CN1129806A - 合成氨厂变换工段智能化汽气比值测定仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种一氧化碳变换过程汽气比值测定技术，由安装在变换系统上的3个传感器和智能二次仪表组成。本发明的优点是，可直接显示对变换操作有指导意义的各个汽气比值，滞后小，复现性好，成本低，安装方便。

Description

合成氨厂变换工段智能化汽气比值测定仪

本发明是一种由微型计算机组成的可以连续测量多种变换工艺流程蒸气和其余干气的比值的系统。

汽气比值是合成氨厂变换工段的一个主要的工艺参数；它是衡量触媒活性，工艺流程操作管理，节能降耗水平的重要标志。一个变换系统有代表意义的汽气比值有：

(1)饱和塔出口汽气比值R1，代表系统热量回收水平，在全低变流程由于一变一段不添加蒸汽，此值即一变一段入口汽气比值，设原料气一氧化碳含量为Y_co，则蒸汽和一氧化碳比值R1/Y_co一般小于1，在氧含量一定时温升由R1决定。

(2)外加蒸汽所产生的汽气比值R2。由此值可计算出吨氨蒸汽耗量：一般小化肥厂为R2×2600/T*NH3。

(3)总汽气比值。此值为系统所有蒸汽产生的汽气比折算到一变一段的值，变换出口温度一定时，此值直接和出口一氧化碳浓度相关。

目前，化肥厂变换工段汽气比的测量方法有冷凝法和流量法等几种。冷凝法由于测量时间长受环境影响误差较大已很少采用。流量法由于采用测量流量进行换算不能较直观地测得汽气比值。现在也有采用微机测量热水塔出口热水温度推算汽气比值的，例如专利93120990.0。对操作有一定的意义，但存在滞后时间长不利于组成控制系统，特别不能直接显示对操作有直接意义的所有的汽气比值。需根据工况进行换算等缺点。

本发明的任务是针对上述现有技术的不足，提出一氧化碳变换过程汽气比值测量技术使其能全面显示和变换过程有关的各种汽气比值，并使响应速度得到改进。以满足化肥厂变换工段各种工艺流程测量汽气比值的需要。

实现本发明任务的办法是：采用测量半水煤气主管道上饱和塔出口半水煤气温度、变换气主管道上热水塔出口处变换气温度和系统压力输入微机系统采用微型计算机的数据采集，处理及数模，模数转换以及温度、压力变送等现有技术结合本发明的系统和方法来完成对汽气比值的自动连续测量，可用于观有的各种有饱和塔的变换流程的汽气比值测量。

对于饱和半水煤气和变换气，其水蒸汽和(干)半水煤气的比值可由下式决定。 $R=\frac{P_w\·D/Z}{P_{\mathrm{sy}}-P_w\·D/Z}\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\left(1\right)$ P_w＝f(T_w)……………………………………(2)其中  P_sy——变换系统压力；

  P_w——T_w下饱和蒸汽压；

  T_w——饱和半水煤气或变换气温度；

  D——饱和度；

  Z——水蒸汽压缩因子；

  R——汽气比值。

本发明由于采用变换气主管道上热水塔出口处变换气温度使测量系统的响应速度得到改善。

本发明的测量系统在传感器发生故障时仪表提供手动值设置装置所有三个参数都可用手动设置。

下面结合实施例说明合成氨厂变换工段智能化汽气比值测定仪的工作过程。仪表的组成

本仪器由一次仪表测置系统和二次仪表组成。传输电缆将一次仪表的信号传送至智能二次仪表。本仪表的一次仪表测量系统由安装在半水煤气主管道上的系统压力传感器(1)，安装在半水煤气主管道上饱和塔出口至气水分离器或预腐器之间的半水煤气温度传感器(2)，安装在变换气主管道上热水塔出口变换气温度传感器(3)，在传感器缺损时可用手动设置值替代。

