1、LOGO硫酸装置SO2、O2含量在线分析方案聚光科技聚光科技( (杭州杭州) )股份有限公司股份有限公司Company Logo 目 录123 3硫酸生产工艺简介硫酸生产工艺简介硫磺制酸在线分析技术硫磺制酸在线分析技术硫酸生产尾气有害物处理和排放监测硫酸生产尾气有害物处理和排放监测 Company Logo1. 硫酸生产工艺简介硫酸生产工艺简介Company Logo1.1 硫酸的性质和用途硫酸的性质和用途v 硫酸硫酸H2SO4，外观为无色透明的油状液体，相对分子质量，外观为无色透明的油状液体，相对分子质量98.078，密度密度(20)1.8305g/cm3。硫酸是强酸之一。硫酸是强酸之一。v
2、 浓硫酸有其特殊的性质：浓硫酸有其特殊的性质：物理性质方面，有相对密度大、沸点高、物理性质方面，有相对密度大、沸点高、液面上水蒸气的平衡分压极低等特性；化学性质方面，有氧化、液面上水蒸气的平衡分压极低等特性；化学性质方面，有氧化、脱水和磺化的特性。脱水和磺化的特性。v 工业上使用的硫酸是硫酸的水溶液，工业上使用的硫酸是硫酸的水溶液，即即SO3与与H2O的摩尔比的摩尔比1的的物质。物质。v 发烟硫酸是发烟硫酸是SO3的的H2SO4溶液，溶液，SO3与与H2O的摩尔比的摩尔比1，因其暴，因其暴露于空气中，逸出的露于空气中，逸出的SO3与空气中的水分结合形成白色酸雾，故与空气中的水分结合形成白色酸雾
3、，故称之为发烟硫酸。称之为发烟硫酸。Company Logov 硫酸用途非常广泛，主要用途是生产化学肥料，硫酸用途非常广泛，主要用途是生产化学肥料，如磷铵、重过磷酸钙、如磷铵、重过磷酸钙、硫铵等。在我国，硫酸产量的硫铵等。在我国，硫酸产量的60以上用于生产磷肥和复肥。以上用于生产磷肥和复肥。v 在化学工业中，在化学工业中，硫酸是生产各种硫酸盐的主要原料，是塑料、人造纤硫酸是生产各种硫酸盐的主要原料，是塑料、人造纤维、染料、油漆、药物等生产中不可缺少的原料；维、染料、油漆、药物等生产中不可缺少的原料；v 在石油工业中，在石油工业中，石油精炼需使用大量硫酸作为洗涤剂，以除去石油产石油精炼需使用大量
4、硫酸作为洗涤剂，以除去石油产品中的不饱和烃和硫化物等杂质；品中的不饱和烃和硫化物等杂质；v 在冶金工业中，在冶金工业中，钢材加工及成品的酸洗要用硫酸，电解法精炼铜、锌、钢材加工及成品的酸洗要用硫酸，电解法精炼铜、锌、镉、镍时，电解液需使用硫酸；镉、镍时，电解液需使用硫酸；v 在火炸药及国防工业中，在火炸药及国防工业中，浓硫酸用于制取硝化甘油、硝化纤维、三硝浓硫酸用于制取硝化甘油、硝化纤维、三硝基甲苯等炸药。基甲苯等炸药。Company Logo1.2 硫酸的生产方法硫酸的生产方法v 接触法制酸几乎是目前世界上硫酸工业的惟一生产方法。根据生产接触法制酸几乎是目前世界上硫酸工业的惟一生产方法。根据
5、生产原料的不同，硫酸的生产方法有以下几种：原料的不同，硫酸的生产方法有以下几种： (1)硫磺制酸硫磺制酸 (2)硫铁矿制酸硫铁矿制酸 (3)冶炼烟气制酸冶炼烟气制酸 (4)硫化氢制酸硫化氢制酸 (5)磷石膏制酸磷石膏制酸 Company Logov 据统计，据统计，2008年全国硫酸产量年全国硫酸产量5379万吨，受金融危机影响同比下降万吨，受金融危机影响同比下降5.6%。其中硫磺制酸。其中硫磺制酸2081万吨，同比下降万吨，同比下降20.7%；冶炼烟气制酸；冶炼烟气制酸1543万吨，同比增长万吨，同比增长16.8%；硫铁矿制酸；硫铁矿制酸1686万吨，同比下降万吨，同比下降1.1%；其它；其
6、它原料制酸原料制酸69万吨。万吨。 Company Logo1.3 接触法制造硫酸的基本工序接触法制造硫酸的基本工序v 接触法制造硫酸的生产过程包含以下三个基本工序：接触法制造硫酸的生产过程包含以下三个基本工序：v 第一，由含硫原料制取含二氧化硫气体。实现这一过程需将含硫原料第一，由含硫原料制取含二氧化硫气体。实现这一过程需将含硫原料焙烧，故工业上称之为焙烧，故工业上称之为“焙烧焙烧”。 S + O2 = SO2 + Qv 第二，将含二氧化硫和氧的气体催化转化为三氧化硫，工业上称之为第二，将含二氧化硫和氧的气体催化转化为三氧化硫，工业上称之为“转化转化”。 SO2 + O2 = SO3 + Q
