介绍一种新型硫化氢分析仪

　　GD － 101 硫化氢和水分全自动分析仪的原理、技术特点及应用  

　　在炼油和化工企业的许多生产工艺过程中，会产生大量的硫化氢气体，由于这种气体具有强烈的腐蚀性和毒性，致使设备腐蚀以及使许多催化剂中毒，因而必须从原料气和产生气体中除去。天然气、煤气、液化石油气中的硫化氢，除了对设备和管线造成腐蚀外，如果泄漏到大气中或燃烧后排放到大气中将会对环境造成严重污染。随着人们对环境污染越来越重视，以及防止生产设备的腐蚀和安全生产的需要，迅速而准确地分析气体中的硫化氢浓度，以便及时控制和处理是非常重要的。

　　硫化氢气体除了有强烈的腐蚀性外，还具有很强的吸附性，给取样和准确分析带来了很大的困难。因此许多分析方法规定了很严格的操作条件，或者要求分析装置直接连至样品源进行分析。为了解决这方面的分析问题，因此发展了不少硫化氢在线分析仪。

　　分析硫化氢的方法通常有碘量法、比色法、库仑法、层析法和纸带光度法等，作为在线自动分析，纸带光度法不涉及液体试剂，能够在较长时间内不需操作人员干预，而能自动运转，因而使用比较广泛。

　　GD － 101 型硫化氢和水分全自动分析仪是根据硫化氢和浸在纸带上的铅离子反应生成引蹋黑斑，利用*的光电检测系统检测反应后的黑度，从而确定样品含量，并采用微机控制和数据处理。该仪器既可以作为煤气、天然气、液化石油气、化工原料气以及大气中硫化氢在线自动分析，也可以用于实验室分析单个样品中的硫化氢含量，如果更换浸有不同化学试剂的纸带和相应软件，亦可用于的 SO2 、 CO 和 NO 等的分析。

　　GD － 101 型硫化氢和水分全自动分析仪还配备了 P2O5 电解池，可以同时分析气体中的水分，以便解决由于硫化氢和水分同时存在时的严重腐蚀问题。

1.        原理和技术特点

　　纸带光度法测定硫化氢的基本原理是基于硫化氢和浸有铅离子或银离子的纸带反应产生 PbS 或 Ag2S 黑色斑点，通过光电系统把黑度变成电信号，再把这种电信号和气样中硫化氢浓度关联起来。有些仪器是用比色法的原理，它测出浸有变色纸带反射光强度 I0 ，反应一定时间后，变色纸带反射光强度为 I ， logI0 ／ I 与气样中硫化氢浓度在一定范围内里线性关系。在有些更简单的仪器中，直接把 I0 和 I 之差与气样中硫化氢浓度的关系作为计算的依据。这两种方法由于纸带上深层的铅离子与硫化氢反应后对光的反射没有明显的影响，使 logI0 ／ I 或 I0 与 I 之差与气样中硫化氢浓度的关系线性范围很窄，给定量分析结果带来了较大的误差。

　　随着电子技术和计算机技术的发展，最近几年报道了用斜率 I0 一 I/t 和气样中硫化氢浓度的关系来计算硫化氢含量。在一定时间间隔（如开始测定纸带反射光强度 I0 ，一定时间间隔）后，又测一次信号 I ， I0 － I ／ t 与气体中硫化氢浓度有对应关系，即可计算出硫化氢含量。这种方法的好处是随时能指示气体中硫化氢浓度。但是通过很短时间测得的两次信号来计算气体中硫化氢浓度，误差是比较大的。况且对于同一样品，在不同时刻测得的斜率不同，因而计算时，必须乘以不同时刻的校正因子。

　　目前市场上的仪器所采用的光电系统，发光源通常采用钨灯或卤素灯，测量反射光强度使用光电池。这种光电系统热量大，结构复杂而且信号小。有资料报道用可见发光管和光电管的，但这样所得的光强度小，信号也小。采用红外发光管作为发光源，用高灵敏度光电三级管作为接受元件，组装成微型光电检测头，采用恒流电源向发光源提供电流，并加入温度补偿电路，所得光电信号大，而且稳定。这种微型光电检测头，结构简单、体积小、发热量小。在计算方法中，采用“返滴定”的方法，根据样品含量范围，首先选择一个终点信号，并开始计时，当气体中硫化氢和纸带上的铅离子反应产生黑斑引起的信号，等于预定的终点信号时，记下总的反应时间，根据样品中的硫化氢浓度与滴定时间呈反比，通过标准气体校正后，即可求出未知样品中硫化氢浓度。当每一次反应达到预定终点信号时，都是有同样量的铅离子已与硫化氢发生反应，气体中硫化氢浓度越高，达到终点信号的时间越短，浓度越低时间越长，浓度和时间的乘积是一个常数，而且在低浓度时，浓度和时间的乘积与信号变化率之比也是一个常数，即：

　　　　　　　　KS=CS × T ／ (P0 － P)/P0

其中：

　　CS 为浓度；

　　T 为达到预定终点时间；

　　P0 为白纸时的空白信号；

　　P 为终点信号。

　　上述仪器使用标准气体是具有保护的电解法产生的标准硫化氢气体。用电解法产生硫化氢标准效正气体，设备简单、操作方便、使用灵活、浓度准确，可以长期保管，特别适合于用计算机控制。

　　随着计算机及其应用技术的飞速发展，在硫化氢在线分析中，微机完成各种控制和处理数据，是比较合适的。仪器采用单片机和 IBM 兼容机作为电路的基本设计，再配以适当辅助电路，即可组成不同仪器型号，完成所需各种功能。

　　实际上，只有当硫化氢和水分同时存在，腐蚀才变得特别严重，为此在某些场合，需要同时在线测定硫化氢和水分。根据这种实际需要，每种型号的仪器，均设计为可同时在线测定硫化氢和水分。如果不测定水分时，可以不装水电解池，并将此路气体作为放空气体。在需要测水的仪器中，于放空流量计后，安装一根 P2O5 电解池，电解池的两根铂金电极上加 48V 直流电压。当流过的气体中有水分时， P2O5 吸收水分，并同时将它电解成 H2 和 O2 ，电解水所需的电量就是水含量的衡量。让电解电流流经一个标准电阻，产生压降，计算机每次测量硫化氢后，去采集这个电压的数据，并将它转换成水的含量，同时将它显示、打印和存储。这样在基本土不增加硬件的前提下，即可同时完成硫化氢和水的自动在线测定是非常合理、经济的。

　　根据上述技术要求设计的 GD － 101 型硫化氢和水分全自动分析仪，组织生产容易，操作简单，可长时间（ 15 天）不需操作人员干与能全自动打印分析结果，如果更换浸渍不同试剂的纸带和软件，即可用于其它气体含量的分析。

　　2.实际应用

　　GD － 101 型硫化氢和水分全自动分析仪先后在北京焦化厂、四川石油管理局管理处以及四川越溪输气站等现场使用，用户对仪器给与充分的肯定。认为该仪器特别适合对于煤气中硫氢含量的监控，对脱硫生产有重大指导意义，同时对天然气的生产及其设备腐蚀的控制起着重要作用。仪器结构简单、操作方便、分析速度快、数据准确，在设备防腐蚀、安全生产、环境保护等领域有着广阔的用途。