Очистка газов от сероводорода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автоматизация процесса получения серы

Введение

очистка сера газ автоматизация

Процессы гидрооблагораживания, гидроочистки или термического крекинга сопровождаются получением газообразных и жидких продуктов, содержащих сероводород. Еще совсем недавно углеводородные газы, получаемые на соответствующих установках, направлялись в качестве топлива на отопление технологических печей без всякой очистки. В процессе горения сероводород превращался в диоксид серы и выбрасывался в атмосферу в составе дымовых газов. Ужесточение экологических требований к техническим процессам и качеству товарной продукции привело к необходимости очистки газообразных продуктов перечисленных выше процессов от содержащегося в них сероводорода.

Обычно для очистки газов от сероводорода используют процесс его абсорбции водным раствором аминов. На практике используют раствор моноэтаноламина (МЭА), диэтаноламина (ДЭА), или диметилэтаноламина (МДЭА). Насыщенный раствор амина в дальнейшем подвергается регенерации, при которой из раствора выделяется сероводород. Регенерированный раствор амина возвращается обратно в процесс очистки газов от сероводорода, а выделившийся из раствора сероводород направляется в процесс получения серы.

Кроме газообразных продуктов, содержащих сероводород, на установках гидроочистки, гидрокрекинга, замедленного коксования, а также производства элементарной серы образуются кислые стоки - технологические конденсаты, содержащие как сероводород, так и аммиак. Эти потоки также подвергаются очистке от сероводорода и аммиака и направляются на установки или блоки отпарки, которые могут входить в состав соответствующих установок. В результате процесса отпарки из стоков и конденсатов выделяются сероводород и аммиак, которые направляются на установки производства серы. Очищенные технологические конденсаты и стоки, возвращаемые в технологический процесс, могут использоваться на установках ЭЛОУ, гидроочистки и гидрокрекинга в качестве промывной воды и в других технологических целях.

Кроме превращения сероводорода в элементарную серу (Клаус-процесс) был разработан Клаусом еще в 1883 г. и доведен до современного аппаратурного оформления немецким концерном «И. Г. Фарбениндустри». В настоящее время этот процесс имеет ряд модификаций, однако до сих пор процесс каталитической окислительной конверсии сероводорода по методу Клауса является наиболее распространенным и эффективным промышленным методом его утилизации.

Современные процессы утилизации сероводорода по методу Клауса включают три этапа:

· термическую ступень (сжигание сероводорода при недостатке кислорода);

· каталитическую конверсию сероводорода и диоксида серы;

· восстановление в среде водорода не конвертированного диоксида серы до сероводорода с последующим его удалением раствором амина.

Показателем эффективности процесса является степень извлечения основного компонента и получение целевого продукта (серы). Цель управления - поддержание максимального выхода серы при регулировании параметров процесса (расхода, уровня, давления и температуры). Критерий управления - min СКО параметров процесса (расхода, давления, температуры) при минимальном остаточном содержании SO₂в дымовых газах.

1.Схема автоматизации процесса получения серы

Размещено на http://www.allbest.ru/

2.Описание процесса получения серы

Кислый газ (сероводород) может подаваться в процесс получения серы либо с блока (установки) регенерации амина и блока (установки) отпарки кислых стоков. Сероводород, поступающий на установку из блока отпарки кислых стоков, проходит сепаратор С-1, где происходит удаление капельной влаги, и направляется непосредственно к горелкам термического реактора Р-1. Сероводород, поступающий из блока регенерации раствора амина, поступает в скруббер К-1, где газ предварительно подвергается очистке от аммиака с помощью водной промывки. Циркуляция промывной воды в этом скруббере осуществляется насосом Н-1 с постоянной подпиткой контура промывной воды деминерализованной водой. Балансовое количество загрязненной воды выводится с установки на отпарку.

Постоянство расхода кислого газа из блока регенерации амина поддерживается контуром, клапан которого установлен на линии кислого газа перед скруббером К-1 (контур 1).

Постоянство расхода деминерализованной воды обеспечивается контуром, клапан которого установлен на линии ее подачи в скруббер К-1 (контур 2). Уровень воды в скруббере поддерживается контуром, клапан которого установлен на линии вывода промывной воды с установки (контур 3).