7、v 第三，将三氧化硫与水结合成硫酸。实现这一过程需将转化所得三氧第三，将三氧化硫与水结合成硫酸。实现这一过程需将转化所得三氧化硫气体用硫酸吸收，工业上称之为化硫气体用硫酸吸收，工业上称之为“吸收吸收”。 SO3 + H2O = H2SO4 + QCompany Logo1.4 硫磺制酸硫磺制酸图图1-2 硫磺制酸生产流程图硫磺制酸生产流程图1一焚硫炉；一焚硫炉；2一废热锅炉；一废热锅炉；3一省煤一省煤-过热器；过热器；4一第二过热器；一第二过热器；5一转化器；一转化器；6一第一换热器；一第一换热器；7一第一吸收塔；一第一吸收塔；8一第二吸收塔；一第二吸收塔；9，10，14一冷却器；一冷却器；1
8、1，12，15一酸贮槽；一酸贮槽；13一干燥塔；一干燥塔；16一鼓风机一鼓风机Company Logov 空气经鼓风机加压后送入干燥塔，用浓硫酸干燥。干燥空气在焚硫炉空气经鼓风机加压后送入干燥塔，用浓硫酸干燥。干燥空气在焚硫炉内与喷入的液体硫磺反应，生成二氧化硫气体。高温二氧化硫气直接内与喷入的液体硫磺反应，生成二氧化硫气体。高温二氧化硫气直接进入废热锅炉，气温降到适合于进转化器温度，进入转化器。进入废热锅炉，气温降到适合于进转化器温度，进入转化器。v 该工艺采用该工艺采用“两转两吸两转两吸”流程，炉气进行一次转化、一次吸收后，再流程，炉气进行一次转化、一次吸收后，再进行第二次转化和第二次吸收
9、。进行第二次转化和第二次吸收。Company Logo1.5 硫铁矿制酸硫铁矿制酸v 硫铁矿制酸的硫铁矿制酸的基本工艺过程为沸腾焙烧、电除尘、酸洗净化、电除雾、基本工艺过程为沸腾焙烧、电除尘、酸洗净化、电除雾、塔式干吸、两转两吸，塔式干吸、两转两吸，见图见图1-3。.v 在图在图1-3所示工艺中，采用所示工艺中，采用3 + 1式两次转化工艺。式两次转化工艺。 图图1-3 硫铁矿为原料的接触法硫酸生产工艺流程简图硫铁矿为原料的接触法硫酸生产工艺流程简图1沸腾焙烧炉；沸腾焙烧炉；2空气鼓风机；空气鼓风机；3废热锅炉；废热锅炉；4旋风除尘器；旋风除尘器；5电除尘器；电除尘器；6冷却塔；冷却塔； 7洗
10、涤塔；洗涤塔；8循环槽；循环槽；9稀酸泵；稀酸泵；10气体冷凝器；气体冷凝器；11第一级电除雾器；第一级电除雾器；12第二级电除雾器；第二级电除雾器； 13干燥塔；干燥塔；14，24循环槽及酸泵；循环槽及酸泵；15，25酸冷却器；酸冷却器；16二氧化硫鼓风机；二氧化硫鼓风机； 17，18，20，21气体换热器；气体换热器；19转化器；转化器；22中间吸收塔；中间吸收塔；23最终吸收塔最终吸收塔Company Logo1.6 冶炼烟气制酸冶炼烟气制酸v 有色金属矿多以硫化物形态存在，在冶炼过程中有有色金属矿多以硫化物形态存在，在冶炼过程中有SO2烟气产生。烟气产生。从从冶炼烟气的数量多少及其能否
11、直接用以制造硫酸等多方面考虑，冶炼烟气的数量多少及其能否直接用以制造硫酸等多方面考虑，最理最理想的气源是炼铜和炼锌烟气。想的气源是炼铜和炼锌烟气。v 由于冶炼设备和操作技术水平所限，过去冶炼烟气的气量和浓度波动由于冶炼设备和操作技术水平所限，过去冶炼烟气的气量和浓度波动很大，而且很大，而且SO2浓度低、成分复杂。浓度低、成分复杂。v 近年来，国内外对冶炼技术和设备进行了较大改进，如冶炼过程采用近年来，国内外对冶炼技术和设备进行了较大改进，如冶炼过程采用富氧密闭操作，或采用新型冶炼设备，如闪速熔炉、氧气顶吹转炉以富氧密闭操作，或采用新型冶炼设备，如闪速熔炉、氧气顶吹转炉以及湿法冶金技术等。其结果
12、是烟气中及湿法冶金技术等。其结果是烟气中SO2浓度得到提高，能很好地适浓度得到提高，能很好地适应烟气制酸的要求。应烟气制酸的要求。Company Logo1.7 H2S湿法催化氧化制造硫酸湿法催化氧化制造硫酸v 在石油炼厂气、油田气、天然气、焦炉气和发生炉煤气中含有数量可在石油炼厂气、油田气、天然气、焦炉气和发生炉煤气中含有数量可观的观的H2S，根据硫方法的不同，可得到硫磺、硫化氢或其它硫化物。，根据硫方法的不同，可得到硫磺、硫化氢或其它硫化物。v H2S湿法催化氧化制造硫酸的方法是指硫化氢燃烧以后的湿法催化氧化制造硫酸的方法是指硫化氢燃烧以后的SO2炉气进炉气进入转化器前不除掉其中的蒸汽，也
13、就是说入转化器前不除掉其中的蒸汽，也就是说SO2在大量蒸汽存在下进行在大量蒸汽存在下进行转化，故称之为湿法催化氧化接触法，工艺流程见图转化，故称之为湿法催化氧化接触法，工艺流程见图1-4。Company Logo图图1-4 硫化氢湿法催化氧化制硫酸工艺流程图硫化氢湿法催化氧化制硫酸工艺流程图 Company Logo1.8 磷石膏制硫酸磷石膏制硫酸v 可以利用湿法磷酸工业副产的磷石膏可以利用湿法磷酸工业副产的磷石膏(CaSO4)制造硫酸和水泥。制造硫酸和水泥。硫酸钙受热硫酸钙受热可直接分解，反应如下。可直接分解，反应如下。v CaSO4 = CaO + SO2 + O2v 磷石膏制酸的工艺流程
