双硝生产

DCS 控制的实现

关键词：

DCS　防喘振　串级变比值控制　 硝氨在工农业生产中有着广泛的用途，硝酸也

在工业中有广泛的应用。氨氧化法硝酸生产有常压、加压等不同的流程，本文介绍了常压氨
氧化法硝酸生产流程特点及重要控制策略。

 

一

 工艺描述 1. 硝酸工段工艺流程 用低压蒸汽将气氨加热至 60

℃，送至氨空气混合器。空

气经空气压缩机压缩升压进入氨空气混合器，与气氨混合成含氨

10.5%(体积比)左右的氨空

气混合气，送至氧化炉的铂网上，在

800~ 850

℃温度下，氨被氧化成一氧化氮气体，然后

在废热锅炉内回收热量副产蒸汽，供汽机使用。一氧化氮气体被进一步氧化吸收成为硝酸。

 

2. 801 工段(硝氨)工艺流程 氨气由外管进入工段后分别送入中和器、再中和器、二段后的溶
液贮槽。氨库送来的贮罐气送至浸入式中和器。硝酸由漂白塔流入硝酸贮槽，用泵打入硝酸
高位槽再分别加入中和器或浸入式中和器。氨和硝酸中和制得硝铵溶液，流入再中和器，借
真空泵抽入一二段蒸发，经管外蒸汽加热浓缩后，由二段分离器进行汽液分离。溶液入二段
贮槽，再借真空泵吸力抽入结晶机，浓缩结晶制得合格成品。

 二 工艺特点及控制难点 氨与

空气在氧化炉内的反应是强放热反应，大量的反应热通过蒸汽系统产生中压蒸汽，中压蒸
汽推动透平做功，拖动空气压缩机运行。系统连续性强，工艺参数耦合严重，现简述如下。

 

主控部分：氧化炉内气体流速、反应温度对氨空

(气)比(为流量比)的变化非常敏感，一般氨

空比控制在

11~13%，炉温控制在 800~825

℃之间。氨空比低，不利于转化率的提高，致使

能耗大、生产成本高；氨空比高，有利于提高转化率、降低消耗，但反应温度高，降低了铂
网的使用寿命，甚至损坏铂网，同时氨空比接近爆炸极限，在故障停车时可能引发事故。所
以，氨空比的实时检测与稳定控制是氧化炉控制的关键。气氨流量受气氨温度、压力的影响
大，稳定气氨温度、气氨压力是前提。当氧化炉超温或氨空比超高等条件发生时，氧化炉联
锁动作，切断进氨管线。

 压机部分：透平及压缩机(简称压机)为高速运转设备，正常生产时

转速一般在

11~12kr/min，压机控制的要点是压机联锁及防喘振。硬件上采样压机轴位移、轴

振动、控制油压等信号，进行及时的联锁保护。喘振是压机负荷大于透平的拖动能力引起的，
表现为压机运转不稳定。喘振会严重损坏压机部件，引发安全事故。

 硝氨合成部分由于控制

点较少以及检测仪表的限制，基本采用常规控制方案。

 三 控制及联锁方案 除采用常规方案

及联锁外，系统还采用了以下重要控制及联锁方案。

 1. 主控联锁 (1)实时氨空比大于 15%时

主控联锁停车，快速断氨阀和加氨阀关闭。

 (2)炉温小于 790

℃时，低报；大于 840℃时，

高报；大于

860

℃时，主控联锁停车。 (3)升温速率联锁：当温度大于 780℃、升温速率大于

30

℃/min 时，主控联锁停车。 (4)主控氨温联锁：当氨温小于 40℃时，报警；小于 20℃时，

主控联锁停车。

 (5)主控氨压联锁：当氨压小于 4kgf/cm2 时，低报；当氨压大于 5.8kgf/cm2

时，高报；当氨压大于

 6.3kgf/cm2 时，主控联锁停车。 (6)主控汽包液位联锁：液位大于

70%，高报；液位小于 30%，低报；液位小于 10%时，主控联锁停车。 (7)透平停车，则主
控联锁停车，同时一氧化氮放空阀和二次空气放空阀打开。

 (8)压机开车正常后，当透平转

速大于等于

8425r/min 时，主控才能使

“复位 1”复位，压机放空阀关闭。否则主控不能使“复

位

1

”复位，压机放空阀仍开。 (9)“复位 1”复位之后，“复位 2”才能复位。 (10)部分联锁解除：

根据现场情况，可分别将氨空比、炉温超温、氨温、氨压、汽包液位、升温速率等联锁设为

“不