Способ управления процессом подготовки газа в производстве серы

 

1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОДГОТОВКИ ГАЗА .В ПРОИЗВОДСТВЕ СЕРЫ, включающем абсорберы и регенераторы , путем регулирования режима абсорбера в эавимисости от контролируемого параметра процесса, отличающийся тем, что, с целью повышения концентрации сероводорода в кислом газе за счет повышения точности регулирования процесса , при величине значения потока газа, подаваемого в процесс, меньшей первого заданного значения, часть освобоаденного от абсорбента газа и регенерированного абсорбента после регенератора направляют во второй абсорбер, а при превышении значения величины потока подаваемого газа второго заданного значения подачу потока газа и регенерированного абсорбента во второй абсорбер СО прекращают.

СОЮЗ СОВЕТСНИ)(СОЦИАЛИСТИЧЕСНИК .

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2567996/23-26 (22) 24.01.78 (31) 7701175 (32) 04.02.77 (33) Нидерланды (46) 23.01.84. Бюл, 9 3 (72) Ян Верплоп и Иоханнес, Вильхельмус Теодорус Мариа Брам (Нидерланды) (71) ШЕЛЛ Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В, (Нидерланды) (53) 66.012-52(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 361801, кл. В 0.1 Р 51/06, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

У 319321, кл. В 01 D 15/00, 1969 (прототип). (54)(57) 1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОДГОТОВКИ ГАЗА В ПРОИЗВОДСТВЕ СЕРЫ, включающем абсорберы и ре„„SU„„1069619 A (Я) С 01 В 17 16 6 05 0 27 00 генераторы, путем регулирования режима абсорбера в эавимисости от контролируемого параметра процесса, отличающийся тем, что, с целью повышения концентрации сероводорода в кислом газе за счет повышения точности регулирования процесса, при величине значения потока газа, подаваемого в процесс, меньшей первого заданного значения, часть освобожденного от абсорбента газа и регенерированного абсорбента после регенератора направляют во второй абсорбер, а при превышении значения величины потока подаваемого газа второго заданного значения подачу потока газа и регенерирован- Е ного абсорбента во второй абсорбер прекращают.

1069619

10

30

40

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что при величине значения потока газа, подаваемого в процесс, меньшей первого заданного значения, сначала подают во второй абсорбер регенерированный абсорбент, а потом — поток газа.

3. Способ по пп.1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что подачу абсорбента во второй абсорбер регулируют в зависимости от расхода потока газа, подаваемого во второй абсорбер.

Изобретение относится к автоматическому управлению процессом подготовки газа в производстве серы и может быть использовано в химической промышленности.

Известен способ автоматического управления процессом десорбции путем регулирования расхода пара с коррекцией по содержанию киспых компонентов в регенерированном растворе и минимуму потерь количества регенерированного раствора (1J.

Известен также способ автоматического регулирования абсорбера путем регулирования режима абсорбера в зависимости от контролируемого параметра процесса (2 ).

Общим недостатком известных способов является то, что они не обеспечивают высокой точности регулирования процесса. Это приводит к снижению концентрации сероводорода в кислом газе.

Целью изобретения является повышение концентрации сероводорода в кислом газе за счет повышения точности регулирования процесса.

Поставленная цель достигается тем, что по предлагаемому способу при величине значения потока газа, подаваемого в процесс, меньшей первого заданного значения, часть освобожденного от абсорбента газа и регенерированного абсорбента после регенератора направляют во второй абсорбер, а при превышении значения величины потока подаваемого газа второго заданного значения подачу потока газа и регенерированного абсррбента во второй абсорбер .прекращают.

При величине значения потока гаэа, подаваемого в процесс, меньшей первого заданного значения, сначала подают во второй абсорбер регенерированный абсорбент, а потом— поток газа.

4. Способ по пп.1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что при превышении значения величины потока подаваемого газа второго заданного значения сначала прекращают подачу газа, а затем регенерированного абсорбента.

5. Способ по пп.1-4, о т л и ч аю шийся тем, что подачу потока газа во второй абсорбер регулируют в зависимости от концентрации сероводорода в газе после регенератора.

Подачу абсорбента во второй абсорбер регулируют в зависимости от расхода потока газа, подаваемого во второй абсорбер.

При превышении значения величины потока подаваемого газа второго заданного значения сначала прекращают подачу газа, а затем регенерированного абсорбента.