14、与硫铁矿制酸没有多大区别，如图磷石膏制酸的工艺流程与硫铁矿制酸没有多大区别，如图1-5所示。所示。图图1-5 磷石膏制硫酸装置的生产流程图磷石膏制硫酸装置的生产流程图1干燥窑；干燥窑；2料仓；料仓；3斗式提升机；斗式提升机；4球磨机；球磨机；5回转窑；回转窑；6冷却滚筒冷却滚筒 Company Logo2. 硫磺制酸在线分析技术硫磺制酸在线分析技术Company Logo2.1 硫磺制酸装置的主要在线分析项目硫磺制酸装置的主要在线分析项目v 硫磺制酸的在线分析测点，位于废热锅炉出口至转化器之间的管道上，硫磺制酸的在线分析测点，位于废热锅炉出口至转化器之间的管道上，测量炉气中测量炉气中SO2和和
15、O2的含量，如图的含量，如图2-1所示。所示。 图图2-1 硫磺制酸装置主要在线分析项目和测量点位置图硫磺制酸装置主要在线分析项目和测量点位置图Company Logov (1)转化器入口气体中二氧化硫含量是制酸过程中一个极重要的综合性转化器入口气体中二氧化硫含量是制酸过程中一个极重要的综合性技术、经济及环保指标。技术、经济及环保指标。v 一般情况下，硫磺制酸采用一转一吸工艺，一般情况下，硫磺制酸采用一转一吸工艺，SO2控制在控制在89。采。采用两转两吸工艺，用两转两吸工艺，SO2控制在控制在1010.5%。Company Logov (2)转化器入口气体中氧含量也是制酸过程中一个重要的技术指
16、标。转化器入口气体中氧含量也是制酸过程中一个重要的技术指标。v 在线实时测量焚硫炉出口气体中的在线实时测量焚硫炉出口气体中的O2和和SO2含量，其目的是控制氧、含量，其目的是控制氧、硫的配比，而控制好硫的配比，而控制好O2/ SO2比是提高工艺转化率的关键因素之一，比是提高工艺转化率的关键因素之一，对提高产品收率、节能降耗具有重要意义。对提高产品收率、节能降耗具有重要意义。v 氧、硫比值一般控制在氧、硫比值一般控制在O2/ SO2 1.1。Company Logo2.2 取样点工况条件、样品组成和影响测量的主要问题取样点工况条件、样品组成和影响测量的主要问题v 取样点的工况条件、样品组成见硫磺
17、制酸装置分析仪数据表。取样点的工况条件、样品组成见硫磺制酸装置分析仪数据表。v 这里影响分析仪正常运行的主要问题是升华硫的堵塞和硫酸酸雾的腐这里影响分析仪正常运行的主要问题是升华硫的堵塞和硫酸酸雾的腐蚀。蚀。Company Logov (1)升华硫的堵塞问题升华硫的堵塞问题v 硫磺在高温下气化变成气体，这一现象称作硫的升华。硫磺在高温下气化变成气体，这一现象称作硫的升华。如果焚硫炉的如果焚硫炉的操作不当操作不当(供氧不足或喷硫量过大供氧不足或喷硫量过大)，或设备出现问题，或设备出现问题(喷硫枪喷雾效果喷硫枪喷雾效果不佳、枪头损坏或脱落等不佳、枪头损坏或脱落等)，极易产生硫升华现象。，极易产生硫
18、升华现象。v 样品中的硫蒸气在废热锅炉出口取样点样品中的硫蒸气在废热锅炉出口取样点420温度下不会冷凝，但在温度下不会冷凝，但在样品传输管线、样品处理部件和分析仪中，当温度降至样品传输管线、样品处理部件和分析仪中，当温度降至130以下时，以下时，便会冷却凝固粘附在器壁上而造成堵塞。便会冷却凝固粘附在器壁上而造成堵塞。v 除了硫蒸气的冷凝堵塞之外，除了硫蒸气的冷凝堵塞之外，在每次开车时，还存在柴油油烟的粘附在每次开车时，还存在柴油油烟的粘附堵塞问题。堵塞问题。Company Logov (2)硫酸酸露点腐蚀问题硫酸酸露点腐蚀问题v 焚硫炉内生成的焚硫炉内生成的SO2气体中，一部分气体中，一部分S
19、O2会转化成会转化成SO3(对于煤粉炉，对于煤粉炉，转化率一般为转化率一般为1%1.5%)。v SO3与炉气中的水蒸气结合生成硫酸蒸气，如果温度低于某一温度值，与炉气中的水蒸气结合生成硫酸蒸气，如果温度低于某一温度值，硫酸蒸气就会凝结形成硫酸溶液，从而造成腐蚀。硫酸蒸气就会凝结形成硫酸溶液，从而造成腐蚀。硫酸蒸气冷凝成硫硫酸蒸气冷凝成硫酸溶液所需最高温度简称为酸露点温度。酸溶液所需最高温度简称为酸露点温度。Company Logov 硫酸露点温度与样气的绝对压力、硫酸露点温度与样气的绝对压力、SO3含量、含量、H2O含量等因素有关。含量等因素有关。v 焚硫炉内的水分来自两个方面：焚硫炉内的水分
