法脱硫工艺特点和操作条件HPF法脱硫工艺特点以氨为碱源、HPF为催化剂的焦炉煤气脱硫脱氰新工艺，具有较高的脱硫脱氰效率(脱硫效率99%，脱氰效率80%)，脱硫后煤气H2s含量在50mgm3以下。而且流程

31、短，不需外加碱，催化剂用量小，脱硫废液处理简单，操作费用低，一次性投资省。硫磺收率一般为50% 60%，硫损失约为40%，这部分硫主要生成硫氰酸铵和硫代硫酸铵随废液流失，其废液量约为300500kg(1000m3h)，废液回兑至配煤中，对焦炭的质量有一定的影响。硫膏产品质量不理想，外观多为暗灰色，纯度90%左右，产品销售难度大。若后续能再配置硫膏生产硫酸的工艺，硫酸用于硫铵生产，则HPF工艺不失为一种完善的工艺。脱硫塔中可以填充聚丙烯填料(或波纹填料)，不易堵塞，脱硫塔操作阻力较小，生产成本较低。脱硫废液送往配煤，工艺简单，对周边环境无污染。再生塔采用空气与脱硫液预混再生，再生过程排放的尾气量

32、少，尾气含氨达25gm3左右，如直接排往大气不但损失了氨，而且还会污染环境，故尾气必须进一步净化处理。在脱硫过程中，因氨生成(NH4)2S2O3和NH4CNS等氨盐随废液回兑至配煤中，以及再生尾气带出而损失一部分。氨的损失率约15%。HPF法脱硫工艺操作条件山西南村化工设计焦炭年产量为150万吨，与参考文献12中年产145万吨的涟钢焦化厂非常相似。涟钢的实际生产情况对本设计有莫大的帮助。 脱硫液中盐类的积累脱硫过程中生成的脱硫溶液中(NH4)2S2O3和NH4CNS，在催化再生过程中与氧反应生成NH3H2O后又重新参与脱硫反应，因此能降低脱硫过程中氨的消耗量。由于再生反应可控制NH4CNS的生

33、成，故脱硫液中NH4CNS的增长速度较为缓慢。但脱硫液中的盐类积累到超过250gL时，对脱硫效率的影响很明显。 煤气及脱硫液温度当脱硫液温度较高时，会增大溶液表面上的氨气分压，使脱硫液中氨含量降低，脱硫效率随之下降。但脱硫液的温度太低也不利于再生反应的进行，因此，在生产过程中宜将煤气温度控制在2535，脱硫液温度应控制在3540。 脱硫液和煤气中的含氨量脱硫液中所含的氨由煤气供给，煤气中的含氨量对操作的影响很大，当氨硫物质的量之比不小于1，煤气中煤焦油含量不大于50mgm3、含萘小于05gm3时，即使一塔操作，其脱硫效率也可达99左右，脱氰效率大于80，当氨硫物质的量之比小于1时，即使采用双塔

34、脱硫工艺，也必须对操作参数适当调整后才能保证脱硫效率。当煤气含氨量小于3gm3时，脱硫液中所含的氨小于7gL时，脱硫效率就会明显下降。 液气比对脱硫效率的影响增加液气比可使传质面迅速更新，以提高其吸收推动力，有利于脱硫效率的提高。但液气比达到一定程度后，脱硫效率的增加量不明显，反而会增加循环泵的动力消耗，故液气比也不宜太大。 再生空气量与再生时间氧化lkg硫化氢的理论空气用量不足2m3，在实际再生生产中，考虑到浮选硫泡沫的需要，再生塔的鼓风强度一般控制在100m3(m2h)。由于HPF催化剂在脱硫和再生过程中均有催化作用，故可适当降低再生空气量。但是，减少再生空气量后会影响硫泡沫的漂浮效果，因

35、此在实际生产中不降低再生空气量，而是适当减少再生停留时间，再生生产操作控制在20min左右。 煤气中杂质对脱硫效率的影响生产实践表明，煤气中煤焦油和萘等杂质不仅对煤气的脱硫效率有较大影响，还会使硫磺颜色发黑。因此，要求进入脱硫塔的煤气中煤焦油含量小于50mgm3，萘含量不大于05gm3。 硫渣再生塔顶部硫泡沫进入熔硫工序，在熔硫过程中产生的硫渣，可送回硫釜中熔硫，这样还可减轻硫渣对环境的污染。但是目前一些熔硫釜的运行操作情况不理想，硫渣和硫膏分离不好，而操作费用又高，现在一些厂使用了板框压滤机替代熔硫釜分离硫泡沫成清液和硫膏，硫膏含硫在7075。板框压滤机操作，设备费和操作费低，但劳动强度大，

