Анализатор для непрерывного измерения содержания h2s в газе и устройство для регулирования расхода воздуха, вводимого в реактор для окисления h2s до серы, содержащее анализатор.

Номер патента: 2070

Опубликовано: 24.12.2001

Авторы: Пепи Андре, Савэн-Понсе Сабин, Бекур Пьер

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Анализатор для непрерывного измерения содержания сероводорода Н2S в пробе газа, имеющего сероводород в своем составе, содержащий

патрубок (5), предназначенный для отбора пробы газа и ее ввода в анализатор;

компрессорный модуль (10), имеющий отверстие всасывания (9) и отверстие нагнетания (11), причем это отверстие нагнетания продолжается каналом (12) для движения упомянутой пробы газа после ее сжатия;

систему разбавления пробы газа после ее сжатия, содержащую канал (14) подвода воздуха, смонтированный в виде ответвления на канале (12) движения пробы газа после ее сжатия и снабженный клапаном (16) с регулируемой степенью открытия; и

электрохимический датчик (21), предназначенный для измерения содержания сероводорода Н2S, установленный в канале (12) движения пробы газа после ее сжатия по потоку ниже канала (14) подвода воздуха и обеспечивающий выдачу сигнала (22), пропорционального концентрации сероводорода Н2S в упомянутой пробе,

отличающийся тем, что система разбавления пробы газа после ее сжатия дополнительно содержит индикаторный и/или регулирующий первичный расходомер (13), установленный в канале (12) движения пробы газа после ее сжатия по потоку выше канала (14) подвода воздуха, вторичный регулирующий расходомер (17), установленный в канале (14) подвода воздуха по потоку выше клапана (16) и управляющий степенью открытия этого клапана, и регулирующий модуль (18), соединенный с каждым из упомянутых, первичным и вторичным, расходомеров и подчиняющий вторичный расходомер первичному расходомеру;

при этом модуль осушения (2), содержащий вход (3) и выход (4), присоединен своим входом (3) к упомянутому патрубку (5) отбора и введения пробы газа и присоединен своим выходом (4) при помощи канала (8) к отверстию всасывания (9) компрессорного модуля (10).

2. Анализатор по п.1, отличающийся тем, что патрубок (5) для отбора и ввода пробы газа, соединенный со входом осушающего модуля (2) для осушки пробы, имеет на конце, наиболее удаленном от указанного входа, первичный фильтр.

3. Анализатор по п.2, отличающийся тем, что конец указанного патрубка (5), расположенный с той же стороны, что и осушающий модуль (2) для осушки пробы, снабжен фильтром тонкой очистки.

4. Анализатор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что патрубок (5) для отбора и ввода пробы газа окружен рубашкой, оборудованной средствами для поддержания температуры, особенно путем электрического нагрева или путем циркуляции жидкого теплоносителя.

5. Анализатор по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что осушающий модуль (2) для осушки пробы газа состоит из осушителя с полупроницаемой мембраной.

6. Анализатор по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что компрессорный модуль (10) представляет собой мембранный компрессор.

7. Анализатор по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что первичный расходомер (13), установленный в напорной линии (12) для пробы после сжатия в компрессоре, а также вторичный расходомер (17), установленный в линии забора воздуха (14), являются расходомерами для измерения массового расхода.

8. Анализатор по п.7, отличающийся тем, что регулирующий модуль (18), связанный с первичным расходомером (13) и со вторичным расходомером (17), является модулем, регулирующим массу.

9. Устройство для регулирования расхода воздуха, вводимого в реактор (30) для окисления Н2S до серы, имеющий вход (31) и выход (32), причем указанный вход оборудован первой линией (34) и второй линией (35) для ввода в реактор обрабатываемого газа и воздуха соответственно, и указанный выход оборудован выпускной линией (36) для газов, для того, чтобы отводить отходящие газы, образовавшиеся в результате окисления, и это регулирующее устройство является устройством такого типа, в котором имеется (i) блок предварительного вычисления, который содержит предвычисляющий компьютер (37), получающий сигнал (38) от расходомера (39) и сигнал (40), поступающий от первого анализатора содержания Н2S, причем эти приборы установлены на первой линии (34) на входе в реактор окисления, и генерирующий из указанных сигналов сигнал (42), представляющий расход воздуха, соответствующий количеству кислорода, пропорциональному содержанию Н2S, поступающего в реактор окисления (30), (ii) блок обратной связи, который содержит корректирующий компьютер, получающий сигнал (22), выдаваемый вторым анализатором содержания Н2S (1), установленным на выпускной линии (36) из реактора окисления, и генерирующий из указанного сигнала сигнал (44), представляющий корректировочный расход воздуха для того, чтобы привести содержание Н2S, присутствующего в отходящих газах, протекающих по указанной выпускной линии, обратно к заданной установленной величине, и (iii) регулятор расхода (45), получающий сигналы (42, 44), генерируемые предвычисляющим компьютером (37) и корректирующим компьютером (43), и сигнал (46), выдаваемый расходомером (47), установленным на линии ввода воздуха (35) на входе в реактор окисления, и подающий на клапан (48) с регулируемым открыванием, который установлен на указанной линии ввода воздуха (35) после расходомера (47), управляющий сигнал (49) для регулирования открывания указанного клапана, причем указанный управляющий сигнал является результирующим от сигналов, генерируемых предвычисляющим и корректирующим компьютерами, отличающееся тем, что, по крайней мере, анализатор содержания Н2S (1), установленный на выпускной линии (36) реактора окисления (30) и связанный с корректирующим компьютером (43), является анализатором по одному из пп.1-8.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что в предвычисляющий компьютер (37) введен коэффициент пропорциональности между молярным количеством кислорода и молярным количеством Н2S, находящийся в пределах от 0,5 до 10, и более предпочтительно от 0,5 до 4.