20、来自两个方面：一是来自硫磺中含有的碳氢化合物与一是来自硫磺中含有的碳氢化合物与空气中的氧反应，变成了空气中的氧反应，变成了CO2和和H2O；v 二是由于干燥塔顶的除雾器除雾效果不好，干燥后的空气中也会带进二是由于干燥塔顶的除雾器除雾效果不好，干燥后的空气中也会带进少量水分。少量水分。Company Logov 目前，有关酸露点的预测方法、计算式和图表很多，计算结果差异较目前，有关酸露点的预测方法、计算式和图表很多，计算结果差异较大。大。v 西北电力设计院张建中撰写的西北电力设计院张建中撰写的对烟气对烟气SOx排量计算、脱硫前后烟气排量计算、脱硫前后烟气露点温度预测及烟气腐蚀性评定中若干问题的讨
21、论露点温度预测及烟气腐蚀性评定中若干问题的讨论一文，对此进行一文，对此进行了较为详细的对比和分析，并提出了取舍意见，值得参考，原文如下。了较为详细的对比和分析，并提出了取舍意见，值得参考，原文如下。Company Logov Muller在在1955年使用热力学关系式计算了含有很低浓度硫酸蒸气的烟年使用热力学关系式计算了含有很低浓度硫酸蒸气的烟气露点，得到气露点，得到Muller露点温度曲线，该曲线为许多研究者的实验所证露点温度曲线，该曲线为许多研究者的实验所证实。此后，荷兰学者实。此后，荷兰学者A.G.Okkes根据根据Muller实验数据，提出了新的酸实验数据，提出了新的酸露点计算式：露点
22、计算式：v 表示水蒸气分压表示水蒸气分压/at， 表示表示SO3的分压的分压/at（工程大气压）（工程大气压）v 该式和该式和Muller曲线的计算式相比，计算精度比较高且适用范围广。曲线的计算式相比，计算精度比较高且适用范围广。v 聚光公司在含聚光公司在含SO2气体酸露点计算中采用的计算公式即为上式。气体酸露点计算中采用的计算公式即为上式。19. 28lg06. 1lg83.10lg6 .2725.203332SOSOOHDPPPPTOHP23SOPCompany Logov 根据根据翁福达州硫磺制酸翁福达州硫磺制酸SO2分析仪数据表分析仪数据表，焚硫炉出口气体的，焚硫炉出口气体的温度：温度
23、：420，压力，压力(绝压绝压)：132.5kPa(A)，SO2：10.718%，SO3：0.2%，H2O：0.133%。经计算，酸露点为经计算，酸露点为142.32。v 根据根据巴陵石化硫磺制酸工况调查表巴陵石化硫磺制酸工况调查表，焚硫炉出口气体的温度：，焚硫炉出口气体的温度：420，压力，压力(绝压绝压)：140kPa(A)，SO2：8%，SO3：3%，H2O：3%。经计算，酸露点为经计算，酸露点为216.9。Company Logov 巴陵石化炉气中巴陵石化炉气中H2O含量较高，是由于焚硫炉的原料除硫磺外，还掺含量较高，是由于焚硫炉的原料除硫磺外，还掺烧洞庭氮肥厂煤制合成气脱硫后送来的硫
24、化氢气体。烧洞庭氮肥厂煤制合成气脱硫后送来的硫化氢气体。据了解，焚硫炉据了解，焚硫炉掺烧硫化氢气体的情况在一部分硫磺制酸装置上也存在。掺烧硫化氢气体的情况在一部分硫磺制酸装置上也存在。v 如果伴热传输，这样高的温度无论是对于样品管线还是对于分析仪来如果伴热传输，这样高的温度无论是对于样品管线还是对于分析仪来说，都是难以承受的；如果不采取伴热措施，则会造成严重的腐蚀。说，都是难以承受的；如果不采取伴热措施，则会造成严重的腐蚀。Company Logo2.3 样品处理系统的设计样品处理系统的设计v 废热锅炉出口炉气中废热锅炉出口炉气中SO2含量的测量样品处理系统的设计，主要难点含量的测量样品处理系
25、统的设计，主要难点就是解决上面提到的升华硫堵塞和酸露点腐蚀问题。就是解决上面提到的升华硫堵塞和酸露点腐蚀问题。图图2-2 硫磺制酸废锅出口炉气硫磺制酸废锅出口炉气SO2测量样品处理系统示意图测量样品处理系统示意图Company Logov 取样和样品处理系统简要说明。取样和样品处理系统简要说明。v (1)炉气样品采用炉气样品采用316不锈钢管引出，不锈钢管不带保温层，裸露在空不锈钢管引出，不锈钢管不带保温层，裸露在空气中，使气中，使420高温样气自然冷却降温。高温样气自然冷却降温。v (2)将样气就近通入酸洗罐中进行鼓泡洗涤，洗涤液采用浓硫酸溶液。将样气就近通入酸洗罐中进行鼓泡洗涤，洗涤液采用
