硫磺尾气氢含量控制系统设计
硫磺尾气焚烧炉的过程控制系统设计
摘要硫磺燃烧过程中产生大量的含硫化合物，对环境有很大的危害。
对硫磺尾气的正确合理处理至关重要。
本次设计采用串级双闭环控制系统，控制温度目标在600-800℃设定尾气焚烧炉炉温波动范围不超过±30℃。
此系统中运用PID算法，采用LY WB作为温度控制器，选用LWY-20涡轮流量计，电子式流量控制器，温度变送器Moshu Group和气动一体式球阀Q641PPL/H对温度流量进行实时检测控制。
传感器将检测到的模拟信号送到变送器，变送器输出4～20mA的电流信号。
将变送器输出的标准信号送入控制器中，控制器通过分析比较所测参数与预设参数之后输出控制信号，执行器根据传送过来的信号进行变化，最终达到对系统温度的控制。
本设计充分考虑到控制环境存在腐蚀性以及易爆性，采用安全方式设计，保证生产安全。
关键词：串级双闭环系统；炉温控制；流量控制；变送器目录第1章绪论 (1)第2章系统方案设计 (2)2.1 系统分析 (2)2.2 方案论证 (2)第3章温度控制系统的设计 (5)3.1 温度变送器的选择 (5)3.2 流量变送器的选择 (5)3.3 温度控制器的选择 (6)3.4 流量控制器的选择 (7)3.5 控制空气流量调节阀的选择 (7)3.6 控制瓦斯气流量调节阀的选择 (8)3.7 电气转换器的选择 (8)第4章系统算法设计 (10)4.1 主、副调节器调节规律的选择 (10)4.2 调节阀气开、气关形式的确定.......................................... 错误！未定义书签。
4.3 主、副调节器正、反作用的确定 (11)第5章系统模拟调试 (12)第6章总结 (14)参考文献 (15)第1章绪论硫磺尾气与加氢反应器出口过程器被加热至270-320℃左右与外补富氢气混合后进入加氢反应器在加氢催化剂的作用下转化为H2S。
加氢反应为放热反应，离开反应器的尾气-换热器换冷却后进入冷凝塔。
硫回收装置复杂控制系统、联锁系统和点火控制系统的设计
第57卷第1期2019年2月化肥设计Chemical Fertilizer Desig'Feb. 2019•13 •疏回收装置复杂控制系统、联锁系统和点大控制系统的设针吴春来(中国五环工程有限公司，湖北武汉420223)摘要介绍了国内三级克劳斯硫磺回收工艺，详细解析了硫回收装置复杂控制系统设计目的和功能块的作用，说明了联锁系统中联锁触发原因和结果及意义，阐述了点火顺序控制及其联锁设计，可对硫回收装置自动控制设计提供参考％关键词主燃烧炉；硫冷凝器；克劳斯反应器；尾气焚烧炉；复杂控制回路；联锁doi: 10.3969). issn.1004 — 8901.2019.01.004中图分类号：T Q125.1 文献标识码：A文章编号180531004—8901(2019)01 —0013 —06Design of Complex Control System，Interlock System and Ignition Control System of SulfW U Chun-lai(W uhuan Engineering Co. ，Ltd. ，Wuhan Hubei430223»China)A bstract：This paper introduces the domestic three —level claus sulfur recovery process，analyzes in detail the design purpose of the complex control system of sulfur recovery device and the role of the functional block，explains the trigger reason，result and the interlock system，and e xpounds the ignition sequence control and interlock design，which can provide reference for the autom atic control design of sulfur recovery unit.Keywords：main furnace；sulfur condenser；Claus reactor；exhaust gas incinerator；complex control loop；doi: 10. 3969/=. issn. 1004 —8901 2019. 01004低温甲醇洗装置中副产的酸性气体含有h2s 气体，由于无法达到环境排放的要求，该气体无法直接排至大气，从经济和节能环保的角度，需回收 酸气中的硫，使最终的尾气排放符合国家规范的要求。
