[发明专利]用于硫回收装置的需气反馈控制系统和方法

说明书

本申请是申请日为2008年6月19日，申请号为200880103532.0(国 际申请号为PCT/US2008/007725)，发明名称为“用于硫回收装置的需 气反馈控制系统和方法”的发明专利申请的分案申请。

本申请要求2007年6月21提交的同时待审美国临时专利申请 60/945495的优先权。

发明领域

本发明的领域是用于克劳斯硫回收装置的控制系统，尤其是用于 具有多个热级的克劳斯装置的控制系统。

发明背景

一般在排入大气之前，使用包括热级且在后面串联一个或多个催 化级的一个或多个克劳斯硫回收装置从废气除去硫化合物(尤其是硫 化氢)。虽然使用克劳斯装置回收硫在概念上简单，并且在本领域熟知， 但由于很多可变参数，有效操作克劳斯装置并不简单。除了其他因素 外，进入克劳斯装置的进料流的化学组成(例如硫化氢、二氧化碳和水 的含量和相对比例)可根据设备类型和在克劳斯装置上游使用的方法 显著改变。因此，根据克劳斯反应的具体化学计量要求，严格控制用 于热级的氧量对有效操作克劳斯装置关键。

在具有单一热级的大多数目前已知结构中，为了控制热级中所需 的氧量，假定废气进料化学组成不变。为了适应进料气体中硫化氢浓 度的很小变化，也考虑到热级控制仪器的不精确性，一般实行在此装 置中安装反馈控制仪器，以精细调节热级需气逻辑。此系统中的反馈 逻辑一般包括离开最终催化级的尾气中硫化氢与二氧化硫的摩尔比 的气体分析。然后用来自废气分析仪的控制信号很小改变输送到热级 的空气或其他含氧气体的量，以达到流出物流中硫化氢与二氧化硫的 所需比率。此结构的一般实例描述于美国专利4,100,266，其中含氧气 体流用控制器调节，控制器基于含氧气体中测定氧浓度和尾气和排出 气流中不同组分的测定浓度操作。RE028864类似描述一种系统，其 中调节氧或含氧气体流的控制信号产生于(a)在热级入口的硫化氢和 氧的测定浓度和校正值，和(b)尾气中组分的测定浓度。

在另一个已知结构中(例如，WO2006/005155或美国专利 3,026,184)，用在热级和催化级两者下游测定形成合并控制信号，然后 用合并控制信号直接调节含氧气体到热级的流量，从而达到过程控 制。合并控制信号允许提高精细调节基于两种过程点的氧流，然而， 一般不允许在两种过程点有不平衡差异。

或者，可用热级温度控制优化克劳斯装置的总体性能，如美国专 利4,543,245所述，在另一种已知方法中，通过校准响应克劳斯装置 尾气中硫化氢/二氧化硫比率的烃代表响应信号(而不是硫化氢代表响 应信号)，可控制对热级的氧进料，如美国专利4,836,999所述。

虽然此类已知尾气控制电路倾向于在很多情况下满意操作，但仍 有各种难题，尤其在需要处理很大量酸进料的相对较大克劳斯装置 中。此类装置通常包括并联操作的多个热级，随后为串联操作的一个 或多个催化级。遗憾的是，具有并联热级的此类已知结构表现利用从 尾气分析仪(一般测定硫化氢与二氧化硫的比率)反馈控制的问题。例 如，在热级之一利用太多空气或氧操作，而其他热级用合适量或太少 空气操作时，达不到所需的尾气比率。由于在此装置中尾气分析仪位 于共同催化级的下游，下游分析仪对独立操作的热级之间的差异不敏 感。因此，分析仪的反馈控制信号对热级之一采取合适动作，但对其 他热级采取不合适动作，从而可能使问题加剧。因此，控制克劳斯装 置可连续使太高的尾气硫化氢与二氧化硫比率改变到太低比率。

为了避免至少一些与具有多个并联热级的装置有关的问题，可实 行这样一种克劳斯装置结构，其中可通过测定可燃气体进入另外热级 的流速和来自另外热级的贫硫气流中硫化氢与二氧化硫的比率，实现 到另外热级的氧流量控制，如美国专利6,287,535所述。虽然这种结 构和方法有利地允许显著增加可燃酸气的通过量，但仍有几个问题。 同样，尾气中硫化氢与二氧化硫的所需比率的任何偏离不能追溯到产 生或促成偏差的具体热级。

因此，虽然在本领域已知克劳斯装置操作控制的很多方法，但所 有或几乎所有方法都有一个或多个缺点。因此，仍需要提供用于克劳 斯装置中控制的改善结构和方法。

发明概述