煤制甲醇硫回收裝置中硫比值分析儀的應(yīng)用

袁濤　劉新利

摘 要：煤制甲醇硫磺回收工藝中H2S/SO2比值對(duì)提高硫磺回收率，降低SO2排放量起著至關(guān)重要的作用。通過(guò)闡述硫磺回收工藝原理，介紹硫比值分析儀的檢測(cè)原理以及存在問(wèn)題及處理方式，對(duì)H2S/SO2比值儀運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，體現(xiàn)了硫比值儀在硫磺回收裝置中的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：H2S/SO2比值;克勞斯法;紫外光譜法

石油化工已成為世界經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要推動(dòng)力量，但對(duì)全球生態(tài)平衡造成了極大的破壞，在可控制的范圍內(nèi)進(jìn)行石油化工的發(fā)展，減少污染物排放，嚴(yán)格落實(shí)環(huán)保法規(guī)，是我們需要解決的難題。煤化工生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量含有SO2和H2S酸性氣，硫回收裝置對(duì)于硫磺回收，減少酸性氣排放起著至關(guān)重要的作用[1]。硫回收采用克勞斯工藝，通過(guò)合理控制H2S/SO2比值，為燃燒爐提供最佳反應(yīng)條件，提高硫磺的回收率。

1 硫回收工藝原理

硫回收裝置主要由脫硫、硫磺回收、尾氣處理和污水汽提等四部分組成，其中，硫磺回收是整個(gè)裝置的核心工藝，采用克勞斯部分燃燒法制硫[2]。燃燒爐內(nèi)酸性氣與空氣發(fā)生不完全燃燒，反應(yīng)放出大量的熱，使得生成的SO2與未反應(yīng)的H2S在高溫條件下發(fā)生反應(yīng)生成單質(zhì)硫和水，剩余的H2S和SO2在催化劑的作用下發(fā)生克勞斯反應(yīng)生成單質(zhì)硫，硫磺回收基本原理方程式為[3]：

從式（1-3）中看出：反應(yīng)過(guò)程中H2S/SO2配比達(dá)到2：1時(shí)，生成單質(zhì)硫的轉(zhuǎn)化效率最高。因此，控制好H2S/SO2的比值是提高硫磺轉(zhuǎn)化率的關(guān)鍵，需要采用可靠技術(shù)對(duì)酸性氣中的H2S、SO2組分實(shí)時(shí)分析，為硫磺回收提供最優(yōu)配比。

2 硫比值分析儀的工作原理

目前市場(chǎng)上主要有美國(guó)AMETEK 880NSL硫比值分析儀、南化集團(tuán)研究院的UV-II比值分析儀、加拿大Galvanic943硫磺比值分析儀、在線氣相色譜等，檢測(cè)方法主要有氣相色譜法和紫外光譜法。對(duì)比煤化工企業(yè)幾種硫比值儀的運(yùn)行情況，AMETEK 880NSL硫比值儀相對(duì)成熟、性能穩(wěn)定，尤其在在防止硫蒸氣和水蒸氣冷凝析出方面，有比較多的經(jīng)驗(yàn)，在硫回收裝置得到了廣泛的應(yīng)用。AMETEK 880NSL硫比值分析儀，采用紫外光度檢測(cè)法，基于光譜分析中吸收光譜的比爾定律，其表達(dá)式為：

由式（2-1）可知，吸光度與待測(cè)組分濃度成正比。880-NSL比值儀采用一組多波長(zhǎng)、無(wú)散射的紫外光譜，測(cè)量4通道互不干涉的紫外光譜吸收率。分別用于測(cè)量H2S、SO2、硫蒸氣和參比基準(zhǔn)，參比基準(zhǔn)主要用于補(bǔ)償和修正由于石英窗不干凈、光強(qiáng)變化和其他干擾對(duì)測(cè)量精度影響。

880-NSL比值儀主要由電氣控制部分、采樣部分、光度計(jì)組成。

3 硫比值分析儀現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

3.1 硫比值儀存在問(wèn)題及處理方式

①取樣管路堵塞：蒸汽伴熱及電伴熱保溫措施做好，同時(shí)控制好除霧器、測(cè)室、柱箱的加熱溫度，通過(guò)分析儀自動(dòng)校零吹掃，疏通取樣管線;②內(nèi)部溫度控制不正常：比值儀除霧器和測(cè)量室溫度達(dá)不到設(shè)定值，停止采樣，檢查溫控器是否正常工作，測(cè)溫?zé)犭娮枋欠裢旰玫龋鹨慌挪樘幚?③測(cè)量光路污染：出現(xiàn)過(guò)量零點(diǎn)錯(cuò)誤、低光亮等報(bào)警信息，通常是測(cè)量室兩個(gè)石英窗鏡片上附著有硫磺，使得透光率下降，此時(shí)將測(cè)量室拆下，清洗測(cè)量室兩個(gè)石英鏡片以及加熱箱兩個(gè)密封鏡片;④正壓防爆系統(tǒng)工作不正常：比值儀正壓防爆系統(tǒng)一個(gè)重要的作用是利用干凈的正壓儀表風(fēng)防止現(xiàn)場(chǎng)的腐蝕性氣體進(jìn)入儀表內(nèi)部，影響內(nèi)部件的使用壽命，必須重視分析儀的正壓防爆系統(tǒng)的正常工作。

3.2 比值儀運(yùn)行數(shù)據(jù)分析

藍(lán)色表示H2S百分比濃度，綠色表示SO2百分比濃度，從圖1中可以看出隨著時(shí)間的推移，SO2濃度和H2S濃度呈相反變化趨勢(shì)，在克勞斯反應(yīng)中，SO2是由H2S部分燃燒產(chǎn)生，在生產(chǎn)工藝條件穩(wěn)定和原料氣體積分?jǐn)?shù)一定條件下，SO2增加的同時(shí)H2S減少，SO2減少的同時(shí)H2S增加，說(shuō)明燃燒爐處于可控狀態(tài)，H2S與SO2的比值趨于某一值，偏離了理論的2：1，但SO2濃度與H2S濃度比值與燃燒爐的配風(fēng)緊密相關(guān)，能夠滿足生產(chǎn)的控制要求。

4 結(jié)論

硫回收裝置使用硫比值分析儀，滿足了煤制甲醇尾氣處理工藝流程要求，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)反映生產(chǎn)過(guò)程工藝變化情況，通過(guò)配合合理的控制方式，充分提高硫磺回收效率，對(duì)穩(wěn)定工藝、減少尾氣排放有重要的指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊振.比值分析儀在硫磺回收裝置中的應(yīng)用[J].化工設(shè)計(jì)，2017（1）.

[2]佟新宇.硫磺裝置硫比值分析儀的在線分析及應(yīng)用控制[J].自動(dòng)化儀表，2009（1）.

[3]國(guó)家環(huán)境保護(hù)局.石油化學(xué)工業(yè)廢氣治理[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1996：83-96.