一种防氨氧化反应炉爆炸的自动控制装置的制作方法

本发明涉及化工技术领域，特别是涉及一种防氨氧化反应炉爆炸的自动控制装置。

背景技术：

氨气为有毒、易燃、易爆气体，氨气在空气中爆炸下限为15%，爆炸上限27%；氨气与空气的混合气在反应时要控制好氨气的浓度，如达到下限时有爆炸的危险；这就需要研制一种防氨氧化反应炉爆炸的自动控制装置用于生产成为现实所需。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种防氨氧化反应炉爆炸的自动控制装置，其特征在于：氨储罐（1）与氨蒸发器（2）相连通，氨蒸发器（2）与氨缓冲罐a（3）相连通，氨缓冲罐a（3）与氨缓冲罐b（4）相连通，氨缓冲罐b（4）与氨过滤器（5）相连通，氨过滤器（5）与氨空混合器（11）相连通，氨空混合器（11）与氧化炉（10）相连通，氧化炉（10）与废热锅炉（8）相连通，废热锅炉（8）与余热回收器b（7）相连通，余热回收器b（7）与鼓风机（12）相连通，鼓风机（12）与空气过虑室（13）相连通，余热回收器b（7）还与氨空混合器（11）相连通，余热回收器a（6）与氨蒸发器（2）相连通；所述氨蒸发器（2）与氨缓冲罐a（3）的管道中设置有气压表p1，氨缓冲罐a（3）与氨缓冲罐b（4）的管道中设置有气压表p2，氨缓冲罐b（4）与氨过滤器（5）的管道中设置有气压表p3，氨过滤器（5）与氨空混合器（11）的管道中设置有气压表p4；p1的压力>p2的压力>p3的压力>p4的压力；氨过滤器与氨空混合器的管路上装有氨气流量计frc1，鼓风机出口两空气管路上装两空气流量计frc2与frc3；氨储罐（1）与氨蒸发器（2）之间设置有电磁阀及气动薄膜调节阀、氨蒸发器（2）与氨缓冲罐a（3）、氨缓冲罐a（3）与氨缓冲罐b（4）、氨缓冲罐b（4）与氨过滤器（5）间设有气动薄膜调节阀、氨过滤器（5）与氨空混合器（11）之间设置有电磁阀及气动薄膜调节阀；氧化炉（10）内设置有热电偶温度计与dcs系统的高温报警装置相联接，高温报警装置与氨空混合器（11）之间的电磁阀连接。

氨蒸发器p1的压力：p1=0.18mpa=1.8kgf/cm²，（一级调节）；如压力低于0.18mpa，其前面的薄膜调节阀开度将增大；反之薄膜调节阀开度将减小或关闭；

氨缓冲罐出口p2的压力：p2=0.14mpa=1.4kg/cm2=140kpa，（二级调节）；如压力低于0.14mpa，其前面的薄膜调节阀开度将增大，反之调节阀开度将减小或关闭；

氨流量调节p3的压力：p3=0.1mpa=1.0kg/cm2=100kpa，（三级调节）；如压力低于0.1mpa，其前面的薄膜调节阀开度将增大，反之薄膜调节阀开度将减小或关闭；

氨空混合器p4的压力：p4=0.23kgf/cm2=23kpa；如气氨流量降低，其前面的薄膜调节阀开度将增大，反之调节阀开度将减小或关闭；

氨蒸发器前电磁阀切断压力：p＞0.18mpa=1.80kgf/cm²。

防氨氧化反应炉爆炸的自动控制装置控制报警值：

氨蒸发器出口p1的压力：p2≥0.17mpa=1.7kg/cm2；

氨四级流量调节p4的压力：p≥38kpa；

氧化炉温度：t≥830℃；

氧化炉温度：t≤760℃；

缓冲罐氨气温度：t≤10℃；

汽泡液位：h≥600mm；

汽泡液位：h≤240mm。

防氨氧化反应炉爆炸的自动控制装置电磁阀切断控制值

氨蒸发器p1的压力：p≥0.18mpa=1.80kgf/cm2；

氨空混合器p4的压力：p4≥45kpa=0.45kgf/cm2；

氧化炉温度：t≥845℃；

由氨流量与空气流量自动计算的氨空混合器氨浓度：nh3%≥11.5

鼓风机供电中断，快速切断氨储罐（1）与氨蒸发器（2）和氨过滤器（5）与氨空混合器（11）之间设置的电磁阀。

其中氨气管路上加装有多个电磁阀、多级气动薄膜调节阀、压力表；氨气管路上还加装有氨气流量计、空气管路上加装有空气流量计、氧化炉内设有热电偶温度计。中控室设有dcs系统，各测定值于电脑上时事显示，测定值超过设定值有声光报警系统。中控室设有sis系统，当各影响安全参数测定值（氨浓度、氧化炉温度、p4压力）达到上限值时，系统自动切断氨空混合器前的电磁阀，中断氨的的供应。

