硫磺回收裝置在線(xiàn)分析系統(tǒng)的正確配置是優(yōu)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(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的必要手段。
圖1 新建硫磺回收裝置在線(xiàn)分析系統(tǒng)配置圖
⑴ 在進(jìn)酸性氣分液罐前的管線(xiàn)上需設(shè)置酸性氣在線(xiàn)分析儀，分析酸性氣組成，前饋調(diào)節(jié)進(jìn)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(xiàn)色譜分析儀全部分析出來(lái)，然后據(jù)分析結(jié)果計(jì)算需要的配風(fēng)量。另一種是用紫外或其它分析儀器在線(xiàn)分析H2S濃度，從而確定配風(fēng)量。硫磺回收裝置酸性氣大致組成見(jiàn)表1。從數(shù)據(jù)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(duì)配風(fēng)不產(chǎn)生影響。因此，控制80%的配風(fēng)量沒(méi)有必要對(duì)HC和NH3作精確的分析，僅分析H2S濃度就已經(jīng)足夠。
表1 某石化廠硫磺裝置酸性氣組成
組分 | 范圍/%mol | 設(shè)計(jì)值/%mol | 組分 | 范圍/%mol | 設(shè)計(jì)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(jì) | 100 | 100 |
⑵ 在捕集器出口尾氣管線(xiàn)上設(shè)置尾氣在線(xiàn)分析儀，分析尾氣中H2S、SO2的含量，反饋調(diào)節(jié)進(jìn)酸性氣燃燒爐20%的空氣量，以保證過(guò)程氣中H2S與SO2的摩爾比為2:1，使Claus反應(yīng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到，提高硫回收率，減少硫損失。在這個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，多數(shù)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(xiàn)取樣點(diǎn)壓力、溫度和樣品組成
(某煤化工硫磺回收裝置數(shù)據(jù))
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(shè)H2濃度分析儀，用于調(diào)節(jié)還原反應(yīng)中H2的加入量。這樣可做到S、SO2盡可能多地轉(zhuǎn)化為H2S又不浪費(fèi)H2資源。在這個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，多數(shù)制硫裝置都采用氣相色譜分析系統(tǒng)，應(yīng)用情況較好。也有部分裝置采用熱導(dǎo)式H2分析儀，但因樣氣組成比較復(fù)雜，通常使用效果都不太好。
有的硫磺回收裝置將H2濃度測(cè)量點(diǎn)設(shè)計(jì)在吸收塔后的凈化尾氣管線(xiàn)上，取樣點(diǎn)壓力、溫度和樣品組成見(jiàn)表3。
表3 吸收塔后凈化尾氣管線(xiàn)取樣點(diǎn)壓力、溫度和樣品組成
（某煤化工硫磺回收裝置數(shù)據(jù)）
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(guò)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(xiàn)上設(shè)pH值分析儀，當(dāng)pH值偏低時(shí)增加注氨量。
⑸ 尾氣焚燒爐的一次空氣量根據(jù)燃料氣流量進(jìn)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(jiān)測(cè)可在焚燒爐煙氣排放管道上設(shè)置在線(xiàn)氧含量分析儀?？蛇x用價(jià)格較低、性能穩(wěn)定的直插式氧化鋯氧分析儀。某石化硫磺裝置設(shè)計(jì)時(shí)采用取樣式磁氧分析儀測(cè)量煙氣氧含量，因取樣系統(tǒng)故障較多，系統(tǒng)不能連續(xù)正常運(yùn)行，后改用直插式氧化鋯分析儀，一直運(yùn)行正常。
⑹ 在煙囪設(shè)置一套SO2在線(xiàn)分析儀作為尾氣排放環(huán)保在線(xiàn)監(jiān)測(cè)手段，常見(jiàn)方法是抽取采樣后用紅外分析儀進(jìn)行測(cè)量，早期的系統(tǒng)因樣品處理系統(tǒng)不成熟，故障較多。當(dāng)時(shí)系統(tǒng)是選用AMETEK公司專(zhuān)用于硫磺裝置的4600型SO2分析儀，效果很好，但價(jià)格較高。隨著CEMS系統(tǒng)技術(shù)的成熟，部分企業(yè)開(kāi)始用抽取法CEMS系統(tǒng)的樣品系統(tǒng)對(duì)煙氣進(jìn)行處理，用紅外分析儀分析，取得了較好效果。的技術(shù)則是插入式原位分析儀，分析原理有光學(xué)式和超導(dǎo)諧振式，維護(hù)和測(cè)量效果都不錯(cuò)。
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(yè)采用在線(xiàn)pH計(jì)和磷酸根分析儀測(cè)量廢熱鍋爐爐水品質(zhì)，控制給水的加藥量，防止設(shè)備腐蝕。
硫磺回收裝置在線(xiàn)分析系統(tǒng)的正確配置是優(yōu)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(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的必要手段。
