SU1364605A1

SU1364605A1 - Способ управлени процессом получени элементарной серы

Info

Publication number: SU1364605A1
Application number: SU864061981A
Authority: SU
Inventors: Николай Иванович Дудкин; Александр Владимирович Егоров; Валерий Васильевич Радкевич; Василий Яковлевич Климов; Борис Петрович Бородин; Вячеслав Максимович Думинов
Original assignee: Предприятие П/Я А-7113
Priority date: 1986-04-25
Filing date: 1986-04-25
Publication date: 1988-01-07

Abstract

Изобретение относитс к способу управлени процессом получени элементарной серы, может быть использовано в нефтехимической, химической и газовой промьшшенности и позвол ет увеличить выход элементарной серы. Способ реализуетс системой управлеТоплийный газ t т О }Oi;r,.r.;Tt у - 2г; л/ | ни , содержащей регул тор (Р) 1 соотношени расходов кислого газа и воздуха, св занный с соответствующими датчиками расхода (д) -3,5 клапаном (к) 7 и выходом вычислительного устройства 22. Система также содер- ЗИ1Т Р 2 соотношени расходов кислого газа и воздуха, подаваемых в печь- подогреватель первой ступени конверсии , св занный с соответствующими Д 4, 6 расхода К 8 и с выходом оптимизатора 23. Система содержит Р 9 соотношени расходов топливного газа и воздуха, св занный своими входами с соответствующими Д 10, 11 расхода, а выходом - с К 12 топливного газа. На выходе сероуловител установлены Д 18 и 19 измерени концентрации сероводорода и диоксида серы, св занные с соответствующими им концентра- томерами 20 и 21, подключенными к од-. ному из входов вычислительного устройства . 22. 1 ил. S СЛ

Description

Изобретение относитс к способам управлени - химическим процессом получени элементарной серы из концентрированных сероводородсодержащих газов двухконверторным каталитическим окислением и может быть использовано в нефтехимической, химической и газовой промышленности.

Цель изобретени - увеличение выхода элементарной серы.

На чертеже представлена структурна схема реализации предлагаемого способа управлени .

Система управлени содержит регул торы 1 и 2 соотношени расходов кислого газа и воздуха, подаваемых в реактор-генератор и печь-подогреватель первой ступени конверсии, датчики 3-6 соответственно расходов кислого газа и воздуха, установленные на лини х подачи реагентов в реактор генератор и печь-подогреватель газов первой ступени конверсии, исполнительные механизмы (регулирующие клап на) 7 и 8, установленные на лини х подачи воздуха в реактор-генератор и печь-подогреватель первой ступени конверсии, регул тор 9 соотношени расходов топливного газа и воздуха, .подаваемых в печь -подогреватель второй ступени конверсии, датчики 10 и 11 расходов топливного газа и воздуха , установленные на лини х подачи реагентов в печь-подогреватель второ ступени конверсии, исполнительный механизм (клапан) 12, установленный на линии подачи топливного газа, датчики 13 и 14 температуры кислого газа и воздуха, датчики 15 и 16 давлений кислого газа и воздуха, датчик

17измерени состава кислого газа, измер ющего концентрацию сероводорода и горючих углеводородов, датчики

18и 19 измерени состава (концентрации сероводорода и диоксида серы) отход щих газах перед печью дожига и соответствующие им концентратоме- ры 20 и 21 сероводорода и диоксида серы, вычислительное устройство 22 и регул тор - оптимизатор 23,

Способ управлени осуществл етс следующим образом.

Сигналы с датчиков 3 и 5 измерени расходов кислого газа Qj, и воз1

духа Q,, датчика 17 измерени соста- ва кислого газа, измер ющего концентрацию сероводорода - Сц с,и горючих углеводородов в пересчете на метан Q;M% датчиков 13 и 14 температуры.

измер ющих температуру кислого газа Т Р и воздуха Tg, датчиков 15 и 16 давлени , измер ющих давление кислого газа и воздуха Р, и Р поступают на вычислительное устройство 22, которое производит по измеренным значени м расчет расходов кислого газа и воздуха, поступающих в реактор-генератор , приведенных к нормальным услови м. Туда же поступают сигналы с датчиков 4, 6, 10 и 11 расходов. Расчет расходов производитс в соответствии с выражением

5

0

5

О Р+1,033)273,2

Jtf+T

(О

Гт+ ТзТ Т ТТОЗз

где К. - поправочный коэффициент, i-ro расходного датчика; Q; - измер емый расход i-ro датчика; Р - давление потока, кгс/см ; Т - температура потока,С. По измеренным датчиком 17 концен вк

и углевотраци м сероводорода

,-. Вх дородов С,ц и вычисленному расходу

кислого газа Q рассчитываетс количество сероводорода углеводородов в кислом газе с выражени ми

HjS

в соответствии

(2)

По полученным значени м рассчитываетс необходимое количество воздуха, необходимое дл сжигани сероводорода и углеводородов по выражению ti

(3)

V ,52 G

сн

где If - коэффициент, устанавливающий соотношение Между количеством сероводорода и количе ством воздуха, необходимого дл сжигани сероводорода, содержащегос в кислом газе. Из (1)-(3) следует, что

ь..

