SU1433891A1 - Method of controlling catalytic reactor in elementary sulfur production process - Google Patents
Method of controlling catalytic reactor in elementary sulfur production process Download PDFInfo
- Publication number
- SU1433891A1 SU1433891A1 SU874209923A SU4209923A SU1433891A1 SU 1433891 A1 SU1433891 A1 SU 1433891A1 SU 874209923 A SU874209923 A SU 874209923A SU 4209923 A SU4209923 A SU 4209923A SU 1433891 A1 SU1433891 A1 SU 1433891A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- reactor
- temperature
- gas
- outlet
- inlet
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относитс к автоматизации технологического процесса производства элементарной серы в каталитическом реакторе, может быть использовано в химичебкой промышленности и позвол ет повысить степень конверсии серы путем исключени конденсации ее паров на катализаторе. Способ управлени обеспечивает ста - билизацию разности температур газа на выходе реактора и точки ро.сы паров серы путем регулировани температуры газа на входе реактора, воздействием на подачу топлива в подогреватель реактора. 1 нл. (ЛThe invention relates to the automation of the technological process for the production of elemental sulfur in a catalytic reactor, can be used in the chemical industry and allows increasing the degree of sulfur conversion by eliminating the condensation of its vapor on the catalyst. The control method ensures the stabilization of the temperature difference between the gas at the reactor outlet and the sulfur point of sulfur vapor by controlling the gas temperature at the reactor inlet and the effect on the fuel supply to the reactor preheater. 1 nl (L
Description
4four
СС 00 00SS 00 00
;о;about
Изобретение относитс к автоматизации технологического процесса производства элементарной серы в ка- талитическом реакторе и может быть использовано в химической промьшшен- ности: в производстве серы из кон- центрир ованньгх сероводородсодержа- щих газов каталитическим окислением в конверторах, например, по методу Клауса.The invention relates to the automation of the technological process for the production of elemental sulfur in a catalytic reactor and can be used in the chemical industry: in the production of sulfur from concentrates of hydrogen sulfide-containing gases by catalytic oxidation in converters, for example, according to the Claus method.
Цель изобретени - повьппение степени конверсии серы путем исключени конденсации ее паров на катализаторе .The purpose of the invention is to increase the degree of conversion of sulfur by eliminating condensation of its vapor on the catalyst.
На чертеже представлена схема устройства, позвол ющего осзтцест- вить предлагаемьй способ управлени каталитическим реактором.The drawing shows a diagram of the device that allows us to implement the proposed method of controlling the catalytic reactor.
Устройство содержит подогреватель I кислого газа с регул тором 2 расходов топливных компонентов. Подогреватель 1 установлен на входе газа в каталитический реактор 3 после конденсатора предьщущей ступени технологического процесса получени элементарной.серы по методу Клауса. Два термометра 4 и 5 установлены в газовом потоке соответственно на вхо- де и выходе реактора 3 и соединены с входами управл ющего микропроцес- сора 6, выполненного, например, на базе однокристальной микроЭВМ типа KM18I3E1 серийного производства. На выходе реактора 3 также установлен измеритель 7 точки росы паров серы, который представл ет собой зеркало точки росы, омьюаемое исследуемым газом непосредственно в потоке или с помощью пробоотбора с подогревом и снабженное фотозлетрическим-блоком фиксации момента по влени росы на зеркале в результате периодического охлаждени последнего с помощью регул тора 8, снабженного коммутатором дл соединени термометра, вмонтированного в зеркало, с входом микропроцессора 6 в .момент по влени росы.The device contains an acid gas preheater I with a regulator of 2 consumption of fuel components. Heater 1 is installed at the gas inlet to the catalytic reactor 3 after the condenser of the previous stage of the technological process of obtaining elementary sulfur according to the Claus method. Two thermometers 4 and 5 are installed in the gas flow, respectively, at the inlet and outlet of the reactor 3 and connected to the inputs of the control microprocessor 6, made, for example, on the basis of a single-chip microcomputer of the KM18I3E1 type. A sulfur vapor dewpoint meter 7 is also installed at the outlet of the reactor. It is a mirror of the dew point, washed by the test gas directly in the stream or by means of heated sampling and equipped with a photo-response unit for detecting the appearance of dew on the mirror as a result of periodic cooling of the latter using a regulator 8, equipped with a switch to connect a thermometer mounted in a mirror, to the input of a microprocessor 6 at a time of dew phenomenon.
