CN111221357B - 一种防氨氧化反应炉***的自动控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种防氨氧化反应炉***的自动控制装置，涉及化工技术领域，其结构为：氨储罐依次与氨蒸发器、氨缓冲罐A、氨缓冲罐B、氨过滤器、氨空混合器、氧化炉、气包、废热锅炉、余热回收器B相连通；鼓风机与空气过虑室相连通，余热回收器B还与氨气氨空混合器相连通；余热回收器A与氨蒸发器相连通；其中氨气管路上加装有多个电磁阀、多级气动薄膜调节阀、压力表。氨气管路上还加装有氨气流量计、空气管路上加装有空气流量计、氧化炉内设有热电偶温度计。中控室设有DCS***，各测定值于电脑上时事显示，测定值超过设定值有声光报警***。本发明的有益效果在于：防爆效果好，能够有效减少人员和财产损失；避免人为控制的操作失误。
Description
技术领域
本发明涉及化工技术领域，特别是涉及一种防氨氧化反应炉***的自动控制装置。
背景技术
氨气为有毒、易燃、易爆气体，氨气在空气中***下限为15%，***上限27%；氨气与空气的混合气在反应时要控制好氨气的浓度，如达到下限时有***的危险；这就需要研制一种防氨氧化反应炉***的自动控制装置用于生产成为现实所需。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种防氨氧化反应炉***的自动控制装置，其特征在于：氨储罐（1）与氨蒸发器（2）相连通，氨蒸发器（2）与氨缓冲罐A（3）相连通，氨缓冲罐A（3）与氨缓冲罐B（4）相连通，氨缓冲罐B（4）与氨过滤器（5）相连通，氨过滤器（5）与氨空混合器（11）相连通，氨空混合器（11）与氧化炉（10）相连通，氧化炉（10）与废热锅炉（8）相连通，废热锅炉（8）与余热回收器B（7）相连通，余热回收器B（7）与鼓风机（12）相连通，鼓风机（12）与空气过虑室（13）相连通，余热回收器B（7）还与氨空混合器（11）相连通，余热回收器A（6）与氨蒸发器（2）相连通；所述氨蒸发器（2）与氨缓冲罐A（3）的管道中设置有气压表P1，氨缓冲罐A（3）与氨缓冲罐B（4）的管道中设置有气压表P2，氨缓冲罐B（4）与氨过滤器（5）的管道中设置有气压表P3，氨过滤器（5）与氨空混合器（11）的管道中设置有气压表P4；P1的压力>P2的压力>P3的压力>P4的压力；氨过滤器与氨空混合器的管路上装有氨气流量计FRC1，鼓风机出口两空气管路上装两空气流量计FRC2与FRC3；氨储罐（1）与氨蒸发器（2）之间设置有电磁阀及气动薄膜调节阀、氨蒸发器（2）与氨缓冲罐A（3）、氨缓冲罐A（3）与氨缓冲罐B（4）、氨缓冲罐B（4）与氨过滤器（5）间设有气动薄膜调节阀、氨过滤器（5）与氨空混合器（11）之间设置有电磁阀及气动薄膜调节阀；氧化炉（10）内设置有热电偶温度计与DCS***的高温报警装置相联接，高温报警装置与氨空混合器（11）之间的电磁阀连接。
氨蒸发器P1的压力：P1=0.18MPa=1.8 Kgf/cm2，（一级调节）；如压力低于0.18MPa，其前面的薄膜调节阀开度将增大；反之薄膜调节阀开度将减小或关闭；
氨缓冲罐出口P2的压力：P2=0.14MPa=1.4Kg/cm2=140KPa，（二级调节）；如压力低于0.14MPa，其前面的薄膜调节阀开度将增大，反之调节阀开度将减小或关闭；
