CN107576373B - 一种合成氨系统原料气流量检测精度判断及矫正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种合成氨系统原料气流量监测精度判断及矫正方法，在合成氨工业中，进料氢氮比的控制可根据相关管路流量和组成进行计算，所述管路流量工业上监测不精确。本发明公开了一种合成氨系统原料气流量监测精度判断的方法。在此方法基础上，本发明还公开了一种合成氨系统原料气流量矫正的方法。本发明的一种合成氨系统原料气流量检测精度判断及矫正方法适用于对合成氨新鲜氢气进料系统各个管路流量进行精准度判定，并以此矫正流量计。

Description

一种合成氨系统原料气流量检测精度判断及矫正方法
技术领域
本发明涉及一种流量表精度判定与矫正方法，具体的是针对合成氨工业新鲜氢气原料气进料系统中各管路流量表精度判定与矫正方法。
背景技术
在合成氨工业中，生产的氨气是化肥、尿素等主要的原材料，而要保证产品质量，进料比控制就显得极为重要。工厂经常采用控制进料流量的方法来控制进料比。而流量表常常伴随着不同程度的精度，因此，对流量表进行精度判定并矫正显得意义重大。
通过进料流量来控制进料比，一般由控制氢气和氮气的进料流量来实现。其中氢气来源丰富，一般工厂采用其上游产生的氢气以及新合成提纯的氢气作为氢气的补料。而氮气则是通过空分提纯后作为补料。而工厂常常才采用控制氮气进料流量的方式来实现对合成氨系统氢氮比的控制。
如图1所示，是合成氨系统新鲜氢气不同来源的流程简图，由A股原料气和B股原料气共同作为新鲜氢气的补料，A股原料气一部分直接进入脱碳单元进行脱出CO2操作，而另一部分则是跟B股原料气混合后进入脱碳系统进行脱碳操作。这是由于A原料气负荷比B股原料气负荷大，通过将A原料气进入B脱碳系统可以分担A脱碳系统的负荷。一般经过脱碳处理可以出去大部分CO和CO2，而残留的少量CO和CO2则进行进一步提纯后进入合成氨系统进行反应。
图1所示的流程以及加氮系统一般距离合成氨反应系统较远，因此在检测到氢氮比失常后再进行控制将造成滞后。因此需要提前通过检测新鲜氢气流量的数据进行提前控制，因此不可避免对图1所示的数个流量表流量以及对应的浓度进行检测。浓度指标较为准确，流量数据相对不准，通过不准的流量数据进行过程控制，将达不到预期效果。
发明内容
针对现有流量表存在的上述技术问题，本发明提供了一种合成氨系统原料气流量检测的精度判断方法，所述的判断方法通过如下公式计算：
式(1) (F4-F2)·H2％(F1)+F2·H2％(F2)＝F6·H2％(F6)
Figure BDA0001381591480000021
其中F1——A股原料气流量
F2——B股原料气流量
F4——B脱碳进口流量
F5——A脱碳出口流量
F6——B脱碳出口流量
H2％(F1)——F1对应氢气含量
H2％(F2)——F2对应氢气含量
H2％(F5)——F5对应氢气含量
H2％(F6)——F6对应氢气含量
进一步的，所述原料气流量为相应体积流量，单位为Nm3/h，氢气含量指的是氢气的摩尔百分比。
进一步的，所述氢气含量数据一部分由实验室检测，一部分由现场仪表实时检测，并且所测数据为准确数据。
进一步的，所述原料气体积流量数据为流量表数据，部分数据精度较差，其中F5和F6认定为是准确数据，F1、F2、F4为相对不准确数据。
进一步的，所述的精度判定方法，通过上述计算公式计算，当氢气百分比变化1％的时，对F1、F2、F4的影响幅度，影响幅度大的认为等级较低，即精度较高，相应仪表为相对准确的仪表；影响幅度小的认为等级较高，即精度较低，相应仪表为待矫正的仪表。
进一步的，本发明还提供了一种合成氨系统原料气流量矫正方法，用于合成氨工业新鲜氢气进料系统中各管路流量表流量的矫正。所述矫正方法，是根据上述流量表精度判定方法，通过精度高的仪表来矫正精度低的仪表。
进一步的，所述的一种合成氨系统原料气流量矫正方法，通过以下公式及计算：
式(1) (F4-F2)·H2％(F1)+F2·H2％(F2)＝F6·H2％(F6)
Figure BDA0001381591480000022
其中F1——A股原料气流量
F2——B股原料气流量
F4——B脱碳进口流量
F5——A脱碳出口流量
F6——B脱碳出口流量
H2％(F1)——F1对应氢气含量
H2％(F2)——F2对应氢气含量
H2％(F5)——F5对应氢气含量
H2％(F6)——F6对应氢气含量
进一步的，针对F1、F2、F4、F5、F6，确定其中三个表值，即可通过公式计算另外两个流量值，其矫正偏差计算如下：
δ＝FCal-Fbiao
其中FCal为流量矫正值，Fbiao为流量表流量。
本发明的一种合成氨系统原料气流量检测精度判断对现有合成氨系统新鲜氢气来源各管路流量表进行精度判断，并以此进行流量表的矫正，提高了数据的可靠性，适用于合成氨工业中新鲜原料气各管路不精准流量表的矫正。对于使用原始不精准流量表数据，则会导致合成氨进料氢氮比控制的不合理。通过本发明的方法，则可以有效的将流量数据反馈给加氮系统，准确控制合成氨进料比，达到提高合成氨产品质量的效果。
附图说明
图1是合成氨系统新鲜氢气来源工艺图。
具体实施方式
下面结合附图1中本发明做进一步说明。
本发明的主要思想是先通过精度判定确定各流量精度排序，然后通过已知条件选取精度较高的流量计算精度较低的流量进行流量校正。
流程见附图1，其中工艺中新鲜氢气有两处来源，分别为A股原料气、B股原料气，由于A股原料气流量远大于B股原料气流量，因此采取将A股部分物料分流至B系统，以此减轻A系统的负荷。A线和B线都经过脱碳除去大部分CO2，然后进入甲醇除去微量的CO和CO2。其中，工艺中：
F1——A股原料气流量
F2——B股原料气流量
F3——A脱碳进口流量
F4——B脱碳进口流量
F5——A脱碳出口流量
F6——B脱碳出口流量
F7——A至B流量
H2％(F1)——F1对应氢气含量
H2％(F2)——F2对应氢气含量
H2％(F5)——F5对应氢气含量
H2％(F6)——F6对应氢气含量
根据氢气物料衡算以及A股原料气总物料衡算可以列出如下两个独立的方程：
(F4-F2)·H2％(F1)+F2·H2％(F2)＝F6·H2％(F6) 式(1)
Figure BDA0001381591480000041
针对F1、F2、F4、F5、F6，其中F5、F6一般为准确值，而F1、F2、F4可以根据上式，通过将氢气含量变化1％时，分析其对各流量造成的影响幅度，确定三者等级顺序。
当工艺中数据为：A股原料气流量F1＝1023Nm3/h、B股原料气流量F2＝250Nm3/h，B脱碳进口流量F4＝380Nm3/h，A脱碳出口流量F5＝630Nm3/h，B脱碳出口流量F6＝240Nm3/h，A股原料气氢气含量为52％，B股原料气氢气含量为57.5％，A脱碳出口氢气含量为74％，B脱碳出口氢气含量为88％。通过上述式子通过降低B脱碳出口氢气含量的1％时，当F2确定，则F1降低0.5％，F4降低1.2％，因此判定两者级别排序为F1＞F4，同理可以求得F1＞F2，F4＞F2，综合表述为F1＞F4＞F2，F1等级最高表示最不精准需要矫正，相反F2等级最低比表示相对更加精准，可以用来矫正其它仪表。由于独立方程能求取2组数据，因此可以认为F2是精准度更高的流量。针对F1、F2、F4、F5、F6，确定其中三个表值，即可通过公式计算另外两个流量值，其矫正偏差计算如下：
δ＝FCal-Fbiao
其中FCal为流量矫正值，Fbiao为流量表流量。
因此，通过F2、F5、F6的数据根据上述两式子便可求得F1Cal和F4Cal。然后将F1Cal和F4Cal分别与现场表值对比即可求出相应的偏差，从而实现流量表的矫正，F1Cal、F4Cal分别是F1、F4的流量矫正值。
本发明与工业现场紧密联系，是针对现场存在的部分流量计不准问题而开发的。首先公开了一种流量计检测不准度判定方法，然后在此基础上，公开了一种流量矫正方法，即通过计算，矫正偏差较大的流量，使得流量数据使用起来更加可靠，对有效控制合成氨系统氢氮比有重大意义。

