DE2162562C2 - Process for the automatic control of a plant for the production of sulfur - Google Patents
Process for the automatic control of a plant for the production of sulfurInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Regelung von Anlagen zur Herstellung von Schwefel durch Oxidation von Schwefelwasserstoff. Die Hersteilung von Schwefel aus Schwefelwasserstoff nach dem Claus-Verfahren ist bekannt. Bei ihm wird Schwefelwasserstoff mit Sauerstoff oder Luft oxidiert, wobei die Oxidation von einem Katalysator gefördert wird. Die Schwefelwasserstoffgase, auch saure Gase genannt, werden in eine Verbrennungskammer geführt, in der ein Drittel des Schwefelwasserstoffs in Gegenwart von Sauerstoff oder Luft in SO2 übergeführt wird und eine gewisse Menge Schwefel gebildet wird. Das gasförmige Reaktionsgemisch das aus der Verbrennungskammer kommt, wird abgekühlt und durch einen Kondensator geleitet, in dem der Schwefel durch Kondensation abgetrennt wird. Um die Produktion noch zu erhöhen, heizt man die Gase aus dem Kondensator wieder auf und leitet sie über einen Katalysator, wobei SO2 mit H2S zu weiterem Schwefel umgesetzt werden. Die katalytische Umwandlung erfordert im allgemeinen zwei oder drei katalytische Konverter, denen jeweils ein Vorheizer für die Gase vorgeschaltet ist und an die sich jeweils eh Kondensator anschließt, in dem der gebildete Schwefel abgetrennt wird. Die Restgase aus dem letzten Konverter, die noch geringe Mengen Schwefelverbindungen, wie H2S, SO2, Schwefeldampf, bläschenförmigen Schwefel, Schwefelkohlenstoff. Kohlenoxidsulfid enthalten, werden dann gegebenenfalls in eine Reinigungseinrichtung geleitet, die einen großen Teil der vorhandenen Schwefelverbindungen zurückhält. Im folgenden wird unter einer Schwefelanlage eine Anlage zur Herstellung von Schwefel nach dem genannten Verfahren verstanden, die gegebenenfalls auch eine Reinigungseinrichtung für die Restgase aus dem letzten Konverter haben kann. Die Emission der Schwefelanlage werden dann in einen Brenner geleitet, bevor sie in die Atmo-Sphäre gelangen.The invention relates to a method for the automatic control of plants for the production of sulfur by oxidation of hydrogen sulfide. The production of sulfur from hydrogen sulfide by the Claus process is known. Here, hydrogen sulfide is oxidized with oxygen or air, the oxidation being promoted by a catalyst. The hydrogen sulphide gases, also called acidic gases, are fed into a combustion chamber in which one third of the hydrogen sulphide is converted into SO 2 in the presence of oxygen or air and a certain amount of sulfur is formed. The gaseous reaction mixture that comes out of the combustion chamber is cooled and passed through a condenser, in which the sulfur is separated off by condensation. In order to increase production even further, the gases from the condenser are reheated and passed over a catalyst, whereby SO2 and H2S are converted into more sulfur. The catalytic conversion generally requires two or three catalytic converters, which is in each case preceded by a preheater for the gases and adjoins each extending eh capacitor in which the sulfur formed is separated off. The residual gases from the last converter, the still small amounts of sulfur compounds, such as H2S, SO 2 , sulfur vapor, vesicular sulfur, carbon disulfide. Containing carbon oxide sulphide are then optionally passed into a cleaning device, which retains a large part of the sulfur compounds present. In the following, a sulfur plant is understood to mean a plant for the production of sulfur by the process mentioned, which plant can optionally also have a cleaning device for the residual gases from the last converter. The emissions from the sulfur plant are then fed into a burner before they enter the atmosphere.