Выходящий из скруббера К-1 сероводород делиться на два потока: одна часть подается к горелкам термического реактора Р-1, а вторая непосредственно в зону горения термического реактора Р-1. Расход сероводорода, подаваемого из скруббера К-1 к горелкам реактора Р-1, регулируется каскадной схемой с коррекцией к регулятору давления в скруббере К-1 с помощью клапана, установленного на линии подачи сероводорода к горелкам термического реактора Р-1 (контур 5).

К горелкам термической ступени предусматривается подвод топливного газа, который используется в термическом реакторе Р-1 только при пуске и остановке. Топливный газ используется также для отопления печи дожига отходящих газов П-1.

Топливный газ поступает на установку в сепаратор С-2, где удаляется капельная влага, и делится на два потока: к горелкам термической ступени термического реактора Р-1 и к печи дожига П-1. Давление топливного газа в сети установки регулируется контуром, клапан которого установлен на линии после сепаратора С-2 (контур 22).

Для поддержания горения сероводорода в термическом реакторе Р-1 предусматривается подача воздуха. Воздух забирается из атмосферы через систему фильтров Ф-1 воздуходувкой В-1 и подается в зону горения термического реактора Р-1 и в серную яму Е-1 для дегазации жидкой серы. Постоянство давления воздуха на линии нагнетания воздуходувки регулируется контуром, клапан которого установлен на линии сброса избытка воздуха в атмосферу (контур 4).

Для эффективной работы установки и максимально извлечения сероводорода рассчитывается оптимальное соотношение H₂S/SO_2, которое поддерживается регулятором соотношения, включающим нижеперечисленные регуляторы расходов с клапанами, установленными на соответствующих линиях кислого газа и воздуха (контур 6):

· общего расхода кислого газа из скруббера К-1;

· кислого газа, подаваемого к горелкам реактора Р-1 из сепаратора С-1 с коррекцией по давлению газа в сепараторе С-1;

· кислого газа, подаваемого к горелкам реактора Р-1 из скруббера К-1;

· воздуха от воздуходувки В-1.

Соотношение H₂S/SO₂в дымовых газах, отходящих из третьей ступени конденсатора серы Т-2, регулируется каскадной схемой с коррекцией к регулятору расхода воздуха, подаваемого непосредственно в зону горения термического реактора Р-1, клапаном, установленным на обводной линии основной подачи воздуха в термический реактор Р-1 (контур 7).

Газы реакции, полученные на термической ступени в реакторе Р-1, направляются в котел-утилизатор Т-1, где вырабатывается пар низкого давления. Котел-утилизатор совмещен с термической ступенью и является его технологической частью.

Для выработки пара в котел-утилизатор Т-1 подается питательная вода. Уровень воды в котле-утилизаторе регулируется контуром, клапан которого установлен на линии подачи воды (контур 8). Давление пара на выходе из котла-утилизатора Т-1 регулируется контуром, клапан которого установлен на линии вывода пара (контур 9).

Сера, полученная на термической ступени и сконденсированная в котле-, дренируется через гидрозатвор Г-1 в серную яму Е-1.

Охлажденные газы из котла-утилизатора Т-1 поступают на первую ступень трехступенчатого конденсатора серы, где сера конденсируется, отделяется и через гидрозатвор Г-2 поступает в серную яму Е-1.

В конденсаторе серы Т-2 вырабатывается пар низкого давления. Для выработки пара предусматривается подача питательной воды в конденсатор Т-2. Ее уровень в конденсаторе регулируется контуром, клапан которого установлен на линии подачи воды (контур 10).

Давление пара на выходе из конденсатора Т-2 регулируется контуром, клапан которого установлен на линии вывода пара (контур 11).

Охлажденный газ из первой ступени конденсатора Т-2 направляется в электрический подогреватель Т-3, нагревается и подается в реактор Клауса Р-2, где на твердом катализаторе происходит взаимодействие H₂S и SO₂с образованием элементарной серы и воды. Температура на входе в реактор Р-2 регулируется контуром, изменяющим мощность нагревательных элементов подогревателя (контур 12), клапан которого установлен на линии перепуска газов реакции из котла-утилизатора Т-1 на вход в Р-2.

Газы из реактора Р-2 направляются на вторую ступень конденсатора Т-2, где сера конденсируется, отделяется и через гидрозатвор Г-3 дренируется в серную яму Е-1.

