DE2339988A1

DE2339988A1 - Verfahren zum ueberwachen und regeln eines chemischen produktionsprozesses

Info

Publication number: DE2339988A1
Application number: DE19732339988
Authority: DE
Inventors: Earl David George; Roger Mellor; Robin Patrick Rankine
Original assignee: EARL DAVID GEORGE
Current assignee: EARL DAVID GEORGE
Priority date: 1972-08-07
Filing date: 1973-08-07
Publication date: 1974-03-07
Also published as: CA981873A; GB1401410A; BE803326A; NL7310853A; US3854876A; IT995158B

Description

DIPL.-ING. A. GRÜNECKER 8000 MÖNCHEN 22

Maximilianstraße 43 DR.-ING. H. KINKELDEY Telefon 29 7,00/29 67«

DR.-I NG. W. STOCKMAI R, Ae. E. (cauf. inst, of techn ) Telegramme Monopol München

PATENTANWÄLTE ^Telex 05-28380

P 6866

■·.!?. AUS. iä#

ROBIN PA ¹IKICK RAMIKE

10840 Mapleshire Crescent S.E.

Calgary, Alberta, Canada

DAVID GEORGE EARL
113 Holland St. Ή.V.,
Calgary, Alberta, Canada

ROGER MELLOR

74-2 Kingsmere Crescent S.W.,

Block 6, Apt. 9, '

Calgary, Alberta, Canada

Verfahren zum Überwachen und Regeln eines chemischen Produktionsprozesses

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen und Regeln der Herstellung eines chemischen Stoffes durch einen chemischen Prozess.

Die Erfindung wurde anhand des Claus-Prozesses entwickelt, bzw. an modifizierten Verfahren dieses Prozesses, der im wesentlichen der Herstellung von elementarem Schwefel aus einem als "Säuregas" bezeichneten Gasstrom dient. Die Erfindung ist nachstehend im Zusammenhang mit dem Claus-Prozess beschrieben, kann jedoch ohne erfinderisches Zutun in Verbindung mit jedem anderen chemischen Prozess verwendet werden.

Die Hauptverwendung des Claus-Prozesses liegt darin, den sauren Gasstrom aus einer Anlage zum Entsäuern von Naturgas zu bearbeiten. Die Zusammensetzung des Säuregasstroms kann je nach der Zusammensetzung des verarbeiteten Natur-

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n: H. Ai-fhöuser, München 1735'B · Deutsche Bank, München 1 ί-75078 · Postsd-nsHcotiio München ·ΐό21?

gases von Anlage zu Anlage stark schwanken. Auch gehen die Betriebsparameter der Entsäurungsanlage und andere Parameter wesentlich in die Zusammensetzung des Säuregases ein. Als Beispiel sei ein Säuregas betrachtet, das zu 48 % aus Schwefelwasserstoff und 50 % aus Kohlendioxid besteht, wobei der Rest aus einem Kohlenwasserstoffgemisch (beispielsweise Methan und Äthan), Schwefelkohlenstoff, Wasserdampf, Mercaptanen und anderen Spurenverbindungen besteht. Die erste Stufe des Prozesses dient der vollständigen oder teilweisen Oxidierung des Säuregases in einer Oxidationseinheit. Die Reaktion kann durch die folgende Gleichung wiedergegeben werden:

H₂S + 3/2 O₂ ^ H₂O + SO₂ (1)

Diese Reaktion wird dabei so geführt, dass ausreichend Schv/efelwasserstoff oxidiert wird, dass der verbleibende Schwefelwasserstoff und das vorliegende Schwefeldioxid so miteinander reagieren, dass sie eine maximale Ausbeute an elementarem Schwefel liefern. Diese Reaktion kann durch die folgende Gleichung wiedergegeben werden:

2H₂S + SO₂ > 2H₂O + 3/e S (2)

In dieser Gleichung bedeutet e die mittlere Anzahl von Atomen in einem Molekül des elementaren Schwefels. Die Reaktion (2) wird im wesentlichen in einer oder in mehreren katalytischen Stufen durchgeführt, wobei Vorrichtungen zum Kondensieren des Schwefels und zur Wiedererhitzung des Gases zwischen jeder der katalytischen Stufen vorgesehen sind.

Während der Oxidation laufen eine Reihe von Nebenreaktionen ab. Beispielsweise verbrauchen die Kohlenwasserstoffe,

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Mercaptane und der Schwefelkohlenstoff während der Verbrennung ebenfalls Sauerstoff. Ausserdem treten Nebenreaktionen auf, bei denen Carbonylsulfid und Schwefelkohlenstoff gebildet werden:

+ H₂S ■— l· COS + H₂O (3)

₂ + 2H₂S * CS₂ + 2H₂O (4)

Ein Teil dee nach den Gleichungen (3) und (4) gebildeten Kohlenoxidsulfids und Schwefelkohlenstoff reagieren mit Schwefeldioxid weiter:

2COS + SO₂ ^ 2CO₂ + 3/e Se (5)

CS₀ + SO, » CO- + 3/e Se (6)

Aufgrund der vorstehend genannten Nebenreaktionen unterliegen die relativen Mengen an Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid spürbaren Schwankungen. In vielen Fällen treten solche 'Schwankungen auch dadurch auf,dass im Prozessablauf Brenner vorgesehen sind, die das saure Gas verbrennen oder einen abgezweigten Nebenanteil der heissen Abgase des Oxidationsprozesses verwenden.

Das Abgabegas enthält daher ein Gemisch der Produkte der verschiedensten Reaktionen, die während des Gesamtprozesses auftreten. So können beispielsweise O,7 % Schwefelwasserstoff, 0,6 % Schwefeldioxid, 0,4 % Schwefelkohlenstoff, 0,1 % Kohlenoxidsulfid, 33,0 % Kohlendioxid, 0,5 % Schwefel und der Rest Stickstoff und Wasserdampf vorliegen.

Für die Lösung der folgenden technischen Probleme sind bereits

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eine Reihe von Anstrengungen unternommen worden: (1) Optimierung der Betriebsbedingungen des Claus-Prozesses; (2) Überwachung des Wirkungsgrades der Schwefelausbeute und der Schwefelumwandlung und (3) aus Gründen des Umweltschutzes die Schwefelinimission ständig aufzuzeichnen und zu überwachen.

