硫磺比值在線監測儀及監測方法
2023-12-09 20:24:16 2
專利名稱:硫磺比值在線監測儀及監測方法
技術領域:
本發明涉及管道內硫磺比值的監測,特別涉及硫磺比值在線監測儀及檢測方法。
背景技術:
在硫磺回收工藝點,需要分析工藝尾氣中H2S/sa含量。由於在尾氣中仍然含有一定量的硫磺(主要以液態和氣態形式存在),當硫磺以液態形式進入在線硫磺比值儀時,極易堵塞管路和汙染硫磺比值儀的檢測室,增大了工程維護量以及測量成本。為了解決尾氣中液態硫磺對測量造成的影響,通常採用如下技術方案1、冷法取樣該方法的基本原理為先對樣氣進行降溫冷卻(在取樣管路中內置U型儀表空氣冷凝管),使樣氣中的液態硫磺和氣態硫磺冷卻至固態硫磺,再通過氣動刮刀和反吹將固態硫磺反吹至工藝管道。如美國AAI公司的產品中即採用該方法,中國專利 ZL200710068291. 8也公開採用上述方法的一體化探頭。冷法技術主要存在的技術問題為取樣管線固體硫磺堵塞問題,在現場實際運用中效果較差,正常運行只能堅持三天至一周時間,之後就經常出現取樣管道或檢測池被固態硫磺堵塞。2、熱法取樣該方法的基本原理為採樣全程伴熱的方式,從樣氣取樣到回排至工藝管道都進樣高溫伴熱(溫度基本和工藝管道的溫度一致)。樣氣主要依靠捕霧器(捕霧器溫度稍高於硫磺的熔點)去除液態硫磺,以保證管路和檢測池的通暢。如,加拿大Brimstone公司的產品即採用該方法。熱法技術主要存在的問題有(1)不能連續採樣,需要定期停止採樣並反吹捕霧器。(2)定期反吹持續時間短,反吹不徹底,造成檢測池液體硫磺汙染。
發明內容
為了解決上述現有技術方案中的不足,本發明提供一種可連續工作、工程維護量小的硫磺比值在線監測儀,還提供了一種可連續工作的硫磺比值在線監測方法。本發明的目的是通過以下技術方案實現的硫磺比值在線監測儀,所述硫磺比值在線監測儀包括取樣管,所述取樣管用於將被測管道內的待測氣體輸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並聯,用於截留待測氣體中的硫磺;溫控模塊,所述溫控模塊用於選擇性地調整所述第一除硫器和第二除硫器內的溫度以便待測氣體中的硫磺的粘度增大,並被截留;流路切換模塊,所述流路切換模塊用於選擇性地使檢測單元和射流泵分別與所述第一除硫器連通,以及選擇性地使檢測單元和射流泵分別與所述第二除硫器連通;檢測單元,所述檢測單元設置在所述第一除硫器和第二除硫器的下遊;射流泵,所述射流泵的入射端連通所述檢測單元,出射端連接所述流路切換模塊;加熱模塊,所述加熱模塊用於使所述第一除硫器和第二除硫器上下遊的管路內的氣體、所述射流泵內的混合氣體的溫度高於硫磺的析出溫度。根據上述的硫磺比值在線監測儀,優選地,所述溫控模塊用於在所述射流泵的出射氣進入所述第一除硫器或第二除硫器內時加熱所述第一除硫器或第二除硫器。根據上述的硫磺比值在線監測儀,可選地,所述硫磺比值儀進一步包括排廢管,所述排廢管設置在所述第一除硫器和第二除硫器的進口端;開關模塊,所述開關模塊設置在所述排廢管和取樣管上。根據上述的硫磺比值在線監測儀,優選地,所述開關模塊是氣動球閥或單向截止閥。根據上述的硫磺比值在線監測儀,可選地,所述取樣管包括連通所述第一除硫器和被測管道的第一取樣管、連通所述第二除硫器和被測管道的第二取樣管。根據上述的硫磺比值在線監測儀,優選地,所述第一取樣管和第二取樣管在所述被測管道內的取樣端處於所述被測管道的同一徑向截面上。根據上述的硫磺比值在線監測儀,可選地,所述在線監測儀進一步包括控制人員設備,所述控制人員設備用於控制所述流路切換模塊的切換。