硫化氢（H₂S）是一种在石油和天然气行业中经常出现的有毒有害气体。在所有的温度条件下，它都会对碳钢和大多数工程合金产生腐蚀作用。在石油和天然气的精炼过程中www.cechina.cn，H₂S是物理和化学处理的副产品。通常采用克劳斯法将其从成品油和管道中去除，这种工艺在精炼时经常采用，可以将无用的H₂S转换成可以回收利用的硫元素。
        通常克劳斯法发生在硫回收装置（SRU）中www.cechina.cn，通过热催化过程将H₂S转换成硫。考虑到反应的复杂性，需要对温度进行精确控制，特别是对反应炉的温度进行精确控制，以防止对耐火炉衬造成损坏。由于此工艺具有高温高腐蚀性，对测温仪表是一个挑战。
        温度测量
        SRU单元内的温度测量和控制有两种方法。一种方法是在天然气处理厂进行测量和控制，因为此处H₂S浓度可测并且恒定。通以连续空气将H₂S燃烧消耗掉三分之一，足以循环产生恒定的温度值控制工程网版权所有，而且只要混合比例不变，就无需测量实际温度值。
        另一种方法是在精炼厂或者天然气厂进行测量和控制，此处对多种来源的给料进行接收，操作员必须持续监控给料气体的组分，并调整混合比例，同时监控由过量氨水或者碳氢化合物导致的高温产生热损伤。对于一些工厂，对温度进行精确测量是非常必要的，原因包括：
        ■ 帮助避免热损伤；
        ■ 为燃烧控制提供数据；
        ■ 为混合比例的前馈控制提供数据。
        鉴于这些数据的重要性，几乎所有工厂都会对温度进行监控。
        克劳斯炉中的温度测量
        由于富氧工艺的出现，SRU单元反应炉的温度控制更加重要了。以靠近耐热材料温度极限的温度进行反应不仅仅要求精确的温度测量CONTROL ENGINEERING China版权所有，还要求对过高的气体温度进行报警。因此，对温度波动的精确监控被赋予了极高的重要性。
        SRU单元中的温度获取有多种可行的方法，其中最为常用的三种方法包括视觉法、热电偶法和红外测温法。
        最常用的温度测量方法是经过培训的操作人员通过视孔观察燃烧过程的颜色，以视觉对温度进行评估。令人惊讶的是，有些操作人员评估的温度误差小于50℃。如果工厂缺乏有经验的操作人员，那么可以使用颜色/温度比色卡用来估计温度值。这些比色卡可以精确到100℃到200℃。虽然在某些情况下，使用这些方法也能满足精度和稳定度的要求，但是使用合适的测量设备仍旧是一种更加有效的测温方法。如果依赖操作人员来评估温度的话，也就无法使用自动控制了。
        说到SRU单元中的测温仪表，热电偶和红外测温仪（IR-T）可能是最常用的两种方法。每一种方法都有其优势和弱点，根据操作人员的不同要求，选择也不同。

红外测温仪（IR-T）可以对照射点测温，这是一个优势也是一个弊端，为了对指定点进行测温，测温元件的布置很关键。
图片来源：LumaSense公司。

        对于给定的温度等级，热电偶是传统传感器的唯一有效选择。但是，在严酷的克劳斯环境中www.cechina.cn，任何形式的温度探头都无法胜任。1,325℃ (2,400 °F)的强腐蚀H2S加上燃烧抖动和热抖动会降低热电偶的寿命。为了提升测量的稳定度，通常使用热电偶套管和填充剂，但是，这些防护措施使探头无法反映气体的实际温度。从另一方面讲，浇封在耐热材料之下并良好布局的热电偶能够在熔炉的任何位置对耐热材料温度进行精确测量，尤其是作为高温关断系统时更加有用。

        “温度获取有多种可行的方法，其中最为常用的三种方法包括视觉法、热电偶法和红外测温法。”