智能二次仪表原理框图如图1所示，整机由信号调理电路，数据采集模/数转换电路，微机系统，显示电路，开电源等部分组成。由一次元件来的温度、湿度和压力信号经信号调理电路(9)补偿，滤波，放大，数据采集模/数转换电路(10)进入微机系统(11)进行滤波，转换，经数学模型计算得汽气比值，其数字量形式由LED数码管(12)显示，其模拟量形式经由D/A及转换电路输出。

本仪器在安装了控制模板(13)时可完成汽气比控制任务。仪器的安装和使用按键的作用：

“运行”：使仪器进入汽气比值显示控制状态。

“参数设置”：使仪器进入参数设置状态。

“∧”：使正在设置的参数值增加。

“∨”：使正在设置的参数值减小。

“显示选择”：选择显示窗口显示的内容。面板指示灯含义：

“高.”：某项指标越上限，对温度参数可能断偶。

“低”：某项指标越下限，对压力参数可能断电。在仪器工作在参数设置状态时“高”、“低”分别指示报警上、下的设置。

“PS”：系统压力。

“TB”：变换气主管道上热水塔出口变换气温度。

“TW”：半水煤气主管道上饱和塔出口半水煤气温度。

“R”：指示仪器工作在汽气比值显示控制状态。

“S”：指示仪器工作在参数设置状态。

“D”：指示仪器工作在选项值显示状态，由其它指示灯指示现在显示项。

“①”：辅助指示灯，在仪器工作在汽气比值显示控制状态时表示显示饱和塔出口汽气比值。

“②”：辅助指示灯，在仪器工作在汽气比值显示控制状态时表示显示外加蒸汽汽气比值。

“③”：辅助指示灯，在仪器工作在汽气比值显示控制状态时表示变换系统总的汽气比值。

仪器工作在参数设置状态时“①”、“②”、“③”指示控制参数的设置。

a0、a1：压力变送器信号来自变换气主管道上热水塔入口处的系统压力传感器。

a0+、a1-。

a2、a3：变送器24V电源。

a7、a8、a9：串口通讯线。

2、3：饱和塔出口半水煤气温度信号：2+、3-。

4、5：饱水塔出口变换气温度信号：4+、5-。

b7、b9：220V单相交流电源

b0、b1：汽气比信号输出。(0～10mA对应汽气比值0.00～1.00)

b2、b3：控制输出信号。

附图1：智能二次仪表原理框图

附图2：仪表显示键盘图

附图3：仪器接线端图

附图4：一次仪表安装位置图

Claims (4)

1、一种由微型计算机系统包括显示、A/D、D/A转换通讯接口以及信号调理电路，通用传感器组组成的自动测量合成氨厂一氧化碳变换系统现存各流程中工艺控制点的蒸汽和其余干气(如干半水煤气、变换气)的比值的测量系统。其特征在于测量系统中通用传感器组包括安装在半水煤气主管道上的系统压力传感器(1)，安装在半水煤气主管道上饱和塔出口至气水分离器或预腐器之间的半水煤气温度传感器(2)，安装在变换气主管道上热水塔出口处变换气温度传感器(3)。

2、由权利要求1所述的系统，其特征在于测量系统可同时测出饱和塔出口半水煤气汽气比值，外加蒸汽所产生的汽气比值，以及变换系统总汽气比值。并可根据原料气成分随时修改设定值。

3、由权利要求1，2所述的系统，其特征在于当测量系统中通用传感器组中的某些传感器缺损时测量系统中微型计算机系统可使用键盘输入的数据取代缺损传感器经信号调理电路、A/D转换得到的数据。算出工艺控制点的蒸汽和其余干气(如干半水煤气、变换气)的比值。

4、由权利要求1，2，3所述的系统其特征在于传感器输入的系统压力参数值；在半水煤气主管道上饱和塔出口至气水分离器或预腐器之间的半水煤气温度参数值；在变换气主管道上饱和塔出口温度参数值可以通过按键选择显示。

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