专利名称：克劳斯硫磺回收装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种克劳斯硫磺回收装置。
背景技术：
酸性天然气脱硫过程中一般都要产生含H2S的酸气，为了防止大气污染，必须将酸 气中的H2S转化为元素硫或其它形态的硫化合物，并将其回收利用。在天然气处理厂和炼厂中，对酸气中H2S大都采用了改良克劳斯工艺回收硫磺。 该工艺方法的要点是把酸气中H2S的氧化分为二个阶段完成，第一阶段称为热反应阶段，有 1/3体积的H2S在反应炉内被氧化成SO2,并放出大量反应热，使反应炉温度上升至950 1250°C，在该温度下，H2S和SO2反应生成元素硫，其最高转化率可以达到75%左右；第二阶 段称为催化反应阶段，即未在反应炉内转化的H2S和SO2按照H2S/S02 = 2 1的比率，继续 在催化剂的催化作用下生成元素硫。随着对大气排放的更加严格，要求回收装置具有更高的磺转化率，近年来在常规 克劳斯工艺基础上，发展了高硫磺收率的新工艺方法，如MCRC，CBA，超级克劳斯和CPE西南 分公司自主开发的CPS等，使硫磺回收装置硫磺总收率从常规克劳斯(三级转化)的96%提 高到99%以上。无论是常规克劳斯方法还是高硫磺收率的新工艺，要确保达到该工艺过程的最高 理论硫磺收率，除了催化剂的性能和各级反应的理想反应温度以外，最重要的条件是确保 过程气中H2S与SO2的比率始终保持在2 1状态，而该理想状态是进入主反应炉的酸气和 空气的严格比率控制实现的。严格的比率控制一般由主反应炉的酸气和空气流量的前馈比率调节和过程气中 H2S和SO2的在线浓度分析反馈调节二部分组成，如果该二部分的调节都能获得理想的调节 品质，硫磺回收装置的硫磺高收率就具备了重要基础。但从多套硫磺装置的实际运行情况来看，酸气和空气的比率控制受到了各种因素 的干扰，使原设计制定的控制方案不能充分发挥应有的作用，这些干扰主要来自以下几个 方面1.酸气流量波动和酸气中H2S浓度的变化。由于酸气来自上游脱硫装置，这种波 动似乎是不可避免的，当波动的频率和幅度达到一定程度时，其在线H2S/SO2比率反馈调节 的跟踪性能将受到极大的挑战。2.空气波动。由于空气由回收装置的风机提供，风机的控制系统设置是否合理，会 直接影响风机的安全运行和风/气比率的控制质量；3.测量仪表的误差。包括参与比率控制的酸气、空气的压力、温度和流量测量误 差，H2S和SO2的在线分析误差产等，由于各种测量的误差，使比率控制系统原理论设置参数 将随之改变，由于有些误差的不确定性，使风/气比率控制变得更加困难。4.尾气反馈调节的滞后特性。由于前馈风/气比率调节的效果要依靠尾气分析来 检验，而尾气分析的纯滞后特性直接影响反馈调节品质，特别是这种纯滞后时间是与硫回收装置的负荷相关的，这使得对调节系统的参数整定难以适应不同的负荷状态；5.风/气比率控制系统的操作界面。从以往控制系统的运行来看，操作界面的友 好性还不够完善，当工况发生变化时，缺乏系统自适应能力，当人工干预时，又缺乏简单明 了的操作界面，这大大地影响了控制系统地实际效果。
实用新型内容本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供了一种克劳斯硫磺回收装置。