26、浓硫酸溶液。v 其作用一是除去样气中的升华硫和其他杂质其作用一是除去样气中的升华硫和其他杂质(如柴油油烟、颗粒物如柴油油烟、颗粒物)，二是吸收炉气中的硫酸蒸气二是吸收炉气中的硫酸蒸气 (当炉气温度降至当炉气温度降至300以下时，三氧化硫以下时，三氧化硫和水分已基本形成了硫酸蒸气和水分已基本形成了硫酸蒸气)，以减轻腐蚀并干燥样气。，以减轻腐蚀并干燥样气。Company Logov 酸洗罐材质采用酸洗罐材质采用316不锈钢，外带玻璃连通管，以便观察液位。酸洗不锈钢，外带玻璃连通管，以便观察液位。酸洗罐容积罐容积1.52.0L为宜，由于炉气含有水分，为宜，由于炉气含有水分，酸洗后会使浓硫酸稀释，酸洗
27、后会使浓硫酸稀释，体积增大，需要定期更换酸洗液，更换周期计算如下。体积增大，需要定期更换酸洗液，更换周期计算如下。v 翁福达州硫磺制酸装置，炉气含水量翁福达州硫磺制酸装置，炉气含水量0.133%：v 0.133%H2O=1330 ppmH2Ov =1330 18/24.04 mg/m3H2O = 997.5 mg/m3H2Ov = 1000 mg/m3H2O =1 g/m3H2OCompany Logov 设送至分析仪的样气流量为设送至分析仪的样气流量为2L/min，则，则v 2L/min 60min/h 24h/d 30d/月月= 86400L/月月= 86.4m3 /月月v 1 g/m3H
28、2O 86.4m3/月月= 86.4 g/月月H2O = 86.4 mL/月月H2Ov 酸洗罐中每月增加酸洗罐中每月增加86.4 mL水，对硫酸的浓度和体积影响不大，每月水，对硫酸的浓度和体积影响不大，每月更换一次酸洗液即可，维护量不大。更换一次酸洗液即可，维护量不大。Company Logov 巴陵石化硫磺制酸装置，由于掺烧硫化氢气体，炉气含水量较高，巴陵石化硫磺制酸装置，由于掺烧硫化氢气体，炉气含水量较高，为为3%：v 3% H2O =30000ppmH2Ov =30000 18/24.04 mg/m3H2O = 22500 mg/m3H2O = 22.5 g/m3H2Ov 22.5 g/
29、m3H2O 86.4m3/月月= 1944 g/月月H2O 2 L/月月H2Ov 酸洗罐中每月增加酸洗罐中每月增加2L水，含水量大。此时可考虑如下方案：采用两个水，含水量大。此时可考虑如下方案：采用两个酸洗罐并联连接，一用一备，每周切换一次，更换酸洗液。酸洗罐并联连接，一用一备，每周切换一次，更换酸洗液。v 根据巴陵石化工况表，炉气中根据巴陵石化工况表，炉气中SO3含量含量3% ，虽然含水，虽然含水3%，但酸洗后，但酸洗后硫酸浓度不会发生多大变化。硫酸浓度不会发生多大变化。Company Logov (3)经浓硫酸洗涤后的样气经两级纤维除雾器除去硫酸雾。经浓硫酸洗涤后的样气经两级纤维除雾器除去
30、硫酸雾。v 酸雾酸雾(acid fog)通常是指雾状的酸类物质。通常是指雾状的酸类物质。在空气中酸雾的颗粒很小，在空气中酸雾的颗粒很小，粒径为粒径为0.110 m，是介于烟气与水雾之间的物质，具有较强的腐蚀，是介于烟气与水雾之间的物质，具有较强的腐蚀性。性。v 样气经过酸洗后，仍然存在酸雾，酸雾的数量与硫酸浓度、酸洗温度样气经过酸洗后，仍然存在酸雾，酸雾的数量与硫酸浓度、酸洗温度有关。有关。硫酸浓度过高，产生酸雾多，浓度过低，溶解硫酸浓度过高，产生酸雾多，浓度过低，溶解SO2量大量大 。Company Logov 酸雾对系统腐蚀作用很明显，往往造成管路、阀件、流量计、仪表的酸雾对系统腐蚀作用很
31、明显，往往造成管路、阀件、流量计、仪表的腐蚀及透过率下降，预处理器件被腐蚀后会堵塞流体管路，镜片污染腐蚀及透过率下降，预处理器件被腐蚀后会堵塞流体管路，镜片污染后会造成透过率下降，甚至无法测量。后会造成透过率下降，甚至无法测量。v 经浓硫酸洗涤后的样气经两级纤维除雾器除去硫酸雾。经浓硫酸洗涤后的样气经两级纤维除雾器除去硫酸雾。v 纤维除雾器有多种类型，在硫酸装置纤维除雾器有多种类型，在硫酸装置SO2的分析中，我们采用聚光自的分析中，我们采用聚光自主研发并享有技术专利的特种纤维除雾器，过滤精度达到主研发并享有技术专利的特种纤维除雾器，过滤精度达到0.05m，可将酸雾基本除净。可将酸雾基本除净。C
