CN102410945A - 硫磺比值在线监测仪及监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了硫磺比值仪，包括：取样管用于将被测管道内的待测气体输送到并联的第一除硫器和第二除硫器；温控模块用于选择性地降低第一除硫器和第二除硫器内的温度以便待测气体中的硫磺析出；流路切换模块用于选择性地使检测单元和射流泵分别与第一除硫器、第二除硫器连通；检测单元设置在第一除硫器和第二除硫器的下游；射流泵的入射端连通检测单元，出射端连接流路切换模块；加热模块用于使第一除硫器和第二除硫器上下游的管路内的气体、射流泵内的混合气体的温度高于硫磺的析出温度。本发明具有除硫效率高、成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及管道内硫磺比值的监测，特别涉及硫磺比值在线监测仪及检测方法。
背景技术
在硫磺回收工艺点，需要分析工艺尾气中H2S/SO2含量。由于在尾气中仍然含有一定量的硫磺(主要以液态和气态形式存在)，当硫磺以液态形式进入在线硫磺比值仪时，极易堵塞管路和污染硫磺比值仪的检测室，增大了工程维护量以及测量成本。
为了解决尾气中液态硫磺对测量造成的影响，通常采用如下技术方案：
1、冷法取样
该方法的基本原理为：先对样气进行降温冷却(在取样管路中内置U型仪表空气冷凝管)，使样气中的液态硫磺和气态硫磺冷却至固态硫磺，再通过气动刮刀和反吹将固态硫磺反吹至工艺管道。如美国AAI公司的产品中即采用该方法，中国专利ZL200710068291.8也公开采用上述方法的一体化探头。
冷法技术主要存在的技术问题为：取样管线固体硫磺堵塞问题，在现场实际运用中效果较差，正常运行只能坚持三天至一周时间，之后就经常出现取样管道或检测池被固态硫磺堵塞。
2、热法取样
该方法的基本原理为：采样全程伴热的方式，从样气取样到回排至工艺管道都进样高温伴热(温度基本和工艺管道的温度一致)。样气主要依靠捕雾器(捕雾器温度稍高于硫磺的熔点)去除液态硫磺，以保证管路和检测池的通畅。如，加拿大Brimstone公司的产品即采用该方法。
热法技术主要存在的问题有：(1)不能连续采样，需要定期停止采样并反吹捕雾器。(2)定期反吹持续时间短，反吹不彻底，造成检测池液体硫磺污染。
发明内容
为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供一种可连续工作、工程维护量小的硫磺比值在线监测仪，还提供了一种可连续工作的硫磺比值在线监测方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
硫磺比值在线监测仪，所述硫磺比值在线监测仪包括：
取样管，所述取样管用于将被测管道内的待测气体输送到第一除硫器和第二除硫器；
第一除硫器和第二除硫器，所述第一除硫器和第二除硫器并联，用于截留待测气体中的硫磺；
温控模块，所述温控模块用于选择性地调整所述第一除硫器和第二除硫器内的温度以便待测气体中的硫磺的粘度增大，并被截留；
流路切换模块，所述流路切换模块用于选择性地使检测单元和射流泵分别与所述第一除硫器连通，以及选择性地使检测单元和射流泵分别与所述第二除硫器连通；
检测单元，所述检测单元设置在所述第一除硫器和第二除硫器的下游；
射流泵，所述射流泵的入射端连通所述检测单元，出射端连接所述流路切换模块；
加热模块，所述加热模块用于使所述第一除硫器和第二除硫器上下游的管路内的气体、所述射流泵内的混合气体的温度高于硫磺的析出温度。
根据上述的硫磺比值在线监测仪，优选地，所述温控模块用于在所述射流泵的出射气进入所述第一除硫器或第二除硫器内时加热所述第一除硫器或第二除硫器。