Bekannte Optimierungsverfahren gehen Γη der Regel von der Messung des H-S/SO^-Verhältnisses im Abgabegas aus und stellen nach Massgabe dieses Verhältnisses die Luftzufuhr zur Oxidationseinheit so ein, dass dieses Verhältnis so dicht wie möglich einem Verhältnis 2 : 1 entspricht. Dieses Verfahren weist eine Reihe von Nachteilen auf. Vor allem kann dieses System nur zum Stellen einer einzigen Variablen der Anlage benutzt werden, nämlich zum Stellen der Gesamtluftaufgäbe, die in verschiedenen Stufen an verschiedenen Stellen des Prozesses erfolgen kann. Dies Verfahren kann dagegen nicht dazu dienen, andere Variablen, beispielsweise die Temperatur im Katalysatorbett des Konverters oder die Betriebstemperatur des Schwefelkondensators, zu verstellen. Ausserdem ist das so bestimmte Verhältnis Icein Mass— stab für den Wirkungsgrad der Schwefelausbeute aus dem Prozess. Wenn der Prozess mit einem Wirkungsgrad von 95 % betrieben wird, kann das Abgabegasverhältnis H_S/SO„ beispielsweise gut 2:1 betragen und auf diesernwert gehalten werden, wobei die Schwefelausbeute dennoch beispielsweise bis auf 90 % absinken kann, da der Katalysator merklich an Aktivität nachgelassen hat. Schliesslich bestehen grundsätzliche und berechtigte Zweifel daran, dass ein Verhältnis von 2:1 als Optimum angesehen werden kann. Vielmehr wird man davon ausgehen müssen, dass unter Berücksichtigung der Betriebsbedingungen das optimale Verhältnis von Anlage zu Anlage und mit den aktuellen

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Änderungen der Betriebsbedingungen verschieden ist. Ausserdem ist zu berücksichtigen, dass,wenn man ein Optimum für die Gesamtanlage, wo immer dieses optimale Verhältnis auch liegen mag, gefunden hat, dieses Optimum doch nicht für jede der Komponenten des Prozesses bei dem gleichen Wert liegen wird. Schliesslich muss berücksichtigt werden, dass in den meisten Fällen die Daten für das leitende Verhältnis aus Zwischenproben stammen und entweder verzögert oder nur mit geringer Genauigkeit zur Verfügung stehen, was auf das nur beschränkt im Handel zur Verfügung stehende Gerät zurückzuführen ist, wodurch eine erhebliche Regelrelaxation entsteht.

Die Überwachung des Wirkungsgrades einer Anlage wird in der Regel in der Praxis so durchgeführt, dass man die Zusammensetzung und den Durchfluss des Säuregases sowie die Schwefeiproduktion überwacht. Aus diesen Daten wird nach den Gleichungen des Massenflusses und der Materialbalance der Wirkungsgrad der Anlage berechnet. Auch dieses Verfahren weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. So wird beispielsweise die Zusammensetzung des Aufgabegases mit Hilfe eines Gaschromatographen bestimmt. Die Anzeige des Gaschromatographen erfolgt verzögert und nicht kontinuierlich. Ausserdem kann der Produktschwefeldurchsatz nicht mit der erforderlichen Genauigkeit bestimmt werden.

Die Überwachung der Schwefelimmission erfolgt durch Analyse des Schlotabgases der Anlage. Dazu werden im Kamin Proben des Verbrennungsabgases genommen, der Durchfluss durch den Kamin unter Zugrundelegung von Geschwindigkeits-'Jfemperatür- und Druckmessgeräten bestimmt und die Probe auf Schwefelverbindungen untersucht. Die Ungenauigkeiten bei diesem Analyseverfahren und die

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Schwierigkeiten dieses Verfahrens liegen in der Schwierigkeit, mit der der Durchfluss durch den Kamin hinreichend genau bestimmt werden kann. Ausserdem werden in der Regel die Abgasleitungen nicht nur von einer, sondern von mehreren verschiedenen Schwefelaufbareitungsanlagen in einen einzigen Kamin gegeben, so dass es nicht möglich i3t, eine bei der Kaminabgasanalyse festgestellte Schwefelimmission einer bestimmten Aufbereitungsanlage zuzuordnen.

Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Überwachen und Regeln zu schaffen, unter dessen Führung beliebige regelbare Prozessvariable chemischer Prozesse, beispielsweise des Claus-Prozesses, so gestellt werden können, dass durch den Einfluss dieser Variablen der Prozess optimiert werden kann. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Überwachungsverfahren zu schaffen, mit dem auch der Wirkungsgrad des Prozesses bzv/. die Ausbeute an Prozessprodukt möglich ist. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahrenjzum Überwachen und Regeln chemischer Prozesse zu finden, das sich allein analytischer Mittel zur Erstellung der Optimierungs- bzv/. Wirkungs·- gradinformation bedient, so dass der Benutzer von dem nach dem Stand der Technik unumgänglichen Zwang befreit ist, die Gesamtheit der Betriebsdaten zusammenzustellen oder ein mathematisches oder chemisches Modell des Gesamtprozesses zu entwickeln.

Zusammengefasst liegt der Erfindung also die Aufgabe zugrunde, ein System zum Überwachen und Regeln chemischer Produktionsprozesse zu schaffen, mit dem genau, schnell und kontinuierlich Optimierungs-, Wirkungsgrad-, Produktions- oder Immissioninformation erhalten werden kann.

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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zum Überwachen und Regeln eines chemischen Prozesses vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man eine erste Probe an einer Ausgangsstelle aus dem chemischen Prozess nimmt, dass "man diese Probe chemisch so behandelt, dass man alle Probenkoiuponenten, die ein erstes chemisches Element enthalten, das selbst ein Bestandteil des chemischen Prcduktstoffes ist, in eine chemische Verbindung überführt, ohne der Probe dieses erste Element zuzusetzen, und dass man alle Probenkomponenten, die ein zweites chemisches Element enthalten, das selbst kein Bestandteil des Produktstoffes ist und dessen Flussrate an der Ausgangsstelle des Prozesses praktisch gleich seiner Flussrate am Eingang des Prozesses ist, in eine chemische Verbindung überführt, ohne der Probe dieses zweite chemische Element zuzusetzen, dass man das Konzentrationsverhältnis der beiden chemischen Verbindungen misst und daraus das Verhältnis der Anzahl der Atome der beiden Elemente bestimmt, in dem diese in der Probe vorliegen, und dass man eine regelbare Prozessvariable nach Massgabe des so bestimmten Verhältnisses in der Weise ändert, dass die Abweichung zwischen der aktuellen Menge und der Soll— menge des erzeugten und abgezogenen chemischen Produktstoffes ein Minimum ist.

