烟气中H2S和SO2的检测

    1　引　言

    随着中国经济的迅猛发展,环境问题日益突出甚至开始制约经济社会的可持续发展。2007年7月,南京市环保局对金陵石化公司炼油厂硫磺回收装置(以下简称炼厂SRU装置)提出了烟气实时在线监测的要求———检测烟气中的H₂S和SO₂气体。目前在石化行业中还没有一家企业对SRU装置中烟气的H₂S和SO₂气体进行检测^[1]。

    2　SRU装置的烟气成分

    SRU装置排放的烟气中,主要成分是气态水,O₂,SO₂,CO₂,N2和H₂S等,温度600℃,仪表所在区域为危险区。H₂S体积分数约为10^-6~10^-5级(正常工况接近于0),SO₂体积分数为0~0.19%。

    3　H2S和SO2气体测量通常采用的方法

    3.1　H2S和SO2气体特性

    H₂S是一种易溶于水、具有还原性的气体,不稳定、受热易分解;SO₂是一种稳定的、易溶于水的、具有氧化性的气体。二者在合适的条件下,会发生氧化还原化学反应:

    2H₂S+SO₂^—3S+2H₂O

    硫磺在119℃时液化。

    在工业中,对H₂S和SO₂两种气体的测量都有一些常规方法,如: H₂S的测量方法有醋酸铅反应速率法、碘量法等;SO₂的测量方法有分光光度法、紫外荧光法、电导法、库仑滴定法、火焰光度法等,但这些方法都不适合连续的在线测量。

    3.2　测量存在的困难

    一般情况下,烟道中的烟气(样气)通过加热的烟气采样探头取样除尘后,经过伴热的采样管线(一般伴热温度为120~180℃),进入烟气预处理系统进行降温、除水和除尘后烟气变为不含尘、不含水、温度3℃的样气,后经过流量控制,进入气体分析仪进行分析,废气送回烟道。这个流程为干式测量,对测量烟气中的一般气体是可行的,但测量H₂S和SO₂是不行的。

    在烟气预处理过程中,需降温除水处理。在降温时,就有可能发生化学反应产生硫磺颗粒,同时烟气结露,液态水析出,H₂S和SO₂溶解于水;除水时,把H₂S和SO₂的水溶液除去,结果就不能测出正确的H₂S和SO₂含量。

    气相色谱用于分析一般含量的H₂S和SO₂是可行的^[2],但在工业现场连续测量10^-6级的H₂S就不行了,而且分析时间较长,不能满足实时性的要求。

    用红外光谱仪可以测量H₂S和SO₂,但样品中水和CO₂对H₂S的测量产生严重干扰,必须先进行预处理才能使用。因此,红外光谱仪也是不可用的。