根据上述的硫磺比值在线监测仪，可选地，所述硫磺比值仪进一步包括：
排废管，所述排废管设置在所述第一除硫器和第二除硫器的进口端；
开关模块，所述开关模块设置在所述排废管和取样管上。
根据上述的硫磺比值在线监测仪，优选地，所述开关模块是气动球阀或单向截止阀。
根据上述的硫磺比值在线监测仪，可选地，所述取样管包括连通所述第一除硫器和被测管道的第一取样管、连通所述第二除硫器和被测管道的第二取样管。
根据上述的硫磺比值在线监测仪，优选地，所述第一取样管和第二取样管在所述被测管道内的取样端处于所述被测管道的同一径向截面上。
根据上述的硫磺比值在线监测仪，可选地，所述在线监测仪进一步包括：
控制人员设备，所述控制人员设备用于控制所述流路切换模块的切换。
本发明的目的还通过以下技术方案得以实现：
硫磺比值的在线监测方法，所述监测方法包括以下步骤：
(A1)在检测单元下游的射流泵的作用下，被测管道内含有硫磺的待测气体进入第一除硫器，待测气体中的硫磺在所述第一除硫器内的粘度增大，并被截留；
(A2)从所述第一除硫器排出的待测气体进入所述检测单元，经分析后获得待测气体中被测气体的含量；
(A3)从所述检测单元排出的气体进入所述射流泵，所述射流泵内的混合气体的温度高于硫磺的析出温度；
(A4)从所述射流泵排出的气体进入与所述第一除硫器并联的第二除硫器，所述第二除硫器内的硫磺的粘度降低，并被气体带出第二除硫器；
在上述步骤中，待测气体在所述第一除硫器的上游和下游的温度高于硫磺的析出温度；
(A5)经过流路切换，经过所述射流泵的作用，所述被测管道内的待测气体进入所述第二除硫器，待测气体中的硫磺的粘度增大，并被截留；
(A6)从所述第二除硫器排出的待测气体进入所述检测单元，经分析后获得待测气体中被测气体的含量；
(A7)从所述检测单元排出的气体进入所述射流泵，所述射流泵内的混合气体的温度高于硫磺的析出温度；
(A8)从所述射流泵排出的气体进入与所述第一除硫器，所述第一除硫器内的硫磺的粘度降低，并被气体带出第一除硫器；
在上述步骤(A5)-(A8)中，待测气体在所述第二除硫器的上游和下游的温度高于硫磺的析出温度。
根据上述的在线监测方法，优选地，在所述(A4)、(A8)中，经过流路切换模块的切换，使得从射流泵排出的气体选择性地进入所述第二除硫器和第一除硫器。
根据上述的在线监测方法，所述步骤(A8)进一步包括：
(B1)返回到步骤(A1)。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1、可连续工作，在其中一路除硫器在去除待测气体中硫磺的同时，另一路除硫器内积存的硫磺被射流泵的出射气去除，也即待测气体分时间地通过任一个除硫器，从而使得去除待测气体中的硫磺的工作不间断地进行。
2、工程维护量小，由于是一路去除待测气体中硫磺，另一路自动去除除硫器内积存的硫磺，之后再交替使用，从而无需人工维护除硫器。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是本发明的实施例中硫磺比值在线监测仪的基本结构图；
图2是根据本发明实施例1中监测方法的流程图；
图3是根据本发明实施例中硫磺比值在线监测仪的基本结构图。
具体实施方式
图1-3和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1：
图1、3示意性地给出了本发明实施例的硫磺比值在线监测仪的基本结构图。如图1、3所示，所述硫磺比值在线监测仪包括：
取样管21，所述取样管用于将被测管道内的待测气体输送到第一除硫器31和第二除硫器32；