36、操作环境差，生产的硫膏价值低。1.3主要工艺操作控制指标主要控制指标如下：预冷塔补充氨水温度 40入脱硫塔煤气温度 2535入脱硫塔脱硫循环液温度 3545脱硫循环液泵出口压力 0.5MPa进再生塔空气压力 05MPa脱硫塔阻力 1500Pa预冷塔阻力 5gLH(对苯二酚) 0103gLPDS含量 812mgkgF(硫酸亚铁) 0103gL悬浮硫 15gLNH4CNS和(NH4)2S2O3含量 250gL 2 控制方案管道仪表流程图(P&ID)的绘制是控制工程设计的核心内容，虽然在设计新体制中、各版管道仪表流程图(P&ID)并不归在控制专业工程设计的设计文件内，但它仍是整个控制设计的龙头。所以

37、控制设计人员必须认真仔细地配合工艺、系统设计人员完成管道仪表流程图(P&ID)。2.1 自控方案确定原则要进行生产过程的控制设计，必须先要了解生产过程的构成及特点。以化工生产过程为例来说明。化工生产过程的构成可由下图表示：图 1 化工生产过程的主体一般是化学反应过程，化学反应过程中所需的化工原料，首先送入输人设备。然后将原料送入前处理过程，对原料进行分离或精制，使它符合化学反应对原料提出的要求和规格。化学反应后的生成物进入后处理过程，在此将半成品提纯为合格的产品并回收未反应的原料和副产品，然后进人输出设备中贮存。同时为了化学反应及前、后处理过程的需要，还有从外部提供必要的水、电、汽以及冷量等能

38、源的公用工程。有时，还有能量回收和三废处理系统等附加部分。化工生产过程的特点是产品从原料加工到产品完成，流程都较长而复杂，并伴有副反应。工艺内部各变量间关系复杂操作要求高。关键设备停车会影响全厂生产。大多数物料是以液体或气体状态，在密闭的管道、反应器。塔与热交换器等内部进行各种反应、传热、传质等过程。这些过程经常在高温、高压、易燃、易爆、有毒、有腐蚀、有刺激性臭味等条件下进行。控制方案的正确确定应当在与工艺人员共同研究的基础上进行。要把控制设计提到一个较高的水平，控制设计人员必须熟悉工艺，这包括了解生产过程的机理，掌握工艺的操作条件和物料的性质等。然后，应用控制理论与过程控制工程的知识和实际经

39、验，结合工艺情况确定所需的控制点，并决定整个工艺流程的控制方案。控制方案的确定主要包括以下几方面的内容：正确选定所需的检测点及其安装位置；合理设计各控制系统，选择必要的被控变量和恰当的操纵变量；生产安全保护系统的建立。包括声、光信导报警系统、联锁系统及其他保护性系统的设计。在控制方案的确定中还应处理好以下几个关系：可靠性与先进性的关系在控制方案确定时，首先应考虑到它的可靠性，否则设计的控制方案不能被投运、付之实践，将会造成很大的损失。在设计过程中将会有两类情况出现，一类是设计的工艺过程已有相同或类似的装置在生产运转中。此时，设计人员只要深入生产现场进行调查研究，吸收现场成功的经验与原设计中不足

40、的教训，其设计的可靠性是较易保证的。另一类是设计新的生产工艺，则必须熟悉工艺，掌握控制对象，分析扰动因素，并在与工艺人员密切配合下，确定合理的控制方案。可靠性是一个设计成败的关链因素。但是从发展的眼光看，要推动生产过程自动化水平不断提高，使生产过程处在最佳状态下运行，获取最大的经济效益，先进性将是衡量设计水平的另一个重要标准。随着计算机技术成功地应用于生产过程的控制后，除了常规的单回路、串级、比值、均匀、前馈、选择性等控制系统已广泛应用外，一些先进的控制算法。如纯滞后补偿、解耦、推断、预测、自适应、最优等也能借助于计算机的灵活、丰富的功能，较为容易地在过程控制中实现。况且，近年来人们对生产过程

41、的认识逐步深化，人工智能的研究卓有成效，这些都为自动化水平的进一步提高创造了有利条件。所以，在考虑控制方案时，必须处理好可靠性与先进性之间的关系。一般来说，可以采用以下两种方法：一种是留有余地，为下步的提高水平创造好条件。也就是在眼前设计时要为将来的提高工作留出后路，不要造成困难。另一种是做出几种设计方案，可以先投运简单方案，再投运下一步的方案。采用DCS等计算机控制系统后完全可以通过软件来改变方案这为方案的改变提供了有利的条件。控制与工艺、设备的关系要使控制方案切实可行，控制设计人员熟悉工艺，并与工艺人员密切配合是必不可少的。然而，目前大多数是先定工艺，再确定设备，最后再配控制系统。由工艺方