11. Устройство по любому из пп.9 или 10, отличающееся тем, что в предвычисляющий компьютер (37) введен коэффициент пропорциональности между молярным количеством кислорода и молярным количеством Н2S, который постепенно возрастает во время окисления.

12. Устройство по любому из пп.9-11, отличающееся тем, что анализатор содержания Н2S (41), установленный на первой линии (34) на входе в реактор окисления (30), также является анализатором по одному из пп.1-8.

13. Устройство по любому из пп.9-12, отличающееся тем, что линия (34), по которой подается газ, содержащий Н2S, в реактор окисления, является линией выхода продуктов из реактора гидрирования и/или гидролиза, в котором отходящий газ установки по производству серы обрабатывается для того, чтобы превратить все содержащиеся в нем соединения серы в Н2S, и тем, что расходомер (39), который соединен с предвычисляющим компьютером (37), установлен на линии для подачи отходящих газов установки по производству серы в реактор гидрирования и/или гидролиза.

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

1 Это изобретение касается анализатора для непрерывного измерения содержания H2S в газе. Оно также касается устройства, содержащего такой анализатор, для регулирования расхода воздуха, вводимого в реактор для окисления H2S до серы. Для того, чтобы выделить H2S, присутствующий в низкой концентрации, особенно в концентрации менее 5% по объему, в газах из различных источников, обычно на практике используют процессы, включающие окисление,особенно каталитическое окисление H2S до серы реакции H2S + 1/2 O2S + H2O. В таких окислительных процессах газ, который необходимо обработать, содержащийH2S, в присутствии контролируемого количества газа, содержащего свободный кислород, контактирует с катализатором для селективного окисления H2S до серы, причем указанное контактирование осуществляется при температурах или выше точки конденсации образующейся серы, при которых образующаяся сера присутствует в парообразном состоянии в газовой смеси, образующейся в результате реакции, или при температурах ниже точки конденсации образующейся серы, и в этом случае указанная сера осаждается на катализаторе, вследствие чего требуется периодически регенерировать катализатор, загруженный серой, путем продувки при помощи неокисляющего газа, имеющего температуру от 200 до 500 С. Газ, содержащий свободный кислород, используемый для окисленияH2S до серы, обычно представляет собой воздух,но он может также состоять из кислорода, воздуха, обогащенного кислородом, или же смесей кислорода и инертного газа, другого, чем азот, в различных соотношениях. В дальнейшем слово"воздух" используется для обозначения указанного газа, содержащего свободный кислород. Количество воздуха, с которым смешивается газ, подвергаемый обработке, содержащийH2S, непрерывно регулируется в зависимости от параметра, являющегося результатом суперпозиции предварительно рассчитанного параметра, представляющего расход воздуха, соответствующий количеству кислорода, пропорциональному количеству H2S, присутствующему в газе, который подвергается обработке, и вводимому в реактор окисления, и корректирующего параметра (параметра обратной связи), представляющего корректирующий расход воздуха для приведения содержания H2S, присутствующего в газе, выходящем из реактора после окисления, обратно к заданной величине. Окисление проводится в реакторе, имеющем вход (входную часть) и выход (выходную часть), между которыми расположен слой катализатора для селективного окисления H2S до серы, причем в указанной входной части имеются первая линия и вторая линия для ввода в реактор газа, подвергаемого обработке, и воздуха соответственно, и в указанной выходной час 002070 2 ти находится выпускная линия для газов, для того, чтобы отводить газы, выходящие из реактора, которые образуются в результате окисления, и расход воздуха, вводимого в реактор для окисления, регулируется при помощи регулирующего устройства, представляющего собой комбинацию (i) блока предварительного вычисления, который содержит предвычисляющий компьютер, получающий сигнал от расходомера и сигнал, который поступает от первого анализатора, измеряющего содержание Н 2S, причем эти приборы установлены на первой линии, находящейся на входе реактора окисления, и генерирующий, на основе указанных сигналов, сигнал, представляющий расход воздуха, соответствующий количеству кислорода, пропорциональному содержанию Н 2S, поступающего в реактор окисления, с (ii) блоком обратной связи,который содержит корректирующий компьютер, получающий сигнал, который поступает от второго анализатора, измеряющего содержание Н 2S, установленного на выпускной линии реактора окисления, и генерирующий, на основе указанного сигнала, сигнал, представляющий корректировочный расход воздуха для того,чтобы привести содержание Н 2S, присутствующего в газах, выходящих