Durch dieses Verfahren werden die so bestimmte Effizienz der Produktionsausbeute bzw. des Wirkungsgrades der Umwandlung eines bestimmten Stoffes, beispielsweise des Schwefels, und die Kenntnis der Flussrate an der Aufgabestelle und die Kenntnis der Zusammensetzung der Atifgabeprodukte zur Bestimmung der Produktionsrate des chemischen Stoffes bzw. zur Bestimmung seiner Verlustrate (beispielsweise der Immission an Schwofeldioxid. durch den Schornstein einer Claus-Anlage), herangezogen.

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Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung werden die Termini mit folgender Bedeutung verwendet:

Flussrate: Atome pro Zeiteinheit, solange nicht ausdrücklich auf "Volumen" oder "Masse" bezogen.

Chemischer Stoff: Ein chemisches Element oder eine chemische Verbindung.

Konzentrationsverhältnis zweier chemischer Verbindungen* Das Verhältnis der Anzahl von Molekülen einer chemischen Verbindung je Einheitsvolumen zur Anzahl der Moleküle einer anderen chemischen Verbindung je Einheitsvolumen im selben Produktionsstrom. Dieses erste Verhältnis wird zur Ableitung eines zweiten Verhältnisses benutzt, nämlich zur Ableitung des Verhältnisses der Anzahl -von Atomen der beiden chemischen Elemente, wobei zur Erläuterung die folgenden Beispiele gegeben seien:

(a) Wenn die chemischen Verbindungen, die gemessen werden, CO» und S0_ sind, ist das erste Verhältnis numerisch gleich dem zweiten Verhältnis;

(b) Wenn die gemessenen chemischen Komponenten HO und S0„ sind, muss das erste Verhältnis, H„O/SO , mit dem Faktor 2 multipliziert werden, um das zweite Verhältnis, H/S, zu erhalten, da die Anzahl der Wasserstoffatome je Wassermolekül doppelt so hoch ist. wie die Anzahl der Schv/efelatome im Schwefeldioxid.

Die Ausbeute bzw. der Wirkungsgrad der Produktion bezüglich des Produktstoffes ist der Anteil der theoretisch erreichbaren maximalen Menge des chemischen Stoffes, der

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nach dem chemischen Prozess hergestellt und tatsächlich am Ausgang des Prozesses in der gewünschten Form abgezogen wird.

Der Wirkungsgrad der Produktion ist dacjegen der Anteil, der theoretisch maximal erzielbaren Menge an chemischem Stoff, der mit dem Verfahren hergestellt wird, jedoch nicht notwendigerweise abgezogen zu werden braucht.

Der "chemische Prozess" selbst kann schliesslich sowohl ein vollständiger Prozess als auch ein Teilprozess im Rahmen eines grösseren Gesamtprozesses sein.

Unter einer regelbaren Prozessvariablen wird eine Betriebsbedingung des Prozesses verstanden, die veränderbar ist und die Grosse eines weiter unten noch näher beschriebenen Parameters beeinflusst.

Die Ausgangssteile bzw. der Ausgang des chemischen Prozesses sind eine oder mehrere Ausstossstellen des Prozesses bzw. der Anlage, an der ein oder mehrere Reaktionsprodukte des Prozesses abgezogen werden können, beinhaltet jedoch nicht solche Auslassstellen, die den chemischen Stoff, insbesondere den Produktstoff, praktisch ausschliesslich enthalten, und zwar in einer Form enthalten, in dem dieser Stoff aus dem Prozess gezogen wird. Ein Beispiel möge das verdeutlichen:

In einem modifizierten Claus-Prozess zur Aufbereitung von elementarem Schwefel aus Schwefelgasen, wird der Schwefel, der chemische Stoff des Prozesses, durch ein Kondensationsverfahren gewonnen und in flüssiger Form in Fässer abgefüllt. Diese Auslässe für den flüssigen Schwefel sind keine Ausgänge oder Ausgangs-

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stellen bzw. Auslassstellen, wie sie im Rahmen dieser Beschreibung unter dem Terminus "Ausgangsstelle des chemischen Prozesses" bzw. "Ausgang des chemischen Prozesses" verstanden werden, da der chemische Stoff in der gewünschten Form von einem /ausgang de;3 Prozesses genomen wurde, der praktisch ausschiicsslxch diesen chemischen Stoff liefert bzw. enthält.

Das der Erfindung zugrunde liegende Konzept kann wie folgt zusammengefasst werden: (1) Man bestimmt kontinuierlich und quantitativ die relativen Mengen von 2 Atomarten, die Bestandteil einer oder mehrerer chemischer Verbindungen des Ausstossgases sind, wobei eine dieser Komponenten als Bezugsatomart dient, die mit den Aufgabeströmen in den chemischen Prozess gelangt und diesen insgesamt im Nichtproduktstrom bzw. an einer entsprechenden Ausqangasteile verlässt (im Beispiel des Claus-Prozesses wäre dies der Kohlenstoff), und wobei die andere Komponente eine Atomart ist oder enthält, die den Produktstoff ganz oder teilweise bildet (im Beispiel des Claus-Prozesses der Schwefel), wobei man eine Vorrichtung zum Messen der relativen Flussraten der beiden Atomarten an der Ausgnngssteile des Prozesses vorsieht, und dass man (2) diese Information zur Optimierung irgendeiner der regelbaren Variablen des chemischen Prozesses verwendet, und zwar im Hinblick der Produktion einer Extremmenge eines chemischen Stoffes (beispielsweise eines Maximums oder eines Minimums einer Menge innerhalb von bestimmten Sollwertgrenzen, die durch die Anlage oder die Betriebsbedingungen vorgegeben sind) oder im Hinblick auf die Bestimmung des V7irkungsgrades des Prozesses oder der Ausbeute an Produktstoff.

In dem speziellen Fall des Claüs-Prozesses kann das Verfahren gemäss der Erfindung in der Weise durchgeführt werden,

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dass man eine repräsentative Probe des Ausstossgases, das heisst eine Probe aus dem Strom, der den Ausgang des chemischen Prozesses passiert, entnimmt, den gesamten Kohlenstoff und dan gesamten Schwefel zu Kohlendioxid und Schwefeldioxid oxidiert, die Probe auf diese Verbindungen analysiert und aus den Analysenergebnissen das Konzentrationsverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefeldioxid in der Probe berechnet, das in diesem Fall numerisch gleich ist den Flussraten der Kohlenstoffatome und der Schwefelatome im Ausstossgas. Dieses C/S-Verhältnis ist ein Mass für die relativen Flussraten der beiden Atomarten im Ausstossgas. Dieser Wert kann dazu benutzt werden, dass man unter seiner Führung eine regelbare Prozessvariable optimiert, indem man diese in der Weise ändert, dass das Verhältnis C/S ein Maximum wird. Unter diesen Bedingungen wird der Schwefelgehalt im Abgas auf ein Minimum herabgedrückt und die Ausbeute an Produktsubstanz, d.h. an elementarem Schwefel, wird gleichzeitig ein Maximum.