本發明的目的還通過以下技術方案得以實現硫磺比值的在線監測方法,所述監測方法包括以下步驟(Al)在檢測單元下遊的射流泵的作用下,被測管道內含有硫磺的待測氣體進入第一除硫器,待測氣體中的硫磺在所述第一除硫器內的粘度增大,並被截留;(A2)從所述第一除硫器排出的待測氣體進入所述檢測單元,經分析後獲得待測氣體中被測氣體的含量;(A3)從所述檢測單元排出的氣體進入所述射流泵,所述射流泵內的混合氣體的溫度高於硫磺的析出溫度;(A4)從所述射流泵排出的氣體進入與所述第一除硫器並聯的第二除硫器,所述第二除硫器內的硫磺的粘度降低,並被氣體帶出第二除硫器;在上述步驟中,待測氣體在所述第一除硫器的上遊和下遊的溫度高於硫磺的析出溫度;(A5)經過流路切換,經過所述射流泵的作用,所述被測管道內的待測氣體進入所述第二除硫器,待測氣體中的硫磺的粘度增大,並被截留;(A6)從所述第二除硫器排出的待測氣體進入所述檢測單元,經分析後獲得待測氣體中被測氣體的含量;(A7)從所述檢測單元排出的氣體進入所述射流泵,所述射流泵內的混合氣體的溫度高於硫磺的析出溫度;(A8)從所述射流泵排出的氣體進入與所述第一除硫器,所述第一除硫器內的硫磺的粘度降低,並被氣體帶出第一除硫器;
在上述步驟(AQ-(AS)中,待測氣體在所述第二除硫器的上遊和下遊的溫度高於硫磺的析出溫度。根據上述的在線監測方法,優選地,在所述(A4)、(A8)中,經過流路切換模塊的切換,使得從射流泵排出的氣體選擇性地進入所述第二除硫器和第一除硫器。根據上述的在線監測方法,所述步驟(A8)進一步包括(Bi)返回到步驟(Al)。與現有技術相比,本發明具有的有益效果為1、可連續工作,在其中一路除硫器在去除待測氣體中硫磺的同時,另一路除硫器內積存的硫磺被射流泵的出射氣去除,也即待測氣體分時間地通過任一個除硫器,從而使得去除待測氣體中的硫磺的工作不間斷地進行。2、工程維護量小,由於是一路去除待測氣體中硫磺,另一路自動去除除硫器內積存的硫磺,之後再交替使用,從而無需人工維護除硫器。
參照附圖,本發明的公開內容將變得更易理解。本領域技術人員容易理解的是這些附圖僅僅用於舉例說明本發明的技術方案,而並非意在對本發明的保護範圍構成限制。 圖中圖1是本發明的實施例中硫磺比值在線監測儀的基本結構圖;圖2是根據本發明實施例1中監測方法的流程圖;圖3是根據本發明實施例中硫磺比值在線監測儀的基本結構圖。
具體實施例方式圖1-3和以下說明描述了本發明的可選實施方式以教導本領域技術人員如何實施和再現本發明。為了教導本發明技術方案,已簡化或省略了一些常規方面。本領域技術人員應該理解源自這些實施方式的變型或替換將在本發明的範圍內。本領域技術人員應該理解下述特徵能夠以各種方式組合以形成本發明的多個變型。由此,本發明並不局限於下述可選實施方式,而僅由權利要求和它們的等同物限定。實施例1 圖1、3示意性地給出了本發明實施例的硫磺比值在線監測儀的基本結構圖。如圖 1、3所示,所述硫磺比值在線監測儀包括取樣管21,所述取樣管用於將被測管道內的待測氣體輸送到第一除硫器31和第二除硫器32 ;所述取樣管可採用一根21或兩根21、22,若採用一根21,則需在取樣管上設置切換裝置91,如三通閥,以便使被測管道內的氣體選擇性地進入所述第一除硫器31或第二除硫器32,還需在所述第一除硫器和第二除硫器的進口端分別設置排廢管,排廢管、取樣管上還設置閥門81、82等開關模塊,以便所述第一除硫器31和第二除硫器32內的硫磺隨著氣體從排廢管排出;若採用兩根,也即第一取樣管21和第二取樣管22,則無需設置切換裝置、 排廢管以及開關模塊。優選地,所述開關模塊採用氣動球閥或單向截止閥。