氨流量调节P3的压力：P3=0.1MPa=1.0Kg/cm2=100KPa，（三级调节）；如压力低于0.1MPa，其前面的薄膜调节阀开度将增大，反之薄膜调节阀开度将减小或关闭；
氨空混合器P4的压力：P4=0.23Kgf/cm2=23KPa；如气氨流量降低，其前面的薄膜调节阀开度将增大，反之调节阀开度将减小或关闭；
氨蒸发器前电磁阀切断压力：P＞0.18MPa=1.80Kgf/cm2。
防氨氧化反应炉***的自动控制装置控制报警值：
氨蒸发器出口P1的压力：P2≥0.17MPa=1.7Kg/cm2；
氨四级流量调节P4的压力：P≥38KPa；
氧化炉温度：t≥830℃；
氧化炉温度：t≤760℃；
缓冲罐氨气温度：t≤10℃；
汽泡液位：H≥600mm；
汽泡液位：H≤240mm。
防氨氧化反应炉***的自动控制装置电磁阀切断控制值
氨蒸发器P1的压力：P≥0.18MPa=1.80Kgf/cm2；
氨空混合器P4的压力：P4≥45KPa=0.45Kgf/cm2；
氧化炉温度：t≥845℃；
由氨流量与空气流量自动计算的氨空混合器氨浓度：NH3%≥11.5
鼓风机供电中断，快速切断氨储罐（1）与氨蒸发器（2）和氨过滤器（5）与氨空混合器（11）之间设置的电磁阀。
其中氨气管路上加装有多个电磁阀、多级气动薄膜调节阀、压力表；氨气管路上还加装有氨气流量计、空气管路上加装有空气流量计、氧化炉内设有热电偶温度计。中控室设有DCS***，各测定值于电脑上时事显示，测定值超过设定值有声光报警***。中控室设有SIS***，当各影响安全参数测定值（氨浓度、氧化炉温度、P4压力）达到上限值时，***自动切断氨空混合器前的电磁阀，中断氨的的供应。
本发明的原理及使用方法：氨（NH3）氧化制硝酸（HNO3），作为硝酸钾（KNO3）生产的原料。其通过气氨（NH3）与空气在铂网上氧化反应生成一氧化氮（NO）。一氧化氮（NO）在塔内与空气中氧气（O2）进一步氧化生成二氧化氮（NO2），二氧化氮（NO2）用水喷淋吸收生成硝酸（HNO3）。反应式如下。
1) 4NH3 + 5O2=4NO + 6H2O
(2) 2NO + O2 =2NO2
(3) 3NO2 + H2O=2HNO3 + NO
氨气在空气中***下限为15%，***上上限27%，氨空混合气在铂网上反应时要控制好氨气的浓度，如浓度在上下限范围内时就有***的危险；生产实际配比氨浓度为9～11%，气氨通过液氨受热气化而成，为稳定控制氨流量，装置上设置多个氨缓冲罐，罐间管道上设置气动薄膜调节阀，自动控制各罐及管道上的压力；如此多级稳压，最终稳定氨流量计前的压力，保证流量的平稳，消除流量瞬间波动。
辅助控制方法
（1） 如空气流量波动也会影响氨气与空气比值，对此设置空气流量计，观测、调节氨浓度。
（2）氨浓度上升，氧化炉内温度会升高，对此设置氧化炉温度测定、报警装置；设置了氨浓度指示、报警装置。
（3）如突然断电，鼓风量会迅速下降，而氨量不会有大的变化，此种情况下氨浓度会迅速上升，因此在各氨管中上设置了多个电磁阀，如风机供电如故障、或突然断电，氨罐、氨管路电磁阀会自动关闭，切断氨的供应。
（4）紧急处理：遇到意想不到情况时，控制室设置有紧急按钮，人工按下紧急按钮时各管路上电磁阀全切断。
硝酸车间中控室设置DCS***，各阀的开闭情况、各缓冲罐压力、空气、氨气流量、浓度均在电脑上时事显示。
如各控制点出现测定值达到预警控制范围，会进行声光报警，提醒操作者注意；如测定值进一步升到危险范围时，***会自动响应，自动切断氨供应。
