基于先进控制算法的合成氨装置氢氮比控制方案分析与设计

方小菊，黄永杰

（广西职业技术学院，广西 南宁 530226）

设备与自控

基于先进控制算法的合成氨装置氢氮比控制方案分析与设计

方小菊，黄永杰

（广西职业技术学院，广西 南宁 530226）

大型合成氨装置中，氢氮比是一个关键的控制参数，并直接影响生产效率。文章分析天然气蒸汽转化法合成氨工艺，优化氢氮比控制，提出采用先进控制算法的氢氮比控制方案，提高了合成氨产量，降低了消耗。

合成氨；氢氮比控制；先进控制算法

在大型化肥装置中，氢氮比是合成氨装置最为关键的参数之一，保持其处于最佳状态是提高合成氨产量和降低消耗的有效措施。

目前， 国内以天然气为原料的大型合成氨装置有50%以上采用美国KBR公司(前身是Kellogg公司)传统蒸汽转化合成氨工艺技术，氢氮比的控制由DCS 实现。由于该控制回路的基本单元未能脱离常规PID 控制算法，同时，常规PID控制算法也不能实现参数自整定，故不能及时将工况控制在最佳状态，有时反而造成系统波动，不得不将回路切到手动，导致目前氢氮比自控投用率极低。

1 天然气蒸汽转化法合成氨工艺

国内以天然气为原料的大型合成氨装置，基本属于20世纪70年代中期引进的年产30万t合成氨，是我国兴建的第一批大型合成氨装置。从合成氨生产技术发展的角度来看，这批合成氨装置在节能增产方面存在不少问题，部分设备老化，对安全生产造成威胁。以天然气作原料生成合成氨的工艺流程如图1所示。

它……