Der Aspekt der Verwendung von Bezugsatomarten als wichtiger Bestandteil des Verfahrens sei nachstehend näher ausgeführt. Für eine bestimmte Flussrate der Schwefelatome in den chemischen Prozess hinein wird der Anteil des gewonnenen Schwefels um so grosser sein, je kleiner die Flussx"ate der Schwefelatome im Abgas ist. Mit anderen Worten: wenn die Flussrate der Schwefelatome im Abgas ein Minimum ist, ist die Produktschwefelmcnge ein Maximum. Die Überwachung der Flussrate dei* Schwefelatome, die zur Feststellung und Einstellung dieses Minimums erforderlich ist, ist stets schwierig und ein ungenaues Verfahren gewesen, bei dem die Volumenflussrate am Ausgang des chemischen Prozesses gemessen werden musste und die Konzentration aller chemischen, Schwefel enthaltenden Verbindungen bekannt sein musste. Das Erfordernis, diese beiden Messungen ausführen zu müssen, kann durch die Ver-

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wendung einer Referenzatomart, beispielsweise Kohlenstoff, ausgeschaltet werden, wobei die Referenzatomart eine konstante Flussrate durch das System haben soll. Wenn das Verhältnis der Flussrate der Kohlenstoffatome zu der Flussrate der Schwefelatome im Abgas zunimmt, bedeutet das, dass die Flussrate der Schwefelatome im Abgas abnimmt und umgekehrt. Wenn also das Verhältnis der Flussraten der Kohlenstoffatome und der Schwefelatome ein Maximum aufgrund der Justierung regelbarer Prozessvariablen erreicht, kann davon ausgegangen werden, dass diese Variable auf einen optimalen Wert hinsichtlich und zum Zweck, der maximalen Ausbeute an elementarem Schwefel eingestellt ist. Alternativ dazu kann die Erfindung in der Weise angewendet werden, dass man die Bildung eines chemischen Stoffes auf ein Minimum herabdrückt, und zwar in der Weise, dass man die Flussrate der Atomarten der entsprechenden chemischen Substanz relativ zur Flussrate der Bezugsatomarten auf ein Maximum einstellt. Auf diese Weise kann die Erfindung dazu benutzt v/erden, eine stellbare Variable so zu regeln, dass mit dem chemischen Prozess eine Extremmenge des jeweiligen chemischen Stoffes erzeugt werden kann.

Wenn beispielsweise die Zusammensetzung des Aufgabeproduktes für den chemischen Prozess sich wesentlich ändert, wird sich auch das Verhältnis C/S des Prozesses am Ausgang ändern. In diesem Fall empfiehlt es sich, sowohl das C/S-Verhältnis am Prozesseingang R als auch das C/S-Verhältnis am Prozessausgang R zu messen und das Verhältnis R /R

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zu bestimmen. Dieses Verhältnis ist ein Mass für den Massenanteil des nicht im Rahmen des chemischen Prozesses gewonnenen Schwefels. Wenn man daher dieses Verhältnis durch Stellen einer regelbaren Variablen des chemischen Prozesses minimalisiert, lässt sich erreichen, dass die

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so gestellte Variable die Verluste bei der Schwefelausbeute auf das kleinstmögliche Ausmass herabdrückt.

Wenn R am Eingang der Anlage bestinant wird, was beispielsweise dann der Fall sein wird, wenn der Produktionswirkungsgrad und die Ausbeute einer vollständigen Claus-Prozessanlage bestimmt wer-den sollen, so bietet das C/S-Verhältnis zusätzliche Vorteile. Im Claus-Prozess gelangen praktisch alle Kohlenstoffatome und alle Schwefelatome mit dem Säuregas in die Anlage. Daher kann R aJ.lein aus dem Aufgabegas bestimmt werden, ohne dass es erforderlich ist, die Luftzufuhr in irgendeiner Weise zu messen. Wo als Oxidationseinheit ein Reaktionsofen verwendet wird, kann R , da praktisch alle Kohlenstoffatome und alle Schwefelatome, die in den Ofen gelangen, auch wieder aus dem Ofen herausgelangen, am Ausgang des Reaktionsofens bestimmt v/erden.

Wenn bei spiels v/eise die Schwefelausbeute für einen einzelnen Konverter gemessen werden soll, sollte die Bestimmung von R unter Kenntnis der Geometrie des Systems durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass das ermittelte Verhältnis R auch tatsächlich für das C/S-Eingangsverhältnis repräsentativ ist. Das ist insbesondere darn wichtig, wenn in Serie geschaltete Säuregasbrenner oder Bypass-Systeme verwendet werden.

Wie vorstehend bereits beschrieben, kann das Verhältnis R als Führungsgrösse bei der Optimierung regelbarer Variablen verwendet werden, um den chemischen Prozess so zu führen, dass eine Extremmenge einer chemischen Substanz erzeugt wird. Auch kann das Verhältnis R /R zu diesem Zweck benutzt werden, wobei dabei sogar eine grössere Flexibilität erreicht werden kann, da dieses Verhältnis auch zur Führung der Herstellung einer vorbe-

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stimmten Menge des chemischen Stoffes zwischen diesen maximalen und minimalen Grenzmengen eingehalten werden kann. Wenn ausserdem das Verhältnis R /R , das heisst der Anteil des nicht wiedergewonnenen Schwefels, bekannt ist, können der Massenanteil des wiedergewonnenen Schwefels und die Ausbeute an Prozessprodukt in einfacher Weise durch Subtraktion von Eins berechnet werden.

Der Jvnteil des nicht wiedergewonnenen Schwefels kann in Verbindung mit der Kenntnis der Einlassfluscbedingungcn zur Bestimmung der Volumen- oder Massonflussrate des Schwefels oder der Schwefelverbindungen herangezogen werden, die als Ergebnis einer unvollständigen Wiedergewinnung des Schwefels in einer bestimmten Anlage bzw. in einem bestimmten chemischen Prozess in Form von Schwefel oder Schwefelverbindungen in die Atmosphäre abgegeben werden. Üblicherweise werden die Abgase vor den Austre^j in die Atmosphäre in einer Verbrennungskammer oxidiert. Der nicht gewonnene Schwefel wird dabei im wesentlichen als S0„ iminitiert. Die Massen- oder Volumenflussrate des SO₂ ist als Indikator für den Grad der durch den jeweiligen Prozess entstehenden atmosphärisehenUmweltbelastung von grosser Wichtigkeit.