(4-)

С„,+9,52

CHJ

К.г

к.

ИР г+1,033)(Ть+273,2) „-„„„оечны IP;-+T7 3337IT +275:I7 настроечны коэффициент регул тора соотношени измеренных расходов воздуха и кислого газа. Вычислительное устройство 22 при изменении входных параметров С

Сс

НА

К1

ь

т. и-Т,

к г

А

по сигналам

31364605

с соответствующих датчиков производит вычисление настроечного коэффициента регул тора 1 расхода соотношени согласно выражению (4) при заданном V- значениИ коэффициента м.

Вычисленное значение коэффициента i поступает в виде задани на регул тор 1 сог)тношени , который посредством регулирующего клапана 7 уста10

гд

навливает расход воздуха Q., поступающего в реактор-генератор в соответствии с равенством (4).

Коэффициент у в выражении (3) на. промышленных установках может варьироватьс в диапазоне от 1,9 до 2,74 ед., что соответствует диапазону изменени коэффициента от 1,76 до 2,55, задаваемому регул тором 1 соотношени расходов воздуха и кислого газа в реактор-генератор.

Конкретное значение соотношений расходов у регул тора 1 соотношени обычно устанавливаетс таким, что соотношение концентраций сероводорода и диоксида серы в отход щих газах перед печью дожига равно заданному значению. В известном способе управлени это значение соотношени Сц /С о равно 2. Дл этого в вычислительное устройство 22 поступают сигналы с датчиков 18 и 19 измерени состава и соответствующих кон- центратомеров 20 и 21 сероводорода и диоксида серы, которые вычисл ют соотношение концентраций:

№1Х Нг5

г 5ы)Г so.

(5)

В известном способе управлени формируетс сигнал отклонени соотноR

,-,

il.

(-Bbix Ог

от заданного значени

4

а также производитс установка такого коэффициента у регул тора соотношени , которое обеспечивает нулевое отклонение R от заданного значени В

50

Вследствие кинетических ограничений реакций процесса Клауса старени катализаторов эти коэффициенты не могут быть однозначно определены расчетным путем.

Задачу нахождени оптимальных коэффициентов соотношени у , у дик каждого момента времени решает регут .е. .

(/ В отличие от известного способа по предлагаемому способу вычислительное устройство 22 по сигналам от датчиков 3-6, 9, 10, 13-17 и концент- 55 л тор-оптимизатор 23, который работа- ратомеров 20 и 21 производит расчет ет следующим образом. степени конверсии установки получе- Оптимизаци процесса регул тором- ни серы в соответствии со следующей оптимизатором 23 осуществл етс на функциональной зависимостью:двух уровн х.

(7:

100

10

15

20

25

30

35

40

50

где

Q,

к г

Г Г

45

суммарный расход воздуха на установку, равньш сумме расходов 0., (, Q., поступающих на реактор-генератор, печи-подогревател газов I и II- ступени, приведенные к нормальным услови м; суммарный расход кислого газа на установку, равный сумме расходов Q. Q,, поступаюш 5х на реактор-генератор и печь - подогреватель газов I ступени, приведенные к нормальным услови м; расход топливного газа в печь-подогреватель II ступени , приведенной к нормальным услови м.

Дл исключени вли ни случайных помех при измерении вычислительное устройство производит расчет среднего значени степени конверсии установки за заданный период времени усреднени 0,5-1,5 ч. Выходной сигнал с вычислительного устройства 22, несущий , информацию- о вычисленных значени х соотношени -концентраций сероводорода и диоксида серы в отход щих газах R и средней степени конверсии , поступает на регул тор-оптимизатор 23.

Дл эффективного ведени процесса получени серы на установках Клауса необходимо установить коэффициенты соотношени , 5 регул торов 1 и 2 соотношений расходов на оптимальном уровне, которые обычно определ ют экспериментально.