Bei der Schwefelherstellung geht das Bestreben dahin, die Ausbeute an Schwefel möglichst hoch zu halten, d. h. daß die Verluste an Schwefel und Schwefelverbindungen bei den gewählten Reaktionsbedingungen so niedrig wie möglich sein sollen. Diese Reaktionsbedingungen sind vor allem Druck, Temperatur und Konzentration der Reaktionsteilnehmer.In sulfur production, the aim is to keep the sulfur yield as high as possible, d. H. that the losses of sulfur and sulfur compounds should be as low as possible under the chosen reaction conditions. These reaction conditions are primarily the pressure, temperature and concentration of the reactants.
Die automatische Regelung einer Schwefelanlage besteht also darin, diese Anlage so zu beeinflussen, daß die Arbeitsweise den gewählten Reaktionsbedingungen so entspricht, daß die Verluste an Schwefel und Schwefelverbindungen minimiert werden.The automatic control of a sulfur plant consists in influencing this plant so that the The procedure corresponds to the chosen reaction conditions in such a way that the loss of sulfur and sulfur compounds be minimized.
In der DE-OS 19 10 846 wird die Schwefelherstellung aus Schwefelwasserstoff durch einen Infrarot-Analysator
geregelt, der über einen Regler die Verbrennungsluft einstellt In der US-PS 30 26 184 erfolgt die Regelung
über eine chromatographische Messung der Reaktionsgase. Diese bekannten Verfahren, die auf der Messung
der Restgase und einer Gegensteuerung der Verbrennungsluft basieren, erlauben es nicht, kurzfristige
äußere Störungen zu korrigieren und ermöglichen daher keinen Betrieb unter jeweils optimalen Bedingungen.
Auch das Verfahren der FR-PS 14 89 044 verwendet das Prinzip der Gegansteuerung. Hierbei stellt man das
Verhältnis der sauren Gase zu Luft beim Eintritt in die Schwefelanlage dadurch ein, indem man aus der Arbeitsweise,
dargestellt durch den Gesamtgehalt an H2S und SO2 in den Restgasen der Anlage, eine Regelgröße
ableitet, die dieses Merkmal minimiertIn DE-OS 19 10 846, the production of sulfur from hydrogen sulfide is regulated by an infrared analyzer which adjusts the combustion air via a regulator. In US Pat. No. 3,026,184, regulation takes place via a chromatographic measurement of the reaction gases. These known methods, which are based on measuring the residual gases and counteracting the combustion air, do not allow short-term external disturbances to be corrected and therefore do not allow operation under optimal conditions in each case.
The procedure of FR-PS 14 89 044 also uses the principle of counter control. Here, the ratio of acid gases to air when entering the sulfur plant is set by deriving a control variable from the mode of operation, represented by the total content of H2S and SO2 in the residual gases of the plant, which minimizes this feature
Ein solches Verfahren ist jedoch nicht völlig befriedigend, denn es berücksichtigt nicht äußere Störungen, die auf die Schwefelanlage einwirken und die schnelle Änderungen der Arbeitsweise hervoi rufen, die das verwendete Verfahren zu ihrer Bestimmung nicht kompensieren kann. Daraus ergibt sich, daß ein Teil der Information über diese Arbeitsweise nicht zugänglich ist und daß daher die Anlage nicht unter den optimalen Bedingungen arbeitet.However, such a procedure is not entirely satisfactory, because it does not take into account external disturbances that affect the sulfur plant and the rapid Evoke changes in the mode of operation that used the Procedure for their determination can not compensate. It follows that part of the information is not accessible via this mode of operation and that therefore the system is not under optimal conditions is working.
