氨分解制氢控制系统 2

氨分解制氢控制系统方案

一、概述

液氨，又称为无水氨，是一种无色液体。氨作为一种重要的化工原料，应用广泛，为运输及储存便利，通常将气态的氨气通过加压或冷却得到液态氨。氨易溶于水，溶于水后形成氢氧化铵的碱性溶液。氨在20℃水中的溶解度为34%。液氨在工业上应用广泛，而且具有腐蚀性，且容易挥发，所以其化学事故发生率相当高。下面介绍液氨的理化特性、毒性和燃烧爆炸3个方面的基础知识。

A、氨的理化性质分子式：NH3 气氨相对密度（空气=1）：0.59 分子量：17.04 液氨相对密度（水=1）：0.7067（25℃） CAS编号：7664-41-7 自燃点：651.11℃熔点（℃）：-77.7 爆炸极限：16%～25% 沸点（℃）：-33.4 1%水溶液PH值：11.7 蒸气压：882kPa（20℃）

B、毒性

（一）毒性及中毒机理液氨人类经口TDLo：0.15 ml/kg 液氨人类吸入LCLo：5000 ppm/5m 氨进入人体后会阻碍三羧酸循环，降低细胞色素氧化酶的作用。致使脑氨增加，可产生神经毒作用。高浓度氨可引起组织溶解坏死作用。

（二）接触途径及中毒症状 1．吸入吸入是接触的主要途径。氨的刺激性是可靠的有害浓度报警信号。但由于嗅觉疲劳，长期接触后对低浓度的氨会难以察觉。（1）轻度吸入氨中毒表现有鼻炎、咽炎、气管炎、支气管炎。患者有咽灼痛、咳嗽、咳痰或咯血、胸闷和胸骨后疼痛等。（2）急性吸入氨中毒的发生多由意外事故如管道破裂、

阀门爆裂等造成。急性氨中毒主要表现为呼吸道粘膜刺激和灼伤。其症状根据氨的浓度、吸入时间以及个人感受性等而轻重不同。（3）严重吸入中毒可出现喉头水肿、声门狭窄以及呼吸道粘膜脱落，可造成气管阻塞，引起窒息。吸入高浓度可直接影响肺毛细血管通透性而引起肺水肿。 2．皮肤和眼睛接触低浓度的氨对眼和潮湿的皮肤能迅速产生刺激作用。潮湿的皮肤或眼睛接触高浓度的氨气能引起严重的化学烧伤。皮肤接触可引起严重疼痛和烧伤，并能发生咖啡样着色。被腐蚀部位呈胶状并发软，可发生深度组织破坏。高浓度蒸气对眼睛有强刺激性，可引起疼痛和烧伤，导致明显的炎症并可能发生水肿、上皮组织破坏、角膜混浊和虹膜发炎。轻度病例一般会缓解，严重病例可能会长期持续，并发生持续性水肿、疤痕、永久性混浊、眼睛膨出、白内障、眼睑和眼球粘连及失明等并发症。多次或持续接触氨会导致结膜炎。

C、燃烧爆炸1．燃烧爆炸特性常温下氨是一种可燃气体，但较难点燃。爆炸极限为16%～25%，最易引燃浓度为17%。产生最大爆炸压力时的浓度为22.5%。

在小化工行业中，我国现行的生产运行管理仍处于手工操作阶段，运行数据不全，难以实现量化管理。直接影响产品的质和量。

小化工的自动化系统在提小化工行业的管理水平，保证产品的质量、安全生产、经济节能等方面都具有十分重要的作用。小化工行业的自动化势在必行。因此，建立网络自动监控系统，来实现各“段”现场参数的采集、控制与各“段”之间的通讯联系。达到小化工行业

的自动化。

根据上述液氨的特性以及叶氏玻璃的实际情况，我公司特为叶氏玻璃有限公司制定了氨分解制氢控制系统。

工艺流程：

液氨储罐液氨中间储罐汽化器减压阀

脱硫器分解炉净化炉成品

通过自动化控制系统使整个装置实现安全、可靠、高效的生产运转。

二、控制系统的说明

控制系统的体系结构分为三层：上位机，控制器与现场各种传感器及执行机构组成，负责控制系统实时数据采集，并接受上位机的操作命令。通过专用的软件系统完成对所有设备的进行集中监视控制，并收集各设备的数据建立数据库，完成综合信息的管理。

系统结构总图：

1、控制要求的详细说明

（1）储罐区的监控

通过现场温度、压力、液位及气体传感器对各数据的采集，并设置上下限报警，通过预警提示告知操作人员，同时采用2台执行机构实现对2台液氨储罐的液氨输出，达到远程对危险物品的操作控制。实现了实时对液氨储罐的监控的目的，使液氨储罐以及操作人员在安全状态下生产。

（2）中间储罐的监控

通过调节阀实现对2台中间液氨储罐的液氨量的控制，实现中间液氨储罐的液氨的生产需求。通过现场温度、压力、液位及气体传感器对各数据的采集，设置上下限报警预警提示告知操作人员，将汽化器温度控制在生产需要范围内。

（3）减压阀的监视

通过对减压阀前后压力的检测，并设置高限、低限报警。

使减压阀达到预期的减压效果。实现安全脱硫的目的。

（4）分解炉的监控

通过对每台分解炉前后压力的监控，使分解炉在工艺流程要求的压力下安全生产。设置上下限报警预警提示告知操作人员。

通过对每台分解炉2个温度的监控，设置上下限报警，将分解炉的温度控制在生产工艺流程需要范围内，提高产品的合格率。

通过对每台分解炉出口流量的监控，以确保净化器净化过程中所需的量。

（5）净化器的监控

通过对每台净化器前后压力的监控，使净化器在工艺流程要求的压力下安全生产。设置上下限报警预警提示告知操作人员。

通过对每台净化器温度的监控，设置上下限报警，将净化器的温度控制在生产工艺流程需要范围内。

通过对每台净化器出口流量的监控，达到成品计量的目的。

2、控制方式说明

在整个氨分解制氢的流程中，多数是以温度为被控量来控制。

众所周知，由于温度的滞后使得很多以温度为被控量的控制不能达到预期的效果。

我公司针对这一问题，经过多年的实践摸索，总结了一套智能人工模拟控制方式，取得了良好的控制效果。

三、硬件

现场仪表：温度、压力、液位、流量、气体传感器以及执行机构均采用防爆产品。现场仪表的电器接口均采用防爆扰性软管。信号控制线缆均采用屏蔽铜芯电缆。并采用镀锌管明敷。

现场仪表与计算机系统均采用防爆安全栅，将危险区与安全区完全隔离开。