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紫外吸收光度分析儀在丁辛醇造氣裝置中的應用

某丁辛醇造氣裝置是采用美國GE能源公司重油氣化工藝**技術生産合成氣。焦油與氣化劑(工藝水和氧氣)通過工藝燒嘴進入造氣爐,在造氣爐高溫條件下發生部分氧化反應生成合成氣。送往下一工段[1]。合成氣主要成分為H2、CO,含少量CO2、CH4、Ar、H2S、COS、其中H2S含量是一項重要的工藝指标,直接影響的合成氣的産品質量,含量高将導緻下一工段的催化劑中毒,裝置停工,為此,檢測H2S的含量及為重要,合成氣脫硫處理後要求H2S的含量控制在0~10×10-6
1 測量介質參數
 
合成氣中的H2S通過DEA吸收與再生單元降
 
低 H2S的含量,達到指标要求,組分及含量見表1。
 
表 1 合成氣中H2S組分及含量/%
 
介質 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


吸收與其濃度成線性關系的原理實現定量測量[2]
 
光源發出全波長光束,經聚光器彙聚後進入入射光纖,并由該光纖導入到測量探頭内,經氣體吸收後的光束沿反射光纖進入散光器,發散光束由分光光栅分成按波長排列的光譜,再由二極管陣列檢測器檢測出光譜中不同波長的強度并轉換成電信号,送數據處理單元進行處理,計算出不同組份的濃度數值。具體工作原理見圖1。
 
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2 紫外吸收光度分析儀工作原理 圖1 紫外分析儀工作原理
 
紫外吸收光度分析儀是測量介質對紫外光的 3 紫外吸收光度分析儀選型
 

儀表技術人員經過多方考察與技術交流,**終選用了AAI公司的OMA-300型分析儀。
 
OMA-300是1個二級管陣列光纖過程分光光度計,連續測量試樣的吸收光譜。它包括1個光源、1個用于選擇特定波長的色散裝置、1個取樣系統和一個檢測器。OMA-300使用一個氙燈光源,1個全息光栅根據其波長來分散光,1對光纖探頭發射和接收通過流通池中試樣的光,使用1個1 024 個二極管陣列檢測器(DAD)來将光強度轉化為電信号。通過特征多波長方法連續測量和分析特征組分對特征光譜的吸收,從而計算出物流中的特征組分的濃度,通過簡單的觸屏用戶界面可以快速設置和标定[3]
 
OMA-300 是被設計用于在線分析的儀器,故要求其實時、精确連續地對濃度進行監控。安裝在用戶界面上的觸摸屏可以對單個信号和複合信
 
号進行理想的分析,支持快速安裝和校準。波長範圍為200~1 100 nm,可以通過具有1 024 個元素
 
的陣列二極管分光光度計進行監測。标準輸出包括4~20 mA 輸出到DCS 系統。
 
檢測器采用UV/VIS 1024二極管陣列DAD檢測器,較低的暗電流和大的電荷飽和使得要得到的信号具有較高的信噪比,檢測器的孔徑與光導纖維的數字孔徑相匹配,從而優化了光的通過量。具有寬廣的頻譜響應特性和在紫外線範圍内對H2S具有極高靈敏度。光源采用長壽命脈沖氙氣Xenon燈光源,低噪音特性,價格低廉[4]
4 樣品處理系統
 
儀表樣品預處理系統采用盤式的結構,安裝在2 mm不鏽鋼闆上,由C-型鋼連接固定,具有儀表手動校驗系統。閥件均采用SWAGELOK産品,所有與樣品接觸的材質均為316SS,不會與試樣起反應或污染試樣,不會吸附試樣中的組分。試樣通過預處理裝置後達到潔淨,無有害成分,并符合分析儀表檢測器對試樣的技術要求。經過預處理裝置後的試樣,其待測組分的濃度或組分不受影響。
 
工藝樣品經過前級減壓、水冷降溫、聚結過濾器後,通過沉降罐進行沉降脫水,再經過T 型過濾器進一步除塵過濾後,進入旋風制冷器進行冷卻脫液,再通過幹燥器和膜幹燥器後進入儀表進行分析。分析後樣品進入集氣管統一排放。流程圖
 

及配置詳見附件及詳盡圖紙。
 
5 分析小屋
 
分析儀表為保證運行穩定安裝在分析小屋内。分析小屋本體為型鋼焊接框架式結構,牆體夾層設計。機械強度滿足起吊、拖運、運輸及支撐牆面安裝設備的要求[5]
6 報警控制系統
 
測量介質有毒,分析小屋内安裝報警控制系統,防爆報警控制箱采用 SIEMENS 可編程序控制器作為控制中樞,配置報警指示燈,正常工作指示綠色,報警指示紅色。當分析屋内任一氣體檢測器達到報警限時,報警指示燈亮。配置測試按鈕1個,人為給一模拟報警信号,測試報警系統能否正常工作。配置聲光消除按鈕:當分析屋内任一氣體檢測器達到報警限時,警燈、警笛工作,此時按動聲光消除按鈕,警燈、警笛停止工作 5 min。正常工作時,分析小屋内排風扇受 PLC 的控制,排風扇每隔 1 h換氣 6 次,當分析小屋内任一氣體檢測器達到報警限時,室内報警燈亮,啟動室外聲光報警器,排風扇強制啟動,直到室内氣體濃度達到預報警限以下,并延時 5 min後方能停止,報警信号在實現現場報警同時向DCS輸送一組模拟信号。
7 結束語
 
紫外線通過測量介質産生信号衰減,根據衰減強度檢測出H2S氣體的濃度,紫外分析儀成為合成氣裝置測量低濃度H2S的解決方案。通過分析紫外吸收原理,制造出紫外分析儀應用系統。成功的檢測出合成氣中H2S含量。H2S含量是工藝操作的一個重要指标,直接影響到送往下一工段的産品質量。
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