Erfindungsgemäß werden die genannten Nachteile vermieden durch ein Verfahren zur Regelung von Schwefelanlagen, bei dem die schnellen Änderungen der Arbeitsweise verringert werden, wodurch man eine geeignetere Regelung der Dynamik dieser Anlagen erzielt Hierdurch wird die Ausbeute einer Schwefelanlage verbessert und gleichzeitig die Konzentration an Schwefelverbindungen in den Restgasen verringert, was dem Umweltschutz zugute kommt. Das erfindungsgemäße Verfahren zur automatischen Regelung einer Anlage zur Herstellung von Schwefel durch Oxidation von Schwefelwasserstoff mittels eines sauerstoffhaltigen Gases, bei dem man das Mengenverhältnis von Schwefelwasserstoff und Sauerstoff am Eingang der Anlage durch Änderung der Sauerstoffmenge unter Einhaltung einer vorgegebenen Arbeitsweise geregelt wird, die sich aus dem Molverhältnis von H2S zu SO2 oder der Summe von H2S und SO2 in den Restgasen der Anlage ergibt, ist dadurch gekennzeichnet, daß man aus den Informationen über das schwefelwasserstoffhaltige Gas und dasAccording to the invention, the disadvantages mentioned are avoided by a method for regulating sulfur plants, in which the rapid changes in the mode of operation are reduced, whereby a more suitable control of the dynamics of these plants is achieved reduced, which is good for environmental protection. The method according to the invention for the automatic control of a plant for the production of sulfur by oxidation of hydrogen sulfide by means of an oxygen-containing gas, in which the ratio of hydrogen sulfide and oxygen at the entrance of the system is regulated by changing the amount of oxygen while observing a predetermined procedure that results from the Molar ratio of H 2 S to SO 2 or the sum of H 2 S and SO 2 in the residual gases of the system is characterized in that one can use the information about the hydrogen sulfide-containing gas and the
ns sauerstoffhaltige Gas, die durch die Messung am Eingang in die Anlage gewonnen werden, eine Größe für die theoretische Sauerstoffmenge zur Einhaltung der vorgegebenen Arbeitsweise ableitet, daß man aus demns oxygen-containing gas produced by the measurement at the entrance are obtained in the system, a size for the theoretical amount of oxygen to comply with given working method that one derives from the
augenblicklichen Wert der Arbeitsweise, die man aus der Analyse der Restgase der Anlage gewinnt, eine zweite Größe für eine Korrektur an Sauerstoff zur Einhaltung der vorgegebenen Arbeitsweise ableitet, diese beiden Größen miteinander kombiniert und die resultierende Größe dazu benutzt die Sauerstoffmenge am Eingang der Anlage einzustellen.the current value of the method of operation, which can be obtained from the analysis of the residual gases in the plant derives this second variable for a correction to oxygen in order to maintain the specified working method both quantities combined with each other and the resulting quantity uses the amount of oxygen am To set the input of the system.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Mengenänderung des sauerstoffhaltigen Gases durch Änderung einer kleinen Zusatzmenge, die der festeingestellten Hauptnienge zugegeben wird.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the amount change takes place of the oxygen-containing gas by changing a small additional amount, that of the fixed Hauptnienge is admitted.
Die Ableitung der Größe für den theoretischen Sauerstoffwert zur Einhaltung der vorbestimmten Arbeitsweise erfolgt nach einem mathematischen Modell, das das Verhalten der Schwefelanlage simuliert. Diese Simulation berücksichtigt die gemessenen Daten hinsichtlich Menge. Druck, Temperatur und Zusammensetzung des schwefelwasserstoffhaltigen Gases, sowie Menge, Druck, Temperatur und Zusammensetzung des sauerstoffhakigen Gases. Je nach Ausfühnrngsform zur Änderung der Sauerstoffmenge stellt die abgeleitete Größe die theoretische Gesamtmenge oder die theoretische Zusatzmenge dieses Gases dar, die erforderlich ist, um die vorbestimmte Arbeitsweise einzuhalten.The derivation of the variable for the theoretical oxygen value to maintain the predetermined mode of operation is based on a mathematical model that simulates the behavior of the sulfur plant. This simulation takes into account the measured data in terms of quantity. Pressure, temperature and composition of the hydrogen sulphide-containing gas, as well as the amount, pressure, temperature and composition of the oxygen-containing gas Gas. Depending on the embodiment used to change the amount of oxygen, the derived quantity represents the theoretical total amount or the theoretical additional amount of this gas that is required to to adhere to the predetermined working method.
Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt man auch kontinuierlich den Umsatz von H2S zu Schwefel durch Messung der PhS-Menge am Eintritt in die Anlage und der FbS-Menge in den Restgasen. Der Wert dieses Umsatzes kann dazu verwendet werden, die Regelung der Schwefelanlage zu vervolikommnen.In one embodiment of the process according to the invention, the conversion is also determined continuously from H2S to sulfur by measuring the amount of PhS at the entry into the system and the amount of FbS in the residual gases. The value of this turnover can be used for this be able to control the sulfur plant.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus einem Rechner zur Vor-. hersage der theoretischen Sauerstoffmenge zur Einstellung der gewünschen Arbeitsweise, einer Vorrichtung zur Probeentnahme aus der Anlage, einem Analysengerät, das von der Vorrichtung zur Probeentnahme gespeist wird und die Mengen der verschiedenen Verbindungen in dan Restgasen anzeigt, einen Kompensationsrechner, der aus der augenblicklichen Arbeitsweise, die sich aus den Analysenwerten ergibt, die Korrekturmenge an Sauerstoff zur Einhaltung der gewünschten Arbeitsweise errechnet, Vorrichtungen, die die Größen aus dem Vorhersage-Rechner und dem Kompensations-Rechi.-er kombinieren, Vorrichtungen zur Änderung der Sauerstoffmenge aufgrund dieser Kombination und Vorrichtungen, die die Daten des H2S und des Sauerstoffes am Eintritt in die Anlage bestimmen und diese Daten an den Vorhersage-Rechner weitergeben, der nun seinerseits den theoretischen Sauerstoff-Wert errechnetThe device for performing the invention Procedure consists of a computer for preliminary. predict the theoretical amount of oxygen for adjustment the desired working method, a device for taking samples from the system, an analysis device, which is fed by the device for sampling and the quantities of the various compounds in dan shows residual gases, a compensation calculator, the correction amount from the current working method, which results from the analysis values of oxygen to maintain the desired mode of operation is calculated, devices that the sizes from the forecast calculator and the compensation calculator combine, devices for changing the amount of oxygen due to this combination and devices that determine the data of the H2S and the oxygen at the inlet to the system and pass this data on to the prediction computer, which in turn now calculates the theoretical oxygen value calculated
Die Vorrichtungen zur Änderung der Sauerstoffmenge bestehen im einzelnen aus einem Servomechanismus, der die Stellung eines Ventils regelt, das in der Gaszuleitung zur Anlage sich befindet Bei einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich dieses Ventil in einer zusätzlichen Sauerstoffleitung zur Anlage, die eine geringere Durchflußmenge gestattet als die Hauptleitung.The devices for changing the amount of oxygen consist in detail of a servomechanism, which regulates the position of a valve that is located in the gas supply line to the system. In a preferred one Embodiment, this valve is located in an additional oxygen line to the system, which is a lower one Flow rate allowed than the main line.
Die Vorrichtungen zur Bestimmung der Daten des H2S und des Sauerstoffs bestehen aus Meßgeräten in den Zuleitungen dieser Gase und einem Analysengerät, das auf der H2S-Leitung montiert ist Dieses Analysengerät ist vorzugsweise ein Chromatograf, obwohl auch jedes andere Ana'ysengerät mit vergleichbaren Leistungen verwendet werden kann.The devices for determining the data of the H 2 S and the oxygen consist of measuring devices in the supply lines for these gases and an analysis device which is mounted on the H2S line. This analysis device is preferably a chromatograph, although any other analysis device with comparable performance can be used can be used.
Die Vorrichtung zur Bf obeentnahme aus den Restgasen besteht aus einem Entnahmerohr, das mit einer einer Mantellinie folgernden öffnung ausgestattet und in die Restgasleitung eingeführt ist Durch dieses Rohr werden die Proben entnommen.The device for Bf obeentnahme from the residual gases consists of a sampling tube which is equipped with an opening following a surface line and which is inserted into the residual gas line is inserted. The samples are taken through this pipe.
