氮肥生产属于高能耗的工业，系统自身能耗的高低决定了氮肥的生产成本的高低，而系统的控制流程和工艺流程以及稳定性又决定了系统能耗的高低，因此，氮肥的整个生产成本很大程度系统能耗除了与使用的工艺流程有关外，上取决于生产过程的控制系统。而由于变换炉的种类较多，所以氮肥的工艺流程也比较丰富，但大多都随着变换炉及氮肥工艺技术的革新而淘汰。近来，全低变变换炉、中低低变换炉、中中低变换炉在氮肥变换工艺生产中运用的较多，而在本论文中将重点叙述全低变变换炉在氮肥制造中的变换工艺流程及其控制理念和方式。

全低变变化工艺相对于其他变换炉工艺，有许多优点：设备材质要求低、在相同情况下，阻力小，产能高、一氧化碳变换反应平衡，蒸汽消耗量小、流程相对简单，但其缺点也相对较难处理，其缺点有：对气体净化和管理水平要求高、对后续脱硫工序要求高、设备和管道会出现腐蚀现象。

随着工业技术的发展，越来越多的生产过程实现了自动化控制。本论文结合组态王及PLC对变换工艺进来控制及监控。将有PLC运行，组态王作为上位机用来集中监控。本质上来说，进行运行是PLC，组态王只是通过链接PLC，然后PLV将数据传输过到组态王上，并将数据显示出来，是整个工艺过程看上去更为直观清晰。本论文主要讲述了组态王的建成、PLC程序的设计以及两者的动态链接。

1.1 氮肥的工艺流程

氮肥的生产工艺是模块化的，是通过各个部分在之间的相互连接和相互配合实现相关的工业技术，各个模块之间紧密配合。每个模块都有各自的工作和所需要实现的功能，上一个车间中的成品到下一个车间继续加工，通过个车间之间的紧密配合最终完成做需要的产品。每个车间在物理层面上是有所距离，但每个车间之间的距离不能太远。整个氮肥生产工艺大致可以被分成造气、脱硫、压缩、变换、脱碳、合成、等主要单元（工段）。其中在氮肥工艺中占主导位置的就是变换工艺，而变换炉是变换过程中最主要的生产工具。

造气过程：在此过程中，基本上原料都是煤，然后利用间断式固定常压气化法，并在高温和其他条件下，进行造气过程。整个过程简而言之就是只要一旦满足了碳和水发生化学反应的条件，生成所谓的半水煤气。

脱碳过程：顾名思义，就是将变换过程中产生的含有二氧化碳的变换气送到吸收塔内，用逆流流下的碳酸丙烯酯吸收变换气中的二氧化碳，将二氧化碳通过相应的处理，达到要求后便可以从塔顶端的排出口运送出来，并将其作为可供用户使用的工艺气。

合成过程：也就是化学反应的过程，是利用之前产出的变换气在特定的温度、大气压和触媒等条件下合成为氨。

变换过程：从上一工序过来的压缩的半水煤气经过气体过滤器后进入到饱和热水塔中，在热水塔底部加热到一定温度后从塔顶流出，经过半水煤气分离器，去除其水分，并将分离出来的气体经过热交换器，使其达到190℃进入到变换炉第一层，在进入第一层之前，通过蒸汽阀门，使管道内的汽气比为3：1,。从第一层出来后，经过增湿器进入第二层，得到的变换器再次进入热交换器，使变换气温度再次为190℃并经过增湿器，然后进入第三层。变换气从第三层出来后经过饱和热水塔，与塔低的热水逆流交换，使变换气降温，然后进入冷却器，进行下一道工序。

1.2 氮肥工艺在国内外的发展现状与趋势

2 变换工艺的工艺流程

图 1.1 全低变变换工艺流程图

如图1.1所示，为全低变变换工艺的流程图。从上一工序过来的压缩的半水煤气经过气体过滤器后进入到饱和热水塔中，在热水塔底部加热到一定温度后从塔顶流出，经过半水煤气分离器，去除其水分，并将分离出来的气体经过热交换器，使其达到190℃进入到变换炉第一层，在进入第一层之前，通过蒸汽阀门，使管道内的汽气比为3：1,。从第一层出来后，经过增湿器进入第二层，得到的变换器再次进入热交换器，使变换气温度再次为190℃并经过增湿器，然后进入第三层。变换气从第三层出来后经过饱和热水塔，与塔低的热水逆流交换，使变换气降温，然后进入冷却器，进行下一道工序。