陳再標(biāo)

摘 要：分析韶鋼焦化廠真空碳酸鉀脫硫工藝的影響因素，并對存在的問題作出應(yīng)對措施，在穩(wěn)定脫硫溶液（H2S-CO2-K2CO3溶液體系）方面作出努力，使脫硫效果有了明顯提高。

關(guān)鍵詞：真空碳酸鉀；吸收；脫硫液；再生

韶鋼焦化廠焦?fàn)t煤氣脫硫凈化技術(shù)是采用真空碳酸鉀（H2S-CO2-K2CO3溶液體系）脫硫工藝，該法用于氣體選擇性脫除H2S多，原料氣在填料吸收塔內(nèi)用貧碳酸鉀水溶液吸收，吸收時(shí)只有少量CO2被同時(shí)脫除，而H2S幾乎全部被吸收的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)要求是脫硫塔后煤氣中H2S含量在200mg/m3 以下。

1 真空碳酸鉀脫硫工藝介紹

真空碳酸鉀（H2S-CO2-K2CO3溶液體系）脫硫工藝時(shí)基于吸收——解析的原理，即用碳酸鉀溶液吸收焦?fàn)t煤氣中的H2S和HCN，吸收H2S，HCN和CO2的溶液循環(huán)到再生塔，反應(yīng)生成KHS溶液經(jīng)再生析出酸性氣體。

1.1 吸收過程

洗苯后煤氣經(jīng)過油捕霧器后進(jìn)入脫硫塔，與28℃脫硫貧液在花環(huán)填料上逆流接觸，煤氣中的H2S、HCN和CO2等酸性氣體被吸收；其主要反應(yīng)如下：

K2CO3+H2S→KHCO3+KHS，K2CO3+2HCN

→2KCN+CO2+H2O，K2CO3+CO2+H2O→2KHCO3

脫硫塔上段以NaOH溶液循環(huán)噴灑，進(jìn)一步降低煤氣中的H2S。

1.2 解析過程

吸收了酸性氣體的脫硫液稱為富液，在富液槽中與連續(xù)補(bǔ)充的KOH反應(yīng)后與再生塔底來的熱貧液換熱，進(jìn)入再生塔。真空低溫下（約20Kpa，60℃），在拉魯環(huán)填料上富液與再生塔底上升的貧液蒸汽（由再沸器蒸汽間接加熱貧液產(chǎn)生）接觸，解析得到H2S、HCN等酸性氣體：

KHS+KHCO3→H2S+K2CO3，KCN+KHCO3

→HCN+K2CO3，2KHCO3→CO2+K2CO3+H2O

再生塔出口酸性氣體經(jīng)冷凝冷卻至25～33℃、氣液分離后，由液環(huán)式真空泵送往濕法制酸裝置；酸汽冷凝液由氣液分離器自流至真空冷凝液槽，大部分送至富液槽循環(huán)使用，小部分作為廢液外排以降低副鹽濃度。

1.3 特點(diǎn)

1）用真空解析法再生，操作溫度僅為50-60℃，再加上操作系統(tǒng)中氧含量較少，故副反應(yīng)的速度極慢，生成的廢液也非常少。

2）整個(gè)系統(tǒng)在低溫低壓下操作，對設(shè)備材質(zhì)的要求也隨之降低。

3）脫硫系統(tǒng)生成的硫氰酸鹽，通過解析塔分解為碳酸鹽和酸性氣體，碳酸鹽溶液返回到吸收系統(tǒng)循環(huán)使用，以降低堿的消耗。

4）有效利用余熱。因解析系統(tǒng)為低溫操作，所以吸收液再生用熱源可由荒煤氣提供。

5）脫硫劑只采用KOH，使用脫硫裝置的操作簡單，成本低廉，脫硫后煤氣含H2S在200mg/m3 以下。

2 存在的問題與分析

脫硫再生系統(tǒng)在使用過程中，受煤氣夾帶洗油、脫硫再生系統(tǒng)設(shè)備損耗（Fe3+）及再生負(fù)壓系統(tǒng)漏氣等三個(gè)源頭因素的影響，脫硫液中的副鹽和其他雜質(zhì)日益累積，脫硫液變質(zhì)嚴(yán)重，導(dǎo)致脫硫效率差，使得煤氣含H2S在380mg/m3 以上。