硫磺回收装置尾气S02超低排放技术改造措施
硫磺回收装置尾气 S02超低排放技术改造措施在炼油厂中，用于硫磺回收的主要装置就是硫磺回收装置，在石化企业中也是较为环保的一种的装置。
硫磺尾气产量也是银川集团公司和环保局的主要监管对象之一。
硫磺回收装置自2013年开工以来，由于上游装置酸气量和酸气中H2S含量波动较大，硫磺炉送风调整滞后，尾气管脱硫效果不佳，含硫气体排放量较高（500mg/m3～700mg/m3），波动频繁，有时超标。
为降低尾气SO2排放浓度，减少含硫尾气振荡超标次数。
1技术改造前装置存在的主要问题（1）硫磺装置的进料为清洁酸性气和含氨酸性气，其中清洁酸性气来源于溶剂再生装置，溶剂再生装置溶剂供全厂相关装置使用，循环量90t/h，供催化、柴加、汽加等上游装置的干气和氢气的硫化氢脱除，上游装置干气中CO2含量较高，特别是催化装置干气CO2含量达5.2%（体积分数），溶剂系统使用的溶剂为星光宝亿公司生产的XG-04脱硫溶剂，主要成分MDEA，此溶剂的选择性较差，在吸收H2S的同时，CO2的共吸率高达80%。
大量的CO2吸入溶剂后，经溶剂再生装置汽提后通过清洁酸性气进入硫磺装置，在制硫炉焚烧过程中，生成羰基硫，经两级制硫反应器和加氢反应器后部分羰基硫无法水解为H2S，无法通过尾气吸收塔和超重力装置吸收处理，有机硫在硫磺尾气SO2排放中的贡献率达到60%以上，造成尾气SO2偏高。
（2）尾气吸收塔和硫磺超重力系统与全厂溶剂系统共用溶剂，此溶剂选择性相对较差，且因上游装置来富溶剂易带油及其他杂质，对溶剂造成污染，长期运行过程中溶剂品质逐渐变差。
硫磺超重力系统尾气进气H2S含量低，系统压力15～20kPa，在超重力系统低压力运行环境下，溶剂对低浓度H2S的吸收明显变差，因此全厂溶剂系统提供的溶剂无法满足硫磺尾气超低排放的需求。
2主要技术改造措施2.1增设先进控制系统根据硫生产中的闭合反应原理，由于硫化氢与二氧化硫的摩尔比为2:1，所以元素硫的转化率最高的是生产。
降低硫磺装置尾气中SO_2排放的措施分析与探讨
应 炉的 内部 温度 ，保证 Ｈ２Ｓ的转换 率在合理 范 围内 ；
水 汽提 装置 进行 处理 ，来 保证 装 置在波 动 的情况 下 ，日 Ｓ的 含
（２）加 强反应 炉的风 力配 比 。送 风量 的大小 能够影 响反应 量不大 干 ２０ｍｇ／ｍ ；
炉 中 的 内部 温 度 及 Ｈ ｓ的 转换 率 ，也对 ＳＯ 的 排 放 量 产生 影 响 。根据 硫 回收率和 反应炉 的空 气过剩 关系 ，配风 量过 多和不
４Ｈ２Ｓ＋２Ｓ０ ＝４Ｈ２０＋３Ｊｓ ，可知 ，当反应 炉 中的配风 比 日 Ｓ：ＳＯ： （摩 尔比 ）达 到 ２：１时 ，回收装置 的脱硫效果 才最理想 ；
（３）降低冷 凝 器的出 口温 度 。最末 端的冷 凝器 出 口温 度过 高 ，会导 致液 硫 气化量 增 多 ，硫 蒸气 会使 硫 的损耗 率上 升 。为 此 ，需 要 降低 冷凝 器 的温 度 。根 据 笔者 的 多年 经验 ，最 末 的冷 凝 器的 温度 需要 设定 在 １２５～１２９。Ｃ，同时 ，冷 凝 器管 束质 量 ，还
ＮＯ 也 能够影 响空气 质量 。因此 ，为 了进 一步 降低 回收 装置对 环境 的影 响效 果 ，需 要在 燃烧 反应 炉 中增加 一个 压缩 机装 置 ， 并 将其 连 接 到再 生烟 气装 置 的 已有管 线 上 ，然 后 通过 连 接装 置 ，将燃 烧 炉 中的尾 气输 送到 在再生 烟 气装 置中 ，使 得硫磺 处 理 回收 装置 中的尾 气可以顺 利在双 脱系统 （脱硫 脱硝 ）中，得到 有效 处理 ，进 而 降低尾 气 中 ＮＯ 的排 放量 ，提 升硫磺 处理 装 置 的环 境效 益 。此外 ，也可 以停 运尾 气焚烧 炉 ，降低设 备 的运行
降低硫磺装 置尾 气 中 ＳＯ２排放 的措施分析 与探讨
硫磺尾气加氢系统存在的问题及对策
能源环保与安全硫磺尾气加氢系统是硫磺回收装置配套的尾气处理设施，保证硫磺尾气能够达标排放，提高装置整体硫回收率。
硫磺回收装置设备主要分为容器、工业炉、转化器、换热设备及机泵机械五类。
非标设备共２６具：其中卧式炉３具：酸性气燃烧炉（Ｆ－１０１Ⅰ、Ｆ－１０１Ⅱ）、尾气焚烧炉；反应器３具（一级、二级反应器两台同壳）；塔器２具：急冷塔（Ｃ－２０１）、尾气吸收塔（Ｃ－２０２）；冷换设备５具、电加热器Ｅ－２０１、尾气－过程气换热器（Ｅ－２０２）、急冷水冷却器（Ｅ－２０３）；鼓风机３台，烟囱１台，硫磺成型机１台。
一、尾气加氢系统工艺原理、特点及流程１．工艺原理。