Es wird auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des Schwefels geheiztIt is heated to a temperature above the melting point of sulfur
Die Einrichtung zur Analyse und zur Probeentnahme kann jedes Analysengerät mit entsprechenden Leistungen sein. Man verwendet vorzugsweise einen Chromatografen, der ein Aufgabesystem für die Probe außerhalb der Kolonne hat, der die gefundenen Piks speichern kann und der programmierbar ist Das Aufgabesystem für die Probe, z. B. über einen Einlaßhahn, wird in einem geheizten und isolierten Behälter untergebracht dessen Temperatur über dem Schmelzpunkt des Schwefels liegtThe device for analysis and for taking samples can be any analytical device with appropriate performance be. It is preferable to use a chromatograph which has an external application system for the sample the column that can save the spades found and that is programmable The task system for the sample, e.g. B. via an inlet tap, is housed in a heated and insulated container Temperature is above the melting point of sulfur
Der Kompensationsrechner besteht aus einem Gerät zur Feststellung der augenblicklichen Arbeitsweise der Anlage unter Verwendung der Analysendaten, einer Filtereinrichtung, die einen mittleren Wert der augenblickliehen Arbeitsweise liefert, und einem Rechner, der aus dem filtrierten Signal und dem entr^echenden Signal für die vorbestimmte Arbeitsweise eir-e Größe zur Steuerung der Gegenreaktion liefert In einer bevorzugten Ausführungsform veranlaßt der Rechner proportionale, integrale Aktionen erster und zweiter Ableitung.The compensation calculator consists of a device for determining the current mode of operation of the Plant using the analysis data, a filter device, the mean value of the instantaneous Mode of operation supplies, and a computer, which consists of the filtered signal and the corresponding signal for the predetermined mode of operation eir-e variable for controlling the counterreaction provides In a preferred one In the embodiment, the computer causes proportional, integral first and second derivative actions.
Bei eLser Ausführungsform hat die erfindungsgemäße Vorrichtung auch eine Einrichtung zur Bestimmung des Umsatzes von H2S zu Schwefel. Diese Einrichtung erhält Analysendaten über den H2S, der in die Anlage eintritt, wie auch für die Restgase, und errechnet aus diesen Daten den Umsatz.In one embodiment, the inventive Device also a device for determining the conversion of H2S to sulfur. This facility receives Analysis data on the H2S entering the system, as well as for the residual gases, and calculated from this data is the turnover.
Die Zeichnung soll die Erfindung näher erläutern. Auf der Zeichnung ist schematisch eine Schwefelaniage dargestellt. Diese Anlage ist mit einer erfindungsgemäßen Regeleinrichtung ausgerüstet, die als Stellgröße für die Arbeitsweise den theoretischen Wert des Molverhältnisses von H2S zu SO2 in den Resigasen dieser Anlage verwendet Die Anlage hat ferner eine Einrichtung zur Bestimmung des Umsatzes von Schwefelwasserstoff zu Schwefel. Das schwefelwasserstoffhaltige Gas, im folgenden auch saures Gas genannt, das auch CO2 und kleine Mengen anderer Bestandteile, wie Methan enthalten kann, kommt durch die Leitung (1) an, in die Meßgeräte für Menge (2), Druck (3) und Temperatur (4) sowie eine Entnahmemöglichkeit (5) eingebaut sind mit einer hier nicht dargestellten Rückführung der Probe in die Leitung (1). Die Analyse des in 5 abgenommenen sauren Gases erfolgt in einem Analysengerät 6, das vorzugsweise ein Chromatograf ist, der programmierbar ist und einen Speicher für die Ergebnisse jedes Analysenzyklus hat. Das Anaiysengerät 6 liefert seine Ergebnisse in Form elektrischer Signale 7,8 und 38 für den Geha't an Schwefelwasserstoff, Methan und CO2. Das saure Gas tritt über das Ventil IO in die Anlage ein.The drawing is intended to explain the invention in more detail. A sulfur system is shown schematically in the drawing. This system is equipped with a control device according to the invention, which is used as a manipulated variable for the Working method the theoretical value of the molar ratio of H2S to SO2 in the resigases of this plant used The plant also has a device for determining the conversion of hydrogen sulfide Sulfur. The gas containing hydrogen sulfide, hereinafter also called acidic gas, which also includes CO2 and small amounts of other constituents, such as methane, arrives through line (1) into which Measuring devices for quantity (2), pressure (3) and temperature (4) as well as a removal option (5) are built in a return of the sample, not shown here, into the line (1). The analysis of the in 5 removed acid gas takes place in an analyzer 6, which is preferably a chromatograph that is programmable and has a memory for the results of each analysis cycle. The analysis device 6 delivers its results in the form of electrical signals 7, 8 and 38 for the housing of hydrogen sulfide, methane and CO2. The acidic gas enters the system via the valve IO.