Wenn die zu optimierende Variable eine Konvertertemperatur ist und eine Abnahme der Temperatur zu einer Abnahme der Schwefelausbeute führt, so ist offensichtlich, dass eine Temperaturerhöhung wahrscheinlieh den Wirkungsgrad des Prozesses und die Ausbeute erhöhen wird. Die Temperatur kann dann so lange erhöht werden, bis eine weitere Temper ει tür erhöhung zu keiner Verbesserung des Viirkungsgrades oder zu einer Abnahme des Wirkungsgrades führt.

Eine spezielle Anwendung zur Regelung einer SchvefelanJage

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ist in der Ausnutzung des Verhältnisses der Luftvolumenflussrate zur Säuregasvolumenflussrate gegeben. Diese Anwendung erfordert jedoch ein vom vorhergehenden Beispiel abweichendes Betriebskonzept. Wenn das Luft-zu-Säuregas-Volumenflussratenverhältnis nicht mehr optimal ist, tritt eine Abnahme der Schwefelausbeute ein. Eine solche Abnahme der Ausbeute kann dabei entweder auf einen Luftüberschuss oder aber ebenso auf einem Luftuntorschuss zurückzuführen sein. Da die Optimierung dieses Verhältnisses so rasch wie nur irgend möglich wieder hergestellt werden muss, muss also zunächst festgestellt werden, ob diese Wiedereinstellung der optimalen Bedingungen des Luft/ Säuregas-Volumenflussratenverhältnisses durch eine Erhöhung oder eine Vorminderung dieses Verhältnisses erfolgen muss. Diese Information kann üblicherweise aus der Konzentration der konditionierten Probe von Kohlendioxid erhalten werden, und zwar unter der Voraussetzung, dass das Verhältnis der Volumenflussraten des Sauerstoffs im Konditionierungssystaii und der Probe aus dem Abgas praktisch konstant bleibt. Da die Kohlenstoffatome praktisch vollständig aus dem zur Aufgabe gelangenden Säuregas stammen, deutet eine Abnahme der Kohlendioxidkonzentration auf einen Luftüberschuss und umgekehrt hin.

Neben den bereits beschriebenen Vorteilen zeichnet sich das Verfahren gemäss der Erfindung vor allem dadurch aus, dass das System kontinuierlich, schnell und genau Information liefert, die zur Führung einer Optimierung regelbarer Variablen eines chemischen Prozesses zur Maximierung der Produkt.! on dient. Weiterhin wird eine .quantitative Messung zur Verfügung gestellt, die zur Berechnung der Ausbeuten und der Immissionsraten dienen kann. Schliesslich ];ann das Überwachungs- und Regclverfahren gemäss der Erfindung als Warnsystem beim Auftreten unerwarteter

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Betriebsstörungen dienen und so ein rasches manuelles oder automatisches Eingreifen ermöglichen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Fliessschema, das die Stufen

der Erfindung v/iedergibt, und

Fig. 2 ein Blockdiagramm, das in sche

ma tiseher Darstellung Teile einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung wiedergibt.

Das im folgenden beschriebene Ausführungsbeispiel verwendet das Kohl cnstoff/Sch v/ef el-Verhältnis im Abgas eines Claus-Prozesses. Eine entsprechende Auslegung des Systems ist in den Figuren 1 und 2 gezeigt. In der Probenahmeeinheit I werden repräsentative Proben aus dem Abgas genommen. Die Oxidation in der Oxidationseinheit II (Fig. 2) dient der chemischen Behandlung des Abgaces, um praktisch den gesamten Kohlenstoff, Schwefel und Wasserstoff in Kohlendioxid, Schwefeldioxid und Wasser umzuwandeln. Die Sauerstoffzufuhr zur Oxidationseinheit II wird in einem Sauerstoffzuflussregler III geregelt. Das Wasser in der oxidierten Probe wird aus dieser in der Gefrierstation IV entfernt. Die auf diese Weise oxidierte und getrocknete Probe passiert dann eine Pumpe und einen Durchflussregler V sowie anschliessend einen besonderen Filter und eine Flüssigkeitsfalle VI, eine Ventilstation VII und einen Analysator VIII für die kontinuierJ iche Bestimmung der Kohlendioxidkonzentration der Probe. Der Analysator VIII liefert ein analoges elektrisches Signal. Der Schwefeldioxid-

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gehalt wird kontinuierlich im Analysator IX bestimmt, der ebenfalls ein elektrisches Analogsignal liefert. Beide Signale gehen an den Analogrechner X, der die gewünschten Daten, die gewünschten Verhältnisse, Ausbeuten oder Immissionsraten, berechnet und auf einer Ausgabeeinheit XI da.rstellt bzw. aufzeichnet.

Die Probenahmeeinheit I umfasst ein Rohr 1, das an seinem inneren Ende la verschlossen ist. Das Rohr 1 erstreckt sich durch die Wand der Abgabegasleitung A nach innen, und zwar über den gesamten Durchmesser der Leitung A. Der in die Leitung A ragende Teil des Rohres 1 ist in der Weise durchlöchert, dass eine durchaus repräsentative Probe des durchströmenden Gases in der Leitung A in das Rohr 1 gezogen werden kann. Ein verschlossenes Heizelement 2 ist im Rohr so angeordnet, dass es sich über dessen gesamte Länge erstreckt. Dieses Heizelement heizt das aus der Gasleitung stammende Probegas von seiner normalen Durchschnittstemperatur von etwa 149 °C auf eine Temperatur im Bereich von 260 - 482 ⁰C auf. Bei dieser Temperatur ist der von der Sonde aufgesammelte flüssige Schwefel praktisch vollständig verdampft, so dass er die Probenahmeeinheit nicht verstopfen kann. Ausserdem wird durch die Heizung eine Kondensation des Wassers und des Schwefeldampfes in der Sonde I verhindert.

