Способ управления процессом получения элементарной серы

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 9) 111) ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕ ф 1 .Егоров, В. ВП.Бородин 8)У 3489361,976.агейц 1 оЙ ЕеейСоп 1 го 1. - Нуйго1981, 60, В 3,(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕ (57) Изобрет СОМ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦ МЕНТАРНОЙ СЕРЫ ние относится оцессом получе ы, может быть имической, х мьппленности и од элементарно уется системой к способу ния элеиспользо имической позволяет й серы,управле- Тоавибнь управления пр ментарной сер вано в нефтех и газовой про увеличить вых Способ реализ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ.(56) Патент Францикл. С 01 В 17/02,РаййагТ 6., Веъогмагй Гог с 1 ацзсагЬоп Ргосеззпя,р.,1.55-157. 51) 4 С 01 В 17/04 0 05 Р 27 ния, содержащей регулятор (Р) 1 соотношения расходов кислого газа ивоздуха, связанный с соответствующи"ми датчиками расхода (Д) 3,5 клапаном (К) 7 и выходом вычислительногоустройства 22. Система также содержит Р 2 соотношения расходов кислогогаза и воздуха, подаваемых в печьподогреватель первой ступени конверсии, связанный с соответствующими Д4, 6 расхода К 8 и с выходом оптимизатора 23. Система содержит Р 9 соотношения расходов топливного газа ивоздуха, связанный своими входами ссоответствующими Д 10, 11 расхода,а выходом - с К 12 топливного газа.На выходе сероуловителя установленыД 18 и 19 измерения концентрации сероводорода и диоксида серы, связанные с соответствующими им концентратомерами 20 и 21, подключенными к од-.ному из входов вычислительного устройства,.22. 1 ил.й1 13Изобретение относится к способам управления химическим процессом получения элементарной серы из концентрированных сероводородсодержащих газов двухконверторным каталитическим окислением и может быть использовано в нефтехимической, химической и газовой промышленности.Цель изобретения - увеличение выхода элементарной серы.На чертеже представлена структурная схема реализации предлагаемого способа управления.Система управления содержит регуляторы 1 и 2 соотношения 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 линиях подачи реагентов в реактор- генератор и печь-подогреватель газов первой ступени конверсии, исполнительные механизмы (регулирующие клапа на) 7 и 8, установленные на линиях подачи воздуха в реактор-генератор и печь-подогреватель первой ступени конверсии, регулятор 9 соотношения расходов топливного газа и воздуха, .подаваемых в печь-подогреватель второй ступени конверсии, датчики 10 и 11 расходов топливного. газа и воздуха, установленные на линиях подачи реагентов в печь-подогреватель второй 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 дав 64605 2измеряющих температуру кислого газаТ и воздуха Т, датчиков 15 и 16давления, измеряющих давление кислого газа и воздуха Р и Р,поступаютна вычислительное устройство 22,которое производит по измереннымзначениям расчет расходов кислогогаза и воздуха, поступающих в реактор"генератор, приведенных к нормальным условиям. Туда же поступаютсигналы с датчиков 4, 6, 10 и 11расходов, Расчет расходов производит-ся в соответствии с выражением де К.2 По и трациям дородов кислого чество родов в с выраж 2 Он -Снг 5 Йк г сн сн 4ениям рассчитыличество воздуния сероводоро выражению танавливающий ду количество количеством), Кк 1 Сн з+9 52 СН строечный ь к.гкоэффициеношения ивоздуха иВычислительноеизменении входныхСснАэ Рк т к Рь э отт регулятормеренных ракислого газустройствопараметровТ по сиг од 5 р н 5 фЗлам ений кислого газа и воздуха, датчик 17 измерения состава кислого газа,змеряющего концентрацию сероводороа и горючих углеводородов, датчики8 и 19 измерения состава (концентрации сероводорода и диоксида серы)отходящих газах перед печью дожигаи соответствующие им концентратомеры 20 и 21 сероводорода и диоксидасеры, вычислительное устройство 22и регулятор - оптимизатор 23.