из реактора и проходящих по указанной линии для продуктов реакции, обратно к данной установленной величине,и с (iii) регулятором расхода, который получает сигналы, генерируемые предвычисляющим и корректирующим компьютерами, и сигнал, поступающий от расходомера, установленного на линии подачи воздуха на входе реактора окисления, и подает на клапан с регулируемым открыванием, установленный на указанной линии подачи воздуха после расходомера, регулирующий сигнал для регулирования степени открывания указанного клапана, причем указанный регулирующий сигнал является результирующим от сигналов, генерируемых предвычисляющим и корректирующим компьютерами. Анализаторы, которые установлены на линии подачи газа, подвергаемого обработке, в реактор окисления и на линии для отвода образующихся продуктов из указанного реактора,соответственно, могут быть, например, газохроматографическими анализаторами (патент США А-3026184 и патент Франции А-2118365),дифференциальными спектрометрами (патент Франции А-2420754) или анализаторами, основанными на инфракрасном поглощении после селективного превращения Н 2S в SО 2. Анализаторы упомянутых выше типов, используемые для измерения содержания Н 2S в газах, содержащих это соединение, не всегда дают непрерывные сигналы или не всегда имеют адекватную чувствительность или адекватную надежность, а также удовлетворительную простоту в управлении. Известно, что имеется возможность непрерывно осуществлять определение содержания 3 некоторого газообразного соединения, в частности, сероводорода Н 2S, присутствующего в газе,путем использования электрохимических датчиков, примером которого может служить электрохимический датчик, распространяемый на рынке фирмой Drager под названием PolytronH2S. Использование таких датчиков обычно требует разбавления подлежащей анализу пробы газа при помощи некоторого количества разбавляющего воздуха таким образом, чтобы содержание подлежащего анализу химического соединения, в частности, сероводорода H2S, в уже разбавленной пробе газа находилось в диапазоне концентрации этого химического соединения, допустимом для данного электрохимического датчика. В упомянутом патентном документе ЕР-А 0670490, который может рассматриваться в качестве ближайшего прототипа предлагаемого изобретения, описан анализатор, который содержит, кроме всего прочего, систему разбавления анализируемой пробы газа и электрохимический датчик. Анализатор, описанный в патентном документе ЕР-А-0670490, содержит схематически систему отбора и доведения до кондиции подлежащей анализу пробы газа, первый насос,вход которого присоединен к выходу упомянутой системы, а выход продолжается некоторым каналом, в котором установлен первый датчик,обеспечивающий измерение содержания контрольного газообразного соединения, элемент смешивания, содержащий последовательно расположенные пространство дозирования и пространство смешивания, а также канал, продолжающий упомянутый насос и открывающийся в упомянутое пространство дозирования элемента смешивания, канал подвода воздуха разбавления, в котором установлен клапан с регулируемой степенью открытия, открывающийся в упомянутое пространство смешивания упомянутого элемента смешивания, второй насос, вход которого присоединен к выходу упомянутого элемента смешивания, а выход продолжается некоторым каналом, второй датчик измерения содержания упомянутого контрольного газообразного соединения и электрохимический датчик,предназначенный для измерения содержания подлежащего анализу газообразного соединения, которые установлены последовательно в канале, продолжающем выход упомянутого насоса, а также микропроцессор, который принимает сигналы от упомянутых датчиков и сигнал от упомянутого электрохимического датчика и рассчитывает, с одной стороны, на основе сигналов этих датчиков соотношение разбавления данной пробы газа, а с другой стороны, на основе сигнала с электрохимического датчика и упомянутого соотношения, рассчитывает содержание подлежащего анализу химического соединения в данной пробе газа, и который, 002070 4 кроме того, обеспечивает управление функционированием первого насоса и открытием упомянутого клапана. Структура анализатора в соответствии с упомянутым патентным документом ЕР-А 0670490 является достаточно сложной, поскольку в дополнение к электрохимическому датчику измерения содержания подлежащего анализу газообразного химического соединения она дополнительно требует наличия датчиков содержания контрольного газообразного химического соединения и микропроцессора, предназначенного для оценки соотношения разбавления данной пробы газа при помощи воздуха, а также для обеспечения регулирования этого соотношения и удовлетворительного функционирования данного анализатора. Наличие датчиков содержания контрольного газообразного химического соединения создает в уже и без того достаточно сложной эксплуатации такого