42、面来决定控制方案，而自动化方面的考虑不能影响到工艺设计的做法是较为普遍的状况。从发展的观点来看，控制人员长期处于被动状态并不是正常的现象。工艺、设备与控制三者的整体化将是现代工程设计的标志。技术与经济的关系设计工作除了要在技术上可靠、先进外，还必须考虑到经济上的合理性。过程中应在深入实际调查研究的基础上，进行方案的技术、经济性的比较。处理好技术与经济的关系，控制水平的提高将会增加仪表等软、硬件的投资，但可能从改变操作、节省设备投资或提高生产效益、节省能源等方面得到补偿。当然，盲目追求而无实效的做法，并不代表技术的先进，而只能造成经济上的损失。此外，自动化水平的高低也应从工程实际出发，对于不同规

43、模和类型的工程，做出相应的选择，使技术和经济得到辨证的统一。2.2 几个典型的控制图1）、温度报警联锁控制入脱硫塔煤气的温度必须控制在2535之间，这就需要对入脱硫塔前的煤气管道的煤气温度进行检测，看是否符合要求。如果达不到要求，温度偏高或者偏低，都将警报显示，同时调控煤气入口阀门，防止事故发生。该联锁机构主要由PLC控制实现，温度检测仪表具有报警空能，当超出温度范围时，都将进行报警显示。同时通过PLC控制信号，调节煤气管路的阀门。控制系统如下图。控制系统PLC采用西门子S7200-CN，CPU选用221具有6/4个输入/输出通道，I/O通道分配如图PLC控制程序如下： 当温度过高或者过低，超

44、出额定范围时，接通的I0.0或I0.1位变为1，报警复位没接通，此时报警信号灯亮，表示温度超出范围。然后计时器开始计时，2分钟后（该时间范围可以根据现场情况调节），如果温度问题仍然没有解决，则控制阀门，关闭煤气进入通道，防止事故发生。2） 、脱硫塔液位控制 工艺中规定，脱硫塔的液位不能超过入煤气管道高度，所以需要对脱硫塔的液位进行检查，并调控。液位调控可以在入液处控制，也可以在出液处控制，本系统在脱硫塔的出液处进行调控。首先检测脱硫的液位高度，然后通过控制器，调控下游的液体流量，达到满足液位不超过煤气管道的高度的要求。控制系统如图3）、脱硫循环液泵出口压力控制 脱硫循环液泵出口压力要求达到0.

45、5MPa，这就需要对泵出口压力进行检测与调控。在泵出口处使用智能控制仪表，首先检测泵出口的压力，当压力达不到要求值时，对泵进行控制，加大其功率，使其满足压力要求值。控制系统如图 2.3 设计中图形符号的统一规定在控制工程设计的图纸上，按设计标准，均有统一规定的图例、符号。在本节把行业标准过程检测和控制系统用文字代号和图形符号中的一些主要内容作简要介绍，这些文字代号和图形符号主要用于工艺控制流程图、管道仪表流程图的应用。仪表位号在检测、控制系统中，构成一个回路的一组工业自动化仪表，其中每个仪表(或元件)都用仪表位号来标识。仪表位号由字母代号组合和回路编号两部分组成，仪表位号中的第一位字母表示被测

46、量，后继字母表示仪表的功能；回路的编号由工序号和顺序号组成，一般用三位至五位阿拉伯数字表示，如下所示。 仪表位号按被测量变量不同进行分类：即同一个装置(或工序)的同类被测量变量的仪表位号中顺序编号是连接的，但允许中间有空号；不同被测变量的仪表位号不能连续编号。仪表位号在管道仪表流程图和系统图中的标注方法是：字母代号填写在仪表圆圈的上半圆中；回路编号填写在下半圆中，如图22所示。图中(a)表示安装在集中仪表盘面上的位号为TRC-131的温度记录与控制仪表，(b)表示就地安装的位号为PI-1201的压力指示仪表。在编制仪表位号中，还有一些具体的规定，现摘要介绍如下。多机组的仪表位号一般按顺序编制，

47、而不用同一位号加尾缀的方法。如果同一仪表回路中有两个以上相同功能的仪表，可用仪表位号加尾缀(大写英文字母)的方法加以区别。例如：FT-201A、FT-201B表示同一回路内的两台流量变送器。当属于不同工序的多个检测元件共用一台显示仪表时显示仪表位号在回路编号中不表示工序号，只编制顺序号；在显示仪表回路编号后加阿拉伯数字顺序号尾级的方法表示检测元件的仪表位号。例如：多点温度指示仪的仪表位号为TI-1，相应的检测元件仪表位号为TE-1，TE-2，。当一台仪表由两个或多个回路共用时，各回路的仪表位号都应标注，例如：一台双笔记录仪记录流量和压力时，仪表位号为FR-121PR-131，若用于记录两个回路