Die Heizung 2 umfasst einen Widerstandsdraht 2a, der sich über die gesamte Länge des inneren Rohres 2 erstreckt, das an seiner inneren Seite la ebenfalls verschlossen und am inneren Ende la so verschmolzen ist, dass eine elektrische Verbindung hergestellt "ist. Der Draht 2a ist elektrisch auf seiner gesamten Länge vom inneren.Rohr 2 durch eine Glasgewebeisolation isoliert. Beide Rohre 1 und 2 sι dien an ihrem äunseren Ende- durch eine Schraub-

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In u —

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verschlusskappe 36 miteinander in Verbinc3ung. Die Kappe ist elektrisch geerdet, so dass auch die Rohre 1 und 2 elektrisch geerdet sind. Der elektrische Widersfcandsheizdraht 2a ist mit einem regelbaren Widerstand 35 verbunden und über diesen mit einer Spannungsquelle, so das.^c3 seine Temperatur nach Bedarf erhöht oder erniedrigt v/erden kann. Als Spannungsquelle dient ein normaler 110 V Wechselstroraanschlusc. Der elektrische Dreipolstecker ist mit der Probenahmeoinhfiit I so verdrahtet, dass der Nulleiter sorgfältig gcerdot \;ar. Zu diesem Zweck wurden der- Nulleiter (N) und die ErdJ eitung (G) im Stecker in der in Fig. 2 gezeigten Weise überbrückt. Der Widerstands draht lag an Phase (L), während die Schreiubverschlusskappe 36 mit dem Nulleiter verbunden v:ar. Typischerweise wurde mit einer Spannung von 6O V und einem elektrischen Widerstandsheizdraht gearbeitet, der mit einer Isolierung aus Glasfasergewebe umwunden war und ca. 5 V'att je 2,5 cm bei HO V ab-gab.

Das Rohr 1 und das Heizrohr 2 bestehen vorteilhafterweise aus rostfreiem Stahl 316. Das Sondenrohr 1 hat typischorweise einen lichten Durchmesser von 1,25 crn und eine Wandstärke von ca. 0,09 nun. Das Heizrohr 2 hat einen lichten Durchmesser von 6,4 mm bei einer Wandstärke von ebenfalls 0_#09 mm.

Die Temperatur in dem ZyIInderringraum zwischen den Rohren 1 und 2 sollte sorgfältig so gewählt werden, dass keine Reaktion zwischen dem Gas und den Rohren eintritt. Als zur Verhinderung einer Kondensation erforderliche Mindesttemperatur wurde eine Temperatur von 159 C festgestellt. Oberhalb einer Temperatur von ca. 343 C wurde bereits eine merkliche Reaktion des Gases mit dem Metallmantelmaterial beobachtet.

Der Durchflussregler IIT sorgt für die Sauerstoff::ufuhr

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zur Reaktionszone in der Oxidationseinheit II. Der Sauerstoff wird üblicherweise in einer solchen Menge zugeführt, dass er etwa 7 % über der zur Oxidation nach den vorstehenden Gleichungen erforderlichen stöchiometrischen Menge liegt.

Die Einheit III umfasst eine Sauerstoffversorgung 4, die auf einen Ausgangsdruck von 5,25 at eingestellt ist. Der Sauerstoffdurchfluss wird durch einen Durchflusswächter überwacht und in einem Rotameter 6 gemessen.

Das Probengas von der Probenahmestation I und der Sauerstoff werden in das Reaktionsrohr 7 der Oxidationseiriheit II gegeben. Das Reaktionsrohr 7 erstreckt sich durch einen Ofen 8. Der Ofen 8 wird bei einer Temperatur im Bereich von 800 - lOOO C zur Erleichterung der Oxidation betrieben.

Die Einheit II umfasst geeigneterweise einen Rohrofen 8 mit einem inneren Durchmesser von ca. 6,4 cm und einer beheizten Länge von 61 cm. Das Reaktionsrohr hat einen Aussendurchmesser von 3,2 cm und besteht aus rostfreiem Stahl 310. Das Reaktionsrohr 7 ist 76 cm lang und ist an seiner Innenseite mit einem Verkleidungsrohr 9, und zwar einem Vicor-Rohr, verkleidet, dessen äusserer Durchmesser 2,5 cm beträgt. Das Auskleidungsrohr hat eine Wandstärke von 1,5 mm und ist mit Röhrchen, ebenfalls Vicor-Röhrchen, gefüllt,- die 12,7 cm lang sind und einen Durchmesser von 7 bzw. 4 mm haben. Der Ofen wird üblicherweise so betrieben, dass die Temperatur an der Innenseite der feuerfesten Auskleidung 850 C beträgt. Beim Betrieb des Ofens sollte sorgfältig darauf geachtet werden, dass die Temperatur nicht so weit ansteigt, dass die Gase mit dem Stahlrohr reagieren, da sonst eine Schuppenbildung eintreten

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würde und Schwefeltrioxid gebildet werden würde. Die Vicor-Röhren helfen, diese unerwünschten Reaktionen zn unterdrücken und sind mit dem Reaktionsrohr 7 so verbunden, dass die Gase.nicht in den Zylinderring zwischen dem inneren Auskleidungsrohr 9 und dem aus rostfreiem Stahl bestehenden Reaktionsrohr 7 eintreten können.

Die Reaktionsproduktgase werden von der Oxidationsstation II über die Leitung IO in das Kühlaggregat IV geführt. Diese Leitung 10 wird so erwärmt, dass die Temperatur des Gaseä über dem Taupunkt des Wassers bleibt.

Im Kühler IV werden die Reaktionsgase auf eine fast konstante Temperatur im Bereich von 0-2 C abgekühlt, so dass der in den Gasen enthaltene Wasserdampf kondensiert. Dieses Wasser scheidet sich aus dem Gas durch seine Schwere ab und hinterlässt dadurch ein trockenes Produktga.s. Das abgeschiedene Wasser wird in einem Tank am Fuss der Einheit gesammelt. Vorzugsweise wird als Kühler ein elektrischer Gaskühler verwendet.

Das den Kühler IV verlassende trockene Gas wird.über eine Leitung 11 und' eine Pumpe der Durchflussriegeleinheit V zugeführt.

Diese Einheit V enthält geeigneterweise ein Durchflussventil 12 und eine Diaphragmapumpe 13. Das die Pumpe 13 verlassende Gas wird durch die Einheit VI geleitet, die aus einem speziellen Filter 14 und einer Flüssigkeitsfalle 15 besteht. In dieser Falle werden alle im Gasstrom verbliebenen Feststoffe und Flüssigkeiten abgeschieden, die die nachgeschalteten analytischen Einheiten belasten könnten und Fehler im System zu verursachen in der Lage sind. An dieser Stelle würde beispielsweise Schwefel aufgefangen werden, der durch einen Ausfall der Sauerstoff-

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zufuhr den Oxidationsofen durchströmt haben könnte.