本发明的原理及使用方法：氨（nh3）氧化制硝酸（hno3），作为硝酸钾（kno3）生产的原料。其通过气氨（nh3）与空气在铂网上氧化反应生成一氧化氮（no）。一氧化氮（no）在塔内与空气中氧气（o2）进一步氧化生成二氧化氮（no2），二氧化氮（no2）用水喷淋吸收生成硝酸（hno3）。反应式如下。

1)4nh3+5o2=4no+6h2o

(2)2no+o2=2no2

(3)3no2+h2o=2hno3+no

氨气在空气中爆炸下限为15%，爆炸上上限27%，氨空混合气在铂网上反应时要控制好氨气的浓度，如浓度在上下限范围内时就有爆炸的危险；生产实际配比氨浓度为9～11%，气氨通过液氨受热气化而成，为稳定控制氨流量，装置上设置多个氨缓冲罐，罐间管道上设置气动薄膜调节阀，自动控制各罐及管道上的压力；如此多级稳压，最终稳定氨流量计前的压力，保证流量的平稳，消除流量瞬间波动。

辅助控制方法

（1）如空气流量波动也会影响氨气与空气比值，对此设置空气流量计，观测、调节氨浓度。

（2）氨浓度上升，氧化炉内温度会升高，对此设置氧化炉温度测定、报警装置；设置了氨浓度指示、报警装置。

（3）如突然断电，鼓风量会迅速下降，而氨量不会有大的变化，此种情况下氨浓度会迅速上升，因此在各氨管中上设置了多个电磁阀，如风机供电如故障、或突然断电，氨罐、氨管路电磁阀会自动关闭，切断氨的供应。

（4）紧急处理：遇到意想不到情况时，控制室设置有紧急按钮，人工按下紧急按钮时各管路上电磁阀全切断。

硝酸车间中控室设置dcs系统，各阀的开闭情况、各缓冲罐压力、空气、氨气流量、浓度均在电脑上时事显示。

如各控制点出现测定值达到预警控制范围，会进行声光报警，提醒操作者注意；如测定值进一步升到危险范围时，系统会自动响应，自动切断氨供应。

本发明的有益效果在于：防爆效果好，能够有效减少人员和财产损失；避免人为控制的操作失误，完全可以由本发明的装置控制氧化炉的安全运行。中控室设有dcs系统，各测定值于电脑上时事显示，测定值超过设定值有声光报警系统。本发明的有益效果在于：防爆效果好，能够有效减少人员和财产损失；避免人为控制的操作失误。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1局部放大图；

图3为图1局部放大图；

图4为图1局部放大图；

图5为dcs（分散控制系统）控制系统图；

图6为sis（安全仪表系统）系统图；

图中：1、氨储罐，2、氨蒸发器，3、氨缓冲罐a，4、氨缓冲罐b，5、氨过滤器，6、余热回收器a，7、余热回收器b，8、废热锅炉，9、气包，10、氧化炉，11、空气混合器，12、鼓风机，13、空气过虑室。

具体实施方式

实施例1，一种防氨氧化反应炉爆炸的自动控制装置，其特征在于：氨储罐（1）与氨蒸发器（2）相连通，氨蒸发器（2）与氨缓冲罐a（3）相连通，氨缓冲罐a（3）与氨缓冲罐b（4）相连通，氨缓冲罐b（4）与氨过滤器（5）相连通，氨过滤器（5）与氨空混合器（11）相连通，氨空混合器（11）与氧化炉（10）相连通，氧化炉（10）（9）与废热锅炉（8）相连通，废热锅炉（8）与余热回收器b（7）相连通，余热回收器b（7）与鼓风机（12）相连通，鼓风机（12）与空气过虑室（13）相连通，余热回收器b（7）还与氨空混合器（11）相连通，余热回收器a（6）与氨蒸发器（2）相连通；所述氨蒸发器（2）与氨缓冲罐a（3）的管道中设置有气压表p1，氨缓冲罐a（3）与氨缓冲罐b（4）的管道中设置有气压表p2，氨缓冲罐b（4）与氨过滤器（5）的管道中设置有气压表p3，氨过滤器（5）与氨空混合器（11）的管道中设置有气压表p4；p1的压力>p2的压力>p3的压力>p4的压力；氨储罐（1）与氨蒸发器（2）之间设有电磁阀与气动薄膜调节阀、氨蒸发器（2）与氨缓冲罐a（3）、氨缓冲罐a（3）与氨缓冲罐b（4）、氨缓冲罐b（4）与氨过滤器（5）均设有气动薄膜调节阀、氨过滤器（5）与氨空混合器（11）之间设置有电磁阀及气动薄膜调节阀；氧化炉（10）内设置有高温报警装置，高温报警装置与所述的所有电磁阀连接。