2.1脫硫液夾帶洗油被污染

脫硫液夾帶洗油循環(huán)一段時(shí)間后油類物質(zhì)累積增多，脫硫液顏色從淡紅棕色逐漸變深，最終呈醬黑色。

脫硫傳質(zhì)阻力由氣相主體、氣膜、界面、液膜和液相主體的阻力疊加而成，但主要集中在氣膜和液膜層。煤氣中含有洗油等雜質(zhì)，洗油含有憎水的苯基等非極性基團(tuán)，與水不互溶，在脫硫液內(nèi)部形成O/W或W/O的乳狀液，會(huì)在液膜表面形成一層阻滯膜影響傳質(zhì)的順利進(jìn)行，增加了煤氣中的H2S被脫硫液吸收的阻力，影響傳質(zhì)過程。

阻礙煤氣內(nèi)H2S等酸性氣體與脫硫液接觸，使化學(xué)吸收反應(yīng)速度大大降低，降低脫硫效率。

2.2 脫硫液夾帶鐵銹變質(zhì)

脫硫再生設(shè)備材基本上是以碳鋼為主，由于在工程施工建設(shè)期間設(shè)備及管道等沒有對其進(jìn)行內(nèi)部除銹處理，以致脫硫液與設(shè)備及管道內(nèi)部鐵銹發(fā)生反應(yīng)生成赤血鹽K4Fe（CN）6等鹽類（Fe2++6CN-+4K+→K4Fe（CN）6），造成脫硫液變質(zhì)。

2.3 再生系統(tǒng)負(fù)壓管道穿漏

再生塔不嚴(yán)，空氣從大氣中進(jìn)入到負(fù)壓系統(tǒng)與脫硫液接觸反應(yīng)：

2KHS+2O2→K2S2O3+H2O，KHS+HCN+1/2O2

→KCNS+H2O

使得脫硫液中有大量的副鹽生成，說明了整個(gè)系統(tǒng)中存在著漏氣之處，使脫硫液變質(zhì)生成大量的KSCN和K2S2O3等副鹽含量持續(xù)升高。

3 改進(jìn)措施

3.1 改進(jìn)洗油質(zhì)量，增設(shè)水洗塔

洗苯工序改為油品更好的一級洗油，同時(shí)將洗苯溫度從32～35℃降至 26～28℃，降低洗苯操作溫度，加強(qiáng)洗苯塔后油捕霧器操作，減少煤氣夾帶洗油量，特別是洗油中的輕質(zhì)組分。

在脫硫工序和洗苯工序之間增加水洗塔，用干凈水對煤氣洗滌、降溫，控制塔后溫度24～26℃，同時(shí)進(jìn)一步減少煤氣中的油類物質(zhì)夾帶。

3.2穩(wěn)定脫硫液質(zhì)量

排空已被嚴(yán)重污染不能再生循環(huán)使用的脫硫液，同時(shí)對脫硫系統(tǒng)管道、設(shè)備進(jìn)行清洗，清洗完成后重新配置脫硫液，并每天對脫硫液進(jìn)行排油排污置換操作，減緩脫硫液老化變質(zhì)，避免KSCN、K4Fe（CN）6等副鹽含量富集，維持脫硫液質(zhì)量的穩(wěn)定，是的脫硫液的效率持續(xù)高效。

3.3 修復(fù)負(fù)壓系統(tǒng)泄漏

對負(fù)壓的再生系統(tǒng)進(jìn)行查漏、補(bǔ)漏，防止從環(huán)境內(nèi)吸入空氣，降低脫硫液氧化速度、抑制副鹽生成，保持酸氣潔凈，系統(tǒng)再次投用后經(jīng)過對脫硫液中K2S2O3的連續(xù)跟蹤分析，在脫硫液中含量平均為4.5g/l，再無出現(xiàn)K2S2O3快速上升的問題。

4 結(jié)果與討論

經(jīng)過改進(jìn)，消除煤氣洗油夾帶、脫硫再生系統(tǒng)設(shè)備腐蝕（含F(xiàn)e3+）及酸氣負(fù)壓系統(tǒng)漏氣對脫硫液的影響后，本焦化廠的脫硫液質(zhì)量有明顯改善，脫硫液呈淡黃色，表面偶爾有油鏡，沒有結(jié)晶或其他明顯沉淀物，煤氣脫硫效果有大幅度的攀升。塔后煤氣含硫平均能降至175mg/m3，脫硫效率達(dá)96%。