Способ осуществл ют следующим образом.The method is carried out as follows.
Кислый газ поступает от предьду- щей ступени в подогреватель I. Температура газа Т,, измер ема термометром 4 на входе в реактор 3, устанавливаетс в подогревателе 1 подбором расходов топливных компонентов регул тором 2, В реакторе 3 осуществл ют каталитическое окисление газаAcid gas flows from the previous stage to heater I. Gas temperature T, measured by thermometer 4 at the inlet of reactor 3, is established in heater 1 by selection of the flow rates of the fuel components by controller 2. In reactor 3, the gas is catalytically oxidized
с образованием паров элементарной серы и дополнительным вьщелением тепла. На вькоде реактора 3 измер - ют температуры Т газа термометром 5 и точки росы Т из epитeлeм 7. Дл этого регул тором 8 включают охлаждение зеркала измерител 7. Температура поверхности зеркала в моментwith the formation of elemental sulfur vapors and additional heat generation. In the code of the reactor 3, the gas temperature T is measured by a thermometer 5 and dew point T from epithets 7. For this, the regulator 8 switches on the cooling of the meter mirror 7. The temperature of the surface of the mirror at
по влени на его поверхности росы, котора фиксируетс фотоэлектрическим блоком, соответствует температуре Тр точки росы паров серы, как фазы конденсирующейс при наиболееthe occurrence of dew on its surface, which is fixed by the photovoltaic block, corresponds to the temperature Tp of the dew point of the sulfur vapor, as the phase condensing at the most
высокой температуре. Измеренные в стационарном режиме реактора 3, после его разогрева,температуры Т,, Т и Тр газа на входе и выходе, а также точки росы, поступают в MKKpotipoцессор 6, который после этого выра- батьшает команду регул тору 2 на ступенчатое изменение расходов топливных компонентов в подогревателе 1. Сигналом дл подачи команды служит поступление сигнала с коммутатора регул тора 8 от термометра с измерител 7, а сигнал дл включени коммутатора вырабатьшает фотоэлектрический блок в момент по влени росы после включени охлаждени зеркала регул тором 8.high temperature. Measured in the stationary mode of the reactor 3, after its heating, the temperatures T ,, T and Tp of the gas at the inlet and outlet, as well as the dew point, are fed to the MKKpotiprocessor 6, which then generates a command to the controller 2 for a step change in fuel component flow in the preheater 1. The signal for giving the command is the signal coming from the switch of the regulator 8 from the thermometer from the meter 7, and the signal to turn on the switch is generated by the photovoltaic block at the moment of dew appearance after turning on the cooling of the toro mirror 8.
Подогреватель устанавливает на входе в реактор 3 измененную температуруThe heater sets the changed temperature at the inlet to the reactor 3
3535
Тп Т, ± 10Ф; (1)Tn T, ± 10F; (one)
где Ф - абсолютна погрешность измерени температуры на выходе реактора 3.where F is the absolute error in measuring the temperature at the outlet of the reactor 3.