ＳＣＯＴ尾气处理系统：尾气处理系统中，氢气加入到硫磺尾气中，经加氢反应器，使尾气中所有的含硫化合物被还原或被水解为Ｈ２Ｓ和ＣＯ２经一定浓度的胺液吸收，吸收后的净化尾气采用热焚烧将剩余的硫化物转化为ＳＯ２经烟囱排放至大气；总硫回收率最高可达９９．８％。
还原反应ＳＯ２＋３Ｈ２ →Ｈ２Ｓ＋２Ｈ２Ｏ＋Ｑ Ｓ＋Ｈ２ →Ｈ２Ｓ＋Ｑ水解反应ＣＯＳ＋Ｈ２Ｏ → Ｈ２Ｓ＋ＣＯ２＋Ｑ；ＣＳ２＋２Ｈ２Ｏ →２Ｈ２Ｓ＋ＣＯ２＋Ｑ２．工艺技术特点。
尾气处理采用加氢还原尾气处理工艺，尾气加热采用烟气—尾气换热的加热方案，不仅降低了能耗，而且保证了尾气加氢还原过程的可靠运行。
３．工艺流程制硫尾气经尾气－过程气换热器Ｅ－２０２与加氢反应产物换热并经电加热器升温、混氢后进入加氢反应器Ｒ－２０１，在低温加氢催化剂的作用下ＣＯＳ及ＣＳ２等被加氢水解，ＳＯ２及部分硫化物还原为Ｈ２Ｓ。
进入加氢反应器的Ｈ２量是根据加氢反应器后的在线氢分析仪给出的Ｈ２ 浓度信号进行调节的。
从加氢反应器出来的气流经Ｅ－２０２降温后，进入急冷塔Ｃ－２０１，与急冷水逆流接触降温冷却至４０℃。
急冷水由急冷水泵自急冷塔底部抽出，经水冷冷却至４０℃后，循环使用，因尾气温度降低而凝析下来的酸性水送至６０万吨／年酸性水汽提装置处理。
硫磺回收装置尾气超低排放处理系统的设计和运行
新鲜 水 碱液
烟 气 碱 洗 塔
气 液 合
氧 化 件 脱 硫 液 循 环
非 净 化 风 含盐污水外排
图 １ 钠碱 湿法烟气脱硫工艺流程
关键词 ：硫磺 回收 尾气超 低排放 湿法脱硫 气液混合器 气气换热 白烟
某 炼 油 厂 硫 磺 回 收 装 置 采 用 ＳＳＲ（ＳＩＮＯＰＥＣ
旁 路
Ｓｕｌｐｈｕｒ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）硫 回收 及 尾 气 处 理 工 艺 技 术 ，排 放 尾气 或烟 气 （以下 称 烟 气 ）中 ＳＯ 的排 放 浓 度 设
囱高空 排放 的烟气 中 ｓｏ 浓 度 会 短 时 间较 高 ，达 到 ３Ｏ～４０ｇ／ｍ （标 准 状 况 ） 。综 合 考 虑 到 全 厂 最 不 利 工 况 ，该 烟 气 脱 硫 设 施 开 停 工 期 间 ＳＯ：浓 度 按 ５７ｇ／ｍ。（标 准状 况 ）设 计 。正 常 生 产期 间 ，受全 厂 加 工原 油硫 含量 的影 响 ，该 厂 未净 化 烟 气 中 ＳＯ 浓 度 一 般 为 ２５０～５００ｍｇ／ＩＴＩ （标 准状 况 ）。开 工 期 间烟 气
２０１８年第 １８卷第 ８期
气体净化
·１５ ·
硫 磺 回 收 装 置 尾 气 超 低 排 放 处 理 系 统 的 设 计 和 运 行
魏 芳
（新疆寰球工程公 司 ，新疆 克拉玛依 ８３３６９９）
摘 要 ：国内某炼油 厂硫 磺 回收装置首次应 用专 有气 液混合 器 ，通过 钠碱湿 法烟气 脱硫 工艺实 现尾 气超低排放 ，排放烟气 中 ｓＯ：浓度为 １０－２５ｍｇ／ｎｌ。（标准状况 ），脱硫率 大于 ９５％ ，烟气流量操作 范围为 ｏ ～ １２０％，满足硫磺 回收装 置各种工况下 的尾气超低 排放要 求。在 国内硫磺尾 气超低 排放处理 中首 次采 用气气换 热提升烟气温度 ，有 效减少 了冒白烟现象 ，且解 决 了烟气管 道和设 备 的硫 露点 腐蚀 问题 ，同时 节 能 ４ ９５０ＭＪ／ｈ，节水 和减排 ０．６４ｔ／ｈ。
【CN109806750A】硫磺装车尾气收集系统及方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910154529.1(22)申请日 2019.03.01(71)申请人 江苏星亚迪环境科技有限公司地址 210000 江苏省南京市江北新区中山科技园科创大道9号C15幢第四层(72)发明人 王文丰 陆林玮 丁孝宁 张涛 伏坤 胡兆超 (74)专利代理机构 南京经纬专利商标代理有限公司 32200代理人 彭英(51)Int.Cl.B01D 53/78(2006.01)B01D 53/52(2006.01)B01D 53/75(2006.01)B01D 53/04(2006.01)B01D 53/00(2006.01)B01D 5/00(2006.01)(54)发明名称硫磺装车尾气收集系统及方法(57)摘要本发明公开了一种硫磺装车尾气收集系统及方法，用于处理硫磺罐车罐装液硫时，从硫磺罐车的罐口溢出的装车溢流尾气，避免对人体和环境造成危害。
具体地，在硫磺罐车罐装液硫时，将加料管的外管壁与硫磺罐车的罐口之间的间隙密封；并将加料管输出装车溢流尾气的位置设置成夹壁结构，使得装车溢流尾气能够流经夹壁后，通过夹壁位置处的外管上的尾气输出接口流出，防止装车溢流尾气无法排出，影响硫磺罐车罐装液硫的正常工作；然后从尾气输出接口流出的装车溢流尾气，在液环泵提供的真空抽吸作用下，进入液环泵，进而与液环泵中由碱液形成的液环混合，以对装车溢流尾气作净化处理。