優選地,所述第一取樣管21和第二取樣管22在所述被測管道內的取樣端處於所述被測管道11的同一徑向截面上。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並聯,用於截留待測氣體中的硫磺;所述第一除硫器31和第二除硫器32內設置有過濾網,以便去除待測氣體中的硫磺;當然,還可以添加更多的除硫器,與所述第一除硫器以及第二除硫器並聯,從而使待測氣體分時間地通過除硫器中的其中一個。溫控模塊41、42,所述溫控模塊用於選擇性地調整(升溫或降溫)所述第一除硫器31和第二除硫器32內的溫度以便待測氣體中的硫磺的粘度增大,以便被所述過濾網截留;如125°C時硫磺的粘度較大。硫磺的熔點為119°C,溫度在(119°C,155°C ]時,液態硫磺的粘度逐漸降低;溫度在(155°C,190°C )時,液態硫磺的粘度逐漸上升;溫度在[190°C, 280°C )時,液態硫磺的粘度逐漸下降。流路切換模塊,所述流路切換模塊用於選擇性地使檢測單元61和射流泵71分別與所述第一除硫器31連通,以及選擇性地使檢測單元61和射流泵71分別與所述第二除硫器32連通;所述流路切換模塊可採用若干個三通閥,如在所述第一除硫器31和第二除硫器 32的出口端分別設置三通閥51、52 ;檢測單元61,所述檢測單元61設置在所述第一除硫器31和第二除硫器32的下遊,用於檢測待測氣體中二氧化硫和硫化氫的含量,進而獲知待測氣體中的硫磺比值;所述檢測單元可採用紫外分光光譜分析單元,還可採用其他技術的分析單元,如紅外分析單元, 這些都是本領域的現有技術,在此不再贅述。射流泵71,所述射流泵71的入射端連通所述檢測單元61,出射端連接所述流路切換模塊;加熱模塊,所述加熱模塊用於使所述第一除硫器31和第二除硫器32上下遊的管路內的氣體、所述射流泵71內的混合氣體的溫度高於硫磺的析出溫度。控制人員設備,所述控制人員設備用於根據除硫器內硫磺的積存程度去控制所述流路切換模塊的切換,從而將待測氣體分時間地通入第一除硫器或第二除硫器內,與此同時,射流泵排出的氣體用於去除第二除硫器或第一除硫器內積存的硫磺。如,根據現場應用工況的除硫器的堵塞程度去設置合適的固定的兩次切換的時間差,或根據除硫器的上下遊的氣體的流量或壓力等參數去監控除硫器內的堵塞程度,從而自動地控制所述流路切換模塊的切換。對於加熱模塊,可以將上述的取樣管、第一和第二除硫器、射流泵以及各種管路設置在加熱模塊內,以便統一加熱;也可以分別在上述個裝置上設置獨立的加熱模塊。圖2示意性地給出了本發明實施例的硫磺比值的監測方法的流程圖。如圖2所示, 所述監測方法包括以下步驟(Al)在檢測單元下遊的射流泵的作用下,被測管道內含有硫磺的待測氣體進入第一除硫器,待測氣體中的硫磺在所述第一除硫器內的粘度增大,並被截留;可通過溫控模塊去調整所述第一除硫器內的溫度;(A2)從所述第一除硫器排出的待測氣體進入所述檢測單元,經分析後獲得待測氣體中被測氣體的含量;
(A3)從所述檢測單元排出的氣體進入所述射流泵,所述射流泵內的混合氣體的溫度高於硫磺的析出溫度;(A4)從所述射流泵排出的氣體進入與所述第一除硫器並聯的第二除硫器,所述第二除硫器內的硫磺的粘度降低,並被氣體帶出第二除硫器;在上述步驟中,待測氣體在所述第一除硫器的上遊和下遊的溫度高於硫磺的析出溫度。(A5)經過流路切換,經過所述射流泵的作用,所述被測管道內的待測氣體進入所述第二除硫器,待測氣體中的硫磺的粘度增大,並被截留;(A6)從所述第二除硫器排出的待測氣體進入所述檢測單元,經分析後獲得待測氣體中被測氣體的含量;(A7)從所述檢測單元排出的氣體進入所述射流泵,所述射流泵內的混合氣體的溫度高於硫磺的析出溫度;(A8)從所述射流泵排出的氣體進入與所述第一除硫器,所述第一除硫器內的硫磺的粘度降低,並被氣體帶出第一除硫器;在上述步驟(AQ-(AS)中,待測氣體在所述第二除硫器的上遊和下遊的溫度高於硫磺的析出溫度。根據上述的監測方法,優選地,在所述(A4)、(A8)中,經過流路切換模塊的切換, 使得從射流泵排出的氣體選擇性地進入所述第二除硫器和第一除硫器。根據上述的監測方法,所述步驟(A8)進一步包括(Bi)返回到步驟(Al)。