СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ АБСОРБЦИЕЙ СЕРОВОДОРОДА ИЗ КОКСОВОГО ГАЗА Российский патент 1994 года по МПК B01D53/34 

Изобретение относится к способам автоматического управления технологическими процессами в массообменных аппаратах, например, очисткой коксового газа, и может найти применение в химической и коксохимической промышленности.

Известен способ автоматического регулирования процесса абсорбции сероводорода из коксового газа, при котором регулируют остаточное содержание сероводорода в очищенном газе путем изменения расхода (циркуляции) поглотительного раствора [1].

Недостатком данного способа является его малая эффективность при изменении концентрации поглотительного раствора.

Известен способ управления абсорбцией сероводорода из коксового газа, при котором часть аммиака, выделенного в свободном виде, подается на стадию абсорбции сероводорода в количестве, поддерживаемом на заранее рассчитанном в зависимости от соотношения аммиака и сероводорода во входящем газе уровне, обеспечивающем заданную остаточную концентрацию сероводорода в очищенном газе, и часть аммиака подается на стадию регенерации в поглотительный раствор в зависимости от заданной концентрации аммиака в нем [2].

Этот способ наиболее близок к предлагаемому и принят за прототип. Однако, в случае переменного состава коксового газа, а именно, при колебаниях концентрации сероводорода и аммиака, данный способ малоэффективен и не обеспечивает необходимой степени очистки коксового газа от сероводорода или приводит к неоправданно большой рециркуляции аммиака.

Целью изобретения является повышение качества регулирования процесса абсорбции сероводорода из коксового газа.

Цель достигается тем, что в способе автоматического управления абсорбцией сероводорода из коксового газа, включающем стабилизацию заданного соотношения содержания аммиака и сероводорода в очищаемом газе изменением подачи аммиака в коксовый газ, подаваемый в абсорбер, и стабилизацию содержания аммиака в ненасыщенном сероводородном поглотительном растворе изменением подачи аммиака в регенератор, дополнительно измеряют расход и температуру коксового газа перед абсорбцией и расход и концентрацию аммиака в газе после абсорбера, определяют массовые расходы аммиака в коксовом газе до и после абсорбера, вычисляют их разность и обратно пропорционально ей регулируют подачу аммиака на регенерацию с коррекцией по температуре неочищенного коксового газа, измеряют температуру регенерированного поглотительного раствора и регулируют ее обратно пропорционально температуре неочищенного коксового газа путем изменения подачи охлаждающей воды в холодильник.

Поглотительный раствор и коксовый газ в процессе абсорбции стремятся прийти в термодинамическое равновесие, обуславливаемое равенством химических потенциалов всех компонентов системы, в том числе аммиака и сероводорода. На этот процесс влияет и температура. Поэтому любое изменение концентраций аммиака или сероводорода или изменение температуры в газе приводит к смещению этого равновесия и, следовательно, к изменению количества поглощенных компонентов. При этом их взаимное влияние таково, что чем больше поглотится аммиака (например, из-за роста его концентрации), тем больше поглотится сероводорода, и наоборот. Количество аммиака, поглощенного в абсорбере из коксового газа, рассчитываемое как разность массовых расходов аммиака в коксовом газе до и после абсорбера, во многом определяет концентрацию аммиака в регенерированном поглотительном растворе. Эта концентрация с учетом влияния температуры газа определяет возможность очистки газа до определенной остаточной концентрации сероводорода. Таким образом разность массовых расходов аммиака до и после абсорбера с коррекцией по температуре коксового газа адекватно определяет величину подачи аммиака на стадию регенерации.

Сравнение заявляемых технических решений с прототипом позволило установить соответствие их критерию "Новизна". При изучении других технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемые изобретения от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "Существенные отличия".

На чертеже представлена схема реализации предложенного способа.

В коксовый газ, содержащий 9 г/нм ³ аммиака и 20 г/нм³ сероводорода, поступающий на очистку в абсорбер 1 сероводорода, подают пары аммиака в количестве до 10 г/нм² (или 2600 кг/ч). Это количество поддерживают контуром автоматического регулирования подачи аммиака в регенератор 2. Регенерированный поглотительный раствор охлаждается в холодильнике 3 до температуры 25^оС, поддерживаемой контуром автоматического регулирования температуры поглотительного раствора, и подается в абсорбер 1 сероводорода в количестве до 1360 кг/нм³ газа (или 353 т/ч), которое изменяется контуром автоматического регулирования подачи поглотительного раствора.

В абсорбере 1 коксовый газ взаимодействует с поглотительным раствором. Последний насыщается сероводородом и в виде насыщенного поглотительного раствора подается в регенератор 2, где происходят отдувка сероводорода газа и регенерация насыщенного поглотительного раствора. В регенератор 2 добавляют аммиак в количестве, поддерживаемом контуром автоматического регулирования подачи аммиака в регенератор. Регенерированный поглотительный раствор охлаждается в холодильнике 3 до нужной температуры, поддерживаемой контуром автоматического регулирования температуры поглотительного раствора, и подается в абсорбер 1 сероводорода в количестве, которое изменяется контуром автоматического регулирования подачи поглотительного раствора. Транспорт поглотительных растворов осуществляется насосами 4.