Способ управления осуществляетсяследующим образом,Сигналы с датчиков 3 и 5 измере 1ния расходов кислого газа , и воздуха й", датчика 17 измерения состава кислого газа измеряющего конценк Вхтрацию сероводорода - С зи горючихгуглеводородов в пересчете на метан6 хСсн датчиков 13 и 14 температуры,(1 поправочный коэффициент -го расходного датчика; - измеряемый расход -го датчика; - давление потока, кгс/см - температура потока, С. змеренным датчиком 17 конценбх сероводорода С з и углевобх С и вычисленному расходугн,газа Ц, рассчитывается коли сероводорода Он зи углеводонгзкислом газе в соответствииениями По полученным знач вается необходимое ко необходимое для сжига да и углеводородов по н Ц = У О +9,52 Ос,ь нгь к сН ф где- коэффициент, у соотношение ме сероводорода и воздуха, необх сжигания серов 5 держащегося в Из (1)-(3) следует,Ь 1 фз 13с соответствующих датчиков производитвычисление настроечного коэффициента4 регулятора 1 расхода соотношения1согласно выражению (4) при заданномзначении коэффициента у,Вычисленное значение коэффициентаВт поступает в виде задания на регу 1лятор 1 соотношения, который посредством регулирующего клапана 7 устанавливает расход воздуха Ць, поступающего в реактор-генератор в соответствии с равенством (4),Коэффициент ) в выражении (3) напромьпцленных установках может варьироваться в диапазоне от 1,9 до2,74 ед., что соответствует диапазону изменения коэффициента 1 от 1,76до 2,55, задаваемому регулятором 1соотношения расходов воздуха и кислого газа в реактор-генератор,Конкретное значение соотношенийрасходов 1 регулятора 1 соотношения1обычно устанавливается таким, чтосоотношение концентраций сероводорода С 5 и диоксида серы Сб"ц в отхоВыхдящих газах перед печью дожига равнозаданному значению, В известном способе управления это значение соотНОШЕНИЯ СНЬ" /С Вцх раВНО 2. ДЛя ЭТОГОв вычислительное устройство 22 поступают сигналы с датчиков 18 и 19 измерения состава и соответствующих концентратомеров 20 и 21 сероводородаи диоксида серы, которые вычисляютсоотношение концентраций:С ВьюН 5В=ых(5)юВ известном способе управленияформируется сигнал отклонения соотноС бацншения В= --- от заданного значенияС Выхо,с,а В=В-В (6)о(7) бах быхСН,+С ,1 -100 10 20 где Я - суммарный расход воздуха наустановку, равный суммерасходов И Р , Я, постуЬ ьпающих на реактор-генератор,печи-подогревателя газов 1и 11 ступени, приведенные к15 нормальным условиям;суммарный расход кислогогаза на установку, равныйгсумме расходов й и Якг ктпоступающих на реактор-генератор и печь - подогревательгазов 1 ступени, приведенные к нормальным условиям;расход топливного газа впечь-подогреватель 11 сту 25 пени, приведенной к нормальным условиям.Дпя исключения влияния случайныхпомех при измерении вычислительноеустройство производит расчет среднего значения степени конверсии установкиза заданный период времениусреднения 0,5-1,5 ч. Выходной сигналс вычислительного устройства 22, несущий. информацию о вычисленных значениях соотношения концентраций сероЗ 5 водорода и диоксида серы в отходящихгазах В и средней степени конверсиипоступает на регулятор-оптимизатор 23.Для эффективного ведения процесса40 получения серы на установках Клаусанеобходимо установить коэффициектысоотношекия у , т регуляторов 1 и 2г.соотношений расходов на оптимальномуровне, которые обычно определяют45 экспериментально, а также производится установка такого коэффициентарегулятора соотношения, которое обеспечивает нулевое отклонение В от заданного значения В, т.е. ЬВ=О.В отличие от известного способа по предлагаемому способу вычислительное устройство 22 по сигналам от датчиков 3-6, 9, 10, 13-17 и концентратомеров 20 и 21 производит расчет степени конверсии установки получения серы в соответствии со следующей функциональной зависимостью: Вследствие кинетических ограничений реакций процесса Клауса старениякатализаторов эти коэффициенты не мо 50 гут быть однозначно определены расчетным путем.Задачу нахождения оптимальных коэффициентов соотношения у , т длякаждого момента времени решает регу 55 лятор-оптимизатор 23, который работает следующим образом,Оптимизация процесса регуляторомоптимизатором 23 осуществляется надвух уровнях,646056средней степени конверсии в соответствии с выражением ( 7 ) за заданныйпериод времени.