本发明的有益效果在于：防爆效果好，能够有效减少人员和财产损失；避免人为控制的操作失误，完全可以由本发明的装置控制氧化炉的安全运行。中控室设有DCS***，各测定值于电脑上时事显示，测定值超过设定值有声光报警***。本发明的有益效果在于：防爆效果好，能够有效减少人员和财产损失；避免人为控制的操作失误。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1局部放大图；
图3为图1局部放大图；
图4为图1局部放大图；
图5为DCS（分散控制***）控制***图；
图6为SIS（安全仪表***）***图；
图中：1、氨储罐，2、氨蒸发器，3、氨缓冲罐A，4、氨缓冲罐B，5、氨过滤器，6、余热回收器A，7、余热回收器B，8、废热锅炉，9、气包，10、氧化炉，11、空气混合器，12、鼓风机，13、空气过虑室。
具体实施方式
实施例1，一种防氨氧化反应炉***的自动控制装置，其特征在于：氨储罐（1）与氨蒸发器（2）相连通，氨蒸发器（2）与氨缓冲罐A（3）相连通，氨缓冲罐A（3）与氨缓冲罐B（4）相连通，氨缓冲罐B（4）与氨过滤器（5）相连通，氨过滤器（5）与氨空混合器（11）相连通，氨空混合器（11）与氧化炉（10）相连通，氧化炉（10）（9）与废热锅炉（8）相连通，废热锅炉（8）与余热回收器B（7）相连通，余热回收器B（7）与鼓风机（12）相连通，鼓风机（12）与空气过虑室（13）相连通，余热回收器B（7）还与氨空混合器（11）相连通，余热回收器A（6）与氨蒸发器（2）相连通；所述氨蒸发器（2）与氨缓冲罐A（3）的管道中设置有气压表P1，氨缓冲罐A（3）与氨缓冲罐B（4）的管道中设置有气压表P2，氨缓冲罐B（4）与氨过滤器（5）的管道中设置有气压表P3，氨过滤器（5）与氨空混合器（11）的管道中设置有气压表P4；P1的压力>P2的压力>P3的压力>P4的压力；氨储罐（1）与氨蒸发器（2）之间设有电磁阀与气动薄膜调节阀、氨蒸发器（2）与氨缓冲罐A（3）、氨缓冲罐A（3）与氨缓冲罐B（4）、氨缓冲罐B（4）与氨过滤器（5）均设有气动薄膜调节阀、氨过滤器（5）与氨空混合器（11）之间设置有电磁阀及气动薄膜调节阀；氧化炉（10）内设置有高温报警装置，高温报警装置与所述的所有电磁阀连接。
氨蒸发器P1的压力：P1=0.18MPa=1.8 Kgf/cm2，（一级调节）；
氨缓冲罐出口P2的压力：P2=0.14MPa=1.4Kgf/cm2=140KPa，（二级调节）；
氨流量调节P3的压力：P3=0.1MPa=1.0Kgf/cm2=100KPa，（三级调节）；
氨空混合器P4的压力：P4=0.23Kg/cm2=23KPa；（四级调节）；
氨蒸发器前电磁阀切断压力：P＞0.18MPa=1.80Kgf/cm2。
防氨氧化反应炉***的自动控制装置控制报警值：
氨缓冲罐P1的压力：P1≥0.17MPa=1.7Kg/cm2；
氨流量调节P4的压力：P≥38KPa；
氧化炉温度：t≥830℃；
氧化炉温度：t≤760℃；
缓冲罐氨气温度：t≤10℃；
汽泡液位：H≥600mm；
汽泡液位：H≤240mm。
防氨氧化反应炉***的自动控制装置电磁阀切断控制值
氨蒸发器P1的压力：P≥0.18MPa=1.80Kgf/cm2；
氨空混合器P4的压力：P4≥45KPa=0.45Kgf/cm2；
氧化炉温度：t≥845℃；