Задачу нахождени оптимальных коэффициентов соотношени у , у дик каждого момента времени решает регу - 55 л тор-оптимизатор 23, который работа- ет следующим образом. Оптимизаци процесса регул тором- оптимизатором 23 осуществл етс на двух уровн х.

На первом уровне управлени , как и в известном способе, алгоритм оптимизации заключаетс в установлении н выходе оптимизатора такого значени Т и в соответствии с выражением (4) значени У,, которое обеспечивает равенство соотношени R заданному значению R(j при посто нном значении у.

На втором уровче оптимизации ре- гул тор-оптимизатор 23 работает по следующему алгоритму. Он воспринимает от вычислительного устройства 22 среднее значение степени конверсии I за прошедший период времени усред- нени и значение соотношени R.

Регул тор-оптимизатор запоминает |, измен ет заданное соотношение R, после чего передает управление на первый уровень оптимизации.

В соответствии с алгоритмом первого уровн производитс поиск новог значени Y, а следовательно у , которое обеспечивает равенство соотношени измененному заданному значению Н

Вычислительное устройство 22 вычисл ет новое значение 7 .

Оптимизатор последовательно сравнивает новое значение г с ранее запомненным на предыдущем шаге ив .соответствии с выбранным методом оптимизации отыскивает такое значение R , а значит и значение выхода оптимизатора Y i св занное с козффициен- том соотношени регул тора выражением ( 4 ), которое обеспечивает максимальное значение расчетной степени конверсии h, т.е. производит поиск локального максимума по у, а следовательно по у , при посто нном

У,.

значении j .

После этого оптимизатор аналогичным образом начинает изменени и по- ,иск значени , обеспечивающего максимальное значение Ti при посто нном значении , после чего переходит к поиску нового оптимального значени Rg, а следовательно ly. к i , it так до нахождени глобального максимума достигаемой степени конверсии .

Поиск оптимальных значений и i идет непрерывно в течение всего времен работы установки получени серы.

Таким образом, последовательность операций оптимизатора состоит в пошаговом изменении и поиске таких значений у и ,)1 , а значит и коэффициентов настроек регул торов 1 и 2 соотношений , которые обеспечивают максимальное значение расчетной величины

g

n

5

„

0

5

0

средней степени конверсии в соответствии с выражением (7 за заданный период времени.

Использование способа управлени позвол ет увеличить выход серы с установок Клауса до 2-5%, уменьшить выбросы до диоксида серы в атмосферу и повысить точность регулировани расхода воздуха дл оптимального ведени процесса на 10-15%.

Claims

Формула изобретени

Способ управлени процессом получени элементарной серы в установке с двухконверторным каталитическим окислением сероводородсодержащих газов путем регулировани соотношени расходов воздуха и топливного газа, подаваемых в печь-пОдогреватель второй ступени, изменени расхода топливного газа, измерени расходов, температур и давлений кислого газа и воздуха, подаваемых в реактор-генератор и печь-подогреватель первой ступени , измерени концентраций сероводорода и углеводородов в кислом газе , и сероводорода и диоксида серы в хвостовых газах и расчета соотношени концентраций сероводорода к диоксиду серы, регулировани соотношени расходов кислого газа и воздуха, подаваемых в реактор-генератор и печь-подогреватель первой ступени, изменением расхода воздуха, с коррекцией по концентраци м сероводорода и углеводородов в кислом газе и рассчитанному соотношению концентраций сероводорода к диоксиду серы, о т- личающийс тем, что, с целью увеличени выхода элементарной серы, рассчитывают суммарные значени расходов кислого газа и воздуха, подаваемых на установку, по измеренным значени м расхода топливного газа , концентраций сероводорода и диоксида серы в хвостовых газах и сероводорода в кислом газе и рассчитанным суммарным значением расходов кислого газа и воздуха вычисл ют степень конверсии сероводорода в серу t в соответствии с выражением

5

вЬ1Х H,S

cl

6biX SOj

Qb+Q7 ,. ..i,..-..-,,

.r

8ЫХ

1ВЫХ

Hi,

Too

13646058

где Q I, и суммарные значени рас- и дополнительно корректируют расхо- ходов воздуха и кисло- ды воздуха, подаваемого в реактор-ге- го газа на установку; нератор и печь-подогреватель первой Q - расход топливного газа, ступени пропорционально отклонению

подаваемого в печь-повычислительного значени степени

догреватель второй сту- конверсии сероводорода в серу; (.:„ „, , пени;от ее максимального значени ,

H S ol сероводо- (достигаемого при коррекци х. рода.и диоксида серы в ю хвостовых газах.