低温克劳斯冷床吸附优化控制方法技术

本发明专利技术公开了一种低温克劳斯冷床吸附优化控制方法，通过为三床低温克劳斯反应设定最佳切换路线及优化控制方法，使得控制过程自控水平更高、更精确、更安全、更灵活，最大限度地提高了硫磺回收率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种硫磺回收工艺，尤其是涉及一种硫磺回收催化反应段。
技术介绍
在脱除天然气中酸性气体的净化工艺过程中，一般都要产生含H2S和CO2的酸气，为了防止酸气排放对大气污染，必须将酸气中的H2S最大程度转化为元素硫或其他形态的硫化合物，并将其回收利用。 在天然气处理厂和含硫油炼制过程中，对酸气中的H2S大都采用了克劳斯硫磺回收工艺回收硫磺，该工艺方法将酸气中的H2S转化为单质硫分二个阶段完成第一阶段称为热反应阶段，有1/3体积的H2S在反应炉内被鼓风机提供的当量空气氧化成SO2，并放出大量反应热，使反应炉温度上升至950°C 1250°C，并在反应炉广2秒停留时间内完成剩余2/3的H2S和SO2反应生成硫元素。热反应段的硫磺转化率与反应温度、酸气中H2S浓度有关，理论转化率可达609^75% ;第二阶段称为催化反应段，即未在反应炉内转化的H2S和SO2,按照45/502=2 1的比率，在后续的催化反应器中生成元素硫。热反应段和催化反应段大致以反应温度550°C为分界，在热反应段随反应温度提高，反应压力降低，硫转化率提高；在催化反应段随反应温度降低，反应压力提高，硫转化率提高。从整体而言，随着反应物浓度下降，硫磺回收装置的硫磺收率最终取决于催化反应段的硫磺收率，因此，提高催化反应段的硫磺转化率是硫磺回收控制系统的核心课题。常规克劳斯采用三级转化催化反应，最高硫回收率可达到97%。近年来，随着对硫磺回收尾气排放更加严格，把克劳斯装置和尾气处理装置结合一体的新工艺发展很快，其中低温克劳斯反应工艺已成为当前发展的主流。代表性装置有冷床吸附(CBA)硫磺回收工艺和CPE西南分公司自主开发的改良低温克劳斯硫磺回收方法(CPS)工艺等。其硫磺收率均达到了 99. 2%以上。而控制方案的完善和优化是获取高硫磺收率最重要因素。低温克劳斯装置一般设置一级常规克劳斯反应器和三级低温克劳斯反应器，常规克劳斯反应器过程出口温度控制在340°C左右，该级反应器的转化率约为70%，同时充分完成COS和CS2的水解，后续的三级低温克劳斯转化器，其中一个转化器处于再生状态，二个转化器处于低温吸附状态，经过一个时间周期(24小时或16小时)，对转化器的状态进行切换，再生好的转化器转为吸附，吸附接近饱和的转化器转为再生状态，确保装置连续稳定运行。目前，国内应用比较广泛的低温克劳斯装置有CBA冷床吸附工艺和CPE西南分公司研究开发的CPS工艺，这些工艺过程在低温吸附段都有相同特点，但对再生流程安排和切换条件考虑各有不同。由于CBA工艺采用未经分硫的一级转化器出口过程气(340°C)作为再生热气流，再生态转化器硫蒸汽分压较高，硫的露点温度也高，这不仅影响该级转化器的转化率，也加长了再生所需时间。同时，由于H2s/so2在线分析仪安装在再生气管线上，硫露点提高给仪器样气处理带来一定难度，而该在线分析仪的正常使用对高硫收率的保证是至关重要的。CPE西南分公司开发的CPS工艺以三床CBA工艺为基础，着重对再生气流程做了改进。CPS工艺将一级转化器出口气直接进入一级硫冷凝器分离常规克劳斯转化生成的硫磺(转化率约为70%)，冷凝器出口 127°C的过程气进入尾气焚烧炉烟气换热器与焚烧后烟气换热，烟气由600°C降至450°C，过程气升至344°C对切换为再生态的转化器进行再生。为确保再生气温度不受焚烧烟气流量和温度波动影响，通过调节烟气换热器旁路量来控制再生气温度。CPS工艺不仅克服了 CBA工艺的弱点，又充分利用了高温焚烧炉烟气的能量，节能效果显著，而如何为三床低温克劳斯反应设计最佳切换路线和控制方法是该工艺取得高收率的重要保证手段
