Мониторинг сероводорода в промышленных процессах

Сероводород, H₂S, является очень ядовитым, коррозийным и легковоспламеняющимся газом. Поэтому, следует тщательно контролироваться и проводить мониторинг сероводорода в промышленных процессах, где он генерируется или используется. При относительно низких концентрациях он имеет запах тухлых яиц, который эффективно служит предупреждением, но при более высоких концентрациях, когда он становится резко токсичным и даже смертельным, его больше нельзя обонять, и осознание опасности исчезает.

Сероводород вырабатывается естественным путем при разложении органических веществ микробами в отсутствие кислорода. Например, его часто можно почувствовать в болотах и рядом с очистными сооружениями. Однако подавляющее большинство техногенного сероводорода поступает из нефтеперерабатывающих заводов, где сера в сырой нефти удаляется в результате реакции с водородом. В результате получаются нефтепродукты с низким содержанием серы и десульфурированная нефть, а также огромное количество H₂S. Сероводород также может быть обнаружен в очень высоких концентрациях в неочищенном природном газе и биогазе («кислый газ»), и его необходимо удалить до того, как оставшийся газ («сладкий газ») можно будет распределить и использовать в дальнейшем.

Хотя сероводород является побочным продуктом нефтеперерабатывающих заводов, он также является основным ингредиентом для производства элементарной серы в стандартном для промышленности процессе Клауса. На первом этапе сгорания H₂S реагирует с кислородом с образованием диоксида серы и воды. На одной или нескольких следующих каталитических стадиях H₂S и SO₂ реагируют и образуют элементарную серу и дополнительное количество воды. Полученная сера затем обычно используется для производства серной кислоты, которая в свою очередь, является одним из основных веществ в химической промышленности.

Важно иметь возможность контролировать концентрации сероводорода, как с точки зрения управления процессом, так и по соображениям безопасности. Начиная с последнего, есть несколько типов ручных или переносных газовых датчиков, используемых для персональной защиты. Такие устройства часто могут обнаруживать как H₂S, так и другие опасные газы, такие как CO. Устройства часто основаны на электрохимических методах обнаружения. Они могут иметь недостаточную точность, но все же хорошо работают при относительно низких концентрациях H₂S, обычно в диапазоне 0-50 ppm (75 мг/м³, максимальный предел личной безопасности при кратковременном воздействии) или ниже. Затем он может выдавать предупреждения, если концентрация H₂S увеличивается, прежде чем ситуация станет опасной для человека с таким датчиком.

Однако для мониторинга выбросов, а также для целей управления процессом необходимы другие типы устройств. По сравнению с датчиками персонального использования они должны отвечать совершенно другим требованиям, например, к диапазонам измерений, пределам обнаружения и способности непрерывно работать с агрессивными газовыми смесями в жестких промышленных условиях.

Метод измерения концентрации H₂S в промышленных процессах традиционно заключался в том, чтобы извлечь пробу газа, разбавить ее, удалить любое содержание SO₂ с помощью скруббера, затем преобразовать H₂S в SO₂ и, наконец, измерить концентрацию SO₂, которая эффективно дает концентрацию H₂S. Однако этот метод требует высокий уровень обслуживания системы разбавления, скруббера и конвертера, и он подвержен ошибкам. Это может быть проблемой, поскольку как доступность, так и достоверность результатов измерений могут иметь решающее значение не только для производственного процесса, но и по соображениям безопасности.

Для непрерывного мониторинга выбросов H₂S, а также для мониторинга технологического процесса, OPSIS предлагает решение, основанное на проверенной технологии DOAS Open-Path, без использования систем разбавления или скрубберов. Извлеченный газ направляется в долговечный конвертер H₂S, за которым следует прямой мониторинг продукта конвертера в газоанализаторе. Система имеет очень низкий предел обнаружения и хорошо работает как в низких, так и в умеренных диапазонах измерений, от 0-20 мг/м³ до 0-1000 мг/м³. OPSIS также предлагает системы газоанализаторов для более высоких диапазонов измерения, вплоть до 100%, подходящие для целей управления процессом. Одна и та же единая система мониторинга также может быть настроена для измерения концентраций многих других газообразных веществ, таких как NO, NO₂, CO, CO₂, NH₃, H₂O, HF и HCl, как в технологическом процессе, так и для непрерывного мониторинга выбросов.

Автор:
Bengt Löfstedt
Operative Support, OPSIS AB