尿素生产装置自动化仪表的应用及改进研究

摘 要：目前我国在使用尿素生产装置自动化仪表的过程中，在总结经验的同时也吸取国外的先进方法，使装置在运行水平、消耗状况、生产能力等方面有很大的程度的提升，在技术改造和优化生产工艺方面拥有了丰富的经验。本文内容主要涉及到概述仪表装置、尿素生产装置自动化仪表的改造。

关键词：尿素装置 自动化仪表 运行情况 增产节能 产品质量 技术改造

一、引言

作为基础化肥品种之一的尿素，在我国传统的水溶液全循环法常被应用在中小型尿素装置中进行生产，企业的竞争力和生存力要想在科技迅速发发展的今天得到提高，进行尿素生产装置自动化仪表的改造是非常必要的。在化工装置中两个重要现代化的标志是：先进可靠的运行管理技术及装置设备，使生产装置确保在稳定、安全的优化状态下运行；先进的化工流程，使生产指标确保具有先进性。

二、概述仪表装置

1.联锁保护系统

由可编程逻辑控制器PLC来实现联锁保护系统，采用可靠性高的德国S-150HV2 系统，该系统使用一主一备的双CPU，采用冗余技术，能够实现无扰动切换。通过RS232C 接口DCS 系统与PLC系统进行相互通讯。有53个输出点、131个报警联锁输入点、21套主要联锁保护系统在尿素主装置PLC系统中。联锁和报警信息不仅能声光报警、CRT 画面显示，而且还能够通过打印机在线打印。

2.控制系统

美国福克斯波罗公司的计算机集散控制系统被应用在尿素主装置控制系统中。2太操作站配置在控制室中，操作员操作各种工艺的时候可以借助于键盘或触摸式屏幕输入数据。共55套自动调节回路，8套手动遥控单元。独立的控制系统被应用于CO2压缩机中，其组成包括轴位移轴振动检测系统、可编程控制器、电子调速器等。

3.现场仪表

根据工艺特点尿素装置选用多种现场仪表，美国Masoneilan 系列调节阀被选用作调节阀，美国Rosemount 1151 系列变送器被选用作变送器。另外，还选用的特殊仪表有了Co-60 放射性液位计、浮筒式液位计、电磁流量计、电容式液位计、电子皮带秤、涡轮式流量计等

三、尿素生产装置自动化仪表的改造

1.与东洋改良C法、氨汽提法相比，高压设备腐蚀在CO2 汽提法尿素工艺中更为严重。只有通过一系列技术改造和研究，使设备的使用寿命延长、设备的腐蚀减缓。对停车后系统封塔时间以及开车时候系统的钝化时间和升温速率等进行严格规定，系统的含氧量在装置正常运行的时候一定要严格控制。使二氧化碳压缩机的打气能力增加、防腐空气的加入量减少、高压设备的防腐能力提高需要采用双氧水钝化技术来实现。在高压设备腐蚀监测方面，对成品尿素中的Ni 含量、高压系统、蒸汽冷凝液中的Cl- 含量、高低压调温水、高压甲铵冷凝器等的分析频率及指标进行严格的规定。通过这些措施实现了CO2汽提法尿素工艺安全运行。

2.在系统中增加蒸发回收系统，回收利用蒸发系统一、二段二次蒸汽中所含的尿素，从而使尿素产量增加，消耗降低。在蒸发回收系统中吸收分为两段，用701- F 中的稀氨水作为二段回收的吸收液，并且吸收其中的二次蒸汽夹带的尿素为15%尿素含量的溶液。一段回收的吸收液即为15%尿素含量的溶液，其中二次蒸汽夹带的尿素被再次吸收，最终尿素浓度为35%被送到尿液贮槽303- F的回收液中。这一装置被使用后，很大程度上提高了企业的经济效益，也取得了教好的社会效益。

3.由美国CCC公司的全机组控制系统在二氧化碳压缩机控制系统中取代表盘控制。机组控制的自动化程度在很大程度上得到了提高，并且实现了更加精确的压缩控制和更加稳定的运行，有效降低了蒸汽消耗。

4.将合成塔8块旧塔板采用瑞士卡萨利技术板更换为10 块高效塔板，装置改造后较大提高了汽提效率和CO2 转化率，汽提塔的蒸发蒸汽和蒸汽消耗用量得到降低，一定程度降低了高压系统压力，减少二氧化碳压缩机作功，蒸汽消耗降低，减少高压系统的放空损失。同时增大了合成塔顶部气相空间，并且高压系统的操作弹性得到提高，也有效降低了循环系统和017MPa 系统的操作负荷，这是因为提高了CO2 转化率。

5.浮筒液位计的改造，在高温高压情况下，如果原浮筒液位计浮筒的设计不合理，那么容易被压扁在开车过程中，就不能承受这样的温度和压力。为了解决耐压问题，对浮筒重新设计是采用铝加强筋镶入内部等方法来实现的。

6.改造高压冲洗水压力调节器，由气动基地式调节器来控制尿素高压冲洗水系统的压力，把该调节器安装在高压冲洗水泵出口管线上，该泵为柱塞泵，并且是严重震动的泵出口管道，导致调节器内部机械元件出现松动，并且打出冲击很大的液体脉动，轴联接处被严重磨损，最终调节作用失灵。利用检修的机会用1151 电动变送器替代该表， 仪表易损问题通过控制室DCS 单回路调节得到了解决。

7.改造液位计选型，普通的差压变送器被应用在液氨贮槽液位计中，因充满相同介质，当最高取压点被升高的液位达到后正负压侧指示出现错误；如果负迁形式被应用在变送器中，液氨充满在负压侧，此时在环境温度的影响下负压侧液氨不能使负压侧保持在恒定液位，而会部分汽化挥发，导致测量失准， 高压氨泵的正常工作会直接受到影响在贮槽液位被拉空的时候，并且会产生不堪设想的后果。对于以上情况，采用毛细管式双法兰差压变送器来替代原液位变送器，并配有排污阀，在使用中产生良好的效果。

四、结束语

通过上述仪表装置的概述、尿素生产装置自动化仪表的改造，可以得知，企业的竞争力和生存力要想在科技迅速发发展的今天得到提高，进行尿素生产装置自动化仪表的改造是非常必要的，改造后的装置仪表很大程度上提高了企业的经济效益，也取得了教好的社会效益。

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