32、ompany Logov (4)除去硫酸雾后的样气有隔膜泵抽吸增压，再经稳压稳流环节后送入除去硫酸雾后的样气有隔膜泵抽吸增压，再经稳压稳流环节后送入分析仪进行测量。分析仪进行测量。v 虽然样气压力为虽然样气压力为0.0325MPa(G)，但经过酸洗鼓泡和两级过滤除雾后，但经过酸洗鼓泡和两级过滤除雾后，压力有一定损失，泵送增压比较稳妥，且泵的抽吸作用有助于稳定酸压力有一定损失，泵送增压比较稳妥，且泵的抽吸作用有助于稳定酸洗罐液面上方的压力。洗罐液面上方的压力。Company Logo2.4 分析仪器的选型分析仪器的选型v (1)废热锅炉出口炉气中废热锅炉出口炉气中SO2含量的测量可采用聚光公司含
33、量的测量可采用聚光公司OMA-3110紫紫外分光光谱仪。外分光光谱仪。(a) 盘装式盘装式(OMA-2000) (b) 壁挂式壁挂式(OMA-3000)图图2-3 OMA系列紫外分光光谱仪系列紫外分光光谱仪v 该仪器主要由辐射光源、测量室、分光光谱仪三大部分组成，该仪器主要由辐射光源、测量室、分光光谱仪三大部分组成，辐射光源提供辐射光源提供仪器工作波段内的宽带光谱，通过光纤传输，使光线穿透流过测量室的待测仪器工作波段内的宽带光谱，通过光纤传输，使光线穿透流过测量室的待测样品，再传输到分光光谱仪，经分光元件分光后，各种不同波长的光能量由样品，再传输到分光光谱仪，经分光元件分光后，各种不同波长的光
34、能量由探测器采集并送至数据处理模块，通过光谱分析得到各待测组分的浓度。探测器采集并送至数据处理模块，通过光谱分析得到各待测组分的浓度。图图2-4 OMA系列紫外系列紫外-可见可见分光光谱仪的基本构成分光光谱仪的基本构成 Company Logov 光源光源 采用脉冲氙灯。采用脉冲氙灯。v 测量室测量室 有气体测量室和液体流通池等，以适应于不同的测量需求。有气体测量室和液体流通池等，以适应于不同的测量需求。v 分光及光谱采集单元分光及光谱采集单元 采用全息凹面光栅和采用全息凹面光栅和CCD阵列检测器。阵列检测器。v 数据处理和显示数据处理和显示 采用采用32位高性能位高性能ARM处理芯片和处理芯
35、片和WinCE操作系统，操作系统，操作方式为触摸屏。操作方式为触摸屏。测量组分测量组分测量下限测量下限最小量程最小量程SO20.1 ppm010ppmNO0.1 ppm010ppmNO21 ppm0100ppmNH30.1 ppm010ppmH2S0.1 ppm010ppmCOS5 ppm0500ppmCS20.1 ppm010ppmHCl500 ppm05Cl23 ppm0150ppmNCl31 ppm010ppmCH3I1 ppm010ppm表表2-1 OMA-3000典型测量组分典型测量组分 注：测量下限是在注：测量下限是在1m光程、光程、1个标准大气压、个标准大气压、20时测得的。时测
36、得的。检测波段范围检测波段范围190 450nm电子响应时间电子响应时间1s预热时间预热时间15s(氙灯氙灯)，0.5h(氘灯氘灯)线性度线性度1% F.S.零点漂移零点漂移1% F.S. (24h)重复性重复性1% F.S.4 420mA输出输出/输入输入5路路/6路（可配）路（可配）继电器输出继电器输出/输入输入8路路/8路（可配）路（可配）通信接口通信接口RS485, RS232/GPRS防爆等级防爆等级Ex pxmdCT4电源电源220VAC, 50Hz环境温度环境温度5 40C测量气室材料测量气室材料304/316L/哈氏合金哈氏合金/蒙乃尔蒙乃尔/PTFE等等光光 程程2mm2m样
37、气压力样气压力0.5bar5bar(A)样气温度样气温度20200样气流量样气流量0.1 L/min10L/min表表2-2 OMA-3000主要性能指标主要性能指标比较项目比较项目OMA分光光谱法测量技术分光光谱法测量技术非分光非分光NDIR、NDUV测量技术测量技术光谱范围光谱范围全息凹面光栅分光，全息凹面光栅分光，CCD阵列检测器，测量阵列检测器，测量完整的连续吸收光谱完整的连续吸收光谱非分光，采用带通滤光片，测量特征波长处的吸收非分光，采用带通滤光片，测量特征波长处的吸收光谱光谱波长分辨率波长分辨率高，高，1nm低，低，2030nm测量精度测量精度采集采集5122048个光谱数据，信息
38、量大，采用个光谱数据，信息量大，采用化学计量学算法，测量精度高，可有效解决化学计量学算法，测量精度高，可有效解决背景气体的交叉干扰及粉尘的消光干扰背景气体的交叉干扰及粉尘的消光干扰只能采集少数几个波长的透过率数据，信息量少，只能采集少数几个波长的透过率数据，信息量少， 算法简单，测量精度低，难以解决背景气体的交叉算法简单，测量精度低，难以解决背景气体的交叉干扰及粉尘的消光干扰干扰及粉尘的消光干扰测量组分数测量组分数测量组分数量多，通常可以达到测量组分数量多，通常可以达到37个个组分越多，需要越多的滤光片，使仪器性能降低，组分越多，需要越多的滤光片，使仪器性能降低，通常只能测通常只能测13个个量