权利要求书3页 说明书9页 附图5页CN 109806750 A 2019.05.28C N 109806750A1.一种硫磺装车尾气收集系统，用于收集硫磺罐车罐装液硫时，从硫磺罐车的罐口溢出的装车溢流尾气，其特征在于，包括加料管以及尾气处理装置，其中：所述加料管，为竖直置放的长度可伸缩的刚性管，侧壁设置有尾气输出接口，且加料管在尾气输出接口所在的位置处，设置成夹壁结构；夹壁结构包括外管、内管，内管的上端与液硫输送管道固定，内管的下端悬置于外管的内腔；外管的上端与内管的外壁固定，外管的下端则能够以可拆卸连接的方式与硫磺罐车的罐口密封连接；所述尾气处理装置，包括液环泵尾气处理模块以及尾气后处理模块；液环泵尾气处理模块包括液环泵，尾气后处理模块包括清洗罐，清洗罐内盛装有碱液；所述液环泵，进气口通过进气管道与加料管的侧壁连通，进液口通过进液输送管道与清洗罐连通，出口则通过送气管道与清洗罐连通，且进液输送管道与清洗罐的连接位点位于清洗罐内碱液的液面以下，而送气管道与清洗罐的连接位点位于清洗罐内碱液的液面以上；所述清洗罐，在罐底安装有排污管，排污管上安装排污阀。
硫磺回收尾气处理安稳运行操作指南
硫磺回收尾气处理安稳运行操作指南1 加氢反应器⑴为了使S8和SO2全部进行加氢还原反应为H2S，必须保证工艺过程气进入反应器的温度在280～300℃范围内，这也是COS和CS2全部水解为H2S的必要条件。
⑵反应器出口温度随尾气组成中S8和SO2含量的增加而增加。
每增加1％的SO2相当于温升70℃左右。
⑶如尾气回收部分的H2浓度分析仪和制硫部分的H2S/SO2在线比值分析仪暂未投用，应正确配比克劳斯反应的风与酸性气的比值，控制制硫尾气中的SO2浓度,从而控制催化剂床层温升在允许范围内（＜100℃）。
反应器进料中SO2含量极限，由催化剂床层允许最大温升决定,通常床层温度应小于400℃。
在短时间内尾气中SO2的允许最大浓度为1％(V)。
为保持较低的温升，在不降低总硫回收率的条件下，尽可能的降低制硫尾气中SO2浓度，通常保持尾气中H2S/SO2比值在2～4范围内。
可通过定期分析净化气中的氢浓度数据，适时调整混氢阀，控制净化气中氢浓度稍高于正常值，保证制硫尾气中SO2和S2全部还原为H2S。
⑷当H2S/SO2在线分析仪失灵或没有H2S/SO2在线分析仪时,为避免尾气中SO2过量而穿透反应器床层,可以根据反应器温升适时调整制硫炉配风量.反应器温升在正常情况下约为40℃,如温升过高说明配风过量,应适时减少配风;反之则适当加大配风.⑸克劳斯尾气中O2组份与H2还原反应生成水，导致尾气中还原组份减少，并且0.1%(v)的O2可使温升达15℃，在连续操作的过程中O2含量应控制在0.2 %(v)以下。
2 急冷塔⑴急冷塔顶出口气体温度约40℃，并且应尽可能的低，其目的是使气体带入吸收塔的水汽尽可能的少，并且低温有利于吸收。
⑵急冷塔底酸性水中的CO2和H2S含量与急冷水中的NH3含量、塔底温度、CO2和H2S分压有关，通常酸性水中的CO2含量为20～200ppm(wt),H2S含量为20～100ppm(wt)。
⑶急冷塔排出污水的PH值应保持≥7，为了防止设备和管道腐蚀，当PH小于6时，应往急冷水中注NH3。
改善硫磺回收装置控制的新方案
这些意见可以通过图 4 提议的控制方案实现。其主要优点是： 用尾气控制器（AC）计算总空气/酸性气比例调节器的设定值。这样的循环考虑到了原
料气组成的变化，自动计算前馈调节的最佳比例。 总空气控制器（FC）通过一智能输出信号分流器同时使用两个阀。需要较大的空气变
化时采用主控制阀调节， 但对于较小的调整通常使用微调阀。 仅有微调阀达到上限或下限调
改善硫磺回收装置控制系统的新方案
由于环保方面严格限制有害物质的排放， 因此获得最高的硫回收率已变得更加关键。 新 就设定值而言减少了偏差的可 的控制方案的应用提高了尾气 H2S/SO2 比例调节仪的精确度， 变性。 新的系统能够较好地利用主空气和微调空气来补偿原料气及其组成的变化。 与传统的尾 气控制器相比，标准偏差降低 5 倍，而相对于自适应控制器而言，其偏差降低 2 倍。该控制 系统已在西班牙 Petronor S.A 炼油厂的所有硫磺回收装置成功地实现应用。 Petronor S.A 炼 油厂是 Repsol–YPF 集团公司的组成部分。 典型的控制方案 描述硫磺回收工艺的主要化学反应为： H2S+1.5O2 H2O+SO2 H2S+ SO2 H2O+3S 反应在燃烧炉内发生并获得 60%的转化率。原料气在几个催化段完成化学反应，反应 后的总硫转化率约为 98%。