анализатора дополнительные трудности, связанные с надлежащим использованием этих датчиков. В данном изобретении предлагается анализатор, предназначенный для непрерывного измерения содержания сероводорода Н 2S в газе,содержащем этот сероводород, структура которого может быть рассмотрена в качестве модификации структуры анализатора в соответствии с патентным документом ЕР-А-0 670 490 с электрохимическим датчиком содержания сероводорода Н 2S таким образом, что данный анализатор не содержит ни датчика контрольного газообразного химического соединения, ни микропроцессора, и характеризуется вследствие этого большей простотой в эксплуатации, обеспечивая при этом высокую чувствительность и отсутствие существенного изменения его эксплуатационных характеристик с течением времени. Модификации, выполненные в соответствии с предлагаемым изобретением, состоят, с одной стороны, в замене сочетания (датчик содержания контрольного газообразного химического соединения + микропроцессор), используемого для регулирования соотношения разбавления подлежащей анализу пробы газа при помощи воздуха, на автоматическое регулирование, при помощи регулирующего модуля,вторичного расходомера, установленного в канале подвода воздуха разбавления по потоку выше упомянутого клапана и обеспечивающего управление степенью открытия этого клапана,со стороны первичного расходомера, установленного в выходном канале насоса, подающего пробу газа после ее разбавления, а с другой стороны, во встраивании модуля осушения между патрубком отбора пробы газа и насосом, связанным с этим патрубком. Анализатор в соответствии с предлагаемым изобретением, предназначенный для непрерывного измерения содержания сероводорода H2S в пробе газа, имеющего сероводород в 5 своем составе, и содержащий патрубок, предназначенный для отбора упомянутой пробы газа и ее ввода в анализатор, компрессорный модуль,имеющий отверстие всасывания и отверстие нагнетания, причем это отверстие нагнетания продолжается каналом для движения упомянутой пробы после ее сжатия, систему разбавления упомянутой пробы газа после ее сжатия,содержащую канал подвода воздуха, смонтированный в виде ответвления на канале движения пробы газа после ее сжатия и снабженный клапаном с регулируемой степенью открытия, и электрохимический датчик, предназначенный для измерения содержания сероводорода Н 2S,установленный в канале движения пробы газа после ее сжатия по потоку ниже канала подвода воздуха и обеспечивающий выдачу сигнала,пропорционального концентрации сероводорода Н 2S в упомянутой пробе газа, причем этот анализатор отличается тем, что упомянутая система разбавления пробы газа после ее сжатия дополнительно содержит индикаторный и/или регулирующий первичный расходомер, установленный в канале движения пробы газа по потоку выше упомянутого канала подвода воздуха,вторичный регулирующий расходомер, установленный в канале подвода воздуха по потоку выше упомянутого клапана и управляющий степенью открытия этого клапана, и регулирующий модуль, соединенный с каждым из упомянутых, первичным и вторичным, расходомеров и подчиняющий вторичный расходомер первичному расходомеру, а также тем, что модуль осушения, содержащий вход и выход, присоединен своим входом к упомянутому патрубку отбора и введения пробы газа и присоединен своим выходом и через канал к отверстию всасывания компрессорного модуля. Предпочтительно патрубок для отбора и введения пробы газа, соединенный с входом осушающего модуля для осушки пробы газа,может быть снабжен первичным фильтром, расположенным на его конце, наиболее удаленном от указанного входа. Необязательно, на другом конце указанного патрубка может быть установлен фильтр для более тонкой очистки, расположенный с той же стороны, что и указанный модуль. Если требуется, этот патрубок может быть окружен рубашкой, снабженной средствами для поддержания температуры, например,путем электрического нагрева или путем циркуляции жидкого теплоносителя. Осушающий модуль для осушки пробы газа может состоять, в частности, из осушителя,содержащего полупроницаемые мембраны, такого как осушитель "SEC", поставляемый фирмой "Environnement SA". Компрессорный модуль может быть выбран из различных миниатюризованных компрессоров, имеющих требуемые рабочие характеристики. Особенно подходящими являются мембранные компрессоры. 