七、答辩记录 ①仪表盘背面电气接线图有哪几种方法，各有何优缺点？ 答：共有三种方法，一是直接接线法，优点是直观简单，缺点是图画线条较多，不可避免出现线条交叉点，对图纸阅读不利。二是单元接线法，优点是图画连线简洁，缺点是不能直接表达出仪表间的连接关系。三是相对呼应法，在短线上标出对方连接点编号（一呼），同时在对方连接点上标出本方的编号（一应），这种方法使用最多，也最实用。 ②本设计中共有多少个控制回路，各自的作用是什么? 答：本设计共设置了两个控制回路，一个是前馈—反馈控制回路，作用是对蒸汽流量进行控制，一个是反馈控制回路，作用是对进入精脱塔的气体温度进行控制。 ④仪表盘的正面如何布置？ 答：上段仪表，距地面标高在1700~2000mm范围内，宜布置比较醒目的供扫视类的仪表，如指示表（色带、光柱指示仪）、闪光报警器、信号灯等。中段仪表，距地面标高在1100~1700mm范围内，宜布置需经常监视和调整的一类的重要仪表，如记录仪表、控制仪表等。下段仪表，距地面标高在850~1100mm范围内，宜布置操作类仪表，如操作器、遥控板、切换器和开关、按钮等。 记录人（签字）： 年 月 日 答辩意见及答辩成绩 答辩小组教师（签字）： 年 月 日 课程设计（学年论文）总评成绩： （指导教师评分×80%+答辩成绩×20%）
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目 录
第一章 设计装置的工艺流程及设备 ......................................................................................................... 8
1.1 主要设备 ........................................................................................................................................ 8 1.2 工艺流程 ........................................................................................................................................ 9 第二章 自控方案设计 ............................................................................................................................... 10 第三章 仪表的选型及自控设备表 ........................................................................................................... 11
3.1 仪表选型 ...................................................................................................................................... 11 3.2 自控设备表 .................................................................................................................................. 12 第四章 节流装置或调节阀的数据计算 ................................................................................................... 12 第五章 课程设计的相关图纸 ................................................................................................................... 13 第六章 课程设计总结 ............................................................................................................................... 13
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第一章 设计装置的工艺流程及设备
氨的合成工段，其主要任务是在适宜的温度、压力和有触媒催化的条件下，将经过精制的氢氮混合气体，在合成塔内直接合成为氨。然后将所得的气氨，从氢氮混合气中经冷却冷凝成为液态氨分离出来。液氨由氨罐进入氨冷器蒸发为气氨，送碳化岗位制取碳酸氢铵；或送硝酸车间制取硝酸和硝铵；或送硫铵车间制取硫酸铵；或将液氨送尿素车间制取尿素等。未合成为氨的氢氮混合气体继续在合成系统内循环使用。 1.1 主要设备
用到的设备有预脱塔、预热器、水解塔、水冷器、精脱塔。主要设备规格和精脱硫剂装填见表1
表1.1 主要设备规格和精脱硫剂装填
名称 预脱塔 换热器 水解塔 冷却器 精脱塔
规格/m 1660*8870 800 1400 1200 1600 装量/m3 8 4 9 予脱塔。原料气进入工段经过预脱塔先进行初脱硫。
预热器。利用锅炉尾部烟气的热量加热燃料燃烧所需空气以提高锅炉效率的热交换设备。用蒸汽加热到40-80℃，为接下来的水解塔工段进行做准备。
