[发明专利]在线测量废气的硫化氢浓度的便携式装置

说明书

技术领域

本发明的技术领域是用于测量废气中硫化氢的浓度的装置和方法，特别是当该废气源自用于加氢处理石油产品的反应器时。

现有技术

加氢处理是主要用于炼油的工艺，其目的是除去杂质，例如来自原油蒸馏的石油馏分中所含的硫。加氢处理单元包括包含两个进料管的反应器，其一意在引入石油馏分，另一意在引入加压氢气。该反应器含有促进含硫化合物转化为硫化氢H₂S的催化剂。

在此类方法中，必须硫化该加氢处理催化剂，所述加氢处理催化剂通常以第6族金属与第9和/或10族金属结合的金属氧化物组成的非活性形式出售，这些氧化物负载在多孔固体如氧化铝上。该硫化操作在每次催化剂改变时发生，其目的是将金属氧化物转化为在加氢处理反应中构成活性物类的硫化物。为此，已知使该催化剂与硫源如二甲基二硫化物（DMDS）接触。在高温和高压的作用下，该二甲基二硫化物分解以提供硫化氢，所述硫化氢与该催化剂反应形成所需金属硫化物。对催化剂硫化过程中形成的硫化氢进行检测是必要的，因为其能够估计硫化反应的进展程度。此外，合意的是尽量减少硫化反应过程中排放的硫化氢量。此外，目前由炼油厂员工在安全条件下（最好每小时）进行硫化氢浓度的测量，这可能是危险的，特别是由于硫化氢（H₂S）的毒性。因此寻求一种能够在提高的安全条件下可靠和更频繁地测量的装置和技术。

存在用于在线测量源自将硫化氢氧化成硫的单元（称为克劳斯单元）的废气中的硫化氢浓度的装置。这些例如描述在文献FR 2 778 743和FR 2 944 456中。但是，这些装置设计成永久安装在制造含有硫化氢的流出物的设备上。它们不能轻易地拆卸以便快速用在另一克劳斯单元上。

文献CN 203595659U描述了用于测量气体流中硫化氢浓度的装置，其工作原理基于激光光谱分析。但是，这种装置需要使用惰化该激光设备的气体，也就是说并非待分析气体的氧化剂的气体，并使得该测量装置具有防爆性。但是，使用惰化气体令该装置变得复杂。

因此寻求一种易于从一个地点运输至另一地点且不需要使用惰化气体的测量装置。

文献US 8,163,242描述了用于测量衍生自分解存在于垃圾填埋场中废料的气体中所含有的化学物类浓度的装置。但是，对特别用于测量硫化氢浓度的技术，该文献没有给出信息。此外，该测量装置似乎需要电化学技术，其在不需要稀释气体的情况下不适于进行高浓度的测量。来自该文献的分析设备是“一种化学分析仪”，其在原理上意味着不可逆的化学反应，因此频繁更换化学传感器。

文献WO 2014/144038描述了一种用于实时测量石油产品加氢处理单元中的硫化氢浓度的装置。这种装置是可移动的，并临时连接到该加氢处理单元的出口管上。优选地，该测量基于在乙酸铅与硫化氢之间发生的化学反应。乙酸铅沉积在纸带上，由此令该带为白色。在化学反应过程中，形成黑色的硫化铅。纸带的黑度与通过该测量系统的硫化氢的量成正比。然而，该测量系统具有以下缺点：

- 其需要扩散室，用于例如用氮气稀释需要测量硫化氢浓度的气体。该稀释气体可以源于本体网络，或可以与可移动的分析装置一起输送。使用来自炼油厂的氮气的事实可能导致来自于炼油厂中进行的工艺的污染所造成的分析误差。

- 由操作人员进行用乙酸铅浸渍的新纸替换用过的纸。但是，乙酸铅属于是致癌和/或致突变和/或生殖毒性的化学物质（所谓CMR物质）。每次纸张更换都会使操作人员暴露于接触乙酸铅，这对健康有害。

- 该装置不能随时间推移在0至30 000 ppm的宽浓度范围内保持H₂S浓度测量的良好精确度。

该文献还表示，可以通过电化学方法进行硫化氢的检测。

文献CN 101782514公开了一种用于在脱硫之前和之后测量天然气中硫化氢浓度的装置，该装置包含以固定方式安装在含H₂S气体在其中循环的设备上的部分，以及连接到该固定部分上的可拆卸部分。该固定部分包括：

- 测量室，其中测量所述气体对激光辐射的吸收；

- 压力计和能够将待分析气体的压力调节至测量室的工作压力的膨胀阀。

可拆卸部分包括：

- 用于产生激光辐射的装置；和

- 处理来自测量室的光学信号的装置。

这部分是可拆卸的，因为其可以借助于两根光纤连接到固定部分上。因此，在该文献中，仅有专用于产生激光辐射和处理信号的部分是可拆卸的。