Газ из второй ступени конденсатора Т-2 поступают в электрический подогреватель Т-4, где он нагревается до температуры реакции и поступает в реактор Клауса Р-3. Температура на входе в реактор Р-3 регулируется контуром, изменяющим мощность нагревательных элементов подогревателя Т-4 (контур 13).

Газы из реактора Р-3 поступают в третью ступень конденсатора Т-2, где сера конденсируется, отделяется, и через гидрозатвор Г-4 дренируется в серную яму Е-1. Хвостовые газы из конденсатора серы Т-2 направляются в теплообменник 5, где они нагреваются продуктами реакции, выходящими из реактора гидрирования Р-4, догреваются в электрическом подогревателе Т-6, смешиваются с потоком водорода и поступают в реактор гидрирования Р-4. В этом реакторе происходит восстановление оксида серы в среде водорода с получением сероводорода. Расход водорода регулируется контуром с коррекцией по содеранию SO₂в потоке газа из скруббера К-2 с помощью клапана, установленного на линии подачи водорода (контур 15).

Температура на входе в реактор гидрирования Р-4 регулируется контуром, клапаны которого установлены на линии вывода продуктов реакции реактора Р-4 из теплообменника Т-5 и линии, байпасирующей теплообменник Т-5 (контур 14) с коррекцией от регулятора температуры хвостовых газов после подогревателя Т-6 (контур 22).

Температура хвостовых газов на выходе из электроподогревателя Т-6 регулируется изменением мощности электроподогревателя Т-6 с коррекцией по температуре хвостовых газов на входе в реактор гидрирования Р-4 (контуры 14 и 22).

Гидрированные продукты реакции из реактора гидрирования Р-4 поступают в теплообменник Т-5, где охлаждаются, отдавая тепло сырьевому отоку реактора, и поступают на охлаждение в скруббер К-2. Циркуляция воды обеспечивается контуром, клапан которого установлен на линии ее подачи в скруббер К-2 (контур 16). Уровень в скруббере поддерживается контуром, клапан которого установлен на линии вывода избытка воды с установки (контур 17), а давление в скруббере К-2 - контуром, клапан которого установлен на линии вывода газа из К-2 в абсорбер К-3 (контур 18).

Охлажденный газ из скруббера К-2 поступает в абсорбер К-3, где происходит очистка газа от сероводорода раствором амина. Расход амина, подаваемого в абсорбер К-3, регулируется контуром, клапан которого установлен на линии подачи раствора амина в абсорбер (контур 19).

Постоянство уровня насыщенного раствора амина в кубе абсорбера К-3 обеспечивается контуром, клапан которого установлен на линии вывода раствора амина с установки (контур 20).

Очищенный хвостовой газ из абсорбера К-3 направляется в печь дожига П-1, где в избытке воздуха происходит сжигание сероводорода, после чего дымовые газы печи дожига П-1 сбрасываются в атмосферу. Температура в зоне горения печи П-1 регулируется контуром, клапан которого установлен на линии подачи топливного газа к горелкам печи П-1 (контур 21).

Для снижения содержания растворенного в жидкой сере сероводорода полученная жидкая сера дегазируется во внутренней колонне дегазации К-5, расположенной внутри серной ямы Е-1. Дегазация обеспечивается путем подачи воздуха от воздуходувки В-1 в нижнюю часть насадочной колонны дегазации К-5.

Газы из серной ямы эжектируются паровым эжектором Э-1 и направляются в печь дожига П-1. Дегазированная сера хранится в отделении для дегазированной серы в серной яме Е-1, откуда она насосом Н-4 выводится с установки на отгрузку в жидком виде или на грануляцию.

Подробное описание схем регулирования контуров: 1,2,3,5,4.

Схема регулирования расхода кислого газа в К-1:

Постоянство расхода кислого газа из блока регенерации амина поддерживается (контуром 1), где установлен датчик расхода, снабженный промежуточным преобразователем, либо промежуточный преобразователь (дифманометр, преобразующий перепад давления на диафрагме в пневматический или электрический сигнал), это может быть и ротаметр с дистанционной передачей, у которого промежуточный преобразователь смонтирован в одном корпусе с датчиком. Сигнал с промежуточного преобразователя поступает на вторичный прибор (расход, регистрация, регулирование), на вторичном приборе устанавливают показания согласно с техническим режимом, с него сигнал поступает на регулятор расхода (регулирующий клапан), где идет преобразование сигнала.