这些反应步骤通常称为改良克劳斯工艺（图 1） 这类工艺的关键点在于反应物之间维持合适的化学计量比。 从上面反应式表明， 只有酸 性气中 H2S/SO2 的比值为 2 时，才能获得最大转化率。这就是该装置控制系统的主要目的， 而且当原料气流量和其中的 H2S 浓度突变或变化较大时，情况变得更加复杂。这也是使用 两个空气调节阀的原因，即主控阀和微调阀；典型的 Cvmain/Cvtrim 气量比为 15～20。 传统的控制方案（见图 2）是用每一个阀来提供的两种控制作用： 前馈控制：主空气量由 空气/酸性气 比例控制器调整。控制器的给定值由装置操作人 员根据理论上的化学计量值来调整。 即使原料流速发生变化， 这种功能仍确保一个合适的空 气流量。 反馈控制：微量空气调节阀受酸性气测定仪的信号控制，用它来测量实际酸性尾气中 H2S/SO2 的气量比。这就是因出现不同的空气/酸性气比而采用的补偿原料气组成变化的方 法。它也提供了必要的反馈作用，最终将会补偿影响尾气中 H2S/SO2 比值的任何干扰。两者 的作用在图 2a 和图 2b 中能够明显地得到认可。 这类控制方案的性能受到一定的局限性： 当原料气的组成变化时，操作人员必须随时调整 空气/酸性气的比例设定值。此值调整
硫磺回收装置降低尾气中氮氧化物及二氧化硫排放
硫磺回收装置降低尾气中氮氧化物及二氧化硫排放摘要：针对中国石油呼和浩特石化公司硫磺回收装置尾气排放中二氧化硫及氮氧化物浓度超标问题进行了技术分析，通过跟班操作观察和操作经验摸索，提出了改进操作的调节方法。
关键词：硫磺回收尾气处理二氧化硫氮氧化物达标1 前言中国石油呼和浩特石化公司2012年新建了0.5万t/a硫磺回收装置，处理来自酸性水汽提和溶剂再生的酸性气，使尾气排放达到国家环保要求。
硫磺回收装置制硫部分采用工艺路线成熟的Claus硫回收工艺部分燃烧法，尾气部分采用加氢还原尾气处理工艺，酸性水汽提部分采用单塔加压侧线抽出工艺，三级分凝后的粗氨气进入氨气焚烧炉，加入燃料气及空气焚烧后排放。
装置开工运行至今，排放尾气中二氧化硫及氮氧化物浓度不时波动超标，经过对存在问题进行技术攻关，对同类装置经验进行借鉴，有针对性的实施技术改造和工艺调节、优化，终于实现了排放尾气二氧化硫及氮氧化物达标。
2 装置存在的主要问题硫磺回收装置尾气排放中二氧化硫及氮氧化物浓度达标问题成为装置达标的一个难题。
装置设计焚烧后尾气中二氧化硫的浓度为588mg/Nm3，大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）为960mg/Nm3。
结合生产过程中实际出现的问题，通过与同类装置操作数据对比，分析装置存在以下几方面问题：2.1 装置硫磺总转换率未达到设计指标设计全装置总硫转换率99.82%，目前装置总硫收率98%左右，尚未完全达到设计要求。
2.2 部分工艺条件不合理1）氨气焚烧炉温度偏高，燃烧不完全2）反应器温度偏低2.3原料气波动较大，气风比调节滞后原料气中H2S浓度波动较大，使制硫炉配风调节困难3 原因分析造成上述问题的原因主要有以下几方面：3.1 原料气对装置的影响1）H2S浓度波动较大造成制硫炉配风的困难制硫炉配风滞后的直接后果是空气过剩和空气不足。
空气过剩时可能导致过程气中生成SO3，造成催化剂硫酸盐化而使活性降低，并降低有机硫化物的水解率。
硫磺回收装置尾气碱洗运行分析及优化
通过补充新水带入，如果碱洗循环系统工艺调节不合适，带入的钙离子极易生成碳酸钙硬垢，附着在
图2 CO
2、HCO
3
-、CO
3
2-浓度百分数与pH关系图
开停工及生产异常期间尾气SO 2存在超指标 相关数据来源于MES 运行监控系统可知，在开停工及生产异常时，往往由于含量突然快速变化，导致碱液脱硫系统完全反应，导致烟气SO 2含可知开工过程中由于目前酸性气燃烧炉直接排放至烟囱，导致在炉子升温过程中，产生的直接通过烟囱排放至大气中，并且无法进行有效调节，导致碱洗系统无法取到调节作用；生产异常时，如停电导致装置紧急停工时，大量硫化物进入尾气系统，急剧生成大量的二氧化硫，超过了碱洗
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图3 尾气碱洗系统在开停工及生产异常情况下运行情况图
表5。
硫磺尾气氢含量控制系统设计
辽宁工业大学过程控制系统课程设计（论文）题目：硫磺尾气氢含量控制系统的设计院（系）：电气工程学院专业班级：测控092班学号：学生姓名：指导教师：起止时间： 2012.12.24～2012.1.4本科生课程设计（论文）课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室：测控技术与仪器 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算学 号学生姓名专业班级测控092班设计题目硫磺尾气氢含量控制系统的设计课程设计（论文）任务 设计任务：经捕集硫雾后的CLAUS 尾气与加氢反应器出口过程气通过气/气换热器被加热至270-320℃左右与外补富氢气（外补富氢气由工厂系统供给）混合后进入加氢反应器。