6 Показывающий и/или регулирующий первичный расходомер, установленный на напорной линии для пробы после сжатия в компрессоре, а также регулирующий вторичный расходомер, установленный на линии для забора воздуха, представляют собой, в особенности, расходомеры, измеряющие массовый расход. В этом случае регулирующий модуль, который связан с ними, представляет собой регулирующий модуль по массе. Электрохимический сенсор для измерения концентрации Н 2S является сенсором типа электрохимического преобразователя для измерения парциального давления определяемого соединения. Этот сенсор содержит измерительную ячейку, содержащую жидкий электролит, в который погружены измерительный электрод,электрод сравнения (comparison electrode) и эталонный электрод (reference electrode), и которая отделена мембраной от пространства для пробы газа, для которой проводится измерение. Между измерительным электродом и эталонным электродом поддерживается постоянное электрическое напряжение. Проба газа, содержащая соединение, концентрацию которого необходимо измерить, в данном случае Н 2S, диффундирует через мембрану в жидкий электролит. Упомянутые выше напряжение, электролит и материал электродов выбирают таким образом, чтобы соединение, концентрацию которого требуется определить, подвергалось электрохимическому превращению на измерительном электроде, и так, чтобы через измерительную ячейку проходил электрический ток с интенсивностью, пропорциональной концентрации указанного соединения. В то же самое время на электроде сравнения происходит электрохимическая реакция с кислородом из разбавленного воздуха. Такой сенсор дает электрический сигнал с интенсивностью, пропорциональной концентрации определяемого соединения, в данном случае Н 2S, присутствующего в пробе газа, протекающего в контакте с сенсором. В качестве примера электрохимического сенсора, который может быть использован в анализаторе согласно этому изобретению, можно указать сенсор, выпускаемый фирмой "Drager" под названием "Polytron Н 2S". Анализатор согласно этому изобретению,который дает возможность определить концентрацию Н 2S, содержащегося в газе в относительно большом количестве, особенно хорошо применим в качестве анализатора Н 2S в устройстве, регулирующем расход воздуха, которым снабжен реактор для окисления Н 2S до серы. Это изобретение можно более ясно понять при прочтении данного ниже описания одного из вариантов его осуществления, сделанного со ссылкой на прилагаемые чертежи, в которых фиг. 1 дает схематическое изображение анализатора согласно этому изобретению, и 7 фиг. 2 схематически показывает реактор для окисления Н 2S до серы, снабженный устройством для регулирования расхода воздуха,подаваемого в реактор, причем указанное устройство включает в себя анализатор, показанный на фиг. 1. Показанный на фиг. 1 анализатор 1 содержит осушитель 2 с полупроницаемой мембраной, образующий осушительный модуль для осушки пробы газа, причем указанный осушитель имеет вход 3 и выход 4. Вход 3 осушителя соединен с патрубком 5 для отбора и введения пробы газа. Конец указанного патрубка, наиболее удаленный от входа в осушитель, снабжен первичным фильтром 6, состоящим из спеченного материала и особенно из керамики, который задерживает твердые частицы, имеющие размер более, чем, например, 20 мкм, и от него идет линия 7, по которой проходит газ, отбираемый для анализа. На конце патрубка 5, соединенном со входом осушителя 2, имеется фильтр тонкой очистки (не показан), который задерживает твердые частицы, имеющие размер,например, более 0,3 мкм. Выход 4 из осушителя 2 соединен через линию 8 со всасывающим патрубком мембранного компрессора 10, образующего компрессорный модуль. Указанный компрессор имеет нагнетательный патрубок 11, от которого идет линия для потока газа 12, на которой установлен показывающий и/или регулирующий первичный расходомер 13, измеряющий массовый расход. Линия для забора воздуха 14 расположена в виде ответвления на линии потока газа 12 в точке 15, находящейся после расходомера 13, причем на указанной линии 14 имеется клапан 16 с регулируемой степенью открывания и вторичный расходомер по массе 17, расположенный перед клапаном 16 и используемый для регулирования степени открывания этого клапана. Регулирующий массу модуль 18 получает через электрическую связь 19 сигнал, поступающий от первичного расходомера 13, и посылает через электрическую связь 20 сигнал на указанный вторичный расходомер 17, чтобы осуществить подчинение вторичного расходомера 17 первичному расходомеру 13. Узел, образуемый линией забора воздуха 14 с клапаном 16 и с вторичным расходомером 17, а также с регулирующим массу модулем 18, составляет систему разбавления для газа, протекающего по линии 12. Электрохимический сенсор 21 для измерения концентрации Н 2S установлен на линии потока газа 12 после точки 15, где линия забора воздуха 14 соединяется с линией 12, причем указанный сенсор выдает сигнал, пропорциональный измеренной концентрации Н 2S, через электрический проводник 22. Та часть патрубка 5, которая включает в себя фильтр 6, и та часть 23 линии 12, которая расположена после сенсора 21, образуют, соответственно, вход анализатора для пробы анали 002070 8 зируемого газа и выход анализатора для указанной пробы газа, в то время как проводник 22 составляет измерительный выход анализатора. На фиг. 2 реактор 30 для окисления Н 2S до серы имеет вход 31 и выход 32, которые отделены друг