硫磺回收尾气如何监测?美国AAI说它可以

 


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据美国AAI官网介绍,该技术利用最先进的 nova II™ 紫外-可见光二极管列阵测量器,实现全光谱监测,避免组分干扰,消除测量误差,提高精确度。
 
其特有的专利控雾探头设计,可以有效防止硫堵塞,而且若是采用蒸汽伴热,将更高效可靠并节约成本。而且探头与分析仪仅通过光缆连接,为分析仪安装位置提供了灵活性,并且样品不会进入分析仪机箱,独特设计理念让产品安全性和灵活性达到最高。
 
探头的自动反吹功能可以解决特殊状况下硫堵塞管路的问题;当过程气体样品出现问题时,分析仪可以发送报警信号,用氮气吹扫探头并将其封闭,避免硫蒸汽冷凝堵塞探头,官网介绍非常适用于克劳斯、超级克劳斯、超优克劳斯等硫磺回收工艺。
 
那到底克劳斯工艺是什么?是不是得跟大家介绍下,
 
克劳斯工艺

AAI_硫磺回收厂流程图.png

 
硫化氢浓度达到10ppm就是有毒的,达到800ppm就是致命的,并且对设备有非常高的腐蚀性,空气中硫化氢体积浓度高于4.3% 就是易燃的,大于1ppb就会有非常难闻的气味。
 
硫化氢大量的存在于化石燃料中。精炼厂的硫磺回收装置将从碳氢化合物中提取出的硫化氢转化为单质硫和水。单质硫可用于化肥,火药及其它行业中。
 
克劳斯是目前工业标准处理酸性气体中硫化氢的工艺。在反应炉中,硫化氢与氧气反应:
 
3H2S + 3⁄2O2 SO2 + H2O + 2H2S
 
催化反应器促进上一步的氧化反应产物进一步反应产生不同晶体形式的硫单质:
 
2H2S + SO2 2H2O + 3⁄XSX
 
H2S与SO2准确的2:1的当量比对于转化效率非常重要,从燃烧反应中可以看出,维持这个比例需要对氧气流量进行恒定的调节,克劳斯工艺的效率因此取决于准确,连续地测量H2S以及SO2的浓度。另外,监测仪器还需要能够检测出CS2和羰基硫(COS),当这些成分存在于尾气中,表明催化剂床存在的潜在问题。
 
需氧量
 
由前段介绍可以看出,硫磺回收的效率取决于克劳斯反应中维持H2S/SO2比值在一个特定数值或范围内的能力。此种调整的能力需要实时知道准确的H2S/SO2比值数据。
 
TLG-837硫磺尾气比值分析仪能够连续的监控硫化氢与二氧化硫的比值数据,并持续的输出需氧量的信号给控制系统。此外,操作者还可以要求读取COS和CS2等反应副产物的浓度数据。 
我们还是来看看AAI这项概念技术的创新性与实用性。
 
1.检测原理

AAI运行原理.png

 
使用紫外-可见光原理来检测硫磺尾气中的化学组分。系统在200纳米到800纳米波段获得高分辨率光谱,在此波段H2S, SO2, COS, and CS2 均有独特且明显的吸光度曲线。
 
2.光学结构

AAI_光学结构.gif

 
使用长寿命氙灯光源发射光信号,通过流通池盘与样品接触。此信号由光源发出,通过光缆传入探头顶端流通池盘,与样品气接触。混合有不同化学物质组成的样品对光有独特的吸收,此光信号传出流通池,通过光缆回到检测仪。
 
3.硫磺尾气的吸光度光谱图

AAI硫磺尾气吸光度光谱图.png

 
通过检测独特的化学组分吸光度光谱来分析组分浓度,通过数学运算将样品总吸光度曲线分离成对应不同组分浓度的吸光度曲线,每种曲线在不同波段的高度综合运算反映出实际对应的硫磺尾气化学物质的真实浓度。
 