Ein primärer Luftstrom kommt über die Leitung (11), in der sich Meßgeräte für Menge (12), Druck (13), Temperatur (14) und Feuchtigkeit (15) befinden, und tritt in die Anlage über das Ventil (17) ein. Eine Zusatzleitung für Luft (18) ermöglicht über das Ventil (21) die Zuführung einer Luftmenge, die erforderlich ist, um Störungen auszugleichen. Auch diese Leitung hat einen Mengenmesser (19).A primary air flow comes via the line (11), in which there are measuring devices for quantity (12), pressure (13), temperature (14) and moisture (15) are located, and enters the system via the valve (17). An additional line for air (18) enables an amount of air to be supplied via the valve (21) which is necessary to prevent disturbances balance. This line also has a flow meter (19).
Ein Vorhersage-Rechner 22 erhält über die Leitungen 9 Informationen der Meßgeräte 2,3 und 4 in der Leitung des sauren Gases m.d über die Leitungen 16 Informationen von den Meßgeräten in der Leitung der Primärluft, sowie über die Leitung 20 das Signal des Meßgerätes 19 in der Leitung für die Zusatzluft und über die LeitungenA prediction computer 22 receives information from the measuring devices 2, 3 and 4 in the line via the lines 9 of the acid gas m.d via the lines 16 information from the measuring devices in the line of the primary air, and via line 20 the signal from measuring device 19 in the line for the additional air and via the lines
7 und 8 die Signale von dem Analysengerät 6, die den Gehalt an Schwefelwasserstoff, Methan und Kohlendioxid angeben.7 and 8 the signals from the analyzer 6, which determine the content of hydrogen sulfide, methane and carbon dioxide indicate.
Aus den erhaltenen Informationen errechnet der Vorhersage-Rechner eine Ausgangsgröße 35 für die theoretische Zusatzluftmenge zur Einstellung der vorbestimmten Arbeitsweise, d h. des Molverhältnisses von H2S zu SO2 in den Restgasen der Anlage. Stellt man von vornherein die Analysendaten des sauren Gases einer früheren Produktionsperiode ein, können das Analysengerät 6 abgeschaltet und die Analysendaten direkt in den Rechner 22 gegeben werden.From the information obtained, the prediction computer calculates an output variable 35 for the theoretical additional air volume for setting the predetermined mode of operation, ie. the molar ratio of H2S to SO 2 in the residual gases of the plant. If the analysis data of the acid gas from an earlier production period is set from the outset, the analysis device 6 can be switched off and the analysis data can be fed directly into the computer 22.
Aus der Anlage gehen über die Leitung 24 die Restgase weg, die aus Stickstoff, CO2 Wasserdampf und kleinen Mengen Schwefelverbindungen, wie HjS, SO2, CSj, COS bestehen. Diese Gase gehen in einen Brenner 25, dessen Abgase über die Leitung 26 und einen Kamin 27 in die Atmosphäre geleitet werden.The residual gases, which consist of nitrogen, CO 2 water vapor and small amounts of sulfur compounds such as HjS, SO2, CSj, COS, leave the system via line 24. These gases go into a burner 25, the exhaust gases of which are passed through the line 26 and a chimney 27 into the atmosphere.