Контур регулирования подачи паров аммиака в коксовый газ включает измерители концентраций аммиака 5 и сероводорода 6 в коксовом газе, измерители расхода 7 и температуры 8 коксового газа, блок 9 умножения, блок 10 задания, регулятор 11 и регулирующий орган с исполнительным механизмом 12. Сигнал, поступающий с измерителя 5, пропорциональный концентрации аммиака в коксовом газе, и сигнал, поступающий с измерителя 7, пропорциональный расходу коксового газа, умножаются в блоке 9, на выходе которого вырабатывается сигнал, пропорциональный массовому расходу аммиака в абсорбер. Этот сигнал подается на вход "Параметр" регулятора 11. На вход "Коррекция" последнего подается сигнал с измерителя 8 температуры. Задание регулятору 11 формируется следующим образом. По величине требуемого остаточного содержания сероводорода в очищенном газе и данных по составу, температуре и расходу поступающего на очистку коксового газа известными методами рассчитываются номинальная концентрация аммиака в поглотительном растворе и соответствующая ей концентрация аммиака в коксовом газе. Исходя из последней величины формируется задание регулятору 11. Контур работает в режиме автоматической стабилизации на уровне задания, причем возмущениями установившегося режима являются изменения состава, температуры и расхода поступающего коксового газа и паров аммиака.

Контур автоматического регулирования подачи аммиака в регенератор включает измерители концентрации аммиака в очищенном от сероводорода коксовом газе 13, расхода коксового газа 14, блок 15 умножения, блок 16 задания, регулятор 17 и регулирующий орган с исполнительным механизмом 18. Задание регулятору 17 формируется пропорциональным сигналу блока 9. Сигнал с блоков 14 и 15, пропорциональный массовому расходу аммиака из абсорбера, поступает на вход "Параметр" регулятора 17. Контур работает как следящая система, при этом управляющий сигнал регулятора пропорционален разности концентраций аммиака в коксовом газе до и после абсорбера. Обусловленная величиной разности концентраций подача паров аммиака в регенератор меняет содержание аммиака в поглотительном растворе, выравнивает неравновесное состояние по аммиаку между поглотительным раствором и коксовым газом и способствует лучшей абсорбции сероводорода поглотительным раствором.

Контур автоматического регулирования температуры поглотительного раствора включает измеритель 19 температуры очищенного коксового газа, блок 20 задания, регулятор 21 и регулирующий орган с исполнительным механизмом 22, установленный на трубопроводе подачи охлаждающей воды в холодильник 3 поглотительного раствора. Заданием контуру служит сигнал, выработанный измерителем 8 температуры. Контур поддерживает температуру поглотительного раствора в заданном соотношении к температуре коксового газа на входе в абсорбер сероводорода. Контур работает как следящая система и сглаживает колебания требуемого перепада температур газовой и жидкой фаз, взаимодействующих в абсорбере, обеспечивая расчетный массообмен по сероводороду.

Контур автоматического регулирования подачи поглотительного раствора в абсорбер сероводорода включает измеритель 23 концентрации сероводорода в очищенном коксовом газе, блок 24 умножения, блок 25 задания, регулятор 26 и регулирующий орган с исполнительным механизмом 27, установленный на линии подачи регенерированного поглотительного раствора в абсорбер. Путем изменения подачи поглотительного раствора поддерживается заданное остаточное содержание сероводорода в очищенном коксовом газе.

Предлагаемый способ позволяет улучшить качество известного способа управления процессом абсорбции сероводорода из коксового газа, поскольку качество регулирования, т.е. динамика поддержания постоянства остаточного содержания сероводорода в очищенном коксовом газе, существенно зависит от соответствия ему содержания аммиака в поглотительном растворе, тонкой компенсации прочих возмущающих параметров.

Изобретение относится к способам автоматического управления технологическими процессами в массообменных аппаратах, например, комплексной очисткой коксового газа, и может найти применение в химической и коксохимической промышленности. Сероводород поглощают из коксового газа в абсорбере поглотительным раствором, который затем регенерируют. В коксовый газ перед абсорбером подают аммиак, поддерживая заданное соотношение в газе аммиака и сероводорода. Способ включает стабилизацию заданного соотношения содержания аммиака и сероводорода в очищаемом газе изменением подачи аммиака в коксовый газ, подаваемый в абсорбер, и стабилизацию содержания аммиака в ненасышенном сероводородом поглотительном растворе изменением подачи аммиака в регенератор. Новым в способе является измерение расхода и температуры коксового газа перед абсорбером и расход и концентрация аммиака после абсорбера, определение массовых расходов аммиака в коксовом газе до и после абсорбера, вычисление их разности и регулирование подачи аммиака на регенерацию с коррекцией по температуре неочищенного коксового газа, измерение температуры регенерированного поглотительного раствора и регулирование ее обратно пропорционально температуре неочищенного коксового газа путем изменения подачи охлаждающей воды в холодильник. 1 ил.

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ АБСОРБЦИЕЙ СЕРОВОДОРОДА ИЗ КОКСОВОГО ГАЗА, включающий стабилизацию заданного соотношения содержания аммиака и сероводорода в очищаемом газе изменением подачи аммиака в коксовый газ, подаваемый в абсорбер, и стабилизацию содержания аммиака в ненасыщенном сероводородом поглотительном растворе изменением подачи аммиака в регенератор, подачу охлаждающей воды в холодильник, отличающийся тем, что, с целью повышения качества регулирования, дополнительно измеряют расход и температуру коксового газа перед абсорбером и расход и концентрацию аммиака после абсорбера, определяют массовые расходы аммиака в коксовом газе до и после абсорбера, вычисляют их разность и обратно пропорционально ей регулируют подачу аммиака на регенерацию с коррекцией по температуре неочищенного коксового газа, измеряют температуру регенерированного поглотительного раствора и регулируют ее обратно пропорционально температуре неочищенного коксового газа путем изменения подачи охлаждающей воды в холодильник.