Изменение температуры газа на входе в реактор 3 предпочтительно в сторону уменьшени , так как это ведет к дополнительному повышению степени конверсии серы в период переходного режима управлени , однакоThe change in the gas temperature at the inlet to the reactor 3 is preferably downward, since this leads to an additional increase in the degree of sulfur conversion during the transition control period, however
уменьшение температуры возможно только в случае, еслиtemperature reduction is possible only if
Т - 10Ф - , (2)T - 10F -, (2)
иначе произойдет конденсаци паров серы на катализаторе, что вызовет снижение степени конверсии. Если расчетное условие (2) не вьшолн етс , то микропроцессор г 6 подает командуotherwise, sulfur vapor will condense on the catalyst, causing a reduction in conversion. If the design condition (2) is not fulfilled, then the microprocessor g 6 gives the command
на повышение температуры согласно (1)., Величина скачка температуры Тп обусловлена необходимой точностью последующих измерений температур газа Тг на выходе и инерционности реактора 3, что обуславливает наименьшее значение скачка температуры 10Ф, Повышение скачка вл етс нежелательным, так как нарушаетс условие (2),хот при этом и повыситс точность последующих измерений. После изменени температуры на входе скачком реактор 3, аппроксимируемый в виде простого инерционного звена системы управлени , начинает измен ть температуру газа на выходе по экспоненте во времени, поэтому он может быть охарактеризован посто нной времени термической инерции, вычисл емой микропроцессором 6 по формуле.to increase the temperature according to (1). The magnitude of the temperature jump Tp is due to the required accuracy of subsequent measurements of the gas temperature Tg at the outlet and the inertia of the reactor 3, which causes the smallest value of the temperature jump of 10F. Increasing the jump is undesirable because the condition (2) is violated, although this will improve the accuracy of subsequent measurements. After the inlet temperature changes abruptly, the reactor 3, approximated as a simple inertial element of the control system, begins to change the gas temperature at the outlet exponentially with time, so it can be characterized by the time constant of thermal inertia, calculated by the microprocessor 6 by the formula.
(3)(3)
1: t in(Tj,/T)1: t in (Tj, / T)
где Т Тwhere t t
1 one
2222
два последовательно измеренных термометром 5 значени температуры газа на выходе , разделенные также измеренным интервалом времени в нестационарном температурном режиме реактора 3.two successively measured with the thermometer 5 values of the gas temperature at the outlet, also separated by the measured time interval in the unsteady temperature regime of the reactor 3.
По истечении времени, равного 3 i) выходной сигнал инерционного звена Составл ет 95% от скачка входного сигнала, поэтому по истечении времени более 31 наступает новый стационарный режим реактора 3. Микропроцессором 6 подают команду регул тору 8 на ввод повторных стационарных значений температур Т , Т Тр . Парные значени этих температур с учетом первоначальных стационарных измерений Т,, Т, Тр, наход щихс в пам ти микропроцессора 6, используют дл нахождени четырех посто нных А, В, с(, /i - линейной системы уравненийAfter a time equal to 3 i) the output signal of the inertial link is 95% of the input signal jump, therefore after the time expires more than 31 a new stationary mode of the reactor 3 begins. Microprocessor 6 commands the controller 8 to enter repeated stationary temperatures T, T Tr. The paired values of these temperatures, taking into account the initial stationary measurements T, T, Tp that are in the memory of microprocessor 6, are used to find four constant A, B, c (, / i - linear system of equations
Тс А +(rfT, . Тр В -/JT, (4)Tc A + (rfT,. Tr B - / JT, (4)
Эти уравнени получены при аппроксимации результатов серии расчетов проведенных на ЭВМ с применением математической модели каталитического реактора дл газов различного состава и различных температур на входе.These equations were obtained by approximating the results of a series of calculations carried out on a computer using a mathematical model of a catalytic reactor for gases of different composition and different inlet temperatures.