39、程范围量程范围量程范围宽，被测气体浓度低时，利用气体量程范围宽，被测气体浓度低时，利用气体吸收强的波段分析，而浓度高时，利用气体吸收强的波段分析，而浓度高时，利用气体吸收弱的波段分析，可实现量程自动切换吸收弱的波段分析，可实现量程自动切换窄，单台仪器的测量波段固定，量程也固定；如需窄，单台仪器的测量波段固定，量程也固定；如需改变量程，只能换用不同长度的测量气室，因而无改变量程，只能换用不同长度的测量气室，因而无法实现量程自动切换法实现量程自动切换可靠性可靠性内部无任何运动部件，可靠性高内部无任何运动部件，可靠性高有切光片、滤波轮等运动部件，影响运行可靠性有切光片、滤波轮等运动部件，影响运行可靠
40、性样气湿度影响样气湿度影响大部分情况下水分吸收干扰可以忽略，样气大部分情况下水分吸收干扰可以忽略，样气只要保持不冷凝析出即可只要保持不冷凝析出即可水分在红外波段有连续吸收带，水分在红外波段有连续吸收带，NDIR特别容易受特别容易受水分干扰，样气必须预先除湿水分干扰，样气必须预先除湿光纤传输技术光纤传输技术采用光纤传输提高了仪器使用的灵活性和现采用光纤传输提高了仪器使用的灵活性和现场适应性，支持熱湿法测量；光纤的耐高温场适应性，支持熱湿法测量；光纤的耐高温特性，可以实现只对测量室和采样管线伴特性，可以实现只对测量室和采样管线伴热，其它部件处于常温环境，从而避免高温热，其它部件处于常温环境，从而避
41、免高温损坏光源、分光及光源采集部件等。损坏光源、分光及光源采集部件等。暂无，暂无，NDIR大多只适应冷干法测量，大多只适应冷干法测量，NDUV不适不适应高温样气测量应高温样气测量表表2-3 OMA紫外紫外-可见分光光谱仪与可见分光光谱仪与NDIR、NDUV分析仪的比较分析仪的比较Company Logov (2)如果需要测量废热锅炉出口炉气中如果需要测量废热锅炉出口炉气中O2的含量，监控硫磺焚烧炉的的含量，监控硫磺焚烧炉的配风量并调整进转化器的配风量并调整进转化器的O2/ SO2比，可采用聚光公司比，可采用聚光公司LGA-4100原位原位式激光气体分析仪，该分析仪已在巴陵石化公司己内酰胺厂硫磺
42、制酸式激光气体分析仪，该分析仪已在巴陵石化公司己内酰胺厂硫磺制酸装置上成功应用。装置上成功应用。图图2-5 巴陵石化硫酸装置的焚硫炉巴陵石化硫酸装置的焚硫炉(右右)和废热锅炉和废热锅炉(左左)图图2-6 LGA-4100激光分析仪原位测量硫磺制酸炉气中的氧含量激光分析仪原位测量硫磺制酸炉气中的氧含量(1)图中为图中为LGA4100的发射端，保温粗管为废热锅炉出口炉气管道的发射端，保温粗管为废热锅炉出口炉气管道图图2-7 LGA-4100激光分析仪原位测量硫磺制酸炉气中的氧含量激光分析仪原位测量硫磺制酸炉气中的氧含量(2)图中为图中为LGA4100的接收端的接收端 图图2-8 LGA-4100发
43、射端细部发射端细部Company Logo3. 硫酸生产尾气有害物处理硫酸生产尾气有害物处理和排放监测和排放监测 Company Logov 经转化经转化-吸收系统出来的气体，除含有大量无害的吸收系统出来的气体，除含有大量无害的N2、O2外，还含有外，还含有有害的有害的SO2、SO3。一转一吸流程排出的尾气，含。一转一吸流程排出的尾气，含SO2 0.20.3，含酸雾含酸雾45mg/m3；两转两吸流程排出的尾气，含；两转两吸流程排出的尾气，含SO2 0.040.05，操作较好的可低于操作较好的可低于0.03，酸雾含量与一转一吸相近。，酸雾含量与一转一吸相近。v 采用一转一吸流程，排放的尾气一般都
44、要经过处理后才可放空；采用采用一转一吸流程，排放的尾气一般都要经过处理后才可放空；采用两转两吸流程，如操作正常，转化率可达两转两吸流程，如操作正常，转化率可达99.70以上，此时尾气可以上，此时尾气可以不经处理直接放空。以不经处理直接放空。Company Logo3.1 制酸尾气脱硫工艺制酸尾气脱硫工艺v 尾气脱硫技术是一个重要的解决尾气污染的方法。尾气脱硫技术是一个重要的解决尾气污染的方法。v 尾气脱硫技术分为湿法、干法两类。尾气脱硫技术分为湿法、干法两类。湿法就是采用液体吸收剂与尾气湿法就是采用液体吸收剂与尾气接触并将接触并将SO2与尾气分离的方法，湿法脱硫主要有氨法、碱法、金属与尾气分离