Eine Vorrichf.ing zur Probeentnahme 28 in der Leitung 24 gerade vor dem Eintritt in den Brenner, ermöglicht die Entnahme von Proben der Restgase der Anlage. Die Entnahme erfolgt über ein kleines Rohr, das mit einer längs einer Mantellinie verlaufenden öffnung ausgestattet ist und bis in die Mitte der Leitung 24 hineinragt. Die Probemenge geht durch die Leitung 29 einesteils zu einem Analysengerät 30 und andererseits zu der Leitung 26. Die Probengröße wird so gewählt, daß die Antwortzeit kurz ist. Um Verstopfungen zu vermeiden, werden die Probenleitung zum Analysengerät 30 und die Leitung 26 auf eine Temperatur geheizt, die über dem Schmelzpunkt des Schwefels liegt. Diese Heizung erfolgt über einen Doppelmantel, durch den eine Heizflüssigkeit oder Wasserdampf mit geeigneter Temperatur geleitet wird.A device for sampling 28 in the line 24, just before entering the burner, enables samples of the system's residual gases to be taken. The removal takes place via a small tube which is equipped with an opening running along a surface line is and extends into the middle of the line 24. The sample amount goes through the line 29 in one part to an analyzer 30 and on the other hand to the line 26. The sample size is chosen so that the Response time is short. In order to avoid blockages, the sample line to the analyzer 30 and the line 26 is heated to a temperature which is above the melting point of sulfur. This heater takes place via a double jacket through which a heating fluid or steam at a suitable temperature is directed.
Das Analysengerät ist ein programmierbarer Chromatograf mit einem Speicher für die gefundenen Piks, der zu jedem Anaiysenzykius reorganisiert wird. Der Chromatograf hat eine Aufgabemöglichkeit für die Probe, die ein Arbeiten bei höherer Temperatur ermöglicht und die von der chromatografischen Kolonne getrennt ist, so daß man bei Störungen leicht eingreifen kann. Das Aufgabesystem kann aus einem Einlaßhahn bestehen und befindet sich in einem geheizten und isolierten Behälter. Dieses System erlaubt das Einbringen der Probe, die unter niedrigem Druck steht, in den Gasstrom, der unter hohem Druck kreist. Die Ausstattung der Kolonne ermöglicht die Analyse aller Bestandteile der Restgasprobe trotz ihres hohen Wassergehaltes. So werden die Piks für H2S, SO2, CS2 und COS festgestellt und können beispielweise alle vier Minuten bestimmt werden. The analysis device is a programmable chromatograph with a memory for the piks found, which is reorganized for each analytical cytus. The chromatograph has a way of feeding the sample which enables it to work at a higher temperature and which is separated from the chromatographic column so that it is easy to intervene in the event of malfunctions. The feed system can consist of an inlet tap and is located in a heated and insulated container. This system allows the sample, which is under low pressure, to be introduced into the gas flow, which is circulating under high pressure. The equipment of the column enables the analysis of all components of the residual gas sample despite their high water content. The spades for H 2 S, SO 2 , CS 2 and COS are determined and can be determined every four minutes, for example.
Die Signale, entsprechend dem Gehalt an HjS und SO2, werden aus dem Speicher des Chromatografen über die Leitungen 31 zu dem Kompensationsrechner 32 geleitet. Dieser Rechner leitet aus den Signalen 311 eine Größe für das Molverhältnis H2S : SO2 ab, filtert diese Größe, um einen mittleren Wert zu erhalten, vergleicht diese mittlere Größe mit dem vorbestimmten Wert für die vorgegebene Arbeitsweise und gibt schließlich ein Ausgangssignal 33 aus dieser Differenz. Dabei erstellt er einen Algorithmus für die Regelung, die der speziellen Dynamik der Anlage angepaßt ist, und veranlaßt proportionale, integrale Aktionen erster und zweiter Ableitung. Das Signal 33, das derjenigen Luftmenge entspricht, die den augenblicklichen Wen für das Verhältnis H2S : SO2 auf den vorbestimmten Wert bringt, bildet den Algorithmus für die Steuerung der Geeenreaktion.The signals, corresponding to the HjS and SO 2 content, are passed from the memory of the chromatograph via the lines 31 to the compensation computer 32. This computer derives a variable for the molar ratio H 2 S: SO 2 from the signals 311, filters this variable to obtain an average value, compares this average variable with the predetermined value for the specified mode of operation and finally outputs an output signal 33 this difference. He creates an algorithm for the control, which is adapted to the special dynamics of the system, and initiates proportional, integral actions of the first and second derivative. The signal 33, which corresponds to the amount of air that brings the current value for the ratio H 2 S: SO 2 to the predetermined value, forms the algorithm for controlling the Geeen reaction.