Из системы (4) микропроцессор 6 вычисл ет значение температуры Т газа на входе ,j , соответствующее заданной разности температурFrom system (4), microprocessor 6 calculates the value of the gas temperature T at the inlet, j, corresponding to a given temperature difference
0 Тл Тр- О0 T Tr-O
(5)(five)
газа и точки росы на выходе реактора 3 и подает команду регул тору 2 наgas and dew point at the outlet of the reactor 3 and gives the command to the controller 2 on
00
5five
дополнительное изменение расходов топливных компонентов подогревател 1 и стабилизацию температуры газа на входе на уровне соответствующей допускаемому минимуму разности температур (5). Эта разность температур должна превосходить возможные случайные флуктуации температуры газа на выходе и во всех случа х, исключает конденсацию паров серы на катализаторе реактора 3. При уменьшении разности (5) возникает опасность конденсации с понижением степени конверсии за счет снижени эффективности катализатора, частично покрытого жидкой серой, а при повышении разности (5) также снижаетс степень конверсии, котора тем выше , чем ниже температура газа на выходе реактора.additional change in the costs of the fuel components of the preheater 1 and the stabilization of the inlet gas temperature at the level of the temperature difference corresponding to the minimum allowed (5). This temperature difference should exceed possible random fluctuations of the gas temperature at the outlet and in all cases, eliminates the condensation of sulfur vapors on the catalyst of the reactor 3. When the difference (5) decreases, there is a danger of condensation with a decrease in the degree of conversion due to a decrease in the efficiency of the catalyst partially covered with liquid sulfur , and as the difference (5) increases, the degree of conversion also decreases, which is higher, the lower the gas temperature at the outlet of the reactor.
Таким образом, вьшод т реактор на температурный режим, соответствующий наи&ольшей возможной степе5 ни конверсии путем стабилизации температуры газа на входе на уровне , исключающем конденсацию паров серы на катализаторе.Thus, the reactor was installed at a temperature regime that corresponded to the highest & ample possible conversion by stabilizing the gas inlet temperature at a level precluding condensation of sulfur vapor on the catalyst.
Б процессе эксплуатации реактора возможно падение активности катализатора, например, вследствие зауглероживани при проскоке углеводородов в кислый газ,также может изменитьс состав исходного газа, поступающего в реактор, - все это приводит к изменени м температур точки росы и газа на выходе с нарушением услови (5). В этом случае микропроцессор 6 повтор ет проце0 ДУРУ минимизации (5) по всем операци м , вплоть до стабилизации температуры газа на входе на новом уровне.During reactor operation, a decrease in catalyst activity is possible, for example, due to carbonization during hydrocarbon slip into acid gas, the composition of the source gas entering the reactor can also change — all this leads to changes in dew point and outlet gas temperatures with a violation of the condition (5). ). In this case, microprocessor 6 repeats the DURU minimization procedure (5) for all operations, up to the stabilization of the inlet gas temperature at a new level.
Как следует из (1) и (2) одноAs follows from (1) and (2) one
5 и то же приращение температуры IОФ приписываетс как температуре Т, так и Т. Это возможно благодар тому, что по расчету в уравнении- (4) коэффициент с 1 , поэтому дл 5 and the same temperature increment, IOF, is attributed to both temperature T and T. This is possible because, by the calculation in equation- (4), the coefficient is c 1, therefore for
Q гарантии выполнени услови (2) прин то о 1 .Q guarantees fulfillment of condition (2) about 1.
Пример 1. Газ состава 10% , 5% SO, 20% и остальное N характерного дл первой каталитичеg ской ступени процесса получени серы по методу Клауса, поступает на вход реактора 3 при температуре 543 К, которую обеспечивает подогреватель 1 после конденсатора термической .Example 1. Gas of composition 10%, 5% SO, 20% and the rest N characteristic for the first catalytic stage of the process of sulfur production according to the Claus method, is fed to the inlet of reactor 3 at a temperature of 543 K, which is provided by heater 1 after the thermal condenser.
