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合成氨工藝主要控制方案
（一）造氣工段控制
工藝簡介：
固定床間歇氣化法生產水煤氣過程是以無煙煤為原料，周期循環操作，在每一循環時間里具體分為五個階段；(1)吹風階段約37s；(2)上吹階段約39s；(3)下吹階段約56s；(4)二上吹階段約12s；(5)吹凈階段約6s.
l、 吹風階段

此階段是為了提高爐溫為制氣作準備的。這一階段時間的長短決定爐溫的高低，
時間過長，爐溫過高；時間過短，爐溫偏低并且都影響發氣量，爐溫主要由這一階段控制。
般工藝要求此階段的操作時間約為整個循環周期的18％左右。
2、上吹加氮制氣階段

在此階段是將水蒸汽和空氣同時加入。空氣的加入增加了氣體中的氮氣含量，是調節
H2/N2的主要手段。但是為了保證造氣爐的安全該段時間最多不超過整個循環周期的26％。
3、上吹制氣階段
該階段與上吹加氯制氣總時間為整個循環的32％，隨著上吹制氣的進行下部爐溫逐漸下降，為了保證爐況和提高發氣量，在此階段蒸汽的流量最好能得以控制。
4、下吹制氣階段

為了充分地利用爐頂部高溫、提高發氣量，下吹制氣也是很重要的一個階段。這段時間
約占整個循環的40％左右。
5、二次上吹階段
為了確保生產安全，造氣爐再度進行吹風升溫之前，須把下吹制氣時留在爐底及下部管
道中的半水煤氣吹凈以防不測，故進行第二次上映。這段時間約占7％左右。
6、吹凈階段
這段時間主要是回收上行煤氣管線及設備內的半水煤氣。約占整個循環的3％。該階段是由吹風管路送風，該段時間的長短直接影響H2/N2.

該控制系統是一個較復雜的時變、間歇、非線性、大滯后控制系統。故將該系統設計為串級控制。
造氣爐的工作方式分為開車、停車、正常造氣、升溫和制惰等五種方式。每臺造氣爐需要控制15個電磁閥，為了防止多臺爐同時進入吹風階段而引起爭風搶汽觀象，各臺爐之間必須進行吹風排隊順序控制。

控制方案：
1、造氣工段H2/N2控制方案

造氣工段是通過加減氮操作來進行氫氮比控制的，而加減氮操作又是通過調節上下吹加氮時間和吹風回收時間來實現的，因此，該控制系統最終得到的控制量要轉化為上下吹加氮時間或吹風回收時間。本系統的氫氮比控制采用調節吹風回收時間來實現。

在合成氨生產過程中，影響氫氮比的主要干擾來源是造氣、脫硫兩個環節，這部分僅有較小的滯后，所以對脫硫制氫采用PID閉環控制和較高的采樣頻率，這是控制的內環。然后將造氣脫硫與變換、脫碳、精煉及合成組成一個廣義外環，采用預測控制進行控制，這是控制的外環。可選作控制量的參數有：脫硫氫、變換氫、補充氫和循環氫，這四個氫值之間的波動有一個時間差，脫硫氫到變換氫大約有5min，變換氫到補充氫大約有15min,再由補充氫到循環氫又有20min，而且補充氫與循環氫之間存在積分關系，補充氫中氫氮比的微小變化就會造成循環氫中氫的增加與減小，即穩定的補充氫并不能保證循環氫的穩定。而循環氫是生產過程最終階段的信號，所以采用循環氫作為主調節參數，并選擇脫硫氫作為副調參數，以克服循環氫巨大的滯后。

2、H2/N2調節方法
采用改變加氮空氣量的方法調節H2/N2，在上吹和下吹階段設置用／否加氮軟手動開關決定是否啟用加氮空氣，同時采用上／下加氮調節閥來改變加氮空氣量，其次可以通過調整
吹凈時間的方法來調整H2／N2，同時還采用打吹凈軟開關確定在吹風階段是否提前關閉煙囪閥，以輔助調節H2/N2.

（三） CO變換工段控制
  中溫變換護的正常操作應該是將各段催化劑的溫度控制在適宜的范圍內，以充分發揮催化劑的活性。同時用最低的蒸汽消耗實現最高的CO變換率。影響中變爐催化劑床層溫度變化的因素很多，如蒸汽的加入量、蒸汽的溫度、進入催化劑前反應氣體的溫度、反應氣體的組成以及生產負荷等。
該工段主要的控制系統主要有：中變爐入口溫度定值控制，入中變護蒸汽流量定值控制，入中變滬中段蒸汽流量定值控制，中變爐下段溫度控制等。
（六）氨合成工段控制
在合成氨生產中，合成塔人塔氣體的氫氣與氮氣的比例是工藝上一個極為重要的控制指標。氫氯比合格率對于全廠生產系統的穩定、提高產量和降低原料及能源消耗起著重要作用，氫氮比的過高或過低，都會直接影響合成效率，導致合成系統超壓放空，使合成氨產量減少，消耗增加。但合成氨氫氮比對象是一個純滯后和容積滯后大，無自衡能力和時變的工藝過程，所以氫氮比控制是氨合成工段的主要控制對象。
合成氨工藝中進塔氣CH4含量分析系統
工藝壓力：15MPA
背景氣： H2:  62.78%
         N2: 20.93%
         NH3:2.30%
         CH4:10.89%
         Ar::  3.;11%
   
合成氨工藝中循環氣CH4含量分析系統
工藝壓力：14.3MPA
背景氣： H2:  51.05%
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