4.多组分测量

AAI多组分测量.png

 
能够连续监测H2S与SO2(可选测量COS与CS2)的浓度,利用独特算法分离吸光度总曲线,通过上百个数据采集点利用回归算法使其对应每一种不同被测物质曲线。此种途径要比传统的滤光片转盘要高级很多,因为此种做法使得分析仪没有可活动部件,没有滤光片及组分的相互干扰。

AAI用户界面.png

 
最后就是AAI官网介绍的,专有的ECLIPSE软件将得到的光谱数据处理成实际的浓度读书。在触摸屏控制器上,分析仪的操作者可以非常容易的在不同的界面(走势图,光谱图,浓度读书等等)切换,并且可以自行的,随时设定调整报警,输出,吹扫清零等等。
 
而且其技术还有一个创新点,就是原位采样,这个貌似有点吊。
 
我们来看看采用AAI专利的原位控雾探头来实现硫磺尾气的取样。



 
1.控雾探头
 
控雾取样探头被设计为轻巧,紧实的结构,此探头可以由仅仅一位工人来安装。探头通过法兰直接安装在样品管道上。
 
样品气与光信号实际接触的部位位于探头顶端的样品流通池盘内部。光信号通过流通池盘的一端进入内部与样品气接触,再通过另一端流出。
 
2.自动除硫
 
硫磺尾气中含有单质硫,很容易冷凝,堵塞管道,阻挡光信号的通过。样品气在探头中上升进入到流通池盘的过程中,控雾探头将硫单质去除,防止其阻塞流通池盘。探头利用克劳斯反应产生的蒸汽来控制探头内部的温度,确保在此温度下单质硫冷凝为液滴,并且回流到样品管道中。
 
在探头内部,与探头同心配有一控雾管道,低压蒸汽不断流过控雾管道。低压蒸汽比硫磺尾气温度低很多,因此低压蒸汽对上升的尾气起到冷却的作用。硫元素的沸点是硫磺尾气各种气体中最低的,由于低压蒸汽的冷却作用,所有上升气体中的单质硫被有效的冷凝,使得所有其它的气体成分继续上升到探头顶部。
 
样品气与光信号接触的位置位于探头顶部的流通池盘内部。流通池盘内部包含有一个供高压蒸汽流通的通道,高压蒸汽的目的是加热流通池盘,确保任何没有被之前步骤冷凝的硫单质保持在气态。消除了硫单质会在流通池盘中冷凝的隐患。
 
引射器产生了文丘里效应,使得样品气被抽入探头内部,上升到流通池盘内部进行分析,并回流到样品管道中。
 
若是选用AAI的配套实用控制面板,用户也可以自己制造此控制面板,包括:
 
1.控制探头内部控雾管道中的低压蒸汽压力
 
2.控制探头顶端流通池盘中的高压蒸汽压力
 
3.提供自动清零功能的气体
 
4.提供自动校准功能的标准校准气体
 
5.控制引射气的流量
 
6.提供工艺故障自动反吹功能:如果现场工艺出现故障,分析仪会命令探头密封流通池盘,使其与样品气体隔离,并通过UCP用氮气不断吹扫流通池,防止流通池畔堵塞。
 
 
而且该分析技术的革新有个好处,那就是安全,这是所有分析的终极要素,其它所有尾气比值分析仪的主要缺陷在于它们将样品引入到分析仪内部进行测量。此种结构不仅使得机箱内部电气元件更容易被腐蚀,并且也会给人员造成潜在致命威胁:一旦分析仪内部发生泄漏,特别是在密闭机柜或小屋内部,操作人员会有致命危险。
 
AAI这项技术的最大不同是使用了光缆:我们将光引入到样品中,而不是将样品引入到光中。有毒有害的样品气仅仅在探头内部流通,永远不会进入到含有电气元件的分析仪机箱内部。我们可以看美国AAI如何阐述在线过程分析仪的安全性?得出自己的思考。
 
你说我为这个公司做了广告?你我都是高智商分子,有必要藏着掖着嘛?人家都没给我广告费,我有必要嘛,而且你没看出来我都是科普的知识点嘛?如果你觉得这是,那你可以选择性过滤,对不对。 
 

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