所述取样管可采用一根21或两根21、22，若采用一根21，则需在取样管上设置切换装置91，如三通阀，以便使被测管道内的气体选择性地进入所述第一除硫器31或第二除硫器32，还需在所述第一除硫器和第二除硫器的进口端分别设置排废管，排废管、取样管上还设置阀门81、82等开关模块，以便所述第一除硫器31和第二除硫器32内的硫磺随着气体从排废管排出；若采用两根，也即第一取样管21和第二取样管22，则无需设置切换装置、排废管以及开关模块。
优选地，所述开关模块采用气动球阀或单向截止阀。
优选地，所述第一取样管21和第二取样管22在所述被测管道内的取样端处于所述被测管道11的同一径向截面上。
第一除硫器31和第二除硫器31，所述第一除硫器31和第二除硫器32并联，用于截留待测气体中的硫磺；所述第一除硫器31和第二除硫器32内设置有过滤网，以便去除待测气体中的硫磺；
当然，还可以添加更多的除硫器，与所述第一除硫器以及第二除硫器并联，从而使待测气体分时间地通过除硫器中的其中一个。
温控模块41、42，所述温控模块用于选择性地调整(升温或降温)所述第一除硫器31和第二除硫器32内的温度以便待测气体中的硫磺的粘度增大，以便被所述过滤网截留；如125℃时硫磺的粘度较大。硫磺的熔点为119℃，温度在(119℃，155℃]时，液态硫磺的粘度逐渐降低；温度在(155℃，190℃)时，液态硫磺的粘度逐渐上升；温度在[190℃，280℃)时，液态硫磺的粘度逐渐下降。
流路切换模块，所述流路切换模块用于选择性地使检测单元61和射流泵71分别与所述第一除硫器31连通，以及选择性地使检测单元61和射流泵71分别与所述第二除硫器32连通；所述流路切换模块可采用若干个三通阀，如在所述第一除硫器31和第二除硫器32的出口端分别设置三通阀51、52；
检测单元61，所述检测单元61设置在所述第一除硫器31和第二除硫器32的下游，用于检测待测气体中二氧化硫和硫化氢的含量，进而获知待测气体中的硫磺比值；所述检测单元可采用紫外分光光谱分析单元，还可采用其他技术的分析单元，如红外分析单元，这些都是本领域的现有技术，在此不再赘述。
射流泵71，所述射流泵71的入射端连通所述检测单元61，出射端连接所述流路切换模块；
加热模块，所述加热模块用于使所述第一除硫器31和第二除硫器32上下游的管路内的气体、所述射流泵71内的混合气体的温度高于硫磺的析出温度。
控制人员设备，所述控制人员设备用于根据除硫器内硫磺的积存程度去控制所述流路切换模块的切换，从而将待测气体分时间地通入第一除硫器或第二除硫器内，与此同时，射流泵排出的气体用于去除第二除硫器或第一除硫器内积存的硫磺。如，根据现场应用工况的除硫器的堵塞程度去设置合适的固定的两次切换的时间差，或根据除硫器的上下游的气体的流量或压力等参数去监控除硫器内的堵塞程度，从而自动地控制所述流路切换模块的切换。
对于加热模块，可以将上述的取样管、第一和第二除硫器、射流泵以及各种管路设置在加热模块内，以便统一加热；也可以分别在上述个装置上设置独立的加热模块。
图2示意性地给出了本发明实施例的硫磺比值的监测方法的流程图。如图2所示，所述监测方法包括以下步骤：
(A1)在检测单元下游的射流泵的作用下，被测管道内含有硫磺的待测气体进入第一除硫器，待测气体中的硫磺在所述第一除硫器内的粘度增大，并被截留；可通过温控模块去调整所述第一除硫器内的温度；
(A2)从所述第一除硫器排出的待测气体进入所述检测单元，经分析后获得待测气体中被测气体的含量；
(A3)从所述检测单元排出的气体进入所述射流泵，所述射流泵内的混合气体的温度高于硫磺的析出温度；
(A4)从所述射流泵排出的气体进入与所述第一除硫器并联的第二除硫器，所述第二除硫器内的硫磺的粘度降低，并被气体带出第二除硫器；
在上述步骤中，待测气体在所述第一除硫器的上游和下游的温度高于硫磺的析出温度。