Von der Flüssigkeitsfalle 15 wird das trockene Gas über die Leitung 16 einem Durchflusswächter 17 und einer Ventileinheit VII zugeführt. Diese Einheit VII ist so ausgelegt, dass das oxidierte Gas zu jedem Zeitpunkt des in Betrieb befindlichen Systems an dem analytischen System vorbeigeführt werden kann und auf diese V7eise entweder überhaupt kein Gas oder ein Eichgas in die analytischen Einheiten VIII und IX eingeleitet werden kann. Auch kann das Analysensystem über diese Ventileinhoit VII mit einem Spülgas beaufschlagt werden. Zu diesem Zweck können Stickstoff oder Luft als Spülgase verwendet werden. Als Eichgas kann ein Gemisch von Stickstoff, Kohlendioxid und Schwefeldioxid mit vorgegebener und bekannten Zusammensetzungen verwendet v/erden.

Im folgenden ist eine geeignete Anordnung und ihr Betrieb beschrieben. Als Ventil 19 kann ein aus rostfreiein Stahl hergestelltes Vierwegekugelventil verwendet werden. In der in Fig. 2 durch ausgezogene Linien angedeuteten Schaltstellung (normale Betriebsstellung) wird das oxidierte Probegas von der Leitung 13 durch das Ventil 19 in rüe Leitung 20 geführt, die mit den Analysatorexnheiten VIII und IX über ein Rotameter 21 und die Leitung 22 verbunden ist. Die Leitung 23 verbindet über ein Ventil 24, das von der gleichen Art wie die Ventile 12 und 17 sein kann, und eine Leitung 25 den Durchfluss zu einer externen Belüftungsleitung 26. Bei der in Fig. 2 durch unterbrochene Linien angedeuteten Schaltstellung des Ventils 19 strömt. das oxidierte Probegas aus der Leitung 18 durch das Ventil 19 in die TBelüftungsleitung 26. Die Leitung 23, die Spülgas oder Eichgas führen kann, ist dann über das Ventil 24, die Leitung 25 und das Ventil 19 mit der Leitung 20 verbunden

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und ermöglicht so den Eintritt des Spülgases oder des Eichgases in die Analysatoren VIII und IX. Beim Eintritt des Spülgases über die Leitung 23 und das Ventil 19 in der in Fig. 2 durch unterbrochene Linien dargestellten Schaltstellung v/erden die Analysatoren VIII und IX so justiert, dass ihr Ausgangssignal O ist (Nullpunktjustierung). Beim Durchtritt des Eichgasgemisches durch die Leitung 23 und das Ventil 19 in der durch unterbrochene Linien gezeigten Schaltstellung werden die Analysatoren VIII und IX so justiert, dass ihr Ausgangssignal der Konzentration des Kohlendioxids bzw. des Schwefeldioxids im Eichgas entspricht.

Das die Ventileinheit VII vex-lassende trockene ProLangas wird zunächst auf den /malysator VIII gegeben, wo sein Kohlendioxidgehalt geinessen wird. Anschliessend gelangt es in den Analysator IX, wo die Schv/ef eldioxidkonzen tr ation gemessen wird.

In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel gelcingt das Gas zunächst in einen Uras-2, in die die Kohlendioxidkonzentration durch IR-Absorption gemessen wird. Der Analysator gibt ein dieser Konzentration entsprechendes Signal ab. Das Gas verlässt dann den Analysator VIII und tritt dann in einen photometrischen Analysator IX ein, in dem die Schwefeldioxidkonzentration durch UV-Absorption bestimmt wird. Auch der Analysator IX liefert ein entsprechendes elektrisches Signal. Vom Analysator IX strömt das Gas durch den Sauerstoffanalysator 27 und wird über die Abgasleitung 28 in die Atmosphäre ausgetragen. Der Analysator ist als Wächter in der Weise ausgelegt, dass er ein Warnsignal liefert, wenn ein vorgegebener Mindestgehalt an Sauerstoff unterschritten wird, in dem hier beschriebenen

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Beispiel eine Abnahme der Sauerstoffkonzentration um mehr als den Anteil des stöchiometrischen Überschusses, der auf die Oxidationseinheit II gegeben wird.

Die Zellen beider Analysatoren VIII und IX sind in einem Gehäuse 37 eingebaut und werden beide thermostatisch, was insbesondere für den CO~-Analysator erforderlich ist, geregelt. Die UV-Quelle für den SO--Analysator ist auf der Seite des CO„-Analysators angeordnet, und zwar in der Weise, dass das Licht durch eine Öffnung in der Aussenverkleidung des CO„-Analysators in die Zelle fällt. Eine entsprechend angeordnete Öffnung auf der Gegenseite des C0₂-Analysator3 gibt den Weg des Lichtes in den Rest des SO„-Analysators frei, der die Detektoren und die Schaltungen für die Erzeugung des elektrischen Signals enthält. Auf diese Weise ist die Länge der Leitung 29 auf ein Minimum reduziert, was durch die dicht nebeneinander liegende Anordnung der beiden Zellen möglich geworden ist. Auch der sonst übliche Druckabfall zwischen diesen beiden Zellen kann dadurch auf ein Minimum reduziert werden. Der Druck in beiden Zellen kann als gleich betrachtet werden, wobei bei dieser Annahme höchstens eine zu ,vernachlässigende Ungenauigkeit in Kauf genommen wird. Da weiterhin beide Analysatorzellen im selben thermostatischen Regelkreis liegen, und zwar im selben Bad, kann auch mit guter Näherung davon ausgegangen werden, dass die Temperaturen in beiden Zellen konstant und gleich sind. Über die Leitungen 30 und 31 kann der statische Druck gemessen werden, wobei man sich an sich bekannter U-Rohrmanometer bedienen kann. Diese Druckmessungen erfolgen also unmittelbar bevor das Gas in die CO₂-ZeIIe gelangt und unmittelbar nachdem es aus der SO₂-ZeIIe austritt.

Die die Konzentrationen des CO und des S0_? anzeigenden elektrischen Signale der Analysatoren VIII und IX werden

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über Zuleitungen 32 bzw. 33 auf einen Analogrechner IO gegeben, auf dem sie verarbeitet v/erden. Der Rechner liefert den Wert für R . · Der Wert für R kann manuell ein-

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gegeben werden. Die Ausbeute an Schwefel kann aus diesen Daten berechnet werden und wird über die Verbindungsleitung auf das Ausgabegerät XI, beispielsweise einen Schreiber, vorzugsweise einen Mehrkanalschreiber, gegeben.