4.Схема регулирования расхода деминерализованной воды в К-1

Постоянство расхода деминерализованной воды обеспечивается (контуром 2), где установлен датчик расхода, снабженный промежуточным преобразователем, либо промежуточный преобразователь (дифманометр, преобразующий перепад давления на диафрагме в пневматический или электрический сигнал), это может быть и ротаметр с дистанционной передачей, у которого промежуточный преобразователь смонтирован в одном корпусе с датчиком. Сигнал с промежуточного преобразователя поступает на вторичный прибор (расход, регистрация, регулирование), на вторичном приборе устанавливают показания согласно с техническим режимом, с него сигнал поступает на регулятор расхода (регулирующий клапан), где идет преобразование сигнала.

Схема регулирования уровня воды в скруббере К-1:

Уровень воды в скруббере поддерживается (контуром 3), на линии вывода промывной воды с установки установлен промежуточный прибор для измерения уровня с контактным устройством бесшкальный с дистанционной передачей показаний (уровнемер бесшкальный с пневмо- или электропередачей) подающий сигнал на вторичный прибор (уровень, регистрация, регулирование), с него сигнал поступает на регулятор уровня (регулирующий клапан) где идет преобразование сигнала.

Схема регулирования давления:

Выходящий из скруббера К-1 сероводород на линии подачи к горелкам термического реактора Р-1, регулируется каскадной схемой с коррекцией к регулятору давления в скруббере К-1 с помощью клапана (контур 5). Промежуточный прибор для измерения давления (разряжения) бесшкальный с дистанционной передачей показаний (дифманометр бесшкальный с пневмо- или электропередачей), сигнал с промежуточного преобразователя поступает на вторичный прибор (давление, регистрация, регулирование). Сигнал со вторичного прибора передает сигнал на вторичный прибор, где происходит (расход, регистрация, регулирование), оттуда сигнал разделяется на три потока: первый идет на промежуточный прибор для измерения расхода бесшкальный с дистанционной передачей показаний, установленный по месту (бесшкальный дифманометр, ротаметр с пневмо- или электропередачей), второй сигнал подается на регулятор соотношения, третий поступает на преобразование сигнала, после чего сигнал поступает на регулирующий клапан.

Схема регулирования давления воздуха:

Постоянство давления воздуха на линии нагнетания воздуходувки регулируется (контуром 4), клапан которого установлен на линии сброса избытка воздуха в атмосферу. Там установлен промежуточный прибор для измерения давления (разряжения) бесшкальный с дистанционной передачей показаний (дифманометр бесшкальный с пневмо- или электропередачей), подающий сигнал на вторичный прибор (давление, регистрация, регулирование), с него сигнал поступает на регулятор уровня (регулирующий клапан), где идет преобразование сигнала.

Схема регулирования температуры в печи

Температура в зоне горения печи П-1 регулируется контуром, клапан которого установлен на линии подачи топливного газа к горелкам печи П-1 (контур 21), на линии установлен промежуточный приобразователь температуры, подающий сигнал на вторичный прибор (температура, регистрация, регулирование), с него сигнал поступает на регулятор температуры (регулирующий клапан) где идет преобразование сигнала.

Общее описание обозначений

Буквенные обозначения строятся на основе латинского алфавита и дает необходимые сведения о предусмотренных проектом средствах автоматизации: об измеряемой величине и функциях, выполняемых прибором по отображению измерительной информации, о преобразовании сигналов и формировании выходных воздействий. Как видно из рисунка все обозначения прибора сводятся в три группы: 1-ая группа - функциональное обозначение измеряемой величины; 2-ая группа - уточнение измеряемой величины; 3-ая группа - функциональные признаки прибора (в эту группу может входить несколько буквенных обозначений). Так как уточнение измеряемой величины, относящееся ко 2-ой группе, является не обязательной, то она может отсутствовать и после обозначения измеряемого параметра (1-ая группа) идут сразу функциональные признаки прибора (3-я группа)

На первом месте стоит функциональное обозначение измеряемой величины (1-ая группа), которая обозначается следующим образом (таблица 1):

Таблица 1

На втором месте приводится обозначение уточняющего характера, которое, как было сказано выше, является не обязательной (2-ая группа, таблица 2)