在加氢催化剂的作用下，SO2、COS 、CS2及气态硫等均被转化为H2S 。
加氢反应为放热反应，离开反应器的尾气经气-气换热器换热冷却后进入急冷塔。
尾气在急冷塔内利用循环急冷水来降温。
尾气中的氢含量影响排放指标，试设计氢含量控制系统。
设计要求：1、确定控制方案并绘制原理结构图、方框图；2、选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号和参数；3、确定控制器的控制规律以及控制器正反作用方式；4、若设计由计算机实现的数字控制系统应给出系统硬件电气连接图及程序流程图；5、按规定的书写格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上。
技术参数：控制目标：尾气氢含量为2% 控制范围：尾气氢含量1～3%工作计划1、布置任务，查阅资料，理解掌握系统的控制要求。
（2天，分散完成）2、确定系统的控制方案，绘制原理结构图、方框图。
（1天，实验室完成）3、选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号和参数。
（2天，分散完成）4、确定控制器的控制规律以及控制器正反作用方式。
（实验室1天）5、上机实现系统的模拟运行、答辩。
（3天，实验室完成）6、撰写、打印设计说明书（1天，分散完成） 指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩： 指导教师签字： 总成绩： 年 月 日摘要在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。
硫磺、硫酸尾气的治理
关于硫磺尾气/硫酸尾气的治理
在环保方面，对于硫化氢处理后含二氧化硫尾气，日后排放标准将日益严格。
硫磺、硫酸尾气的二氧化硫处理将是大家需要面对的问题！成都德美工程技术有限公司开发的溶剂吸收法工艺对二氧化硫治理脱除率近100%，在工业上已有多套装置实现了尾气二氧化硫零排放。
a、二氧化硫废气→<溶液吸收法>(专利技术)→高浓度二氧化硫→克劳斯系统（排放尾气二氧化硫浓度控制在50mg/Nm3以下，企业内控10mg/Nm3）
b、二氧化硫废气→<钠溶剂吸收法>(专利技术200910305992.8)→亚硫酸钠或亚硫酸氢钠等产品（排放尾气二氧化硫浓度控制在50mg/Nm3以下，企业内控10mg/Nm3）。
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辽宁工业大学过程控制系统课程设计（论文）题目：硫磺尾气氢含量控制系统的设计院（系）：电气工程学院专业班级：测控092班学号：学生姓名：指导教师：起止时间： 2012.12.24～2012.1.4本科生课程设计（论文）课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：测控技术与仪器Array注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。
其中，流量是一个非常重要的过程变量。
例如：在冶金工业、化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种反应器进行流量控制。
本文分别就硫磺尾气氢含量控制系统工作原理、系统控制方案的确定、流量变送器的选型、调节器的选型、控制算法等几方面进行阐述。
对系统的设计方案进行了深入的分析，比较了单回路系统与串级系统的优缺点，经过严格的选型，最终实现尾气氢含量的良好控制。
通过改善系统控制方案硫磺尾气氢含量控制系统具有响应快、稳定性好、可靠性高,控制精度好等特点，对工业控制有现实意义。
关键词：串级控制；传感器；调节器；PID调节目录第1章绪论 (1)第2章系统的方案设计 (3)2.1概述 (3)2.2系统控制方案选择 (3)第3章系统设计 (6)3.1流量变送器的选型 (6)3.2氢气含量监测仪的选型 (6)3.3调节器的选择 (7)3.4电气转换器的选择 (8)3.5执行器的选择 (9)第4章控制规律的选择 (10)4.1控制规律的选择 (10)4.2PID控制算法 (10)4.3PID控制系统 (11)4.4调节器正反作用、调节阀气开气关方式选择 (12)第5章系统调试与仿真 (13)第6章设计总结 (14)参考文献 (15)第1章绪论我国自1996年第一套从天然气中回收硫磺的装置投产以来，随着加工原油硫含量及天然气开采量的增加及环保要求的提高，硫磺回收装置的数量及规模迅速增加，因此硫磺尾气氢含量的良好控制对工业生产尤为重要。