Typische Probenflussraten liegen im Bereich von O,5 - 3 scfh. Das Ventil 12 wird zur Grobregulierung und das Ventil 17 zur Feinregulierung verwendet. Bei ausreichend hohem Druck in der Abgasleitung A kann ein Vorsehen der Pumpe 13 nicht erforderlich sein.

Die kontinuierliche Bestimmung (Aufzeichnung oder Ablesung) des Wirkungsgrades der Schwefelgev/innung. bzw. der Schwefel— ausbeute wird dazu benutzt, eine regelbare Variable des chemischen Prozesses so zu verändern, dass die Abweichung zwischen der Schwefelistmenge, die gewonnen wird, und der abzuziehenden Schwefelsollmenge auf ein Minimum eingestellt werden kann.

Wo die Konzentration einer der beiden Komponenten die Grenzen der Analysatoren überschreitet, sollte der Analysator durch einen solchen mit geeignetem Messbereich ersetzt werden. Wo dieser prinzipiell vorzuziehende Austausch nicht durchführbar ist, kann die Probe praktischerweise auch vor der Aufgabe auf den ersten Analysator VIII mit Stickstoff verdünnt werden.

Wenn das Verfahren gemäss der Erfindung vorstehend auch eingehend am Beispiel der Messung und Überwachung eines Kohlenstoff/Schwefel-Flussratenverhältnisses beschrieben worden ist, so ist dem Fachmann doch nach Kenntnis der

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vorliegenden Beschreibung klar, dass er im Grund beliebige Atomarten als Referenzatomart auswählen kann, solange diese Bezugsatomart die vorstehend genannten Bedingungen erfüllt« Im vorstehenden Beispiel könnte die Überwachung und Regelung beispielsweise auch unter Bestimmung des Wasserstoff/Schwefel-Flussratenverhältnisses durchgeführt werden. In diesem Fall müsste beispielsweise die Einheit IV entfernt werden und der CO_-Analysator VIII durch einen Wasserdampfanalysator ersetzt werden. Die Probe müsste auf einer Temperatur oberhalb des Wassertaupunktes gehalten werden, bis das Gas aus dem zweiten Analysator IX austritt.

Bei der praktischen Durchführung der Erfindung am Beispiel des Claus—Prozesses haben sich insbesondere Teflonrohre mit einem Durchmesser von 6,4 mm für die Leitung der Gase, insbesondere der Abgase für und von Schvefelgewinnungsanlagen, als ausserordentlieh praktisch erwiesen. Diese Rohre wurden auch, wenn nicht ausdrücklich anders gesagt, in der vorstehend beschriebenen Anlage verwendet.

Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäss der Erfindung kann also wie folgt zusammengefasst werden:

Aus dem Abgas einer Claus-Anlage werden kontinuierlich Proben genommen und so oxidiert, dass alle Kohlenstoffatome und alle Schwefelatome zu CO₂ bzw. SO oxidiert werden., die oxidierten Proben werden auf diese beiden Verbindungen analysiert und das Verhältnis CO- : SO„, das numerisch dem Verhältnis C/S entspricht, wird bestimmt. Das C/S-Verhältnis ist ein Mass für die relativen Flussraten dieser beiden Atomarten im Abgas. Jede beliebige regelbare Prozessvariable der Anlage kann dann in einfacher Weise dadurch optimiert werden, dass man sie so verändert, dass das C/S-Verhältnis ein Minimum wird.

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Claims

Patentansprüche

(T). Verfahren zum Überwachen und Regeln der Herstellung eines chemischen Stoffes durch einen chemischen Prozess, dadurch gekennzeichnet, dass man eine erste Probe an einer Ausgangsstelle aus dem chemischen Prozess nimmt, dass man diese Probe chemisch so behandelt, dass man alle Probenkomponenten, die ein erstes chemisches Element enthalten, das selbst ein Bestandteil des chemischen Produktstoffes ist, in eine chemische Verbindung überführt, ohne der Probe dieses erste Element zuzusetzen, und dass man alle Probenkomponenten, die ein zweites chemisches Element enthalten, das selbst kein Bestandteil des Produktstoffes 13t und dessen Flus:;-rate an der Ausgangsstelle des Prozesses praktisch gleich seiner Flussrate am Eingang des Prozesses ist, in eine chemische Verbindung"überführt, ohne der Probe dieses zweite chemische Element zuzusetzen, dass man das Konzentrationsverhältnis der beiden chemischen Verbindungen misst und daraus das Verhältnis der Anzahl der Atome der beiden Elemente bestimmt, in dem diese in der Probe vorliegen, und dass man eine regelbare Prozessvariable nach Massgabe des so bestimmten Verhältnisses in der Weise ändert, dass die Abweichung zwischen der aktuellen Menge und der Sollmenge des erzeugten und abgezogenen chemischen Produktstoffes ein Minimum ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man an einer Eingangsstelle des Prozesses eine weitere Probe nimmt und diese in der gleichen Weise wie die erste Probe behandelt, dass man das Konzen-

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trationsverhältnis der beiden chemischen Verbindungen für das erste und das zweite in der weiteren Probe vorliegende Element misst und daraus das Atomverhältnis dieser beiden Elemente in der zweiten Probe bestimmt, wobei sich die Zähler der Konzentrationsverhältnisse der ersten und aller weiteren Proben stets auf dasselbe chemische Element beziehen, und dass man eine regelbare Prozessvariable nach Massgabe der Grosse des so bestimmten Verhältnisses der beiden chemischen Elemente am Eingang und am Ausgang oder am Ausgang und am Eingang des Prozesses so verändert, dass die Abweichung zwischen der aktuellen Menge und der Sollmenge des erzeugten und abgezogenen chemischen Stoffes ein Minimum ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die erste Probe ohne Einschluss nennenswerter Mengen des chemischen Produktstoffes nimmt.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die weitere Probe ohne Einschluss nennenswerter Mengen des chemischen Produktstoffes nimmt.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Feststellung des Wirkungsgrades der Produktion bzw. der Produktausbeute die Grosse der Differenz zwischen Eins und dem Verhältnis der Verhältnisse der beiden chemischen Elemente aus der Eingangsprobe und den Verhältnissen derselben beiden chemischen Elemente aus der Ausgangsprobe bestimmt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man eine regelbare Prozessvariable so stellt, dass die Abweichung zwischen der aktuellen Menge (Ist-Menge)

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und der Sollmenge des hergestellten und gewonnenen chemischen Stoffes ein Minimum ist.
7. Verfahren nach Anspruch S₁ dadurch gekennzeichnet, dass man die Proben ohne Einschluss nennemiv/erter Mengen des chemischen Produktstoffes nimmt.

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