        IR-T可以安装在燃烧区域之外，通过视孔测量温度，有效地解决了严酷环境对传感器造成不利影响的问题。和热电偶一样，IR-T能够测量局部耐热材料温度，所以他们也可以应用于高温关断系统中。然而，测量气体温度是IR-T传感器优于热电偶的主要优势。对于克劳斯方法来说，是气体温度导致达到耐热材料温度，由于IR-T可以检测气体温度，所以可以提前发现高温。有些IR-T设备只能测量一种类型的读数，所以需要分别使用独立的设备测量气体温度和耐热材料温度。但是，对于完整的控制系统来说，气体温度和耐热材料温度必须能够同步测量。
        测量气体和耐热材料温度
        对于SRU单元操作人员和过程工程师来说，能够对气体温度和耐热材料温度进行同步测量是至关重要的。无需为气体温度和耐热材料温度的测量搭建两套测温系统将是IR-T系统的下一步发展趋势。单一的IR-T系统可以通过使用不同的波长来分别对气体温度和耐热材料表面温度进行测量。此类设备可以测量能够观察到的物体的温度，所以它可以测量熔炉内的温度，而热电偶就做不到。
        BOC公司在其英国曼彻斯特的试验工厂中对SRU单元进行了一些列测试，以比较IR-T设备和置于套管之内或者浇封在耐热材料之下的热电偶的测温稳定性。
        LumaSense Technologies公司和BOC公司携手，使用或易被吸收或穿透性强的6种指定波长，以多种工作参数对IR-T技术进行了测试，试验工厂中在严格控制环境条件下的测试结果显示，对于不同数量的氨水蒸汽或者不同比例加氧量的最高气体温度是在使用易吸收波长时获得的。此结果也表明热电偶的放置位置对于温度读数的影响很大。例如，浇封于耐热材料表面以下5mm的热电偶测得温度值为140℃，低于红外测温仪测得的耐热材料表面温度。这解释了为什么用于保护热电偶的材料会影响热电偶的测温结果，而IR-T恰恰可以克服这个问题。
        考虑到SRU单元内的多种严酷条件控制工程网版权所有，任何能够从外部获取数据的方法都具有明显的优势。这种能够同时测量耐热材料温度和气体温度并且无需暴露于高温高腐蚀性的气体环境中的方法带来了比传统温度探头更高等级的精确度和稳定度。而且CONTROL ENGINEERING China版权所有，IR-T还具有更广阔的测温区间、方便互换，并且在异常情况发生时能够为操作人员提供更先进的报警功能和更快的响应的时间。
        对于SRU操作人员来说，能够对气体温度进行连续实时测量的主要先进之处在于可以在熔炉内发现潜在危险温度时发出早期预警。由于随着温度的升高，耐热材料失效的速度也会加速，所以快速的响应的时间是很必要的。例如，由于碳氢化合物的意外加入所导致的气体温度急剧升高可以在20微秒内发出预警，提醒操作人员作出响应。耐热材料温度值的同步输出可以用于为高温关断/报警系统提供信号。
        对于仪表工程师来说，此测温设备的主要优势在于仅仅使用一个端口就可以完成最高气体温度和耐热温度测量。对于新设备安装，这个优势能够带来相比于单一波长红外设备和热电偶来说巨大的节省。与现有已经安装的硬件设备兼容的系统设计也可以减少升级客户现有系统的花费。
        对于硫回收装置中的仪表来说，IR-T在稳定性、成本效益和使用的便捷性等方面都具有优势，由于它们能对危险操作条件向操作人员发出警报，所以它们还具有安全性的优势。而且CONTROL ENGINEERING China版权所有，由于其完备的精确度能够在克莱斯方法中防止高温造成损害，因而其对气体温度和耐热材料温度同步测量的能力极为重要，特别是在富氧作业环境中。考虑到测温仪表要应用于严酷的工作环境中www.cechina.cn，例如硫回收装置，红外测温仪无疑是上佳之选。