00
5five
ступени процесса. Температура газа на выходе, согласно расчету математической модели, выполненного ЭВМ составит 630 К, а температура точки осы - 523 К (Т,-Тр 107 К), Усови , далекие от оптимального соотошени (5), но близкие к реализуеым в процессе эксплуатации каталитических реакторов. По расчету обща IQ степень извлечени серы по каталитиескому реактору равна 65,6%. Пусть абсолютна погрешность измерени температуры термометром 5 равна 5 К, тогда можно установить температуру 15 газа на входе 543-50 493 К, так как 630-50-523 О, и определить посто нную времени термической инерции (З), котора обычно составл ет дес тки - инут, и по истечении интервала вре- 20 ени, более трех посто нных времени, т.е. нескольких (2-3) часов, измерить Снова стационарные значени всех температур. Найти посто нные системы уравнений (4) и новый уровень стаб - 25 лизации температуры газа на входе, составл ющей 443 К. При этом температура газа на выходе снижаетс до 549 К, а точки росы повьшаютс до 537 К ( 12 К 9), что соот- ЗО ветствует оптимальному значению заданной разности (5), поэтому обща степень конверсии серы по реактору повышаетс до 86,6%.steps of the process. The gas temperature at the outlet, according to the calculation of the mathematical model made by a computer, will be 630 K, and the temperature of the wasp point is 523 K (T, –Tp 107 K), Usovi, which are far from the optimum concentration (5), but close to those realized during the operation of catalytic reactors. By calculation, the total IQ degree of sulfur recovery in a catalytic reactor is 65.6%. Let the absolute error of temperature measurement with a thermometer 5 be 5 K, then you can set the gas temperature 15 at the inlet 543-50 493 K, since 630-50-523 O, and determine the time constant of thermal inertia (G), which is usually ten weights are inut, and after the time interval expires, more than three constant times, i.e. several (2-3) hours, measure again the stationary values of all temperatures. Find the constant systems of equations (4) and the new level of stabilization of the inlet gas temperature of 443 K. At the same time, the outlet gas temperature decreases to 549 K, and the dew points increase to 537 K (12 K 9), which corresponds to the optimal value of the specified difference (5), therefore, the overall degree of sulfur conversion in the reactor rises to 86.6%.
Таким образом, управление реакто- 35 ром согласно предлагаемому способу позвол ет повысить степень конверсии на 21,0%.Thus, the control of the reactor according to the proposed method allows to increase the degree of conversion by 21.0%.
Пример 2. Газ состава 6 % H,S, 3% SO-I , 2055 и остальное N/j характерного дл второй каталитической ступени процесса. Клауса, поступает на вход реактора при температуре 543 К. Температура газа на выходе - 590 К, температура точки росы- 503 К ( Тр 87 К70;., степень конверсии 71,4%. При стабилизации температуры газа на входе при значении 421 К, температура газа на выходе - 531 К, а точки росы - 521 (Т.,- Тр 50 10 К б), и степень конверсии составит 84,4%. Таким образом достигнуто повышение степени конверсии на 13%.Example 2. Gas of composition 6% H, S, 3% SO-I, 2055 and the rest N / j characteristic of the second catalytic stage of the process. Claus enters the reactor inlet at a temperature of 543 K. The outlet gas temperature is 590 K, the dew point temperature is 503 K (Tp 87 K70 ;, the conversion degree is 71.4%. When the inlet gas temperature stabilizes at a value of 421 K, The outlet gas temperature is 531 K, and the dew point is 521 (T., Tp 50 10 K b), and the conversion rate will be 84.4%. Thus, the conversion degree has been increased by 13%.
Заданна разность температур ука- 55 занна в (5) обычно составл ет 1040The specified temperature difference indicated in (5) is usually 1040
4545
15 К, что исключает конденсацию паров серы на катализаторе.15 K, which eliminates the condensation of sulfur vapor on the catalyst.
Использование данного способа управлени позвол ет повысить степень конверсии серы на 15-20%.Using this control method allows you to increase the degree of conversion of sulfur by 15-20%.
