紫外吸收光度分析仪在丁辛醇造气装置中的应用

某丁辛醇造气装置是采用美**GE能源公司重油气化工艺**技术生产合成气。焦油与气化剂(工艺水和氧气)通过工艺烧嘴进入造气炉,在造气炉高温条件下发生部分氧化反应生成合成气。送往下一工段[1]。合成气主要成分为H2、CO,含少量CO2、CH4、Ar、H2S、COS、其中H2S含量是一项重要的工艺指标,直接影响的合成气的产品质量,含量高将导致下一工段的催化剂中毒,装置停工,为此,检测H2S的含量及为重要,合成气脱硫处理后要求H2S的含量控制在0~10×10-6
1 测量介质参数
 
合成气中的H2S通过DEA吸收与再生单元降
 
低 H2S的含量,达到指标要求,组分及含量见表1。
 
表 1 合成气中H2S组分及含量/%
 
介质 CO H2 CO2 CH4 Ar H2S COS
含量 49.34 50.03 0.11 0.31 0.06 0.000 413 0.000 8


吸收与其浓度成线性关系的原理实现定量测量[2]
 
光源发出全波长光束,经聚光器汇聚后进入入射光纤,并由该光纤导入到测量探头内,经气体吸收后的光束沿反射光纤进入散光器,发散光束由分光光栅分成按波长排列的光谱,再由二极管阵列检测器检测出光谱中不同波长的强度并转换成电信号,送数据处理单元进行处理,计算出不同组份的浓度数值。具体工作原理见图1。
 
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2 紫外吸收光度分析仪工作原理 图1 紫外分析仪工作原理
 
紫外吸收光度分析仪是测量介质对紫外光的 3 紫外吸收光度分析仪选型
 

仪表技术人员经过多方考察与技术交流,**终选用了AAI公司的OMA-300型分析仪。
 
OMA-300是1个二级管阵列光纤过程分光光度计,连续测量试样的吸收光谱。它包括1个光源、1个用于选择特定波长的色散装置、1个取样系统和一个检测器。OMA-300使用一个氙灯光源,1个全息光栅根据其波长来分散光,1对光纤探头发射和接收通过流通池中试样的光,使用1个1 024 个二极管阵列检测器(DAD)来将光强度转化为电信号。通过特征多波长方法连续测量和分析特征组分对特征光谱的吸收,从而计算出物流中的特征组分的浓度,通过简单的触屏用户界面可以快速设置和标定[3]
 
OMA-300 是被设计用于在线分析的仪器,故要求其实时、**连续地对浓度进行监控。安装在用户界面上的触摸屏可以对单个信号和复合信
 
号进行理想的分析,支持快速安装和校准。波长范围为200~1 100 nm,可以通过具有1 024 个元素
 
的阵列二极管分光光度计进行监测。标准输出包括4~20 mA 输出到DCS 系统。
 
检测器采用UV/VIS 1024二极管阵列DAD检测器,较低的暗电流和大的电荷饱和使得要得到的信号具有较高的信噪比,检测器的孔径与光导纤维的数字孔径相匹配,从而优化了光的通过量。具有宽广的频谱响应特性和在紫外线范围内对H2S具有极高灵敏度。光源采用长寿命脉冲氙气Xenon灯光源,低噪音特性,价格低廉[4]
4 样品处理系统
 
仪表样品预处理系统采用盘式的结构,安装在2 mm不锈钢板上,由C-型钢连接固定,具有仪表手动校验系统。阀件均采用SWAGELOK产品,所有与样品接触的材质均为316SS,不会与试样起反应或污染试样,不会吸附试样中的组分。试样通过预处理装置后达到洁净,无有害成分,并符合分析仪表检测器对试样的技术要求。经过预处理装置后的试样,其待测组分的浓度或组分不受影响。
 
工艺样品经过前级减压、水冷降温、聚结过滤器后,通过沉降罐进行沉降脱水,再经过T 型过滤器进一步除尘过滤后,进入旋风制冷器进行冷却脱液,再通过干燥器和膜干燥器后进入仪表进行分析。分析后样品进入集气管统一排放。流程图
 

及配置详见附件及详尽图纸。
 
5 分析小屋
 
分析仪表为保证运行稳定安装在分析小屋内。分析小屋本体为型钢焊接框架式结构,墙体夹层设计。机械强度满足起吊、拖运、运输及支撑墙面安装设备的要求[5]
6 报警控制系统
 
测量介质有毒,分析小屋内安装报警控制系统,防爆报警控制箱采用 SIEMENS 可编程序控制器作为控制中枢,配置报警指示灯,正常工作指示绿色,报警指示红色。当分析屋内任一气体检测器达到报警限时,报警指示灯亮。配置测试按钮1个,人为给一模拟报警信号,测试报警系统能否正常工作。配置声光消除按钮:当分析屋内任一气体检测器达到报警限时,警灯、警笛工作,此时按动声光消除按钮,警灯、警笛停止工作 5 min。正常工作时,分析小屋内排风扇受 PLC 的控制,排风扇每隔 1 h换气 6 次,当分析小屋内任一气体检测器达到报警限时,室内报警灯亮,启动室外声光报警器,排风扇强制启动,直到室内气体浓度达到预报警限以下,并延时 5 min后方能停止,报警信号在实现现场报警同时向DCS输送一组模拟信号。
7 结束语
 
紫外线通过测量介质产生信号衰减,根据衰减强度检测出H2S气体的浓度,紫外分析仪成为合成气装置测量低浓度H2S的解决方案。通过分析紫外吸收原理,制造出紫外分析仪应用系统。成功的检测出合成气中H2S含量。H2S含量是工艺操作的一个重要指标,直接影响到送往下一工段的产品质量。