尾气中氢气的含量影响排放指标，本系统便对硫磺尾气氢含量的控制进行一系列设计阐述。
流量测量和控制对人类日常生活、工业生产、气象预报、物资仓储等都起着极其重要的作用。
在许多场合，及时准确获得气体或液体流量信息是十分重要的，近年来，流量测控领域发展迅速，并且随着数字技术的发展，流量的测控芯片也相应的登上历史的舞台，能够在工业、农业、化工等各领域中广泛使用。
随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。
其中，流量是一个非常重要的过程变量。
例如：在冶金工业、化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种反应器流量进行控制。
对于不同生产情况和工艺要求下的流量控制，控制方案也有所不同。
因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。
过程控制是指在生产过程中，运用合适的控制策略，采用自动化仪表及系统来代替操作人员的部分或全部直接劳动，使生产过程在不同程度上自动地运行，所以过程控制又被称为生产过程自动化，广泛应用于石油、化工、冶金、机械、电力、轻工、纺织、建材、原子能等领域。
过程控制系统是指自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位、成分、粘度、湿度以及PH值等这样一些过程变量的控制系统。
过程控制是提高社会生产力的有力工具之一。
它在确保生产正常运行，提高产品质量，降低能耗，降低生产成本，改善劳动条件，减轻劳动强度等方面具有巨大的作用。
单回路控制系统是过程控制中结构最简单、最基本、应用最广泛的一种形式，它解决了工业生产过程中大量的参数定值控制问题。
但是，随着现代工业生产过程向着大型、连续、和强化方向发展，对操作条件、控制精度、经济效益、安全运行、环境保护等提出了更高的要求。
此时，单回路控制系统往往难以满足这些要求。
为了提高控制品质，需要在单回路的基础上，采取其它措施，组成复杂控制系统。
而串级控制就是其中一种提高控制品质的有效方案。
本系统的主要内容是经捕集硫雾后的CLAUS尾气与加氢反应器出口过程气通过气/气换热器被加热至270-320℃左右与外补富氢气混合后进入加氢反应器，在加氢催化剂的作用下，SO2、COS、CS2及气态硫等均被转化为H2S。
加氢反应为放热反应，离开反应器的尾气经气/气换热器换热冷却后进入急冷塔。
尾气在急冷塔内利用循环急冷水来降温。
尾气中的氢含量影响排放指标，设计氢含量控制系统。
本设计系统针对流量对象浅述了串级控制系统的主要设计方法和步骤。
第2章系统的方案设计2.1概述本流量过程控制系统的具体指标要求是：经捕集硫雾后的CLAUS尾气与加氢反应器出口过程气通过气气换热器加热至270-320℃左右与外补富氢气混合后进入加氢反应器。
离开反应器的尾气经气气换热器换热冷却后进入急冷塔。
尾气在急冷塔内利用循环急冷水来降温。
尾气中的氢含量影响排放指标。
设计一个尾气氢流量检测调节系统，尾气氢含量控制目标为2%，控制范围为1-3%，主要用于硫磺尾气氢含量控制。
2.2系统控制方案选择硫磺尾气氢含量控制系统，根据不同的控制要求，控制方案多种多样。
根据系统设计要求，提出以下方案：方案一：单回路控制系统图2.1 硫磺尾气氢含量单回路控制原理图如图2.2所示的硫磺尾气氢含量控制系统中，急冷塔出口尾气氢含量为被控参数，流量变送器FT 将反映尾气氢含量高低的检测信号送往流量控制器FC ；控制器根据实际检测值与设定值偏差情况，输出控制信号给执行器（调节阀），改变调节阀的开度，调节氢气进入流量维持尾气氢含量稳定。
单回路控制系统结构图2.2 单回路系统结构框图方案二：在单回路的基础上引入串级控制图2.3硫磺尾气氢含量串级控制原理图如图2.2所示的硫磺尾气氢含量串级控制系统中，流量调节器FC1对尾气氢含量的精确控制、流量调节器FC2对入口氢气含量的及时控制结合起来，先根据入口氢气流量的变化，改变氢气入口流量，快速消除氢气入口流量对尾气氢含量的影响，然后再根据尾气氢含量与设定值的偏差，改变流量调节器FC2的设定值，进一步调节氢气入口流量，以保持尾气氢含量的恒定。
这样就构成了以尾气氢为主要被控参数，以氢气入口流量为辅助被控参数的串级控制系统。
串级控制系统结构框图如图2.4所示。