由氨流量与空气流量自动计算的氨空混合器氨浓度：NH3%≥11.5
鼓风机供电中断，快速切断氨储罐（1）与氨蒸发器（2）和氨过滤器（5）与氨空混合器（11）之间设置的电磁阀。图5是DCS***对工艺各环节测定值的时事显示。图6是相关测定值如氧化炉温度，氨空混合气中氨浓度，氨气压力P4达高限值时SiS***自动切断氨过滤器与氨空混合器间电磁阀的逻辑关系图。
实施例2，一种防氨氧化反应炉***的自动控制装置，其特征在于：氨储罐（1）与氨蒸发器（2）相连通，氨蒸发器（2）与氨缓冲罐A（3）相连通，氨缓冲罐A（3）与氨缓冲罐B（4）相连通，氨缓冲罐B（4）与氨过滤器（5）相连通，氨过滤器（5）与氨空混合器（11）相连通，氨空混合器（11）与氧化炉（10）相连通，氧化炉（10）（9）与废热锅炉（8）相连通，废热锅炉（8）与余热回收器B（7）相连通，余热回收器B（7）与鼓风机（12）相连通，鼓风机（12）与空气过虑室（13）相连通，余热回收器B（7）还与氨空混合器（11）相连通，余热回收器A（6）与氨蒸发器（2）相连通；所述氨蒸发器（2）与氨缓冲罐A（3）的管道中设置有气压表P1，氨缓冲罐A（3）与氨缓冲罐B（4）的管道中设置有气压表P2，氨缓冲罐B（4）与氨过滤器（5）的管道中设置有气压表P3，氨过滤器（5）与氨空混合器（11）的管道中设置有气压表P4；P1的压力>P2的压力>P3的压力>P4的压力；氨储罐（1）与氨蒸发器（2）设有电磁阀与气动薄膜调节阀、氨蒸发器（2）与氨缓冲罐A（3）、氨缓冲罐A（3）与氨缓冲罐B（4）、氨缓冲罐B（4）与氨过滤器（5）均设有气动薄膜调节阀、氨过滤器（5）与氨空混合器（11）之间均设置有电磁阀与气动薄膜调节阀；氧化炉（10）内设置有高温报警装置，高温报警装置与所述的所有电磁阀连接。
氨蒸发器P1的压力：P1=0.18MPa=1.8 Kgf/cm2，（一级调节）；
氨缓冲罐出口P2的压力：P2=0.14MPa=1.4Kgf/cm2=140KPa，（二级调节）；
氨流量调节P3的压力：P3=0.1MPa=1.0Kgf/cm2=100KPa，（三级调节）；
氨空混合器P4的压力：P4=0.23Kgf/cm2=23KPa；
氨蒸发器切断压力：P＞0.18MPa=1.80Kgf/cm2。
防氨氧化反应炉***的自动控制装置控制报警值：
氨缓冲罐P2的压力：P2≥0.17MPa=1.7Kgf/cm2；
氨流量调节P3的压力：P≥38KPa；
氧化炉温度：t≥830℃；
氧化炉温度：t≤760℃；
缓冲罐氨气温度：t≤10℃；
汽泡液位：H≥600mm；
汽泡液位：H≤240mm。
防氨氧化反应炉***的自动控制装置电磁阀切断控制值
氨蒸发器P1的压力：P≥0.18MPa=1.80Kgf/cm2；
氨空混合器P4的压力：P4≥45KPa=0.45Kgf/cm2；
氧化炉温度：t≥845℃；
鼓风机供电中断，快速切断氨储罐（1）与氨蒸发器（2）和氨过滤器（5）与氨空混合器（11）之间设置的电磁阀。 图5是DCS***对工艺各环节测定值的时事显示。图6是相关测定值如氧化炉温度，氨空混合气中氨浓度，氨气压力P4达高限值时SiS***自动切断氨过滤器与氨空混合器间电磁阀的逻辑关系图。
Claims (4)
