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青島三華泰工程技術有限公司
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硫磺回收裝置在線分析系統的正確配置是優化操作控制、提高硫磺收率和確保煙氣中排放的污染物濃度達到環保標準的必要手段
硫磺回收裝置在線分析系統的正確配置是優化操作控制、提高硫磺收率和確保煙氣中排放的污染物濃度達到環保標準的必要手段。
圖1 新建硫磺回收裝置在線分析系統配置圖
⑴ 在進酸性氣分液罐前的管線上需設置酸性氣在線分析儀，分析酸性氣組成，前饋調節進燃燒爐80%的空氣量。酸性氣分析通常有兩種方案：一種是將酸性氣組成中H2S、HC、NH3等用在線色譜分析儀全部分析出來，然后據分析結果計算需要的配風量。另一種是用紫外或其它分析儀器在線分析H2S濃度，從而確定配風量。硫磺回收裝置酸性氣大致組成見表1。從數據上看，H2S占總量的80%，HC和NH3僅占總量的3.5%左右，其它16%左右的CO2與H2O對配風不產生影響。因此，控制80%的配風量沒有必要對HC和NH3作精確的分析，僅分析H2S濃度就已經足夠。
表1 某石化廠硫磺裝置酸性氣組成
組分 | 范圍/%mol | 設計值/%mol | 組分 | 范圍/%mol | 設計值/%mol |
H2S | 75～90 | 80 | NH3 | 1～2 | 1.5 |
CO2 | 10～15 | 12.5 | H2O | 3～5 | 4 |
HC | 1～2 | 2 | 總計 | 100 | 100 |
⑵ 在捕集器出口尾氣管線上設置尾氣在線分析儀，分析尾氣中H2S、SO2的含量，反饋調節進酸性氣燃燒爐20%的空氣量，以保證過程氣中H2S與SO2的摩爾比為2:1，使Claus反應轉化率達到，提高硫回收率，減少硫損失。在這個檢測點，多數硫磺回收裝置均采用AMETEK公司的880NSL尾氣比值分析儀，也有采用AAI TLG-837比值分析儀的。
表2 捕集器出口尾氣管線取樣點壓力、溫度和樣品組成
(某煤化工硫磺回收裝置數據)
操作壓力 | 0.03MPa(G) | 操作溫度 | 160℃ |
樣品組成/%mol | |||
H2S | 0.9 | H2O | 29.57 |
SO2 | 0.544 | CO | 0.154 |
COS | 0.0149 | SX | 0.037 |
CS2 | 0.078 | H2 | 1.56 |
CO2 | 8.47 | Ar | 0.687 |
N2 | 57.56 | 其它(CH4等) | — |
⑶ 急冷塔頂設H2濃度分析儀，用于調節還原反應中H2的加入量。這樣可做到S、SO2盡可能多地轉化為H2S又不浪費H2資源。在這個檢測點，多數制硫裝置都采用氣相色譜分析系統，應用情況較好。也有部分裝置采用熱導式H2分析儀，但因樣氣組成比較復雜，通常使用效果都不太好。
有的硫磺回收裝置將H2濃度測量點設計在吸收塔后的凈化尾氣管線上，取樣點壓力、溫度和樣品組成見表3。
表3 吸收塔后凈化尾氣管線取樣點壓力、溫度和樣品組成
（某煤化工硫磺回收裝置數據）
操作壓力 | 0.01MPa(G) | 操作溫度 | 40℃ |
樣品組成/%mol | |||
H2S | 0.03 | H2 | 2.3 |
N2 | 50.68 | CO | 0.165 |
CO2 | 39.63 | H2O | 6.62 |
⑷ 為防止硫化物的腐蝕，急冷塔底溫度控制在60～65℃，不大于75℃，頂部35℃。溫度過低則能耗增加。急冷水pH值控制在6～7pH之間，以保證硫化氫可被充分吸收。在急冷塔上部急冷水返塔管線上設pH值分析儀，當pH值偏低時增加注氨量。
⑸ 尾氣焚燒爐的一次空氣量根據燃料氣流量進行比例控制，二次空氣量由煙氣中的氧含量控制，通常煙氣氧含量在1.8～2%之間。氧含量的監測可在焚燒爐煙氣排放管道上設置在線氧含量分析儀。可選用價格較低、性能穩定的直插式氧化鋯氧分析儀。某石化硫磺裝置設計時采用取樣式磁氧分析儀測量煙氣氧含量，因取樣系統故障較多，系統不能連續正常運行，后改用直插式氧化鋯分析儀，一直運行正常。
⑹ 在煙囪設置一套SO2在線分析儀作為尾氣排放環保在線監測手段，常見方法是抽取采樣后用紅外分析儀進行測量，早期的系統因樣品處理系統不成熟，故障較多。當時系統是選用AMETEK公司專用于硫磺裝置的4600型SO2分析儀，效果很好，但價格較高。隨著CEMS系統技術的成熟，部分企業開始用抽取法CEMS系統的樣品系統對煙氣進行處理，用紅外分析儀分析，取得了較好效果。的技術則是插入式原位分析儀，分析原理有光學式和超導諧振式，維護和測量效果都不錯。
⑺ 主焚燒爐和尾氣焚燒爐均采用余熱鍋爐回收熱量，有些企業采用在線pH計和磷酸根分析儀測量廢熱鍋爐爐水品質，控制給水的加藥量，防止設備腐蝕。
硫磺回收裝置在線分析系統的正確配置是優化操作控制、提高硫磺收率和確保煙氣中排放的污染物濃度達到環保標準的必要手段。
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