比值分析仪在硫磺回收装置中的应用

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1、引言

目前我国的硫磺回收工艺大多采用克劳斯法硫磺回收工艺原理，经过几十年来的不断发展，硫磺回收工艺已经发展得相当成熟。如何有效控制硫磺回收工艺中气体的温度、压力、流量、组分比率等关键参数，是提高H2S回收率的关键。利用一整套完整的在线分析系统对工艺各节点参数进行实时分析，采集后的数据送入DCS系统对工艺进行动态控制，使H2S回收效率达到最优。

2、工艺原理和流程

克劳斯（Claus）法是一种比较成熟的多单元处理技术，通常用于处理含H2S15%～100%（体积分数)的酸性气，是石油化工行业中H2S回收过程中最为广泛的生产工艺。根据不同工况下酸性气中H2S的体积百分比含量的高低，分别采用直流克劳斯法（又称部分燃烧法）、分流克劳斯法、直接氧化克劳斯法。其工艺的主要过程为含有H2S的酸性气体在克劳斯反应炉内和空气中的O2 进行燃烧反应，使部分H2S氧化并转化为SO2，然后SO2与之前剩余的未反应的H2S在催化剂作用下反应生成硫磺和水，根据克劳斯法工艺反应机理，为了使硫磺尽可能完全的回收，使排放的废气中SO2的体积分数最低，必须使燃烧炉处理的过程气中H2S和SO2体积分数比为2∶1，这时催化转化器中的过程气正好达到催化转化的最佳反应条件。要使过程气催化转化之前达到最佳状态，就必须严格控制进入燃烧炉内的酸性气与空气的体积分数比，根据酸性气中H2S的具体含量来控制适量的空气进入炉内，使酸性气中的H2S和空气中的O2 正好完全反应。在线硫磺比值分析仪的主要工作原理是，利用在线分析仪表检测分析冷凝器出口的尾气中的H2S和SO2的浓度（体积），并转化为H2S和SO2的浓度比率，根据分析与计算结果，对入炉空气的流量进行控制。一般入炉空气分为两路，一路空气(约80％)采用与酸性气流量的比值控制，另一路空气(约20％)由以尾气质量为基准的反馈控制细调。

4、硫磺比值分析仪介绍

在线硫磺比值仪分析仪主要分析硫磺回收装置尾气中的H2S和SO2的相对浓度，并计算比值，将信号传递给DCS中控系统，由中控系统控制空气进气球阀，实现反馈控制。OMA-3510仪表测量原理光源发出的紫外光先通过光纤传输进入测量室，并且紫外光在穿过测量室时会被样气吸收。经过样气吸收后的紫外光再通过光纤传输到光谱仪。被吸收后的紫外光在光谱仪内部经过凹面光栅分光，由阵列传感器将分光后的光信号转换为电信号，获得气体的连续吸收光谱信息。仪表根据此光谱信息采用紫外差分吸收光谱技术，得到被测气体的浓度。仪表整个测量过程原理示意图如图1所示。此外，吸收光谱的原理决定了不同气体具有不同的特征吸收光谱，同种气体在不同波长上具有不同的吸收。

5、系统现场应用

OMA -3510在线硫磺比值分析仪主要由采样探头箱、中央单元和气路控制单元三部分组成，其中采样探头箱直接安装在工艺管道上，中央单元和气路控制单元安装在户外机柜内。OMA-3510在线硫磺比值分析仪的关键点在于样气预处理系统中各个流路器件的温度控制，在合理温度控制的基础上，系统对取样管路进行自动的周期性反吹，确保系统能定期清除残存在流路器件内壁的液硫或其它杂质，同时避免了气体室玻片污染问题。此系统已经在多个应用场合进行现场试验，试验结果表明其除硫效果明显，工作稳定，维护周期长，一般只需要半年以上维护一次，保障了硫磺回收工艺的正常调节。

6 总结

硫磺回收装置是石油化工、天然气化工以及煤化工工艺过程中必不可少的环节，在硫磺回收装置中应用硫磺比值分析仪可以有效地提高硫的回收率，降低SO2 等酸性气的排放量，有利于企业实现节能减排，保护环境等目标。同时如何使在线分析系统在硫磺回收工艺中持续、稳定、有效分析，是优化工艺、提高产率的关键点，对硫磺回收在线分析系统的开发应用，将会大大提高我国硫磺回收工艺水平，促进下游硫磺产业发展，真正做到环境保护和资源开发合理利用。

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