1 現狀和問題
硫磺制酸轉化器入口 SO
2 氣體濃度是生產中
必不可少的控制指標，但在G內外均未見合適的在線分析儀表用來測量此處 SO
2 濃度。目前G內
裝置一般不設此參數，或按硫鐵礦制酸的經驗，采用前置樣氣硫酸洗滌熱導式 SO
2 分析儀測量此參
數。熱導式 SO
2 分析儀能在硫鐵礦制酸轉化器入
口氣體條件下長期穩定工作，而在硫磺制酸中，儀表的維護工作量較大，洗滌用硫酸需要每周更換，一般難以長期穩定使用。主要原因有 2 點:
a. 焚硫爐出來的爐氣中含有一定量的 SO
3
氣體，未經凈化直接進入轉化器，其濃度遠大于硫鐵礦制酸干燥塔進入轉化器時的工藝氣體中的
SO
3 濃度。含 SO
3 的工藝氣體進入分析儀時，易
與分析儀內的有機材質發生化學反應置換出碳，
致使儀表損壞。
b. 焚硫爐出來的爐氣中含有一定量的水蒸氣，水蒸氣隨樣氣進入分析儀時，由于樣氣溫度降低，容易結露形成酸霧。酸霧與化學反應出的碳及其他雜質混合形成油狀的黑色酸泥，酸泥堵塞熱導傳感器和管道，影響熱導式 SO
2 分析儀的正
常使用。
筆者研究發現紫外吸收光度分析儀可以克服
以上 2 個問題。紫外吸收光度分析儀從取樣管道到測量池與樣氣接觸部分均采用 316L 不銹鋼材質，316L 不銹鋼能承受焚硫爐出口爐氣可能存在的露點腐蝕。由于紫外吸收光度分析儀的測量過程可在 160 ℃ 的溫度下完成，可以防止測量樣氣結露形成酸霧。2 紫外吸收光度分析儀的工作原理
紫外吸收光度分析儀的工作原理已有詳細報
［1 － 2］，
道 此處不再贅述。整個分析儀按功能可以分成紫外光源部分、光學檢測部分和電氣控制計算部分。利用樣氣對光的不同吸收特性選擇一個
SO
2 吸收較大的紫外波長作為測量波長，來分析氣體中 SO
2 的濃度，選擇一個 SO
2 不吸收的紫外波長作為參比波長對測量波長進行濃度計算，計算結果可在液晶屏上顯示。本分析儀采用雙波長、單光源、單光路、參比測量的方式來實現 SO
2
濃度測量，參比波長 365 nm，測量波長 283 nm。
3 紫外吸收光度分析儀的安裝和使用
在硫磺制酸中，樣氣從轉化器一段入口引出，直接接入分析儀的進口，并將分析儀的出口與轉化器四段入口相接，利用轉化器一，四段壓差，驅動樣氣流過分析儀，完成測量。并保證樣氣不排入大氣中，減少環境污染。具體安裝示意如圖 1。
1 紫外吸收光度分析 在硫磺制酸系 安裝示意
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圖 1 中所有管線均為 316 |
L 不銹鋼材質，閥 |
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門 1 和閥門 3 為樣氣流量控制閥門，閥門 2 為空 |
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氣反吹閥門，閥門 4 為放空閥門。工作時關閉閥 |
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門 2 和閥門 4，打開閥門 1 和閥門 3; 標定時關閉 |
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閥門 1 和閥門 3，打開閥門 2 和閥門 4，從閥門 2 |
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下部進標氣。使用中自備壓縮空氣或小氣泵作為 |
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零氣。分析儀不需要附加的樣氣預處理系統。儀 |
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表樣氣量比較小，一般控制在 300 ～ 600 mL /min， |
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故此樣氣流量不會影響轉化工序的正常運行。 |
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紫外吸收光度分析儀的技術指標為: |
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測量范圍 φ( SO2 ) ，% |
0 ～ 15 |
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重復性誤差 |
＜ ± 3% F． S． |
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線性誤差 |
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＜ ± 3% F． S． |
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響應時間 /s |
≤120 |
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測量精度5% F． S． |
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從技術指標看紫外吸收光度分析儀的測量范 |
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圍完全可以滿足硫磺制酸轉化器入口 SO2 濃度的 |
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測量要求。重復性誤差和線性誤差優于熱導式 |
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SO2 分析儀，尤其是響應時間大大優于熱導式 |
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SO2 分析儀，對于希望利用轉化器入口 SO2 濃度 |
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來調整焚硫爐工況的裝置這一點尤為重要。紫外 |
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吸收光度分析儀測量精度與熱導式 SO2 |
分析儀相 |
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當，但從使用的情況看實際分辨率和精度遠優于 |
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5% F． S． 。 |
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筆者利用紫外吸收光度分析儀對標準樣氣 |
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進行標定，標準樣氣采用江蘇計量測試研究院 |
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生產的氮氣中含有的二氧化硫氣體，標定數據 |
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如表 1。 |
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表 1 |
紫外吸收光度分析 準 氣的 定 果 |
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項 目 |
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上行 |
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下行 |
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標準樣氣 φ( SO2 ) ，% |
0. 497 |
1. 50 |
5. 00 |
10. 10 |
14. 85 |
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14. 85 |
10. 10 |
5. 00 |
1. 50 |
0. 497 |
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儀器顯示 φ( SO2 ) ，% |
0. 675 |
1. 70 |
4. 67 |
10. 27 |
14. 73 |
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14. 70 |
10. 25 |
4. 66 |
1. 68 |
0. 670 |
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誤差，% |
1. 20 |
1. 33 |
－ 2. 20 |
1. 10 |
－ 0. 80 |
－ 1. 00 |
1. 00 |
－ 2. 30 |
1. 20 |
1. 15 |
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4 結語 |
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析儀已在 100，300，500 kt /a 硫磺制酸裝置上使用， |
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從長期使用看，由于采用了頻閃技術，使紫外 |
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燈及光學檢測部分的設計壽命在 5 年以上。已有 |
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， |
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多家硫酸廠實際運行 3 年以上 并且沒有出現紫 |
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外燈或光學檢測部分衰減現象。分析儀的工藝樣 |
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氣流經接觸面為 316L 不銹鋼，同時，紫外吸收光 |
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度分析儀測量池采用高溫測量方式可防止酸霧的 |
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形成和腐蝕，為儀器的長期穩定工作奠定了基礎。 |
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轉化器入口 SO2 |
濃度的控制對硫磺制酸裝置的 |
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優化運行具有很重要的指導意義。目前，南化集團 |
研究院儀表及自動化研究所研發的紫外吸收光度分
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析儀已在 100，300，500 kt /a 硫磺制酸裝置上使用， |
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均取得了令人滿意的結果。通過轉化器入口 SO2 濃 |
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度測量，可以有效調節焚硫爐的噴磺量，控制焚硫爐 |
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出口 SO2 濃度; 同時控制轉化器入口的氧硫比，由 |
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此提高轉化器的總轉化率并減少尾氣 SO2 排放。 |
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