от друга слоем катализатора 33 для селективного окисления Н 2S до серы, причем на указанном входе имеется первая линия 34 и вторая линия 35 для ввода в реактор обрабатываемого газа и воздуха соответственно, и на указанном выходе реактора имеется линия 36 для отвода образующихся продуктов, чтобы отводить из реактора газы, образующиеся в результате окисления. Реактор окисления снабжен устройством для регулирования расхода воздуха, подаваемого в реактор, причем указанное регулирующее устройство состоит из комбинации блока предвычисления, блока обратной связи и регулятора расхода воздуха. Блок предвычисления содержит предвычисляющий компьютер 37, который получает сигнал 38 от расходомера 39 и сигнал 40, поступающий от первого анализатора содержания Н 2S 41, причем эти приборы установлены на первой линии 34, расположенной на входе реактора окисления 30, и который генерирует из указанных сигналов сигнал 42, представляющий расход воздуха, соответствующий количеству кислорода, пропорциональному количеству Н 2S,поступающему в реактор окисления. Блок обратной связи содержит корректирующий компьютер 43, который получает сигнал 22, поступающий от второго анализатора содержания Н 2S 1, установленного на линии выхода продуктов 36 из реактора окисления, и который генерирует из указанного сигнала 22 сигнал 44, представляющий корректирующий расход воздуха, необходимый для того, чтобы привести содержание Н 2S, присутствующего в газовой смеси, выходящей из реактора по указанной линии для выхода продуктов, обратно к данной установленной величине. Регулятор расхода 45 получает сигналы 42 и 44, генерируемые предвычисляющим компьютером 37 и корректирующим компьютером 43 соответственно, и сигнал 46, поступающий от расходомера 47, установленного на линии ввода воздуха на входе в реактор окисления, и подает на клапан 48, имеющий регулируемое отверстие, установленный на указанной линии ввода воздуха после расходомера 47, регулирующий сигнал 49 для регулирования открывания указанного клапана, причем указанный регулирующий сигнал является результирующим от сигналов 42 и 44, генерируемых предвычисляющим компьютером 37 и корректирующим компьютером 43, соответственно. Анализатор содержания Н 2S 1, установленный на линии выхода продуктов 36 из реактора окисления, представляет собой анализатор,имеющий структуру анализатора, описанного 9 выше со ссылкой на фиг. 1. Анализатор содержания Н 2S 41, установленный на первой линии 34, расположенной на входе реактора окисления 30, может быть анализатором, аналогичным анализатору 1, или может представлять собой анализатор другого типа, например, анализатор по инфракрасному поглощению после селективного превращения Н 2S в SO2, газохроматографический анализатор или анализатордифференциальный спектрометр. Анализатор согласно настоящему изобретению и регулирующее устройство, содержащее такой анализатор, которые описаны выше, работают следующим образом. Пробу газа, содержащего Н 2S, который необходимо анализировать, отбирают из линии выхода продуктов 36 реактора окисления 30,которая соответствует линии 7, показанной на фиг. 1, при помощи патрубка 5 через фильтр 6, и указанную пробу вводят при помощи указанного патрубка, температура которого поддерживается путем электрического нагрева на уровне приблизительно 135 С, в осушитель 2 с полупроницаемой мембраной, в котором водяной пар, содержащийся в пробе, почти полностью удаляется. Осушенная проба газа засасывается и сжимается в мембранном компрессоре 10 и затем направляется в линию 12, в которой, после того как она проходит через первичный расходомер 13, измеряющий массовый расход, она разбавляется путем ввода воздуха, поступающего через линию 14 при массовом расходе, который управляется действием регулирующего модуля 18, воздействующего на регулирующий вторичный расходомер 17, который регулирует степень открывания клапана 16 по массовому расходу пробы, измеренному расходомером 13. Расход воздуха для разбавления выбирают таким образом, чтобы содержание Н 2S в разбавленной пробе находилось в пределах интервала концентраций, допустимых для сенсора. Затем разбавленная проба газа протекает, в контакте с электрохимическим сенсором 21, который измеряет концентрацию Н 2S в указанной пробе,после чего разбавленная проба направляется на сжигание в факелах (не показан). Сенсор 21 дает электрический сигнал 22, пропорциональный содержанию Н 2S в анализируемой пробе. Предвычисляющий компьютер 37 получает от расходомера 39 сигнал 38, представляющий расход содержащего Н 2S газа, вводимого в реактор окисления 30, и от анализатора 41 сигнал 40, представляющий содержание Н 2S в указанном газе, и он генерирует из этих сигналов сигнал 42, представляющий расход воздуха,соответствующий количеству кислорода, пропорциональному количеству Н 2S, поступающему в реактор окисления. Коэффициент пропорциональности соответствует, в