根據本發明實施例達到的益處在於設置了至少兩個除硫器,在除硫器內去除待測氣體中的硫磺和去除除硫器內積存的硫磺同步進行,之後經過切換流路使待測氣體分時間地通過並聯的除硫器中的任一個,從而使得可以連續取樣被測管道內的待測氣體。上述流路的切換時可自動進行,省卻了人工切換流路。實施例2 根據本發明實施例1的在線監測儀和監測方法在焦化硫磺尾氣檢測中的應用例。 被測管道內待測氣體中的溫度為160°C,壓力為0. 025MPa,硫化氫的測量範圍為0-2%,二氧化硫的測量範圍為0-1%,採用兩根取樣管,兩根取樣管的取樣端處於被測管道的同一徑向截面上,所述取樣管分別連通第一除硫器和第二除硫器,所述取樣管上不設置開關模塊。溫控模塊既能加熱所述第一除硫器、第二除硫器,也能降低第一除硫器、第二除硫器的溫度。在第一除硫器(內部溫度為130°C ;當然也可以處於[160°C,190°C ],此時硫磺的粘度高,流動性差)處理被測管道內的待測氣體的同時,從射流泵排出的混合氣體進入第二除硫器(內部溫度為;當然也可以處於250°C左右,此時硫磺的粘度較低,流動性好,但對加熱要求高),粘度變小的硫磺隨著混合氣體通過所述被測管道內,由於取樣管的取樣端處於同一截面上,因此排入管道的夾雜著硫磺的混合氣體被管道內的氣流帶走,不會影響待測氣體的取樣。之後,第一除硫器和第二除硫器切換工作模式,第二除硫器(內部溫度為130°C )處理被測管道內的待測氣體的同時,從射流泵排出的混合氣體進入第一除硫器(內部溫度為),粘度變小的硫磺隨著混合氣體通過所述被測管道內。從而使得CN 102410945 A
說明書
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硫磺比值監測得以連續進行。實施例3 根據本發明實施例1的在線監測儀和監測方法在焦化硫磺尾氣檢測中的應用例。 被測管道內待測氣體中的溫度為160°C,壓力為0. 025MPa,硫化氫的測量範圍為0-2%,二氧化硫的測量範圍為0-1 %,採用一根取樣管,如Y形管,在所述取樣管上設置第一閥門和第二閥門,使得選擇性地連通被測管道和第一除硫器、第二除硫器。在所述第一除硫器、第二除硫器的進口端設置第一排廢管、第二排廢管,第一排廢管和第二排廢管上分別設置第三閥門和第四閥門,用於控制所述第一除硫器、第二除硫器和外界的連通與否。溫控模塊僅能降低第一除硫器、第二除硫器的溫度,不能加熱。加熱模塊加熱進入射流泵前後的氣體。關閉第二、第三閥門,打開第一、第四閥門,在射流泵的作用下,被測管道內的待測氣體進入第一除硫器(內部溫度為125°C )內,去除待測氣體中的硫磺。同時,從射流泵排出的混合氣體進入第二除硫器(內部溫度為150°C ),粘度變小的硫磺隨著混合氣體通過第二排廢管進入處理裝置內。之後,打開第二、第三閥門,關閉第一、第四閥門,第一除硫器和第二除硫器切換工作模式,第二除硫器(內部溫度為125°C )處理被測管道內的待測氣體的同時,從射流泵排出的混合氣體進入第一除硫器(內部溫度為150°C ),粘度變小的硫磺隨著混合氣體通過第一排廢管進入處理裝置內。從而使得硫磺比值監測得以連續進行。
權利要求
1.硫磺比值在線監測儀,其特徵在於所述硫磺比值儀包括取樣管,所述取樣管用於將被測管道內的待測氣體輸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並聯,用於截留待測氣體中的硫磺;溫控模塊,所述溫控模塊用於選擇性地調整所述第一除硫器和第二除硫器內的溫度以便待測氣體中的硫磺的粘度增大,並被截留;流路切換模塊,所述流路切換模塊用於選擇性地使檢測單元和射流泵分別與所述第一除硫器連通,以及選擇性地使檢測單元和射流泵分別與所述第二除硫器連通; 檢測單元,所述檢測單元設置在所述第一除硫器和第二除硫器的下遊; 射流泵,所述射流泵的入射端連通所述檢測單元,出射端連接所述流路切換模塊; 加熱模塊,所述加熱模塊用於使所述第一除硫器和第二除硫器上下遊的管路內的氣體、所述射流泵內的混合氣體的溫度高於硫磺的析出溫度。