水解塔。主要反应是水解反应的塔就是水解塔。水解反应是化合物与水反应生成另外的化合物的反应。使用水解催化剂，脱出无机硫。在温度为320～350℃、压力为1.3～1.5MPa的条件下，在钴钼脱硫剂的作用下进行有机硫加氢转化反应及氧化锌吸收H2S生成ZnS，排入地沟。
水冷器。制冷剂放出的热量被冷却水带走。冷却水可以是一次性使用，也可以循环使用。水冷器是为使水冷却到常温，方便后一阶段的精脱硫。
精脱塔。对工业废气进行脱硫处理的设备。这个工段脱出的是有机硫，把最后残余的硫进行精脱，减少氨气中硫的含量。经过这5个工段后，硫的含量小于0.06×10－6，甲醇催化剂寿命大大延长，减少更换甲醇催化剂，生产时间和能力大幅度提高。
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1.2 工艺流程
实现氨合成的循环，必须包括如下几个步骤：氮氢原料气的压缩并补入循环系统；循环气的预热与氨的合成；氨的分离；热能的回收利用；对未反应气体补充压力并循环使用，排放部分循环气以维持循环气中惰性气体的平衡等。
原料气进入工段，首先将被予脱硫（即粗脱），然后原料气经预热塔、水解塔、水冷器，最后冷凝前往后续工段——精脱塔，此次设计的控制系统包括了对于原料气进入不同部分的温度和压力的控制，以及除去的硫的排出等等环节，再次采用了均匀控制以保证原料气经过不同部分时脱硫反应能稳定进行。
气体从冷交换器出口分二路、一路作为近路、一路进入合成塔一次入口，气体沿内件与外筒环隙向下冷却塔壁后从一次出口出塔，出塔后与合成塔近路的冷气体混合，进入气气换热器冷气入口，通过管间并与壳内热气体换热。升温后从冷气出口出来分五路进入合成塔、其中三路作为冷激线分别调节合成塔。二、三、四层(触媒)温度，一路作为塔底副线调节一层温度，另一路为二入主线气体，通过下部换热器管间与反应后的热气体换热、预热后沿中心管进入触媒层顶端，经过四层触媒的反应后进入下部换热器管内，从二次出口出塔、出塔后进入废热锅炉进口，在废热锅炉中副产25MPa 蒸气送去管网，从废热锅炉出来后分成二股，一股进入气气换热器管内与管间的冷气体换热，另一股气体进入锅炉给水预热器在管内与管间的脱盐，脱氧水换热，换热后与气气换热器出口气体会合，一起进入水冷器。在水冷器内管被管外的循环水冷却后出水冷器，进入氨分离器，部分液氨被分离出来，气体出氨分离器，进入透平循环机入口，经加压后进入循环气滤油器出来后进入冷交换器热气进口。在冷交换器管内被管间的冷气体换热，冷却后出冷交换器与压缩送来经过新鲜气滤油器的新鲜气氢气、氮气会合进入氨冷器，被液氨蒸发冷凝到-5～-10℃，被冷凝的气体再次进入冷交，在冷交下部气液分离，液氨送往氨库气体与热气体换热后再次出塔，进入合成塔再次循环。
油分离器 循环机 冷交换器 氨分离器 合成塔 废热锅炉 热交换器 放空 水冷器
图1-1 工艺流程图
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新鲜气 氨冷器 液氨储槽 第二章 自控方案设计
该设计精脱合成氨中的有机硫及无机硫。它是将含有0-30ｐｐｍ的H2S、COS及CS2的工艺气通过脱硫剂－蒸汽加热器加热到40－80℃——水解催化剂——冷却器冷却到常温——脱硫剂脱硫过程。使精脱硫气体中总硫小于0．1ｐｐｍ，选用的脱硫剂为EAC改性活性炭，或氧化铁TG-1型，SN-1型，ET-1型或WT-1型，常温水解催化剂可用EH-IQ型、852型等类型产品，系统压力小于100Kg／cm2。在预脱塔、预热塔、水解塔、精脱塔中生成的沉淀物或无用物排出，排入到地沟。
在反馈控制系统中，控制装置对被控装置施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量和控制量之间的偏差从而实现对被控量进行控制的任务，这就是反馈控制。在本课程设计的工艺流程中有两个反馈控制回路：一个是由原料气体的压力和原料气经预热器后的温度组成的对低压蒸汽的流量进行控制的前馈—反馈控制回路。另一个是原料气经水冷器后，为使出水冷器的原料气温达到要求，而对进入水冷器的气体流量进行控制的反馈控制回路。
对低压蒸汽的流量进行控制的前馈—反馈控制方案的确定 前馈控制有以下两个方面的局限性：
实际的工业对象会存在多个扰动，若均设置前馈通道，势必增加控制系统的投资费用和维护工作量，因而一般仅选择几个主要干扰作为前馈通道。这样设计的前馈控制器对其它干扰是没有丝毫校正作用的
受前馈控制模型精度限制，用仪表来实现前馈控制算式时，往往作了近似处理尤其当综合得到的前馈控制算式中包含有纯超前环节或微分环节时，它们在物理上不能实现的，构筑的前馈控制器只能是近似的
前馈控制系统中，不存在受控变量的反馈，也即对于补偿的效果没有检验的手段，因此，如果控制的结果无法消除受控变量的偏差，那么系统也就无法获得这一信息的做进一步的校正。为了解决前馈控制的这一局限性，在工程中往往将前馈与反馈结合起来应用构成前馈—反馈系统。这样既发挥了前馈校正作用及时的有点，又保持了反馈控制能够克服多种扰动及对受控变量进行最终检验的长处。
前馈—反馈系统的优点：
从前馈控制角度看，由于增添了反馈控制，因而是降低了对前馈控制模型的精度要求，并能对未选做前馈信号的干扰产生校正作用。
从反馈控制角度看，由于前馈控制的存在，对干扰做了及时的精调，因为大大减少了控制的负担。
进入塔的原料气流量通常不可控，但可测，当原料气流量变化较大时，对塔的操作会造成很大的影响。综合各种因素考虑，在对低压蒸汽流量进行控制时，采用前馈—反馈的方案。
对进入水冷器气流量进行控制的反馈控制方案的确定
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