介紹一種新型硫化氫分析儀

　　GD － 101 硫化氫和水分全自動分析儀的原理、技術特點及應用  

　　在煉油和化工企業的許多生產工藝過程中，會產生大量的硫化氫氣體，由于這種氣體具有強烈的腐蝕性和毒性，致使設備腐蝕以及使許多催化劑中毒，因而必須從原料氣和產生氣體中除去。天然氣、煤氣、液化石油氣中的硫化氫，除了對設備和管線造成腐蝕外，如果泄漏到大氣中或燃燒后排放到大氣中將會對環境造成嚴重污染。隨著人們對環境污染越來越重視，以及防止生產設備的腐蝕和安全生產的需要，迅速而準確地分析氣體中的硫化氫濃度，以便及時控制和處理是非常重要的。

　　硫化氫氣體除了有強烈的腐蝕性外，還具有很強的吸附性，給取樣和準確分析帶來了很大的困難。因此許多分析方法規定了很嚴格的操作條件，或者要求分析裝置直接連至樣品源進行分析。為了解決這方面的分析問題，因此發展了不少硫化氫在線分析儀。

　　分析硫化氫的方法通常有碘量法、比色法、庫侖法、層析法和紙帶光度法等，作為在線自動分析，紙帶光度法不涉及液體試劑，能夠在較長時間內不需操作人員干預，而能自動運轉，因而使用比較廣泛。

　　GD － 101 型硫化氫和水分全自動分析儀是根據硫化氫和浸在紙帶上的鉛離子反應生成引蹋黑斑，利用的光電檢測系統檢測反應后的黑度，從而確定樣品含量，并采用微機控制和數據處理。該儀器既可以作為煤氣、天然氣、液化石油氣、化工原料氣以及大氣中硫化氫在線自動分析，也可以用于實驗室分析單個樣品中的硫化氫含量，如果更換浸有不同化學試劑的紙帶和相應軟件，亦可用于的 SO2 、 CO 和 NO 等的分析。

　　GD － 101 型硫化氫和水分全自動分析儀還配備了 P2O5 電解池，可以同時分析氣體中的水分，以便解決由于硫化氫和水分同時存在時的嚴重腐蝕問題。

1.        原理和技術特點

　　紙帶光度法測定硫化氫的基本原理是基于硫化氫和浸有鉛離子或銀離子的紙帶反應產生 PbS 或 Ag2S 黑色斑點，通過光電系統把黑度變成電信號，再把這種電信號和氣樣中硫化氫濃度關聯起來。有些儀器是用比色法的原理，它測出浸有變色紙帶反射光強度 I0 ，反應一定時間后，變色紙帶反射光強度為 I ， logI0 ／ I 與氣樣中硫化氫濃度在一定范圍內里線性關系。在有些更簡單的儀器中，直接把 I0 和 I 之差與氣樣中硫化氫濃度的關系作為計算的依據。這兩種方法由于紙帶上深層的鉛離子與硫化氫反應后對光的反射沒有明顯的影響，使 logI0 ／ I 或 I0 與 I 之差與氣樣中硫化氫濃度的關系線性范圍很窄，給定量分析結果帶來了較大的誤差。

　　隨著電子技術和計算機技術的發展，最近幾年報道了用斜率 I0 一 I/t 和氣樣中硫化氫濃度的關系來計算硫化氫含量。在一定時間間隔（如開始測定紙帶反射光強度 I0 ，一定時間間隔）后，又測一次信號 I ， I0 － I ／ t 與氣體中硫化氫濃度有對應關系，即可計算出硫化氫含量。這種方法的好處是隨時能指示氣體中硫化氫濃度。但是通過很短時間測得的兩次信號來計算氣體中硫化氫濃度，誤差是比較大的。況且對于同一樣品，在不同時刻測得的斜率不同，因而計算時，必須乘以不同時刻的校正因子。

　　目前市場上的儀器所采用的光電系統，發光源通常采用鎢燈或鹵素燈，測量反射光強度使用光電池。這種光電系統熱量大，結構復雜而且信號小。有資料報道用可見發光管和光電管的，但這樣所得的光強度小，信號也小。采用紅外發光管作為發光源，用高靈敏度光電三級管作為接受元件，組裝成微型光電檢測頭，采用恒流電源向發光源提供電流，并加入溫度補償電路，所得光電信號大，而且穩定。這種微型光電檢測頭，結構簡單、體積小、發熱量小。在計算方法中，采用“返滴定”的方法，根據樣品含量范圍，首先選擇一個終點信號，并開始計時，當氣體中硫化氫和紙帶上的鉛離子反應產生黑斑引起的信號，等于預定的終點信號時，記下總的反應時間，根據樣品中的硫化氫濃度與滴定時間呈反比，通過標準氣體校正后，即可求出未知樣品中硫化氫濃度。當每一次反應達到預定終點信號時，都是有同樣量的鉛離子已與硫化氫發生反應，氣體中硫化氫濃度越高，達到終點信號的時間越短，濃度越低時間越長，濃度和時間的乘積是一個常數，而且在低濃度時，濃度和時間的乘積與信號變化率之比也是一個常數，即：

　　　　　　　　KS=CS × T ／ (P0 － P)/P0

其中：

　　CS 為濃度；

　　T 為達到預定終點時間；

　　P0 為白紙時的空白信號；

　　P 為終點信號。

　　上述儀器使用標準氣體是具有保護的電解法產生的標準硫化氫氣體。用電解法產生硫化氫標準效正氣體，設備簡單、操作方便、使用靈活、濃度準確，可以長期保管，特別適合于用計算機控制。

　　隨著計算機及其應用技術的飛速發展，在硫化氫在線分析中，微機完成各種控制和處理數據，是比較合適的。儀器采用單片機和 IBM 兼容機作為電路的基本設計，再配以適當輔助電路，即可組成不同儀器型號，完成所需各種功能。

　　實際上，只有當硫化氫和水分同時存在，腐蝕才變得特別嚴重，為此在某些場合，需要同時在線測定硫化氫和水分。根據這種實際需要，每種型號的儀器，均設計為可同時在線測定硫化氫和水分。如果不測定水分時，可以不裝水電解池，并將此路氣體作為放空氣體。在需要測水的儀器中，于放空流量計后，安裝一根 P2O5 電解池，電解池的兩根鉑金電極上加 48V 直流電壓。當流過的氣體中有水分時， P2O5 吸收水分，并同時將它電解成 H2 和 O2 ，電解水所需的電量就是水含量的衡量。讓電解電流流經一個標準電阻，產生壓降，計算機每次測量硫化氫后，去采集這個電壓的數據，并將它轉換成水的含量，同時將它顯示、打印和存儲。這樣在基本土不增加硬件的前提下，即可同時完成硫化氫和水的自動在線測定是非常合理、經濟的。

　　根據上述技術要求設計的 GD － 101 型硫化氫和水分全自動分析儀，組織生產容易，操作簡單，可長時間（ 15 天）不需操作人員干與能全自動打印分析結果，如果更換浸漬不同試劑的紙帶和軟件，即可用于其它氣體含量的分析。

　　2.實際應用

　　GD － 101 型硫化氫和水分全自動分析儀先后在北京焦化廠、四川石油管理局管理處以及四川越溪輸氣站等現場使用，用戶對儀器給與充分的肯定。認為該儀器特別適合對于煤氣中硫氫含量的監控，對脫硫生產有重大指導意義，同時對天然氣的生產及其設備腐蝕的控制起著重要作用。儀器結構簡單、操作方便、分析速度快、數據準確，在設備防腐蝕、安全生產、環境保護等領域有著廣闊的用途。