таблица 2

3-я группа символов (несколько букв) несет информацию о функциях и функциональных признаках прибора (таблица 3):

таблица 3

Описание обозначений по схеме

Приборы

Регулирующий клапан:

Устройство для регулирования давления, уровня, расхода и других параметров. Устанавливается на магистральных и технологич. трубопроводах, резервуарах, аппаратах и т. п. Состоит из регулирующего органа и исполнит. механизма. Различают р. к. низкого, среднего и высокогодавления; по конструкции - одно- и двухседельные, диафрагмовые, проходные, угловые, трёхходовые и др. Наиболее распространены двухседельные р. к. с мембранно-пружинным исполнит. механизмом (см. рис.).Командный сигнал с помощью мембраны и возвратной пружины преобразуется в перемещение штока сзатвором, который изменяет проходвое сечение, а следовательно, и пропускную способность р. к.

Датчик давления:

Датчик давления состоит из первичного преобразователя давления, в составе которого чувствительный элемент - приемник давления, схемы вторичной обработки сигнала, различных по конструкции корпусных деталей, в том числе для герметичного соединения датчика с объектом и защиты от внешних воздействий и устройства вывода информационного сигнала. Основными отличиями одних приборов от других являются пределы измерений, динамические и частотные диапазоны, точность регистрации давления, допустимые условия эксплуатации, массогабаритные характеристики, которые зависят от принципа преобразования давления в электрический сигнал: тензометрический, пьезорезистивный, ёмкостный, индуктивный, резонансный, ионизационный, пьезоэлектрический и другие.

Термопара

Термоэлектрический преобразователь -- устройство, применяемое в промышленности, научных исследованиях, медицине, в системах автоматики. Применяется в основном, для измерения температуры.

Международный стандарт на термопары МЭК 60584 (п.2.2) дает следующее определение термопары: Термопара -- пара проводников из различных материалов, соединенных на одном конце и формирующих часть устройства, использующего термоэлектрический эффект для измерения температуры.

Для измерения разности температур зон, ни в одной из которых не находится вторичный преобразователь (измеритель термо-ЭДС), удобно использовать дифференциальную термопару: две одинаковые термопары, соединенные навстречу друг другу. Каждая из них измеряет перепад температур между своим рабочим спаем и условным спаем, образованным концами термопар, подключёнными к клеммам вторичного преобразователя, но вторичный преобразователь измеряет разность их сигналов, таким образом, две термопары вместе измеряют перепад температур между своими рабочими спаями.

Уровнемер:

Прибор, предназначенный для определения уровня содержимого в открытых и закрытых сосудах, резервуарах, хранилищах и других ёмкостях. Под содержимым подразумеваются разнообразные виды жидкостей, в том числе и газообразующие, а также сыпучие и другие материалы. Уровнемеры также называют датчиками/сигнализаторами уровня, преобразователями уровня. Главное отличие уровнемера от сигнализатора уровня -- это возможность измерять градации уровня, а не только его граничные значения.

В промышленном производстве в настоящее время существует разнообразный ряд технических средств, решающих задачу измерения и контроля уровня. Средства измерения уровня реализуют разнообразные методы, основанные на различных физических принципах. К наиболее распространённым методам измерения уровня, которые позволяют преобразовать значение уровня в электрическую величину и передавать её значение в системы АСУ ТП.

Заключение

АСУТП (автоматическая система управления технологическими процессами) -- это понятие, подразумевающее системы автоматизации технологических процессов на предприятии. Эти системы необходимы для продуктивной, экономически выгодной, стабильной и безопасной деятельности предприятий в промышленной сфере. Повысить качество производства, оптимизировать производственные процессы, добиться надежного контроля реализации каждого из его этапов -- все эти возможности дает автоматизация систем управления технологическими процессами. Наконец, еще одна возможность, которую дает комплексная автоматизация производства -- это непрерывное получение данных, необходимых для того, чтобы контролировать технологический процесс, управлять им.

Вот лишь некоторые из преимуществ, которые может обеспечивать автоматизация АСУТП:

· увеличение объемов выпуска, рост производительности;

· снижение процента производственного брака, повышение качественного уровня продукции;

· снижение себестоимости продукта;

· обеспечение надежного контроля как над производственными процессами, так и над качеством производимой продукции.

Приложения

Размещено на Allbest.ru