Подачу потока газа во второй абсорбер регулируют в зависимости от концентрации сероводорода в газе после регенератора.

Величина газового потока определя1т, кроме всего прочего, степень поглощения абсорбентом двуокиси углерода: если газовый поток мал, СО> поглощается намного больше, чем при большом потоке. Отделенный от абсорбента газ после регенерации содержит не только сероводород, но и двуокись углерода. Если, например, сероводород составляет только 2Ъ всего количества газа, то нежелательно направлять такой газовый поток в процесс Клауса.

Часть поступающего на абсорбент газа идет во второй абсорбер, в ко.тором условия подобраны таким образом, что Н S поглощается абсорбентом, т.е. селективно удаляется иэ газового потока.

Полученный таким образом насыщенный абсорбент иэ второго абсорбера также поступает в регенартор, где гаэ отделяется от абсорбента, так же, как гаэ от насыщенного абсорбента первого абсорбера. Комбинированный таким образом газовый поток, выходящий из регенератора, имеет более выоокое содержание сероводорода, чем гаэ, выходящий из регенератора до использования второго абсорбера. Новое равновесие самоустановится при желаемой концентрации Нд Я. Если количество газа, идущего в первый абсорбер, начнет

10б9б19

45 снова увеличиваться, в определенный момент ситуация станет такой, что измеренная величина превысит вторую заданную величину, и поступление газового потока во второй абсорбер прекратится. 5

Предпочтительно, чтобы вторая заданная величина выбиралась большей, чем первая, для обеспечения стабильного регулирования автоматически протекающего процесса. 10

В момент, когда величина входящего газового .потока становится слишком малой, а концентрация Н28 в выходящем газе достигает .. значения, при котором количество Н S в подава- 15

2 емом газе естается приемлемо постоян» ным, эффект уменьшенной подачи газа будет чувствоваться на выходе установки спустя. некоторое время.

Поэтому регулирование газового потока во второй абсорбер должно начинаться только спустя некоторое время после момента уменьшенной подачи. Для того, чтобы иметь второй абсорбер в рабочем состоянии в момент, когда газ начинает идти в этот абсорбер, циркуляция абсорбента обычно должна начинаться сразу после того, как количество газа, поступающего в первый абсорбер, упадет ниже определенного желаемого значения. Затем через устройство задержки пройдет соответствующий сигнал для открытия линии, через которую газ войдет во второй абсорбер, 35

Если концентрация сероводорода в потоке, идущем в первый абсорбер, не постоянна, то предпочтительно при сравнении величины, характеризующей количество потока, с задан- 40 ной величиной принимать также во внимание концентрацию сероводорода в высвобожденном от абсорбента газе. Таким путем можно поддерживать качество газа, т.е ° концентрацию

Н2Я в высвобожденном газа, в определенных пределах.

На фиг.1 представлена принципиальная схема реализации предлагаемого способа; на фиг.2 — зависимости величин различных потоков от величины газового потока, подаваемого на установку.

В абсорбер 1 через вход 2 подается кислый гаэ, а через вход 3 абсорбент. Абсорбент, насыщенный кислыми составляющими газа, выводится из нижней части 4 абсорбера с помощью насоса 5. Из верхней части б абсорбера выходит оставшийся газ,который по линии 7 направляет- 6О ся, например в печь сгорания (не по казана). Уровень жидкости в абсорбере 1 регулируется регулятором 8 уровня и клапаном 9, установленным в выходной линии 10 насоса 5. 65

Насыщенный абсорбент по линии 10 подается в верхнюю часть регенератора 11, в котором кислые составляющие газа снова отделяются от абсорбента. В результате чистый абсорбент выходит из регенератора через его нижнюю часть 12, а составляющие кислого газа, в основном, содержащие сероводород и двуокись углерода, выходят через верх 13 регенератора.

Эта кислая газовая смесь по линии 14 подается, например в процессе Клауса (не показан), где сероводород превращаЕтся в элементную серу. Линия

15, по которой кислый газ подается в абсорбер 1, предусмотрена с расходомером и датчиком 1б, который определяет величину газового потока и генерирует соответствующий сигнал . а,который подается на вход вычислительного устройства 17. В устройство 17 поступает также сигнал о от измерителя и датчика 18,который установлен в линии 14 и определяет концентрацию сероводорода в газе, идущем, по этой линии. Выходной сигнал 8 иэ вычислительного устройства 17 находится в следующей зависимости от сигналов а и b 1

8k o+k5, 1 где х1 и k — постоянные, Сигнал 8 поступает на соленоидный клапан 19, который позволяет сигналу пройти на регулятор 20 потока, когда указанный клапан открывается под действием сигнала, который генерируется на выходе выключателя 21, если 8 больше первой заданной величины. Если 8 затем станет ниже второго заданного значения, выключатель 22 будет вырабатывать сигнал, который закроет клапан.