Das Signal 33 aus dem Kompensationsrechner 32 und das Signal 35 aus dem Vorhersage-Rechner 22 werden in einer Anpassungsvorrichtung 34 kombiniert. Das resultierende Signal 36 steuert einen Servomechanismus 37, der die Stellung des Ventiles 21 für die Zuführung einer zusätzlichen Luftmenge zur Anlage einregelt.The signal 33 from the compensation computer 32 and the signal 35 from the prediction computer 22 become combined in an adapter 34. The resulting signal 36 controls a servo mechanism 37, which regulates the position of the valve 21 for the supply of an additional amount of air to the system.
Man kann auch von den Informationen der Analysengeräte 6 und 30 Gebrauch machen, um den Umsatz des Schwefelwasserstoffs zu Schwefel zu bestimmen. Hierfür empfängt ein Rechner 41 einerseits die Signale 7,8 und 38, die von 6 kommen und dem Gehalt an H2S, CH4 und CO2 im ankommenden sauren Gas entsprechen, und andererseits über die Leitungen 40 die Signale 39, die von dem Chromatografen 30 kommen und dem Gehalt an H2S, SO2, CS2, COS und CO2 in den Restgasen entsprechen. Aus diesen Signalen bildet der Rechner 41 eine erste Größe für das Molverhältnis von H2S zu der Summe von CO2 und CH4 in dem sauren Gas und eine zweite Urßüe für das Moiverhähnis der gesamten Schwefelverbindungen zu CO2 in den Restgasen. Durch Division der zweiten Größe durch die erste wird ein Signal aus einer Signaleinrichtung ausgelöst, um ein resultierendes Signal 42 zu erhalten, das dem Umsatz von Schwefelwasserstoff zu Schwefel entspricht. Dieses Signal kann eventuell in einer zusätzlichen Gegensteuerungsschleife dazu verwendet werden, die Regelung der Schwefelanlage noch zu verbessern.The information from the analyzers 6 and 30 can also be used to determine the conversion of the hydrogen sulfide to sulfur. For this purpose, a computer 41 receives the signals 7, 8 and 38, on the one hand, which come from 6 and correspond to the content of H 2 S, CH4 and CO2 in the incoming acid gas, and on the other hand, via the lines 40, the signals 39 which come from the chromatograph 30 and correspond to the content of H 2 S, SO 2 , CS 2 , COS and CO 2 in the residual gases. From these signals, the computer 41 forms a first variable for the molar ratio of H 2 S to the sum of CO 2 and CH4 in the acidic gas and a second value for the Moiverhähnis of the total sulfur compounds to CO 2 in the residual gases. By dividing the second variable by the first, a signal is triggered from a signal device in order to obtain a resulting signal 42 which corresponds to the conversion of hydrogen sulfide to sulfur. This signal can possibly be used in an additional counter-control loop to further improve the control of the sulfur plant.
Anzeige- und Registriereinrichtungen, die hier nicht dargestellt sind, machen die verschiedenen, gemessenen und berechneten Größen sichtbar, so daß man zu jedem Zeitpunkt den Funktionszustand der Schwefelanlage erkennen kann.Display and registration devices, which are not shown here, make the different, measured and calculated variables visible, so that the functional state of the sulfur plant can be seen at any point in time can.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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