частности, молярному отношению O2/H2S, выбранному для проведения окисления H2S, причем указанное соотношение, возможно, находится в пределах, 002070 10 например, от 0,5 до 10 и особенно от 0,5 до 4. Предпочтительно, коэффициент пропорциональности может постепенно увеличиваться во время стадии окисления, например, от значения 0,5 до значения 4, для того, чтобы предотвратить постепенную дезактивацию катализатора во время этой стадии. Корректирующий компьютер 43 получает от анализатора 1 сигнал 22, представляющий содержание Н 2S в газе, выходящем из реактора окисления 30 по линии выхода продуктов реакции 36, и он генерирует из указанного сигнала сигнал, представляющий корректировочный расход воздуха, для того, чтобы привести содержание Н 2S, присутствующего в газе, выходящем из реактора и протекающем по указанной линии выхода продуктов реакции, обратно к данной установленной величине. Регулятор расхода 45 получает сигналы 42 и 44, генерируемые предвычисляющим компьютером 37 и корректирующим компьютером 43,соответственно, и сигнал 46, поступающий от расходомера 47, установленного на линии ввода воздуха 35 на входе реактора окисления 30, и он генерирует из указанных сигналов регулирующий сигнал 49, который он передает на клапан 48 с регулируемым открыванием, который установлен в указанной линии ввода воздуха 35 после расходомера 47, для того, чтобы регулировать открывание указанного клапана, причем указанный регулирующий сигнал 49 является результирующим от сигналов 42 и 44, генерированных предвычисляющим компьютером 37 и корректирующим компьютером 43, соответственно. В альтернативном варианте осуществления изобретения линия 34, по которой подается содержащий Н 2S газ в реактор окисления, является линией выпуска продуктов реакции реактора гидрирования и/или гидролиза, в котором остаточный газ установки по производству серы обрабатывается для того, чтобы превратить все соединения серы, которые в нем содержатся, в Н 2S. В этом случае расходомер 39, вместо того,чтобы помещать его на указанной линии 34,можно установить на линии подачи остаточного газа с установки по производству серы в реактор гидрирования и/или гидролиза. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Анализатор для непрерывного измерения содержания сероводорода Н 2S в пробе газа,имеющего сероводород в своем составе, содержащий патрубок (5), предназначенный для отбора пробы газа и ее ввода в анализатор; компрессорный модуль (10), имеющий отверстие всасывания (9) и отверстие нагнетания(11), причем это отверстие нагнетания продолжается каналом (12) для движения упомянутой пробы газа после ее сжатия; 11 систему разбавления пробы газа после ее сжатия, содержащую канал (14) подвода воздуха, смонтированный в виде ответвления на канале (12) движения пробы газа после ее сжатия и снабженный клапаном (16) с регулируемой степенью открытия; и электрохимический датчик (21), предназначенный для измерения содержания сероводорода Н 2S, установленный в канале (12) движения пробы газа после ее сжатия по потоку ниже канала (14) подвода воздуха и обеспечивающий выдачу сигнала (22), пропорционального концентрации сероводорода Н 2S в упомянутой пробе,отличающийся тем, что система разбавления пробы газа после ее сжатия дополнительно содержит индикаторный и/или регулирующий первичный расходомер (13), установленный в канале (12) движения пробы газа после ее сжатия по потоку выше канала (14) подвода воздуха, вторичный регулирующий расходомер (17),установленный в канале (14) подвода воздуха по потоку выше клапана (16) и управляющий степенью открытия этого клапана, и регулирующий модуль (18), соединенный с каждым из упомянутых, первичным и вторичным, расходомеров и подчиняющий вторичный расходомер первичному расходомеру; при этом модуль осушения (2), содержащий вход (3) и выход (4), присоединен своим входом (3) к упомянутому патрубку (5) отбора и введения пробы газа и присоединен своим выходом (4) при помощи канала (8) к отверстию всасывания (9) компрессорного модуля (10). 2. Анализатор по п.1, отличающийся тем,что патрубок (5) для отбора и ввода пробы газа,соединенный со входом осушающего модуля (2) для осушки пробы, имеет на конце, наиболее удаленном от указанного входа, первичный фильтр. 3. Анализатор по п.2, отличающийся тем,что конец указанного патрубка (5), расположенный с той же стороны, что и осушающий модуль (2) для осушки пробы, снабжен фильтром тонкой очистки. 4. Анализатор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что патрубок (5) для отбора и ввода пробы газа окружен рубашкой, оборудованной средствами для поддержания температуры, особенно путем электрического нагрева или путем циркуляции жидкого теплоносителя. 5. Анализатор по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что осушающий модуль (2) для осушки пробы газа состоит из осушителя с полупроницаемой мембраной. 