（青海盐湖工业股份有限公司化工分公司，青海 格尔木816000）
［摘 要］分析了合成氨装置原负荷控制系统的不足之处。针对原系统的缺点，对负荷控制系统进行了改进设计，将原负荷控制中的主要控制对象——水气比控制和氢氮比控制分别控制合并，同时将原手动氢氮比控制改进为自动控制，实现了负荷控制的高度自动化。
［关键词］负荷控制；水气比控制；氢氮比控制
［中图分类号］ TQ 113.25+6［文献标识码］B［文章编号］ 1004-9932（2013）01-0032-02
青海盐湖工业股份有限公司化工分公司化肥厂合成氨一期装置以天然气部分氧化法生产乙炔的尾气为原料，其组分含量为：H2 60.7%，N2 1.71%，CH4 5.0%，Ar 0.51%，C2H2 0.04%，C2H4 0.32%，CO 28.2%，CO2 3.2%，O2 0.32%。装置设计生产能力：液氨 570 t/d，H2 300 m3/h。其集散控制系统采用的是西门子公司的PCS7 V6.0。合成氨装置的负荷控制主要是控制装置的水气比和氢氮比，也就是控制空气、原料气及蒸汽等3种气体的加减量。工艺上对加减负荷时3种气体参数的加减顺序有一定要求：在系统加负荷时先加蒸汽，再加原料气，最后加空气；在系统减负荷时先减空气，再减原料气，最后减蒸汽。
1 合成氨装置原负荷控制系统情况
合成氨装置原负荷控制系统如图1所示。该控制采用的是将水气比控制和氢氮比控制分开控制，水气比的比值控制用自动调整来实现，氢氮比的比值控制用手动调整来实现。
1.1 氢氮比控制
在合成工序的氨合成塔入口检测从合成气压缩机出来的循环气中H2和N2的含量，将其比值与氢氮比系数做比较。若比值偏大则将图1空气压缩机出口“手动控制”阀门开大，加大空气量；若比值偏小则将图1空气压缩机出口“手动控制”阀门关小，减小空气量。这种手动控制氢氮比的方法滞后性非常大，而且受人为主观因素的影响，氢氮比控制不稳定，准确性差。
1.2 水气比控制
水气比调整中的蒸汽量用FV0205来控制，而原料气的量则用FV0108来控制。该设计实现了增加负荷时先加蒸汽，后加原料气；减负荷时先减原料气，后减蒸汽的“超前滞后”要求。但是它和氢氮比的控制是分开的，之间没有关联，在装置加减负荷时需要对水气比控制和氢氮比控制分别进行控制，造成操作人员在调整、控制时常常因忙乱而顾此失彼，控制繁琐还导致工艺波动，对生产带来很大的困扰。
2 负荷控制的改进
针对原负荷控制的不足，我们制定了新的控制方案：将原来对氢氮比的手动调整改为自动控制，并将氢氮比控制和水气比控制结合起来，实现一体化控制。改进后的负荷控制（如图2）只要在负荷设定处输入负荷值，空气调节阀FV04205、原料气调节阀FV0108和蒸汽调节阀FV0205就会按照各比值系数及高选器和低选器进行计算和选择，然后实现工艺上对加减负荷时3种参数的加减。在系统加负荷时先加蒸汽，再加原料气，最后加空气；在系统减负荷时先减空气，再减原料气，最后减蒸汽。
在对氢氮比手动控制改造过程中，在空压机出口管上增加1根放空管线，并在该放空管线上加装放空调节阀FV04205，阀后增设