5 О 5 o
5 five
0 0
5 five
00
5five
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU874209923A SU1433891A1 (en) | 1987-03-16 | 1987-03-16 | Method of controlling catalytic reactor in elementary sulfur production process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU874209923A SU1433891A1 (en) | 1987-03-16 | 1987-03-16 | Method of controlling catalytic reactor in elementary sulfur production process |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1433891A1 true SU1433891A1 (en) | 1988-10-30 |
Family
ID=21290759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU874209923A SU1433891A1 (en) | 1987-03-16 | 1987-03-16 | Method of controlling catalytic reactor in elementary sulfur production process |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1433891A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2897860A1 (en) * | 2006-02-27 | 2007-08-31 | Total Sa | Catalytic process for treating hydrogen sulfide and sulfur dioxide mixtures to produce liquid sulfur, comprises heating the mixtures, and subjecting the obtained mixture for catalytic reaction followed by recuperation of obtained mixture |
-
1987
- 1987-03-16 SU SU874209923A patent/SU1433891A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР 1364605, 25.04,86. Н, Fisher, Stilfur cast s very .impraves Sulfur recovery. Hydrocarbon Processing, 1979, V, 58, 3, p. 125-129. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2897860A1 (en) * | 2006-02-27 | 2007-08-31 | Total Sa | Catalytic process for treating hydrogen sulfide and sulfur dioxide mixtures to produce liquid sulfur, comprises heating the mixtures, and subjecting the obtained mixture for catalytic reaction followed by recuperation of obtained mixture |
| WO2007096512A3 (en) * | 2006-02-27 | 2007-11-01 | Total France | Method of optimizing the operation of claus units |
| US7780942B2 (en) | 2006-02-27 | 2010-08-24 | Total Raffinage Marketing | Method of optimizing the operation of claus units |
| CN101389568B (en) * | 2006-02-27 | 2013-08-21 | 道达尔炼油与销售部 | Method of optimizing the operation of claus units |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hurt | Principles of Reactor Design | |
| US3424560A (en) | Process and apparatus for the optimization of chemical reaction units | |
| US4188190A (en) | Input control method and means for nitrogen oxide removal means | |
| US5363905A (en) | Method of controlling heat exchangers using enthalpy flow as the correcting variable | |
| SU1433891A1 (en) | Method of controlling catalytic reactor in elementary sulfur production process | |
| US4408569A (en) | Control of a furnace | |
| US3854876A (en) | Method for monitoring and controlling the efficiency of a chemical process | |
| CN108919845B (en) | Automatic control method for nitrogen oxide concentration of denitration system | |
| RU2694750C2 (en) | Removal of hydrogen sulphide and regeneration of sulphur from gas stream by direct catalytic oxidation and reaction of claus | |
| El Masry | The Claus reaction: effect of forced feed composition cycling | |
| JP4678107B2 (en) | Boiler equipment | |
| SU1364605A1 (en) | Method of controlling process of obtaining elemental sulfur | |
| JP3410555B2 (en) | Ammonia injection amount control device for denitration equipment | |
| SU742420A1 (en) | Method of control of liquid phase oxidation of cyclohexane in reactor | |
| CA2736115A1 (en) | Adaptive control system for a sulfur recovery process | |
| RU1785998C (en) | Method of control of carbon monoxide conversion process | |
| KR950001573Y1 (en) | Device for controlling dew point of blast furnace | |
| SU571051A1 (en) | Method for automatically controlling nitric acid production | |
| SU682522A1 (en) | Method of automatically controlling a process for the preparation of organochlorosilanes | |
| Beaverstock et al. | Experimental Closed-Loop Control of a Distillation Column | |
| SU1364357A1 (en) | Method of controlling the process of absorption-desorption | |
| CN112934142B (en) | Homogeneous tubular reactor temperature control method and system based on back-stepping method | |
| SU1680619A1 (en) | Method for controlling catalytic purification of nitrose gases in production of weak nitric acid | |
| SU808776A1 (en) | Method of automatic control of recirculating flue gas flowrate in steam generator with steam reheater | |
| RU2143395C1 (en) | Method of control of sulfuric acid production catalytic reactor |