6. Анализатор по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что компрессорный модуль (10) представляет собой мембранный компрессор. 7. Анализатор по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что первичный расходомер (13),установленный в напорной линии (12) для пробы после сжатия в компрессоре, а также вто 002070 12 ричный расходомер (17), установленный в линии забора воздуха (14), являются расходомерами для измерения массового расхода. 8. Анализатор по п.7, отличающийся тем,что регулирующий модуль (18), связанный с первичным расходомером (13) и со вторичным расходомером (17), является модулем, регулирующим массу. 9. Устройство для регулирования расхода воздуха, вводимого в реактор (30) для окисления Н 2S до серы, имеющий вход (31) и выход(32), причем указанный вход оборудован первой линией (34) и второй линией (35) для ввода в реактор обрабатываемого газа и воздуха соответственно, и указанный выход оборудован выпускной линией (36) для газов, для того, чтобы отводить отходящие газы, образовавшиеся в результате окисления, и это регулирующее устройство является устройством такого типа, в котором имеется (i) блок предварительного вычисления, который содержит предвычисляющий компьютер (37), получающий сигнал (38) от расходомера (39) и сигнал (40), поступающий от первого анализатора содержания Н 2S, причем эти приборы установлены на первой линии (34) на входе в реактор окисления, и генерирующий из указанных сигналов сигнал (42), представляющий расход воздуха, соответствующий количеству кислорода, пропорциональному содержанию Н 2S, поступающего в реактор окисления (30), (ii) блок обратной связи, который содержит корректирующий компьютер, получающий сигнал (22), выдаваемый вторым анализатором содержания Н 2S (1), установленным на выпускной линии (36) из реактора окисления,и генерирующий из указанного сигнала сигнал(44), представляющий корректировочный расход воздуха для того, чтобы привести содержание Н 2S, присутствующего в отходящих газах,протекающих по указанной выпускной линии,обратно к заданной установленной величине, и(iii) регулятор расхода (45), получающий сигналы (42, 44), генерируемые предвычисляющим компьютером (37) и корректирующим компьютером (43), и сигнал (46), выдаваемый расходомером (47), установленным на линии ввода воздуха (35) на входе в реактор окисления, и подающий на клапан (48) с регулируемым открыванием, который установлен на указанной линии ввода воздуха (35) после расходомера (47),управляющий сигнал (49) для регулирования открывания указанного клапана, причем указанный управляющий сигнал является результирующим от сигналов, генерируемых предвычисляющим и корректирующим компьютерами,отличающееся тем, что, по крайней мере, анализатор содержания Н 2S (1), установленный на выпускной линии (36) реактора окисления (30) и связанный с корректирующим компьютером (43),является анализатором по одному из пп.1-8. 10. Устройство по п.9, отличающееся тем,что в предвычисляющий компьютер (37) введен коэффициент пропорциональности между молярным количеством кислорода и молярным количеством Н 2S, находящийся в пределах от 0,5 до 10, и более предпочтительно от 0,5 до 4. 11. Устройство по любому из пп.9 или 10,отличающееся тем, что в предвычисляющий компьютер (37) введен коэффициент пропорциональности между молярным количеством кислорода и молярным количеством Н 2S, который постепенно возрастает во время окисления. 12. Устройство по любому из пп.9-11, отличающееся тем, что анализатор содержания Н 2S (41), установленный на первой линии (34) на входе в реактор окисления (30), также является анализатором по одному из пп.1-8. 14 13. Устройство по любому из пп.9-12, отличающееся тем, что линия (34), по которой подается газ, содержащий Н 2S, в реактор окисления, является линией выхода продуктов из реактора гидрирования и/или гидролиза, в котором отходящий газ установки по производству серы обрабатывается для того, чтобы превратить все содержащиеся в нем соединения серы в Н 2S, и тем, что расходомер (39), который соединен с предвычисляющим компьютером (37),установлен на линии для подачи отходящих газов установки по производству серы в реактор гидрирования и/или гидролиза.

МПК / Метки

МПК: C01B 17/04, G01N 27/26

Метки: окисления, непрерывного, газе, устройство, расхода, содержания, серы, вводимого, анализатор, воздуха, содержащее, реактор, регулирования, измерения

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/8-2070-analizator-dlya-nepreryvnogo-izmereniya-soderzhaniya-h2s-v-gaze-i-ustrojjstvo-dlya-regulirovaniya-rashoda-vozduha-vvodimogo-v-reaktor-dlya-okisleniya-h2s-do-sery-soderzhashhee-anal.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Анализатор для непрерывного измерения содержания h2s в газе и устройство для регулирования расхода воздуха, вводимого в реактор для окисления h2s до серы, содержащее анализатор.</a>

Похожие патенты