煤制甲醇硫回收装置中硫比值分析仪的应用

袁涛　刘新利

摘 要：煤制甲醇硫磺回收工艺中H2S/SO2比值对提高硫磺回收率，降低SO2排放量起着至关重要的作用。通过阐述硫磺回收工艺原理，介绍硫比值分析仪的检测原理以及存在问题及处理方式，对H2S/SO2比值仪运行数据进行了分析，体现了硫比值仪在硫磺回收装置中的应用价值。

關键词：H2S/SO2比值;克劳斯法;紫外光谱法

石油化工已成为世界经济社会发展的重要推动力量，但对全球生态平衡造成了极大的破坏，在可控制的范围内进行石油化工的发展，减少污染物排放，严格落实环保法规，是我们需要解决的难题。煤化工生产过程中产生大量含有SO2和H2S酸性气，硫回收装置对于硫磺回收，减少酸性气排放起着至关重要的作用[1]。硫回收采用克劳斯工艺，通过合理控制H2S/SO2比值，为燃烧炉提供最佳反应条件，提高硫磺的回收率。

1 硫回收工艺原理

硫回收装置主要由脱硫、硫磺回收、尾气处理和污水汽提等四部分组成，其中，硫磺回收是整个装置的核心工艺，采用克劳斯部分燃烧法制硫[2]。燃烧炉内酸性气与空气发生不完全燃烧，反应放出大量的热，使得生成的SO2与未反应的H2S在高温条件下发生反应生成单质硫和水，剩余的H2S和SO2在催化剂的作用下发生克劳斯反应生成单质硫，硫磺回收基本原理方程式为[3]：

从式（1-3）中看出：反应过程中H2S/SO2配比达到2：1时，生成单质硫的转化效率最高。因此，控制好H2S/SO2的比值是提高硫磺转化率的关键，需要采用可靠技术对酸性气中的H2S、SO2组分实时分析，为硫磺回收提供最优配比。

2 硫比值分析仪的工作原理

目前市场上主要有美国AMETEK 880NSL硫比值分析仪、南化集团研究院的UV-II比值分析仪、加拿大Galvanic943硫磺比值分析仪、在线气相色谱等，检测方法主要有气相色谱法和紫外光谱法。对比煤化工企业几种硫比值仪的运行情况，AMETEK 880NSL硫比值仪相对成熟、性能稳定，尤其在在防止硫蒸气和水蒸气冷凝析出方面，有比较多的经验，在硫回收装置得到了广泛的应用。AMETEK 880NSL硫比值分析仪，采用紫外光度检测法，基于光谱分析中吸收光谱的比尔定律，其表达式为：

由式（2-1）可知，吸光度与待测组分浓度成正比。880-NSL比值仪采用一组多波长、无散射的紫外光谱，测量4通道互不干涉的紫外光谱吸收率。分别用于测量H2S、SO2、硫蒸气和参比基准，参比基准主要用于补偿和修正由于石英窗不干净、光强变化和其他干扰对测量精度影响。

880-NSL比值仪主要由电气控制部分、采样部分、光度计组成。

3 硫比值分析仪现场应用

3.1 硫比值仪存在问题及处理方式

①取样管路堵塞：蒸汽伴热及电伴热保温措施做好，同时控制好除雾器、测室、柱箱的加热温度，通过分析仪自动校零吹扫，疏通取样管线;②内部温度控制不正常：比值仪除雾器和测量室温度达不到设定值，停止采样，检查温控器是否正常工作，测温热电阻是否完好等，逐一排查处理;③测量光路污染：出现过量零点错误、低光亮等报警信息，通常是测量室两个石英窗镜片上附着有硫磺，使得透光率下降，此时将测量室拆下，清洗测量室两个石英镜片以及加热箱两个密封镜片;④正压防爆系统工作不正常：比值仪正压防爆系统一个重要的作用是利用干净的正压仪表风防止现场的腐蚀性气体进入仪表内部，影响内部件的使用寿命，必须重视分析仪的正压防爆系统的正常工作。

3.2 比值仪运行数据分析

蓝色表示H2S百分比浓度，绿色表示SO2百分比浓度，从图1中可以看出随着时间的推移，SO2浓度和H2S浓度呈相反变化趋势，在克劳斯反应中，SO2是由H2S部分燃烧产生，在生产工艺条件稳定和原料气体积分数一定条件下，SO2增加的同时H2S减少，SO2减少的同时H2S增加，说明燃烧炉处于可控状态，H2S与SO2的比值趋于某一值，偏离了理论的2：1，但SO2浓度与H2S浓度比值与燃烧炉的配风紧密相关，能够满足生产的控制要求。

4 结论

硫回收装置使用硫比值分析仪，满足了煤制甲醇尾气处理工艺流程要求，实现了生产参数的在线监测，实时反映生产过程工艺变化情况，通过配合合理的控制方式，充分提高硫磺回收效率，对稳定工艺、减少尾气排放有重要的指导作用。

参考文献：

[1]杨振.比值分析仪在硫磺回收装置中的应用[J].化工设计，2017（1）.

[2]佟新宇.硫磺装置硫比值分析仪的在线分析及应用控制[J].自动化仪表，2009（1）.

[3]国家环境保护局.石油化学工业废气治理[M].北京：中国环境科学出版社，1996：83-96.