Использование способа управления 5позволяет увеличить выход серы с установок Клауса до 2-5 Е, уменьшить выбросы до диоксида серы в атмосферу иповысить точность регулирования рас хода воздуха для оптимального веденияпроцесса на 10-15 Х,идет непрерывно в течение всего времени 5 13тга первом уровне управления, как и в известном способе, алгоритм оптимизации заключается в установлении на выходе оптимизатора такого значенияг и в соответствии с выражением (4)значениякоторое обеспечивает равенство соотношения 1 х заданному значению В при постоянном значении уНа втором уровне оптимизации регулятор-оптимизатор 23 работает по следующему алгоритму. Он воспринимает от вычислительного устройства 22 среднее значение степени конверсииэа прошедший период времени усреднения и значение соотношения В.Регулятор-оптимизатор запоминает изменяет заданное соотношение В после чего передает управление на первый уровень оптимизации.В соответствии с алгоритмом первого уровня производится поиск нового значения У, а следовательно у , кото 1 рое обеспечивает равенство соотношения измененному заданному значению В,Вычислительное устройство 22 вычисляет новое значение.Оптимизатор последовательно сравнивает новое значение 1 с ранее запомненным на предыдущем шаге и в соответствии с выбранным методом оптимизации отыскивает такое значение Р , а значит и значение выхода оптирмизатора , связанное с коэффициентом соотнонения регуляторавыра 1 жением ( 4 ), которое обесйечивает максимальное значение расчетной степени конверсии , т.е. производит поиск локального максимума по у, а следовательно по у , при постоянном значении у2.После этого оптимизатор аналогичным образом начинает изменения и по,иск значения, обеспечивающего макг. ф симальное значениепри постоянномзначении , после чего переходит кпоиску нового оптимального значенияБ , а следовательно у и у, и такОфдо нахождения глобального максимумадостигаемой степени конверсии .Поиск оптимальных значенийиработы установки получения серы.Хаким образом, последовательность операций оптимизатора состоит в пошаговом изменении и поиске таких значенийи,4, а значит и коэффициентов настроек регуляторов 1 и 2 соотношений, которые обеспечивают максимальное значение расчетной величины Формула изобретения Способ управления процессом получения элементарной серы в установкес двухконверторным каталитическимокислением сероводородсодержащих газов путем регулирования соотношениярасходов воздуха и топливного газа,подаваемых в печь-подогреватель второй ступени, изменения расхода топливного газа, измерения расходов,температур и давлений кислого газа и 25 воздуха, подаваемых в реактор-генератор и печь-подогреватель первой ступени, измерения концентраций сероводорода и углеводородов в кислом га"зе, и сероводорода и диоксида серы вхвостовых газах и расчета соотношения концентраций сероводорода к диоксиду серы, регулирования соотношения расходов кислого газа и воздуха,подаваемых в реактор-генератор ипечь-подогреватель первой ступени, З 5 изменением расхода воздуха, с коррекцией по концентрациям сероводородаи углеводородов в кислом газе и рассчитанному соотношению концентрацийсероводорода к диоксиду серы, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения выхода элементарнойсеры, рассчитывают суммарные значения расходов кислого газа и воздуха,подаваемых на установку, по измеренным значениям расхода топливного газа, концентраций сероводорода и диок.сида серы в хвостовых газах и сероводорода в кислом газе и рассчитаннымсуммарным значением расходов кислого "л" газа и воздуха вычисляют степень конверсии сероводорода в серу т 1 в соответствии с выражениемвьх ва 1 ХНг 5 50 г+Ц,т1- ----- -155 С" к.Гнтск8 ЬХ ВЫХСн 5 Сваг11001364605 где Ц,Ь и Цн -вычислительного значения степениконверсии сероводорода в серу:от ее максимального значенияцостигаемого при коррекциях. С Ььо С ьык нтск 5 от Составитель Т,ГоленшинаРедактор Н,Бобкова Техред М.Ходанич Корректор В.Гирняк Заказ 6526/18 Тираж 446 ПодписноеВНИИПИ Государстценного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 суммарные значения расходов воздуха и кислого газа на установку;расход топливного газа,подаваемого в печь-подогреватель второй ступени;концентрации сероводорода.и диоксида серы вхвостовых газах,и дополнительно корректируют расходы Воздуха, подаваемого в реактор-генератор и печь-подогреватель первойступени пропорционально отклонению