Claims (6)

1.一种合成氨系统原料气流量检测精度判断方法，其特征在于：所述流量精度判定方法采用以下公式计算：
(F4-F2)·H2％(F1)+F2·H2％(F2)＝F6·H2％(F6) 式1
Figure FDA0002437948930000011
其中F1——A股原料气流量
F2——B股原料气流量
F4——B脱碳进口流量
F5——A脱碳流量
F6——B脱碳流量
H2％(F1)——F1对应氢气含量
H2％(F2)——F2对应氢气含量
H2％(F5)——F5对应氢气含量
H2％(F6)——F6对应氢气含量；
计算公式，是由物料平衡计算而来，其中式1由系统中氢物料平衡计算，式2由A股原料气的总物料平衡计算；
体积流量数据中，F5和F6认定为是准确数据，F1、F2、F4为相对不准确数据；
式1、2计算，当A股原料气中氢气百分比变化1％的时，对F1、F2、F4的影响幅度，影响幅度大的认为等级较低，即精度较高，对应仪表为相对准确的仪表；影响幅度小的认为等级较高，即精度较低，对应仪表为待矫正的仪表。
2.如权利要求1所述的一种合成氨系统原料气流量检测精度判断方法，其特征在于：每个气体流量是指体积流量，其单位为Nm3/h，所述的氢气含量均指氢气的摩尔百分比，mol％。
3.如权利要求1所述的一种合成氨系统原料气流量检测精度判断方法，其特征在于：所述的氢气含量数据，一部分通过实验室检测而来，一部分由仪表在线分析得到。
4.一种合成氨系统原料气流量矫正方法，用于合成氨工业新鲜氢气进料系统中各管路流量表流量的矫正，其特征在于：根据权利要求1中精度判定方法，通过精度高的仪表来矫正精度低的仪表。
5.如权利要求4所述的一种合成氨系统原料气流量矫正方法，其特征在于：所述的矫正方法，通过以下公式及计算：
(F4-F2)·H2％(F1)+F2·H2％(F2)＝F6·H2％(F6) 式(1)
Figure FDA0002437948930000021
其中F1——A股原料气流量
F2——B股原料气流量
F4——B脱碳进口流量
F5——A脱碳出口流量
F6——B脱碳出口流量
H2％(F1)——F1对应氢气含量
H2％(F2)——F2对应氢气含量
H2％(F5)——F5对应氢气含量
H2％(F6)——F6对应氢气含量。
6.如权利要求5所述的一种合成氨系统原料气流量矫正方法，其特征在于：
针对F1、F2、F4、F5、F6，确定其中三个表值，即可通过公式计算另外两个流量值，其矫正偏差计算如下：
δ＝FCal-Fbiao
其中FCal为流量矫正值，Fbiao为流量表流量。
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