Сигнал, генерируемый на выходе выключателя 21, на его пути к клапану

19 проходит устройство 23 задержки, в результате чего проходит некоторое время между попаданием сигн .ла на вход указанного элемента, на его выход и, следовательно, на клапан 19. Выход выключателя 21 соединяется далее с соленоидным клапаном 24,который открывается сиг. налом, идущим от выключателя 2 1, причем указанный сигнал служит также для пуска насоса 25 через выключатель 2б. Как только клапан 19

Открывается, сигнал 8 проходит через него к регулятору 20 потока, который управляет клапаном 27, установленным в ответвлении 28 газовой линии 14 таким образом, что при его открывании гаэ идет по линии 28 к позиции 29, где входит во второй абсорбер 30.

Расходомер измеряет количество газового потока в ответвлении 28, в результате чего на вход вычисли1069619

15.

35 тельного устройства 31 поступает соответствующий сигнал г, и в укаэанном устройстве 31 с помощью заданной установленной величины и генерируется сигнал 8 в соответствии со следующим выражением: д = г+Л, где % — постоянная.

Сигнал д проходит через уже открытый клапан 24 к регулятору 32 потока, который открывает клапан 33 в линии 34, соединенной в позиции 35 10 с верхней частью абсорбера 30.

Выходящий.из регенератора 11 чистый абсорбент перекачивается насосом 36 через линию 37 в линию 38, которая разветвляется на линии 34 и 39, причем линия 39 входит в аб- сорбер 1 через вход 3. Регулятор 40 потока вместе с соответствуюцим регулирующим клапаном 41 обеспечивает постоянство полного потока абсорбента. Количество абсорбента, идущего на второй абсорбер 30, регулируется регулятором 32 вместе с соответствующими регулирующим клапаном 33, 25

Насыщенный абсорбент выходит иэ абсорбера 30 через его нижнюю часть

42 и перекачивается насосом 25 через выгружную линию 43 в линию 10, по которой этот абсорбент попадает в регенератор 11. Уровень жидкости в абсорбере с помощью регулятора 44 уровня и соответСтвующего регулирую щего клапана 45 поддерживается на определенном минимальном значении.

Способ осуществляют следуюцим образом.

Если количество газа, идущего в первый абсорбер 1, уменьшается, сигнал с будет уменьшаться, а сигнал 6 будет, следовательно, увели- 40 чиваться до тех пор, пока не превысит определенное заданное значение, после чего клапан 24 открывается выключателем 21. Сигнал д проходит в регулятор 32, в результате чего, 45 открывается клапан 33, который позволяет потоку абсорбента пройти в абсорбер 30 в позиции 35. Некоторое время спустя в результате действия задерживающего устройства 23 открывается клапан 19. Часть потока газа, который транспортируется по линии 14 в соответствующий процесс, например процесс Клауса, будет теперь идти по линии 28 в абсорбер 30. В нем, по существу, весь сероводород поглощается.из газа абсорбентом, а большая часть двуокиси углерода выводится через позицию 46 в линию 47 и далее в выгружную линию 7, которая ведет, на- 60 пример, к печи сгорания (не показана). Насыщенный абсорбент проходит в регенератор 11, где газ отделяется от абсорбентн, в результате чего концентрация сероводорода в газовом 65 потоке выходяцем иэ регенератора 11 через верх 13, будет увеличиваться.

Таким путем самоустанавливается равновесие, при котором концентрация сероводорода будет иметь более высокое значение, чем если бы газ не направлялся во второй абсорбер 30, С помоцью датчика 18 обеспечивается постоянное качество газа, т.е. содержание EI>S в этом газе в определенных пределах.

Вместо относительно дорогого регулятора качества газа можно использовать регулятор потока, если качество газа, вводимого по линии 15 в первый абсорбер 1 через вход 2, будет постоянным.

Если поток газа в установку снова увеличивается, сигнал становится меньше. Как только будет превышено определеыное минимальное значение, приводится в действие выключатель 22.