本实用新型的技术方案是一种克劳斯硫磺回收装置，包括主燃烧炉、主风机控制 装置、酸气控制装置、风气比率控制装置和在线过程分析反馈装置，其中所述主风机控制装置包括主风机控制模块，所述主风机控制模块具有五个信号输 入端和三个信号输出端，其中第三信号输入端与风机入口流量变送器相连，第二信号输入 端与风机入口温度变送器相连，第四信号输入端与风机进出口差压变送器相连，第一信号 输入端与电流变送器相连，第五信号输入端与风机出口压力变送器相连；第一信号输出端 与风机入口调节阀相连，第二信号输出端与风机出口放空阀相连；第三信号输出端与风机 出口调节阀相连；所述酸气控制装置包括酸气控制模块，所述酸气控制模块具有九个信号输入端和 三个信号输出端，其中第一信号输入端与流量变送器相连，第二信号输入端与旁路酸气流 量变送器相连，第三信号输入端与进炉酸气调节阀前后差压变送器相连，第四信号输入端 与酸气总管压力变送器相连，第五信号输入端与酸气总管温度变送器相连，第六信号输入 端与酸气总管H2S在线分析仪相连，第七信号输入端与脱硫再生气压力控制信号相连，第八 信号输入端、第九信号输入端分别与两个主燃烧炉温度变送器相连；第一信号输出端与进 炉酸气调节阀相连，第二信号输出端与旁路酸气调节阀相连，第三信号输出端与风气比率 控制模块的一个输入端相连；所述风气比率控制装置包括风气比率控制模块，所述风气比率控制模块具有九个 信号输入端和六个信号输出端，其中第一信号输入端与第一支路空气流量变送器相连，第 二信号输入端与主路空气流量变送器相连，第三信号输入端与第二支路空气流量变送器相 连，第四信号输入端与风机出口压力变送器相连，第五信号输入端与空气总管温度变送器 相连，第六信号输入端与酸气控制模块的一个输出端相连，第七信号输入端与在线过程分 析反馈模块的一个输出端相连，第八信号输入端与进炉燃料气流量变送器相连，第九信号 输入端与进炉蒸汽流量变送器相连；第一信号输出端与第一支路空气流量调节阀相连，第 二信号输出端与主路空气流量调节阀相连，第三信号输出端与第二支路空气流量调节阀相 连；第四信号输出端与在线过程分析反馈模块的一个输入端相连，第五信号输出端与燃料 气流量调节阀相连；第六信号输出端与蒸汽流量调节阀相连；所述在线过程分析反馈装置包括在线过程分析反馈模块，所述在线过程分析反馈 模块具有五个信号输入端、二个信号输出端和二个跟踪信号输入端，在过程气管线的取样 点安装有过程气在线分析仪，过程气在线分析仪具有三个输出端，分别与在线过程分析反 馈模块的第一信号输入端、第二信号输入端和第三信号输入端连接，第四信号输入端与风 气比率控制模块的第四输出端相连，第五信号输入端与安装在酸气管线上的分析仪相连， 第一跟踪信号输入端与风气比率控制模块的跟踪信号输出端相连，第二跟踪信号输入端与旁路切换跟踪信号相连。与现有技术相比，本实用新型的优点是通过综合运用标准孔板节流装置或文丘 利管等测量元件、差压变送器、压力变送器、温度变送器和在线分析仪等多种采集装置，将 相关的信号输入给主风机控制、酸气控制、风气比率控制和在线过程分析反馈四大控制模 块，由各控制模块通过运算，并和四大控制模块的相关信息连接，再输出相应的控制信号， 达到对相应的调节阀进行精确控制的目的，有效地提高了克劳斯硫磺回收装置的硫磺总收 率。
本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
一种克劳斯硫磺回收装置，参见图1，包括主燃烧炉6、主风机控制装置、酸气控制 装置、风气比率控制装置和在线过程分析反馈装置。所述主风机控制装置包括主风机控制模块1，与风机5入口相连的均速管或文丘 利测量元件与流量变送器，用于检测风机入口流量信号，所述流量变送器11的输出端与所 述主风机控制模块1的第三信号输入端相连，将风机入口流量信号送至模块4-20mADC ；与 风机入口相连的风机入口温度变送器12，其输出端与所述主风机控制模块1的第二信号 输入端相连，将风机入口温度信号送至模块4-20mADC ；与风机入口和出口分别相连的风机 进出口差压变送器13，其输出端与所述主风机控制模块1的第四信号输入端相连，将风机 进出口差压信号送至模块4-20mADC;与风机的马达控制中心相连的电流变送器14，其输出 端与所述主风机控制模块1的第一信号输入端相连，将信号送至模块4-20mADC ；与风机出 口相连的风机出口压力变送器18，其输出端与所述主风机控制模块1的第五信号输入端相 连，将风机出口压力信号送至模块4-20mADC ；主风机控制模块1的第一信号输出端与风机 入口调节阀15相连，主风机控制模块的第二信号输出端与风机出口放空阀16相连；主风机 控制模块1的第三信号输出端与风机出口调节阀17相连。