2.根據權利要求1所述的在線監測儀,其特徵在於所述溫控模塊用於在所述射流泵的出射氣進入所述第一除硫器或第二除硫器內時加熱所述第一除硫器或第二除硫器。
3.根據權利要求1所述的在線監測儀,其特徵在於所述硫磺比值儀進一步包括 排廢管,所述排廢管設置在所述第一除硫器和第二除硫器的進口端;開關模塊,所述開關模塊設置在所述排廢管和取樣管上。
4.根據權利要求3所述的在線監測儀,其特徵在於所述開關模塊是氣動球閥或單向截止閥。
5.根據權利要求1所述的在線監測儀,其特徵在於所述取樣管包括連通所述第一除硫器和被測管道的第一取樣管、連通所述第二除硫器和被測管道的第二取樣管。
6.根據權利要求5所述的在線監測儀,其特徵在於所述第一取樣管和第二取樣管在所述被測管道內的取樣端處於所述被測管道的同一徑向截面上。
7.根據權利要求1所述的在線監測儀,其特徵在於所述在線監測儀進一步包括 控制人員設備,所述控制人員設備用於控制所述流路切換模塊的切換。
8.硫磺比值在線監測方法,所述監測方法包括以下步驟(Al)在檢測單元下遊的射流泵的作用下,被測管道內含有硫磺的待測氣體進入第一除硫器,待測氣體中的硫磺在所述第一除硫器內粘度增大,並被截留;(A2)從所述第一除硫器排出的待測氣體進入所述檢測單元,經分析後獲得待測氣體中被測氣體的含量;(A3)從所述檢測單元排出的氣體進入所述射流泵,所述射流泵內的混合氣體的溫度高於硫磺的析出溫度;(A4)從所述射流泵排出的氣體進入與所述第一除硫器並聯的第二除硫器,所述第二除硫器內的硫磺的粘度降低,並被氣體帶出第二除硫器;在上述步驟中,待測氣體在所述第一除硫器的上遊和下遊的溫度高於硫磺的析出溫度;(A5)經過流路切換,經過所述射流泵的作用,所述被測管道內的待測氣體進入所述第二除硫器,待測氣體中的硫磺在所述第二除硫器內的粘度增大,並被截留;(A6)從所述第二除硫器排出的待測氣體進入所述檢測單元,經分析後獲得待測氣體中被測氣體的含量;(A7)從所述檢測單元排出的氣體進入所述射流泵,所述射流泵內的混合氣體的溫度高於硫磺的析出溫度;(A8)從所述射流泵排出的氣體進入與所述第一除硫器,所述第一除硫器內的硫磺的粘度降低,並被氣體帶出第一除硫器;在上述步驟(AO-(AS)中,待測氣體在所述第二除硫器的上遊和下遊的溫度高於硫磺的析出溫度。
9.根據權利要求8所述的在線監測方法,其特徵在於在所述(A4)、(A8)中,經過流路切換模塊的切換,使得從射流泵排出的氣體選擇性地進入所述第二除硫器和第一除硫器。
10.根據權利要求8所述的在線監測方法,其特徵在於所述步驟(A8)進一步包括 (Bi)返回到步驟(Al)。
全文摘要
本發明提供了硫磺比值儀,包括取樣管用於將被測管道內的待測氣體輸送到並聯的第一除硫器和第二除硫器;溫控模塊用於選擇性地降低第一除硫器和第二除硫器內的溫度以便待測氣體中的硫磺析出;流路切換模塊用於選擇性地使檢測單元和射流泵分別與第一除硫器、第二除硫器連通;檢測單元設置在第一除硫器和第二除硫器的下遊;射流泵的入射端連通檢測單元,出射端連接流路切換模塊;加熱模塊用於使第一除硫器和第二除硫器上下遊的管路內的氣體、射流泵內的混合氣體的溫度高於硫磺的析出溫度。本發明具有除硫效率高、成本低等優點。
文檔編號G01N1/22GK102410945SQ201110226218
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月5日 優先權日2011年8月5日
發明者李霞, 秦朝峰, 鄭利武, 陳生龍 申請人:聚光科技(杭州)股份有限公司