Выход выключателя 22 непосредственно связан с клапаном 19, который сейчас находится в закрытом положении, в результате чего клапан 27 также закрыт и поэтому поток газа по линии 28 прекращен. Указанный выход выключателя 22 соединен далее через устройство 48 задержки с клапаном 24, который спустя некоторое время после прекращения газового потока закрывается одновременно с отключением насоса 25. Клапан 24 установлеу с игольчатым клапаном 49, который обеспечивает медленное затухание установленного сигнала д, вследствие чего клапан 33 в линии абсорбента 34 также закрывается медленно.

Величина различных потоков выступает как функция расчетной производительности установки для обработки газа, подаваемого в эту установку по линии 15. Кривая А (Фиг.2) характеризует количество газа, которое теоретически должно рециркулировать, т.е. потока в линии 28, кривая Б — количество теоретически потребного абсорбента, который мог бы быть введен в абсорбер 1 по линии

3; кривая  — количество теоретически необходимого абсорбента, который мог бы быть введен в абсорбер 30 по линии 34; кривая Г— алгебраическую сумму этих двух потоков абсорбента, другими словами, потока в линии 38. Эти кривые характеризуют теоретически необходимые количества, которые приближают к практическим количествам с помощью регулирующей системы.

Величина действительных потоков будет поэтому зависить линейно от укаэанных процентов расчетной пропускной способности установки. Линии A „,,А, А, Б и В, и Г, пред ставляют собой каждая действитель1069619 ное взаимоотношение, которое может существовать между указанными количествами. На фиг.2 показана ситуация, при которой клапан 27 в линии 28 открывается как только количество газа, идущего через лийию

15 в установку, упадет до только в

80% расчетной пропускной способности установки ° Тогда клапан 27 откроется настолько, что в абсорбер

30, в котором уже циркулирует количество К абсорбента, попадет количество Н газа. Цопустим, что качество газа, идущего на линии 14, т.е. содержание в нем Н S, находится в желаемом уровне, поскольку сос- 15 тав газа в линии 14 характеризуется сигналом б и, следовательно, сигналом 8 в соответствии с уравнением 8 = k„o+ R>5. На фиг.2 это соотношение йроиллюстрировано для трех 2О значений 6: для желаемого — линия

А, для наиболее низкого допусти1

А, допустимого — линия АЗ.

Показана также ситуация, при 25 которой клапан 27 закрывается, прерывая оток газа во второй абсорбер, как только подача газа по линии 15 достигнет значения, при котором сигнал Ь станет меньше величины сиг30 нала 32, в результате чего соленоидный клапан 19 закроется, и после некоторой задержки закроется клапан 24, в результате чего циркуляция абсорбента во втором абсорбере

--будет постепенно прекращаться.

Теоретически необходимое количество абсорбента может быть определено с помощью кривых В и С для первого и второго абсорбера, а полное необходимое количество представляет 40 собой алгебраическую сумму упомянутых количеств и может быть определено с помощью кривой Г.

На практике предпочтительно полное количество абсорбента в установке непрерывно поддерживать постоянным. В этом случае на графике это постоянное количество абсорбента будет отражаться по существу горизонтальной линией Г„ .

Бели во втором абсорбере начинает циркулировать количество К абсорбента, то оно будет соответствовать количеству, первоначально циркулируемому, в первом абсорбере, так что это количество понизится до величины а, которая, тем не менее, вполне достаточна.

По предлагаемому способу можно отклонения от существа изобретения осуществить регулирование количества газа, идущего во второй абсор6ер, в зависимости от величины потока газа, идущего в первый абсорбер, характеризуемого сигналом с а качество выводимого газа, характеризуемого сигналом Е, в соответствии с уравнением E=nÜ где n u n — постоянные.

Измеритель 18 состава выводимого газа не обязательно должен представлять собой устройство для измерения концентрации Н В в выводимом газе. При обеспечении постоянства . характеристики газа, по,аваемого в первый абсорбер, измеритель 18 может представлять собой расходомер.

Этот измеритель, однако, не обязателен поскольку измерение количества подаваемого в установку газа при постоянном его качестве дает вполне достаточную информацию относительно выводимого газа.

Использование изобретения позволяет повысить содержание сероводорода в кислом газе.

1069619

700.

Составитель

Редактор Н.Егорова Техред Л.Мартяшова Корректор И,Эрдейи

Закаэ 11506/59 Тираж 464 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4