在大型煤制合成氨裝置中，以煙煤為原料的生產(chǎn)過程會副產(chǎn)大量含硫化氫的廢氣。一套500 kt/a規(guī)模的裝置，每小時約產(chǎn)生4~6噸硫化氫?；诹蚧瘹涞奈锘匦约捌洵h(huán)境危害，對其排放有嚴格限制，通常需將其送入回收裝置進行資源化利用。與此同時，石油化工烷基化裝置也會產(chǎn)生大量以硫酸為主的廢酸。為實現(xiàn)節(jié)能減排與資源高效利用，以硫化氫和烷基化廢酸為原料的裂解工藝得到廣泛應用。

該類裂解裝置利用合成氨廢氣中硫化氫高溫燃燒所釋放的熱量，對烷基化廢酸進行裂解。在裂解爐內，硫化氫與廢酸在高溫下分解為二氧化硫、水等組分，后經(jīng)凈化系統(tǒng)脫除水分、稀酸及重金屬沉淀物，得到純凈的二氧化硫，進而作為硫酸生產(chǎn)的原料。裂解爐反應溫度高達1060℃，反應介質中包含水、二氧化硫、三氧化硫及金屬顆粒等，導致溫度與氧含量的準確檢測面臨較大挑戰(zhàn)，尤其是氧含量的測量。

目前，國內外在此類裂解爐氧含量檢測中主要采用以下兩種技術路線：

直插式測量（原位測量）

將檢測元件直接安裝于裂解爐出口管道，該處溫度可達1100℃。該方法響應迅速、測量準確，但須應對高溫及介質中重金屬對元件的毒化影響。取樣部件與測量元件需采用特種合金或陶瓷等耐高溫材料，氧化鋯氧量分析儀是此類測量的典型代表。

抽取式測量

通過取樣系統(tǒng)將爐內反應氣體引出，經(jīng)除塵、降溫、除濕等預處理后送入氧分析儀。該方式可使分析儀器避開高溫惡劣環(huán)境，延長使用壽命并降低故障率；但其取樣與預處理流程復雜，易發(fā)生腐蝕、堵塞及空氣泄漏，導致響應滯后、精度下降，且維護工作量較大。常見儀器包括磁氧及電化學式氧分析儀。

此外，裂解爐氧含量測量元件也常受高溫沖擊與腐蝕影響。因此，合理選型與正確安裝氧含量檢測儀表，對裂解爐的穩(wěn)定控制尤為關鍵。

在以烷基化廢酸和合成氨廢氣為原料制取二氧化硫并生產(chǎn)硫酸的工藝中，必須精確控制裂解爐反應溫度與氧含量。不恰當?shù)姆磻獥l件會導致三氧化硫和還原硫含量升高，二氧化硫產(chǎn)率下降，并引發(fā)后續(xù)凈化系統(tǒng)堵塞等問題。選用合適的溫度與氧含量測量儀表，結合科學的安裝與維護策略，有助于保障硫化氫及廢酸回收裝置的長周期穩(wěn)定運行，降低非計劃停車風險，進而支持上游合成氨裝置的連續(xù)生產(chǎn)，實現(xiàn)全流程優(yōu)化，提升安全性與資源綜合利用水平。

在山東某公司硫化氫擴能改造項目中，根據(jù)技術要求，我們針對氧含量檢測進行了專項設計。選用了適應高溫與腐蝕環(huán)境，采用國外進口芯片及傳感器的氧化鋯氧量分析儀，并在工藝管道上合理布置測點，輔以有效的防護措施，確保測量數(shù)據(jù)準確可靠。DCS復雜調節(jié)系統(tǒng)通過合理的參數(shù)設置與控制邏輯，實現(xiàn)了燃燒空氣與硫化氫流量的精確配比控制，有效抑制了不合格反應物的生成。

為準確測量裂解爐出口氧含量，本項目采用直插式氧化鋯分析儀，在出口管道合適位置設置三套氧化鋯氧量分析儀，構成熱備冗余，并于DCS中實現(xiàn)“三取二”聯(lián)鎖邏輯。

在DCS組態(tài)中，對空氣與硫化氫流量測量實施溫壓補償，提高數(shù)據(jù)準確性。空氣與硫化氫調節(jié)閥均選用氣動高性能控制閥，配備智能電氣閥門定位器，確保調節(jié)系統(tǒng)響應迅速、控制可靠。

氧化鋯氧量分析儀

技術特點：

直插式測量滿足工藝參數(shù)監(jiān)測需求，助力裝置在設計工況下高效穩(wěn)定運行。

溫度與氧含量測量精度符合要求，系統(tǒng)可靠性不低于99.9％。

空氣/硫化氫流量比例控制系統(tǒng)運行平穩(wěn)，保障回收裝置長周期運轉。

后續(xù)凈化系統(tǒng)中三氧化硫與還原硫含量顯著下降，二氧化硫體積分數(shù)提高，系統(tǒng)堵塞頻率降低。

測量技術可靠，單點儀表檢修不影響生產(chǎn)連續(xù)性，很大限度減少對合成氨及硫酸系統(tǒng)的干擾。

氧化鋯傳感器具備良好的耐腐蝕、抗硫中毒、耐磨損與抗熱震性能，適用于高硫、高水分工況。

結構設計便于維護，關鍵元件如鋯管、熱電偶等可在現(xiàn)場快速更換，無需拆卸整支探頭。

本底電勢穩(wěn)定，無需周期標定，實現(xiàn)免維護運行。

目前，國內硫磺制酸裝置常因氧含量測量不準，導致焚硫爐配風控制粗放，多數(shù)裝置采取過量供風方式，造成風機負荷與電耗上升。調研顯示，山東省內多套硫磺制酸裝置仍普遍采用抽取式測量，難以實現(xiàn)精準控制，制約了裝置能效提升。而采用直插式測量技術后，實測氧體積分數(shù)控制精度顯著提高，系統(tǒng)可靠性超過99.9%，燃燒配比更穩(wěn)定，二氧化硫產(chǎn)率提升約11.5%，后續(xù)轉化吸收系統(tǒng)的堵塞與腐蝕情況也得到明顯改善。