氨蒸发器p1的压力：p1=0.18mpa=1.8kgf/cm²，（一级调节）；

氨缓冲罐出口p2的压力：p2=0.14mpa=1.4kgf/cm²=140kpa，（二级调节）；

氨流量调节p3的压力：p3=0.1mpa=1.0kgf/cm²=100kpa，（三级调节）；

氨空混合器p4的压力：p4=0.23kg/cm²=23kpa；（四级调节）；

氨蒸发器前电磁阀切断压力：p＞0.18mpa=1.80kgf/cm²。

防氨氧化反应炉爆炸的自动控制装置控制报警值：

氨缓冲罐p1的压力：p1≥0.17mpa=1.7kg/cm²；

氨流量调节p4的压力：p≥38kpa；

氧化炉温度：t≥830℃；

氧化炉温度：t≤760℃；

缓冲罐氨气温度：t≤10℃；

汽泡液位：h≥600mm；

汽泡液位：h≤240mm。

防氨氧化反应炉爆炸的自动控制装置电磁阀切断控制值

氨蒸发器p1的压力：p≥0.18mpa=1.80kgf/cm²；

氨空混合器p4的压力：p4≥45kpa=0.45kgf/cm²；

氧化炉温度：t≥845℃；

由氨流量与空气流量自动计算的氨空混合器氨浓度：nh3%≥11.5

鼓风机供电中断，快速切断氨储罐（1）与氨蒸发器（2）和氨过滤器（5）与氨空混合器（11）之间设置的电磁阀。图5是dcs系统对工艺各环节测定值的时事显示。图6是相关测定值如氧化炉温度，氨空混合气中氨浓度，氨气压力p4达高限值时sis系统自动切断氨过滤器与氨空混合器间电磁阀的逻辑关系图。

实施例2，一种防氨氧化反应炉爆炸的自动控制装置，其特征在于：氨储罐（1）与氨蒸发器（2）相连通，氨蒸发器（2）与氨缓冲罐a（3）相连通，氨缓冲罐a（3）与氨缓冲罐b（4）相连通，氨缓冲罐b（4）与氨过滤器（5）相连通，氨过滤器（5）与氨空混合器（11）相连通，氨空混合器（11）与氧化炉（10）相连通，氧化炉（10）（9）与废热锅炉（8）相连通，废热锅炉（8）与余热回收器b（7）相连通，余热回收器b（7）与鼓风机（12）相连通，鼓风机（12）与空气过虑室（13）相连通，余热回收器b（7）还与氨空混合器（11）相连通，余热回收器a（6）与氨蒸发器（2）相连通；所述氨蒸发器（2）与氨缓冲罐a（3）的管道中设置有气压表p1，氨缓冲罐a（3）与氨缓冲罐b（4）的管道中设置有气压表p2，氨缓冲罐b（4）与氨过滤器（5）的管道中设置有气压表p3，氨过滤器（5）与氨空混合器（11）的管道中设置有气压表p4；p1的压力>p2的压力>p3的压力>p4的压力；氨储罐（1）与氨蒸发器（2）设有电磁阀与气动薄膜调节阀、氨蒸发器（2）与氨缓冲罐a（3）、氨缓冲罐a（3）与氨缓冲罐b（4）、氨缓冲罐b（4）与氨过滤器（5）均设有气动薄膜调节阀、氨过滤器（5）与氨空混合器（11）之间均设置有电磁阀与气动薄膜调节阀；氧化炉（10）内设置有高温报警装置，高温报警装置与所述的所有电磁阀连接。

氨蒸发器p1的压力：p1=0.18mpa=1.8kgf/cm2，（一级调节）；

氨缓冲罐出口p2的压力：p2=0.14mpa=1.4kgf/cm2=140kpa，（二级调节）；

氨流量调节p3的压力：p3=0.1mpa=1.0kgf/cm2=100kpa，（三级调节）；

氨空混合器p4的压力：p4=0.23kgf/cm2=23kpa；

氨蒸发器切断压力：p＞0.18mpa=1.80kgf/cm2。

防氨氧化反应炉爆炸的自动控制装置控制报警值：

氨缓冲罐p2的压力：p2≥0.17mpa=1.7kgf/cm2；

氨流量调节p3的压力：p≥38kpa；

氧化炉温度：t≥830℃；

氧化炉温度：t≤760℃；

缓冲罐氨气温度：t≤10℃；

汽泡液位：h≥600mm；

汽泡液位：h≤240mm。

防氨氧化反应炉爆炸的自动控制装置电磁阀切断控制值

氨蒸发器p1的压力：p≥0.18mpa=1.80kgf/cm2；

氨空混合器p4的压力：p4≥45kpa=0.45kgf/cm2；

氧化炉温度：t≥845℃；

鼓风机供电中断，快速切断氨储罐（1）与氨蒸发器（2）和氨过滤器（5）与氨空混合器（11）之间设置的电磁阀。图5是dcs系统对工艺各环节测定值的时事显示。图6是相关测定值如氧化炉温度，氨空混合气中氨浓度，氨气压力p4达高限值时sis系统自动切断氨过滤器与氨空混合器间电磁阀的逻辑关系图。