48、的压力时，仪表位号应为PR-123PR-124或PR-123124。仪表位号的第一位字母代号(或者是被测变量和修饰字母的组合)只能按被测变量来选用，而不是按照仪表的结构或被控变量来选用。例如：当被测变量为流量时，差压式记录仪应标注FR，而不是FDR，控制阀应标注FY；当被测变量为压差时，差压式记录仪应标注PDR，控制阀应标注PDV。仪表位号中表示功能的后继字母，是按照读出或输出功能而不是按照被控变量选用，后继字母应按IRCTQSA的顺序标注。仪表位号的功能字母代号最多不要超过四个字母。一台仪表具有指示、记录功能时仪表位号的功能字母只标注字母“R”，而不标注字母“I”。一台仪表具有开关、报警功能

49、时，只标注字母代号“A，而不标注“S”。当字母“SA”出现时，表示这台仪表具有联锁和报警功能。一台仪表具有多功能时，可以用多功能字母代号“U”标注，也可以将仪表的功能字母代号分组进行标注。例如：一个温度控制器带有湿度开关，则可用两个相切的圆圈分别填人TIC-301和TAS-301来表示。文字代号表2-1列出了仪表位号中表示被测变量和仪表功能的字母代号，表2-2列出了常用被测变量及仪表功能字母组合的示例。图形符号过程检测和控制系统的图形符号，一般来讲包括测量点、连接线（引线、信号线）和仪表圆圈三部分组成。(一)测量点测量点(包括检出元件)是由过程设备或管道符号引到仪表圆圆的连接引线的起点，一般无

50、特定的图形符号，如图2-3所示。(二)连接线图形符专仪表圆圈与过程测量点的连接引线，通用的仪表信号线和能源线的符号是细实线。如图2-5所示。当有必要标注能源类别时，可采用相应的缩写字标注在能源线符号之上。例如AS-0.14为0.14MPa的空气源，ES-24DC为24v的直流电源。当通用的仪表信号线为如实线可能造成混淆时，通用信号线符号可在细实线上加斜短划线(斜短划线与纫实线成450角)。当有必要区分信号线的类别时还可以专门的图形符号来表示，如图2-6所示。在复杂系统中，当有必要表明信息流动的方向时，应在信号线符号上加箭头。图2-7所示为通用信号线上加箭头的情况。连接线的交叉和连接线的相接图形

51、符号有两种方式，在同一个工程中只能任选一种。图28所示为连接线的交叉为断线；连接线相接不打点。而图2-9所示为连接线的交叉不断线：连接线相接则需打点。(三)仪表图形符号1常规仪表图形符号仪表图形符号是直径为12M(或10MM)的细实线圆圈。仪表位号的字母或阿拉伯数字较多，圆圈不能容纳时，可以断开，如图2-10所示。处理两个或多个变量(而不采用多变量字母u标注)，或处理一个变量但有多个功能的复式仪表，可用相切的仪表团圆表示，如图211所示。2分散控制系统仪表图形符号分散控制系统仪表图形符号是直径为12mm(或10mm)的细实线圆圈，外加与圆圈相切的细实线方框，如图2-13所示。作为分散控制系统一

52、个部件的计算机功能图形符号，是对角线长为12mm(或10mm)的细实线六边形，如图2-14所示。(四)表示仪表安装位置的图形符号表2-3所示为仪表安装位置的图形符号。(五)控制闯的图形符号控制阀的图形符号分别如表2-4、表2-5和表2-6所示；第四章 自动控制设备的选择 1.几种常见控制装置特点及比较 1）、PLC控制系统PLC传统的继电器回路发展而来，主要特点如下：（1）从开关量控制发展到顺序控制、运送处理，是从下往上的。（2）连续PID控制等多功能，PID在中断站中。（3）可用一台PC机为主站，多台同型PLC为从站。（4）也可一台PLC为主站，多台同型PLC为从站，构成PLC网络。这比用P

53、C机作主站方便之处是：有用户编程时，不必知道通信协议，只要按说明书格式写就行。（5）PLC网格既可作为独立DCS/TDCS，也可作为DCS/TDCS的子系统。（6）大系统同DCS/TDCS，如TDC3000、CENTUMCS、WDPFI、MOD300。 （7）PLC网络如Siemens公司的SINECL1、SINECH1、S4、S5、S6、S7等，GE公司的GENET、三菱公司的MELSECNET、MELSECNET/MINI。 （8）主要用于工业过程中的顺序控制，新型PLC也兼有闭环控制功能。 （9）制造商：GOULD（美）、AB（美）、GE（美）、OMRON（日）、MITSUBISHI（日）、Siemens（德）等。PLC控制系统的组成:由PLC构成的控制系统也是由输入、输出和控制三部分组成，PLC控制系统的输入、输出部分和电器控制系统的输入、输出部分基本相同，但控制部分是采用“可编程”的PL