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点，本专利技术提供了一种。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种，第一转化器、第二转化器和第三转化器依次循环进入再生，所述再生包括如下步骤 1)对进入再生的转化器启动再生，当到达4. I小时时，判定进入再生的转化器的出口温度是否升至296°C :如果否，则系统报警；如果是，则继续对进入再生的转化器加热再生，当到达2. 8小时时，判定进入再生的转化器的出口温度是否升至344°C :如果否，则系统报警；如果是，则继续保持30分钟完成再生过程，进入第2 )步； 2)进入再生的转化器进入预冷过程，当到达3小时时，判定进入再生的转化器的出口温度是否降至241°C :如果否，则系统报警；如果是，则完成预冷过程，进入第3 )步； 3)进入再生的转化器进入吸附状态； 在上述3个步骤中，另外两个未进入再生的转化器一直处于吸附状态。所述启动再生包括三种方式按硫吸附量启动、循环时间启动或者手动操作启动。所述按硫吸附量启动是指对硫磺回收装置主燃烧炉进炉空气总流量的瞬时流量进行累积，当累积量达到;^Ixj4时，终止吸附过程并对流量累积值清零，准备下一次累0.0391积启动，其中A为催化剂床层的装填总量，B为每千克催化剂设计吸附的硫磺数。所述B值的设定范围为0. 2 — I kg/kg,当催化剂性能下降时可降低B值的选取。与现有技术相比，本专利技术的积极效果是通过为三床低温克劳斯反应设定最佳切换路线及优化控制方法，使得控制过程自控水平更高、更精确、更安全、更灵活，最大限度地提闻了硫横回收率。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中 图I本专利技术的三床切换流程图。具体实施方式如图I所示，本专利技术方法涉及的装置包括克劳斯转化器I、第一转化器11、第二转化器12、第三转化器13、克劳斯转化器冷凝冷却器2、第一冷凝冷却器21、第二冷凝冷却器22、第三冷凝冷却器23、再热器3等。工艺过程为第一转化器11再生，第二转化器12 —段吸附，第三转化器13 二段吸附；下一个过程为第二转化器12再生，第三转化器13 —段吸附，第一转化器11 二段吸附；再下个过程为第三转化器13再生，第一转化器11 一段吸附，第二转化器12 二段吸附。然后转入第一转化器11再生，第二转化器12 —段吸附，第三转化器13 二段吸附，依次循环下去。以下，以第一转化器11再生，第二转化器12 —段吸附，第三转化器13 二段吸附过程为例，其操作和控制过程说明如下 (I)第一转化器11的再生启动过程 包括三种方式按硫吸附量自动启动、循环时间自动启动或操作员手操启动(HC)。a.按硫吸附量自动启动再生 对硫磺回收装置主燃烧炉进炉空气总流量(单位为m3/h)的瞬时流量进行累积，累积量单位为m3(标态)，当累积量=时，终止吸附过程并对流量累积值清零，准备下一次累积启动，其中A为催化剂床层的装填总量(kg);B为每kg催化剂设计吸附的硫磺数(kg)，B值的设定范围为0. 2^1 kg/kg,正常为0. 75，当催化剂性能下降时可降低该数据。b.循环时间自动启动 根据循环时间和周期，启动再生。c.手动启动再生 当程序在再生等待过程中，操作员在特定工况下可手操启动再生。(2)第一转化器11的再生过程 当确定启动再生后，三通切换阀31的阀门切换为AB —B导通，采用高温气流对第一转化器11进行再生，在4. I小时之内，第一转化器11的出口温度将升至296°C(未达到，系统报警)，或者达到4. I小时，系统进入下一步继续加热再生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温克劳斯冷床吸附优化控制方法,第一转化器、第二转化器和第三转化器依次循环进入再生，其特征在于所述再生包括如下步骤 1)对进入再生的转化器启动再生，当到达4. I小时时，判定进入再生的转化器的出口温度是否升至296°C :如果否，则系统报警；如果是，则继续对进入再生的转化器加热再生，当到达2. 8小时时，判定进入再生的转化器的出口温度是否升至344°C :如果否，则系统报警；如果是，则继续保持30分钟完成再生过程，进入第2 )步； 2)进入再生的转化器进入预冷过程，当到达3小时时，判定进入再生的转化器的出口温度是否降至241°C :如果否，则系统报警；如果是，则完成预冷过程，进入第3 )步； 3)进入再生的转化器进入吸附...

【专利技术属性】
技术研发人员：李峰，于建林，盛炳林，宋希国，
申请(专利权)人：中国石油集团工程设计有限责任公司，
类型：发明
国别省市：