(A5)经过流路切换，经过所述射流泵的作用，所述被测管道内的待测气体进入所述第二除硫器，待测气体中的硫磺的粘度增大，并被截留；
(A6)从所述第二除硫器排出的待测气体进入所述检测单元，经分析后获得待测气体中被测气体的含量；
(A7)从所述检测单元排出的气体进入所述射流泵，所述射流泵内的混合气体的温度高于硫磺的析出温度；
(A8)从所述射流泵排出的气体进入与所述第一除硫器，所述第一除硫器内的硫磺的粘度降低，并被气体带出第一除硫器；
在上述步骤(A5)-(A8)中，待测气体在所述第二除硫器的上游和下游的温度高于硫磺的析出温度。
根据上述的监测方法，优选地，在所述(A4)、(A8)中，经过流路切换模块的切换，使得从射流泵排出的气体选择性地进入所述第二除硫器和第一除硫器。
根据上述的监测方法，所述步骤(A8)进一步包括：
(B1)返回到步骤(A1)。
根据本发明实施例达到的益处在于：设置了至少两个除硫器，在除硫器内去除待测气体中的硫磺和去除除硫器内积存的硫磺同步进行，之后经过切换流路使待测气体分时间地通过并联的除硫器中的任一个，从而使得可以连续取样被测管道内的待测气体。上述流路的切换时可自动进行，省却了人工切换流路。
实施例2：
根据本发明实施例1的在线监测仪和监测方法在焦化硫磺尾气检测中的应用例。被测管道内待测气体中的温度为160℃，压力为0.025MPa，硫化氢的测量范围为0-2％，二氧化硫的测量范围为0-1％，采用两根取样管，两根取样管的取样端处于被测管道的同一径向截面上，所述取样管分别连通第一除硫器和第二除硫器，所述取样管上不设置开关模块。温控模块既能加热所述第一除硫器、第二除硫器，也能降低第一除硫器、第二除硫器的温度。
在第一除硫器(内部温度为130℃；当然也可以处于[160℃，190℃]，此时硫磺的粘度高，流动性差)处理被测管道内的待测气体的同时，从射流泵排出的混合气体进入第二除硫器(内部温度为155℃；当然也可以处于250℃左右，此时硫磺的粘度较低，流动性好，但对加热要求高)，粘度变小的硫磺随着混合气体通过所述被测管道内，由于取样管的取样端处于同一截面上，因此排入管道的夹杂着硫磺的混合气体被管道内的气流带走，不会影响待测气体的取样。之后，第一除硫器和第二除硫器切换工作模式，第二除硫器(内部温度为130℃)处理被测管道内的待测气体的同时，从射流泵排出的混合气体进入第一除硫器(内部温度为155℃)，粘度变小的硫磺随着混合气体通过所述被测管道内。从而使得硫磺比值监测得以连续进行。
实施例3：
根据本发明实施例1的在线监测仪和监测方法在焦化硫磺尾气检测中的应用例。被测管道内待测气体中的温度为160℃，压力为0.025MPa，硫化氢的测量范围为0-2％，二氧化硫的测量范围为0-1％，采用一根取样管，如Y形管，在所述取样管上设置第一阀门和第二阀门，使得选择性地连通被测管道和第一除硫器、第二除硫器。在所述第一除硫器、第二除硫器的进口端设置第一排废管、第二排废管，第一排废管和第二排废管上分别设置第三阀门和第四阀门，用于控制所述第一除硫器、第二除硫器和外界的连通与否。温控模块仅能降低第一除硫器、第二除硫器的温度，不能加热。加热模块加热进入射流泵前后的气体。
关闭第二、第三阀门，打开第一、第四阀门，在射流泵的作用下，被测管道内的待测气体进入第一除硫器(内部温度为125℃)内，去除待测气体中的硫磺。同时，从射流泵排出的混合气体进入第二除硫器(内部温度为150℃)，粘度变小的硫磺随着混合气体通过第二排废管进入处理装置内。之后，打开第二、第三阀门，关闭第一、第四阀门，第一除硫器和第二除硫器切换工作模式，第二除硫器(内部温度为125℃)处理被测管道内的待测气体的同时，从射流泵排出的混合气体进入第一除硫器(内部温度为150℃)，粘度变小的硫磺随着混合气体通过第一排废管进入处理装置内。从而使得硫磺比值监测得以连续进行。
