煤制甲醇硫回收裝置中硫比值分析儀的應用

袁濤　劉新利

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

關鍵詞：H2S/SO2比值;克勞斯法;紫外光譜法

石油化工已成為世界經(jīng)濟社會發(fā)展的重要推動力量，但對全球生態(tài)平衡造成了極大的破壞，在可控制的范圍內(nèi)進行石油化工的發(fā)展，減少污染物排放，嚴格落實環(huán)保法規(guī)，是我們需要解決的難題。煤化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量含有SO2和H2S酸性氣，硫回收裝置對于硫磺回收，減少酸性氣排放起著至關重要的作用[1]。硫回收采用克勞斯工藝，通過合理控制H2S/SO2比值，為燃燒爐提供最佳反應條件，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，反應放出大量的熱，使得生成的SO2與未反應的H2S在高溫條件下發(fā)生反應生成單質(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：反應過程中H2S/SO2配比達到2：1時，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)化率的關鍵，需要采用可靠技術(shù)對酸性氣中的H2S、SO2組分實時分析，為硫磺回收提供最優(yōu)配比。

2 硫比值分析儀的工作原理

目前市場上主要有美國AMETEK 880NSL硫比值分析儀、南化集團研究院的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，檢測方法主要有氣相色譜法和紫外光譜法。對比煤化工企業(yè)幾種硫比值儀的運行情況，AMETEK 880NSL硫比值儀相對成熟、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，在硫回收裝置得到了廣泛的應用。AMETEK 880NSL硫比值分析儀，采用紫外光度檢測法，基于光譜分析中吸收光譜的比爾定律，其表達式為：

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

880-NSL比值儀主要由電氣控制部分、采樣部分、光度計組成。

3 硫比值分析儀現(xiàn)場應用

3.1 硫比值儀存在問題及處理方式

①取樣管路堵塞：蒸汽伴熱及電伴熱保溫措施做好，同時控制好除霧器、測室、柱箱的加熱溫度，通過分析儀自動校零吹掃，疏通取樣管線;②內(nèi)部溫度控制不正常：比值儀除霧器和測量室溫度達不到設定值，停止采樣，檢查溫控器是否正常工作，測溫熱電阻是否完好等，逐一排查處理;③測量光路污染：出現(xiàn)過量零點錯誤、低光亮等報警信息，通常是測量室兩個石英窗鏡片上附著有硫磺，使得透光率下降，此時將測量室拆下，清洗測量室兩個石英鏡片以及加熱箱兩個密封鏡片;④正壓防爆系統(tǒng)工作不正常：比值儀正壓防爆系統(tǒng)一個重要的作用是利用干凈的正壓儀表風防止現(xiàn)場的腐蝕性氣體進入儀表內(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 比值儀運行數(shù)據(jù)分析

藍色表示H2S百分比濃度，綠色表示SO2百分比濃度，從圖1中可以看出隨著時間的推移，SO2濃度和H2S濃度呈相反變化趨勢，在克勞斯反應中，SO2是由H2S部分燃燒產(chǎn)生，在生產(chǎn)工藝條件穩(wěn)定和原料氣體積分數(shù)一定條件下，SO2增加的同時H2S減少，SO2減少的同時H2S增加，說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緊密相關，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，實現(xiàn)了生產(chǎn)參數(shù)的在線監(jiān)測，實時反映生產(chǎn)過程工藝變化情況，通過配合合理的控制方式，充分提高硫磺回收效率，對穩(wěn)定工藝、減少尾氣排放有重要的指導作用。

參考文獻：

[1]楊振.比值分析儀在硫磺回收裝置中的應用[J].化工設計，2017（1）.

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

[3]國家環(huán)境保護局.石油化學工業(yè)廢氣治理[M].北京：中國環(huán)境科學出版社，1996：83-96.