所述酸气控制装置包括酸气控制模块2，所述酸气控制模块具有九个信号输入 端，主燃烧炉的酸气流量变送器24，与酸气控制模块的第一信号输入端相连，用于测量进主 燃烧炉的酸气流量信号；旁路酸气流量变送器25，与第二信号输入端相连，用于采集旁路 酸气流量信号；进炉酸气调节阀前后差压变送器28与第三信号输入端相连，用于采集进炉 酸气调节阀27前后压差信号；酸气总管压力变送器22与第四信号输入端相连，用于采集酸 气总管压力变送信号；酸气总管温度变送器23与第五信号输入端相连，用于采集酸气总管 温度变送信号；酸气总管H2S在线分析仪21与第六信号输入端相连，用于将分析信号输出 给酸气控制模块；脱硫再生压力控制信号通过第七信号输入端输入给酸气控制模块；两个 主燃烧炉温度变送器29分别与第八信号输入端、第九信号输入端相连，用于采集主燃烧炉 的温度变送信号；第一信号输出端与进炉酸气调节阀27相连，用于将进炉酸气调节信号输 出给进炉酸气调节阀；第二信号输出端与旁路酸气调节阀26相连，用于将旁路酸气调节信 号输出给旁路酸气调节阀；第三信号输出端与克劳斯硫磺回收装置的风气比率控制模块的一个输入端相连，将空气理论需求量信号输出给风气比率控制模块。所述风气比率控制装置包括风气比率控制模块3，风气比率控制模块具有九个 信号输入端和六个信号输出端；第一支路空气流量变送器311，与第一信号输入端相连，用 于采集第一支路空气流量信号；主路空气流量变送器322，与第二信号输入端相连，用于采 集主路空气流量信号；第二支路空气流量变送器333，与第三信号输入端相连，用于采集第 二支路空气流量信号；与风机出口相连的风机出口压力变送器18，其输出端与第四信号输 入端相连，用于采集空气总管压力信号；空气总管温度变送器34与第五信号输入端相连， 用于采集空气总管温度信号；第六信号输入端与酸气控制模块的一个输出端相连，用于将 酸气反应理论空气需求信号输入给风气比率控制模块；第七信号输入端与在线过程分析反 馈模块的一个输出端相连，用于将尾气在线分析调节输出信号输入给风气比率控制模块； 进炉燃料气流量变送器344，与第八信号输入端相连，用于采集进炉燃料气流量信号；进炉 蒸汽流量变送器355，与第九信号输入端相连，用于采集进炉蒸汽流量信号；第一信号输出 端与第一支路空气流量调节阀31相连，第二信号输出端与主路空气流量调节阀32相连，第 三信号输出端与第二支路空气流量调节阀33相连；第四信号输出端与在线过程分析反馈 模块的一个输入端相连，将相关空气负荷信号输出给在线过程分析反馈模块；第五信号输 出端与燃料气流量调节阀35相连；第六信号输出端与蒸汽流量调节阀36相连。所述在线过程分析反馈装置包括在线过程分析反馈模块4，所述在线过程分析 反馈模块具有五个信号输入端、二个信号输出端和二个跟踪信号输入端；在过程气管线的 取样点安装有过程气在线分析仪41，过程气在线分析仪具有三个输出端，分别与在线过程 分析反馈模块的第一信号输入端、第二信号输入端和第三信号输入端连接，用于将尾气中 H2S与2S02的差量信号、H2S的含量信号和SO2的含量信号输入给在线过程分析反馈模块； 第四信号输入端与风气比率控制模块的第四输出端相连，用于将相关空气负荷信号输入给 在线过程分析反馈模块；第五信号输入端与安装在酸气管线上的分析仪相连，用于将酸气 中的H2S的含量信号输入给在线过程分析反馈模块；第一信号输出端用于将反馈控制信号 输出给风气比率控制模块；第二信号输出端用于将超级克劳斯氧化空气控制信号输出给超 级克劳斯氧化空气调节阀；第一跟踪信号输入端与风气比率控制模块的跟踪信号输出端相 连，用于将第一跟踪信号输入给在线过程分析反馈模块；第二跟踪信号输入端用于将旁路 切换跟踪信号输入给在线过程分析反馈模块。