45、的方法，湿法脱硫主要有氨法、碱法、金属氧化物法等，氧化物法等，其中氨其中氨-酸法应用较为广泛。酸法应用较为广泛。v 干法就是采用固体吸收剂干法就是采用固体吸收剂(或吸附剂或吸附剂)与尾气接触并将与尾气接触并将SO2与尾气分离与尾气分离的方法，干法脱硫主要有活性炭法、金属氧化物法、电子束照射法等，的方法，干法脱硫主要有活性炭法、金属氧化物法、电子束照射法等，其中活性炭法具有较好的推广应用价值。其中活性炭法具有较好的推广应用价值。Company Logo图图3-1 氨氨-酸法脱硫工艺简图酸法脱硫工艺简图1引风机；引风机；2再热冷却塔；再热冷却塔；3吸收塔；吸收塔；4中和釜；中和釜；5硫铵分离；硫铵
46、分离；6冷凝器，冷凝器，7干燥塔；干燥塔；8SO2转化器；转化器；9吸收塔，吸收塔，10硫铵干燥界硫铵干燥界Company Logo图图3-2 活性焦法脱硫工艺流程图活性焦法脱硫工艺流程图Company Logo3.2 制酸尾气排放监测制酸尾气排放监测v无论制酸尾气是否需要进行脱硫处理，其排放均需设置无论制酸尾气是否需要进行脱硫处理，其排放均需设置CEMS系统进行自动连续监测。系统进行自动连续监测。v目前，我国运行的目前，我国运行的CEMS系统主要有以下两种类型：系统主要有以下两种类型：v(1)采用红外线气体分析仪的冷干法系统。采用红外线气体分析仪的冷干法系统。v它需要一套复杂的样品处理系统，
47、烟气经过滤、冷却、除湿后才能送入仪器进行分析。它需要一套复杂的样品处理系统，烟气经过滤、冷却、除湿后才能送入仪器进行分析。v在冷却除湿过程中，气体中的在冷却除湿过程中，气体中的SO2会溶于水生成亚硫酸，对气路设备造成腐蚀，这一点会溶于水生成亚硫酸，对气路设备造成腐蚀，这一点对硫酸尾气来说尤为显著；同时由于对硫酸尾气来说尤为显著；同时由于SO2部分溶于水改变了样气组成，会导致测量结果部分溶于水改变了样气组成，会导致测量结果不准确。不准确。v冷干法系统需要加热的样品管线传输样气，硫酸尾气中往往含有少量冷干法系统需要加热的样品管线传输样气，硫酸尾气中往往含有少量SO3，导致酸露点，导致酸露点偏高，对
48、伴热温度要求苛刻。偏高，对伴热温度要求苛刻。Company Logov (2)采用紫外分光光谱仪的热湿法系统。采用紫外分光光谱仪的热湿法系统。v 由于水分在紫外波段基本上没有吸收由于水分在紫外波段基本上没有吸收(水分对紫外光的吸收程度仅是水分对紫外光的吸收程度仅是SO2的万的万分之几分之几)，因而紫外分析仪中，水气成分的干扰可以忽略；，因而紫外分析仪中，水气成分的干扰可以忽略；v 由于采用光纤传输技术，测量气室可与光谱仪主机分离，可通入高温含水烟由于采用光纤传输技术，测量气室可与光谱仪主机分离，可通入高温含水烟气样品进行测量。这种测量方法通常简称为热湿法。气样品进行测量。这种测量方法通常简称为
49、热湿法。v 热湿法的突出优点是：热湿法的突出优点是：v 整个测量过程中烟气保持在高温状态，无冷凝水产生，整个测量过程中烟气保持在高温状态，无冷凝水产生，SO2没有没有损失，测损失，测量准确；量准确；v 烟气不需要除水，样品处理系统简化，故障率和维护量降低。烟气不需要除水，样品处理系统简化，故障率和维护量降低。Company Logov (3)聚光公司热湿法聚光公司热湿法CEMS系统系统v 聚光公司的热湿法聚光公司的热湿法CEMS系统有两种结构型式：系统有两种结构型式：v 采样式采样式(CEMS-2000) 将烟气样品取出后，伴热保温传送至盘装式分析仪将烟气样品取出后，伴热保温传送至盘装式分析仪
50、(OMA-2000)进行测量，光谱仪安装在烟囱附近的分析小屋或现场机柜中。进行测量，光谱仪安装在烟囱附近的分析小屋或现场机柜中。v 紧密耦合式紧密耦合式(CEMS-3000) 将测量气室和采样探头集成在一起，壁挂式分析将测量气室和采样探头集成在一起，壁挂式分析仪仪(OMA-3000)就近安装，整套系统均置于取样点近旁的烟道上，不但无需分就近安装，整套系统均置于取样点近旁的烟道上，不但无需分析小屋，也无需伴热传输管线，其造价最低，维护量最小，是目前国际上推析小屋，也无需伴热传输管线，其造价最低，维护量最小，是目前国际上推崇的一种崇的一种CEMS系统结构模式。系统结构模式。图图3-3 采用热湿法的