Claims (10)
1.硫磺比值在线监测仪，其特征在于：所述硫磺比值仪包括：
取样管，所述取样管用于将被测管道内的待测气体输送到第一除硫器和第二除硫器；
第一除硫器和第二除硫器，所述第一除硫器和第二除硫器并联，用于截留待测气体中的硫磺；
温控模块，所述温控模块用于选择性地调整所述第一除硫器和第二除硫器内的温度以便待测气体中的硫磺的粘度增大，并被截留；
流路切换模块，所述流路切换模块用于选择性地使检测单元和射流泵分别与所述第一除硫器连通，以及选择性地使检测单元和射流泵分别与所述第二除硫器连通；
检测单元，所述检测单元设置在所述第一除硫器和第二除硫器的下游；
射流泵，所述射流泵的入射端连通所述检测单元，出射端连接所述流路切换模块；
加热模块，所述加热模块用于使所述第一除硫器和第二除硫器上下游的管路内的气体、所述射流泵内的混合气体的温度高于硫磺的析出温度。
2.根据权利要求1所述的在线监测仪，其特征在于：所述温控模块用于在所述射流泵的出射气进入所述第一除硫器或第二除硫器内时加热所述第一除硫器或第二除硫器。
3.根据权利要求1所述的在线监测仪，其特征在于：所述硫磺比值仪进一步包括：
排废管，所述排废管设置在所述第一除硫器和第二除硫器的进口端；
开关模块，所述开关模块设置在所述排废管和取样管上。
4.根据权利要求3所述的在线监测仪，其特征在于：所述开关模块是气动球阀或单向截止阀。
5.根据权利要求1所述的在线监测仪，其特征在于：所述取样管包括连通所述第一除硫器和被测管道的第一取样管、连通所述第二除硫器和被测管道的第二取样管。
6.根据权利要求5所述的在线监测仪，其特征在于：所述第一取样管和第二取样管在所述被测管道内的取样端处于所述被测管道的同一径向截面上。
7.根据权利要求1所述的在线监测仪，其特征在于：所述在线监测仪进一步包括：
控制人员设备，所述控制人员设备用于控制所述流路切换模块的切换。
8.硫磺比值在线监测方法，所述监测方法包括以下步骤：
(A1)在检测单元下游的射流泵的作用下，被测管道内含有硫磺的待测气体进入第一除硫器，待测气体中的硫磺在所述第一除硫器内粘度增大，并被截留；
(A2)从所述第一除硫器排出的待测气体进入所述检测单元，经分析后获得待测气体中被测气体的含量；
(A3)从所述检测单元排出的气体进入所述射流泵，所述射流泵内的混合气体的温度高于硫磺的析出温度；
(A4)从所述射流泵排出的气体进入与所述第一除硫器并联的第二除硫器，所述第二除硫器内的硫磺的粘度降低，并被气体带出第二除硫器；
在上述步骤中，待测气体在所述第一除硫器的上游和下游的温度高于硫磺的析出温度；
(A5)经过流路切换，经过所述射流泵的作用，所述被测管道内的待测气体进入所述第二除硫器，待测气体中的硫磺在所述第二除硫器内的粘度增大，并被截留；
(A6)从所述第二除硫器排出的待测气体进入所述检测单元，经分析后获得待测气体中被测气体的含量；
(A7)从所述检测单元排出的气体进入所述射流泵，所述射流泵内的混合气体的温度高于硫磺的析出温度；
(A8)从所述射流泵排出的气体进入与所述第一除硫器，所述第一除硫器内的硫磺的粘度降低，并被气体带出第一除硫器；
在上述步骤(A5)-(A8)中，待测气体在所述第二除硫器的上游和下游的温度高于硫磺的析出温度。
9.根据权利要求8所述的在线监测方法，其特征在于：在所述(A4)、(A8)中，经过流路切换模块的切换，使得从射流泵排出的气体选择性地进入所述第二除硫器和第一除硫器。
10.根据权利要求8所述的在线监测方法，其特征在于：所述步骤(A8)进一步包括：
(B1)返回到步骤(A1)。
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