权利要求一种克劳斯硫磺回收装置，包括主燃烧炉、主风机控制装置、酸气控制装置、风气比率控制装置和在线过程分析反馈装置，其特征在于所述主风机控制装置包括主风机控制模块，所述主风机控制模块具有五个信号输入端和三个信号输出端，其中第三信号输入端与风机入口流量变送器相连，第二信号输入端与风机入口温度变送器相连，第四信号输入端与风机进出口差压变送器相连，第一信号输入端与电流变送器相连，第五信号输入端与风机出口压力变送器相连；第一信号输出端与风机入口调节阀相连，第二信号输出端与风机出口放空阀相连；第三信号输出端与风机出口调节阀相连；所述酸气控制装置包括酸气控制模块，所述酸气控制模块具有九个信号输入端和三个信号输出端，其中第一信号输入端与流量变送器相连，第二信号输入端与旁路酸气流量变送器相连，第三信号输入端与进炉酸气调节阀前后差压变送器相连，第四信号输入端与酸气总管压力变送器相连，第五信号输入端与酸气总管温度变送器相连，第六信号输入端与酸气总管H2S在线分析仪相连，第七信号输入端与脱硫再生气压力控制信号相连，第八信号输入端、第九信号输入端分别与两个主燃烧炉温度变送器相连；第一信号输出端与进炉酸气调节阀相连，第二信号输出端与旁路酸气调节阀相连，第三信号输出端与风气比率控制模块的一个输入端相连；所述风气比率控制装置包括风气比率控制模块，所述风气比率控制模块具有九个信号输入端和六个信号输出端，其中第一信号输入端与第一支路空气流量变送器相连，第二信号输入端与主路空气流量变送器相连，第三信号输入端与第二支路空气流量变送器相连，第四信号输入端与风机出口压力变送器相连，第五信号输入端与空气总管温度变送器相连，第六信号输入端与酸气控制模块的一个输出端相连，第七信号输入端与在线过程分析反馈模块的一个输出端相连，第八信号输入端与进炉燃料气流量变送器相连，第九信号输入端与进炉蒸汽流量变送器相连；第一信号输出端与第一支路空气流量调节阀相连，第二信号输出端与主路空气流量调节阀相连，第三信号输出端与第二支路空气流量调节阀相连；第四信号输出端与在线过程分析反馈模块的一个输入端相连，第五信号输出端与燃料气流量调节阀相连；第六信号输出端与蒸汽流量调节阀相连；所述在线过程分析反馈装置包括在线过程分析反馈模块，所述在线过程分析反馈模块具有五个信号输入端、二个信号输出端和二个跟踪信号输入端，在过程气管线的取样点安装有过程气在线分析仪，过程气在线分析仪具有三个输出端，分别与在线过程分析反馈模块的第一信号输入端、第二信号输入端和第三信号输入端连接，第四信号输入端与风气比率控制模块的第四输出端相连，第五信号输入端与安装在酸气管线上的分析仪相连，第一跟踪信号输入端与风气比率控制模块的跟踪信号输出端相连，第二跟踪信号输入端与旁路切换跟踪信号相连。
专利摘要本实用新型公开了一种克劳斯硫磺回收装置，包括主燃烧炉、主风机控制装置、酸气控制装置、风气比率控制装置和在线过程分析反馈装置，每个控制装置均具有相应的控制模块。本实用新型的优点是通过综合运用标多种采集装置，将相关的信号输入给主风机控制、酸气控制、风气比率控制和在线过程分析反馈四大控制模块，由各控制模块通过运算，再输出相应的控制信号，达到对相应的调节阀进行精确控制的目的，有效地提高了克劳斯硫磺回收装置的硫磺总收率。
文档编号B01D53/52GK201713317SQ20102017714
公开日2011年1月19日 申请日期2010年5月4日 优先权日2010年5月4日
发明者李峰, 杜仕涛, 盛炳林, 钟小木 申请人:中国石油集团工程设计有限责任公司