图2.4 串级控制系统结构框图通过实际改造和使用，串级控制系统增加副控制回路，使控制系统性能得到改善，表现在下列方面。
1、抗干扰性强。
由于主回路的存在，进入副回路的干扰影响大为减小。
同时，由于串级控制系统增加了一个副回路，具有主、副两个调节器，大大提高了调节器的放大倍数，从而也就提高了对干扰的克服能力，尤其对于进入副回路的干扰。
表现更为突出。
2、及时性好。
串级控制对克服容量滞后大的对象特别有效。
3、适应能力强。
串级控制系统就其主回路来看，它是一个定值控制系统，但其副回路对主调节器来说，却是一个随动控制系统，主调节器能够根据对象操作条件和负荷的变化情况不断纠正副调节器的给定值，以适应操作条件和负荷的变化。
4、能够更精确控制操纵变量的流量。
当副被控变量是流量时，未引入流量副回路，控制阀的回差、阀前压力的波动都会影响到操纵变量的流量，使它不能与主控制器输出信号保持严格的对应关系。
采用串级控制系统后，引入流量副回路，使流量测量值与主控制器输出一一对应，从而能够更精确控制操纵变量的流量。
通过采用串级控制系统，尾气氢含量控制更加平稳，因此选择方案二，串级控制系统作为本系统的设计方案。
第3章系统设计本系统包括主回路与副回路两大部分，在系统设计的方面包括变送器的选型，调节器的选型，执行器的选择，电气转换器件的选择等几部分。
3.1流量变送器的选型本系统选择的是氢检测公司的HY-OPTIMA™ 1700本安型氢气流量变送器操作简单，可实现真正的过程控制。
其氢气专一性传感器可在相对湿度高达95%和温度高达100ºC的过程气体介质环境下正常工作。
HY-OPTIMA™ 1700本安型氢气流量变送器非常适用于制氢生产企业，石化精炼厂和氯碱工业，它的实时监测功能通过提高车间生产效率、良好的诊断性能和加强维护管理实现高效益生产。
其具体参数如下：1、检测气体：氢气2、输入信号：电源安全栅 24V.DC3、输出信号：1～5V.DC4、精度：≤±3%图3.1 Model 1700本安型氢气变送器3.2氢气含量监测仪的选型由于从急冷塔出来的尾气中不仅含有氢气，还有其他气体混合在其中，所以对尾气氢的检测就不能使用流量变送器，需要对尾气中的氢气含量进行检测。
EC-430氢分析仪由以微处理机为核心的智能化信号转换器和进口电化学传感器组成，适用于冶金、煤炭、电力、化工等行业一氧化碳、硫化氢、氢、氮氧化物、二氧化硫等含量的自动分析。
仪表采用控制电位电化学法原理，其传感器由工作电极W、对电极C、参考电极R构成，当被测气体通过传感器时，在W电极上发生氧化反应，而在C电极发生氧的还原反应，W电极与C电极之间输出信号的大小与被测气体浓度成正比。
EC-430氢分析仪技术参数：1、测量范围：0～1000ppmH2、基本误差：±2%FS3、气体流量：400ml/min4、输出信号：4～20mA.DC3.3调节器的选择调节器是系统的大脑和指挥中心，是整个控制系统的核心所在，输入信号进入调节器，并且按照调节器的控制规律进行计算，即进行大脑的信号处理，运算处理的结果作为输出信号控制执行机构的动作，完成指挥控制系统的任务。
本系统选择DDZ-Ⅲ型PID调节器。
DDZ-Ⅲ型仪表采用了集成电路和安全火花型防爆结构，提高了仪表精度、仪表可靠性和安全性，适应了大型工业生产的防爆要求。
DDZ-Ⅲ型仪表具有以下主要特点：（1）采用国际电工委员会（IEC）推荐的统一信号标准，现场传输信号为DC 4-20mA，控制室联络信号为DC 1-5V，信号电流与电压的转换电阻为250 。
（2）广泛采用集成电路，仪表的电路简化、精度提高、可靠性提高、维修工作量减少。
（3）整套仪表可构成安全火花型防爆系统。
DDZ-Ⅲ型仪表室按国家防爆规程进行设计的，而且增加了安全栅，实现了控制室与危险场所之间的能量限制于隔离，使仪表能在危险的场所中使用。
DTZ-2400 DDZ-Ⅲ型PID调节器的接线端子图如图3.3,主要由输入电路、给定电路、PID运算电路、手动与自动切换电路、输出电路和指示电路组成。
调节器接收变送器送来的测量信号(DC 4-20mA或DC 1-5V），在输入电路中与给定信号进行比较，得出偏差信号，然后在PD与PI电路中进行PID运算，最后由输出电路转换为4-20mA直流电流输出。
图3.2 DTZ-2400 DDZ-Ⅲ型PID调节器的接线端子图DTZ-2400仪表技术参数:1、输入信号： 1～5V.DC4、输入、给定指示表：指示范围：0～100%；误差：±1%5、输出指示表：指示范围：0～100%；误差：±25%6、输出信号：4～20mA.DC3.4电气转换器的选择T-1001是一种享有专利的电气转换器件，通过调整两线输入电流或三线电压输入信号，呈线性比例地把供给压力减小到调整输出压力，这种设计配有可感应输出压力的闭环反馈电路以获取较高的精确度和稳定性。