1.一种防氨氧化反应炉***的自动控制装置，其特征在于：氨储罐（1）与氨蒸发器（2）相连通，氨蒸发器（2）与氨缓冲罐A（3）相连通，氨缓冲罐A（3）与氨缓冲罐B（4）相连通，氨缓冲罐B（4）与氨过滤器（5）相连通，氨过滤器（5）与氨空混合器（11）相连通，氨空混合器（11）与氧化炉（10）相连通，氧化炉（10）与废热锅炉（8）相连通，废热锅炉（8）与余热回收器B（7）相连通，余热回收器B（7）与鼓风机（12）相连通，鼓风机（12）与空气过滤室（13）相连通，余热回收器B（7）还与氨空混合器（11）相连通，余热回收器A（6）与氨蒸发器（2）相连通；所述氨蒸发器（2）与氨缓冲罐A（3）的管道中设置有气压表P1，氨缓冲罐A（3）与氨缓冲罐B（4）的管道中设置有气压表P2，氨缓冲罐B（4）与氨过滤器（5）的管道中设置有气压表P3，氨过滤器（5）与氨空混合器（11）的管道中设置有气压表P4；P1的压力>P2的压力>P3的压力>P4的压力；氨过滤器与氨空混合器的管路上装有氨气流量计FRC1，鼓风机出口两空气管路上装两空气流量计FRC2与FRC3；氨储罐（1）与氨蒸发器（2）间设有电磁阀、氨蒸发器（2）与氨缓冲罐A（3）、氨缓冲罐A（3）与氨缓冲罐B（4）、氨缓冲罐B（4）与氨过滤器（5）之间均设置有气动薄膜调节阀、氨过滤器（5）与氨空混合器（11）之间均设置有气动薄膜调节阀及电磁阀；氧化炉（10）内设置有热电偶温度计与DCS***的高温报警装置相联接，高温报警装置与氨空混合器（11）之间的电磁阀连接。
2.根据权利要求1所述的一种防氨氧化反应炉***的自动控制装置，其特征在于：
氨蒸发器出口P1的压力：P1=0.18MPa=1.8 Kg/cm 2，一级调节；如压力低于0.17MPa，其前面的调节阀开度将增大；高于0.18 MPa则调节阀开度将减小或关闭；
氨缓冲罐出口P2的压力：P2=0.14MPa=1.4Kg/cm 2=140KPa，二级调节；如压力低于0.13MPa，其前面的调节阀开度将增大，高于0.14MPa调节阀开度将减小或关闭；
氨流量调节P3的压力：P3=0.1MPa=1.0Kg/cm 2 =100KPa，三级调节；如压力低于0.09MPa，其前面的调节阀开度将增大，高于0.1 MPa调节阀开度将减小或关闭；
氨空混合器P4的压力：P4=0.23Kgf/cm 2=23KPa；如气氨流量降低，其前面的调节阀开度将增大，反之调节阀开度将减小或关闭；
氨蒸发器前电磁阀切断压力：P＞0.18MPa=1.80Kg/cm 2 。
3.根据权利要求1所述的一种防氨氧化反应炉***的自动控制装置，其特征在于：防氨氧化反应炉***的自动控制装置控制报警值：
氨蒸发器出口P1的压力：P1≥0.17MPa=1.7Kg/cm 2；
氨四级流量调节的压力：P≥38KPa；
氧化炉温度：t≥830℃；
氧化炉温度：t≤760℃；
缓冲罐氨气温度：t≤10℃；
汽泡液位：H≥600mm；
汽泡液位：H≤240mm。
4.根据权利要求1所述的一种防氨氧化反应炉***的自动控制装置，其特征在于：防氨氧化反应炉***的自动控制装置电磁阀切断控制值
氨蒸发器出口P1的压力：P1≥0.18MPa=1.80Kgf/cm 2；
氨空混合器P4的压力：P4≥45KPa=0.45Kgf/cm 2；
氧化炉温度：t≥845℃；
由氨流量与空气流量自动计算的氨空混合器氨浓度：NH 3 %≥11.5
鼓风机供电中断，快速切断氨储罐（1）与氨蒸发器（2）和氨过滤器（5）与氨空混合器（11）之间设置的电磁阀。
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