李冠男

摘要：真空碳酸鉀脫硫工藝涉及到大量的化學(xué)用品，操作人員需要具備專業(yè)的化學(xué)知識(shí)，才能準(zhǔn)確掌握流程每一步的反應(yīng)條件以及產(chǎn)物的再應(yīng)用。從實(shí)踐反饋來看，真空碳酸鉀脫硫裝置在工藝和設(shè)備上都存在一定的問題，需要采取針對(duì)性措施加以改進(jìn)和優(yōu)化，從而提高脫硫效果。本文以鞍山盛盟煤氣化有限公司焦?fàn)t煤氣脫硫凈化技術(shù)為例，探究真空碳酸鉀脫硫工藝的優(yōu)化方法。

關(guān)鍵詞：真空碳酸鉀脫硫工藝；優(yōu)化研究

真空碳酸鉀脫硫工藝是鞍山盛盟煤氣化有限公司焦?fàn)t煤氣脫硫凈化技術(shù)的核心內(nèi)容，常用于氣體選擇性脫除H2S，位于填料吸收塔內(nèi)的原料氣用貧碳酸鉀水溶液進(jìn)行吸收，該過程伴隨有少量CO2被脫除，且H2S幾乎被全部吸收。具體應(yīng)用時(shí)要求脫硫塔煤氣中H2S的含量低于200mg/m3。

一、真空碳酸鉀脫硫工藝概述

（一）原理介紹

真空碳酸鉀即H2S-CO2-K2CO3溶液體系，該脫硫工藝的原理在于“吸收-解析”，分別是指用碳酸鉀溶液吸收焦?fàn)t煤氣中的H2S、HCN和CO2的溶液并循環(huán)到再生塔，在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成KHS溶液后再析出酸性氣體。

（二）過程分析

真空碳酸鉀脫硫工藝包括吸收和解析兩個(gè)過程。在吸收過程中，煤氣在洗苯后經(jīng)過油捕霧器進(jìn)入脫硫塔，與位于花環(huán)填料上的28℃脫硫貧液進(jìn)行逆流接觸，此時(shí)煤氣中的H2S、HCN和CO2等酸性氣體被吸收，同時(shí)脫硫塔上段以NaOH溶液循環(huán)噴灑，使得煤氣中的H2S被進(jìn)一步降低；在解析過程中，用富液代指吸收了酸性氣體的脫硫溶液，富液在富液槽中會(huì)與連續(xù)補(bǔ)充的KOH發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，然后與從再生塔底中導(dǎo)入的熱貧液進(jìn)行換熱，最后流入再生塔。這一過程在真空低溫環(huán)境下進(jìn)行，兩種液體接觸可解析出H2S、HCN等酸性氣體。

（三）特點(diǎn)概括

整個(gè)真空碳酸鉀脫硫工藝的特點(diǎn)可概括為5各方面：第一，真空解析法的適用操作溫度僅為50-60℃，且操作系統(tǒng)中氧含量極少，因此發(fā)生副反應(yīng)的速度較慢，生成的廢液也相應(yīng)較少；第二，由于該流程在低溫低壓條件下進(jìn)行，故對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求不高；第三，經(jīng)脫硫生成的硫氰酸鹽在解析塔中分解為碳酸鹽溶液和酸性氣體，前者返回到吸收系統(tǒng)可循環(huán)使用以降低堿的消耗；第四，該工藝流程有效利用了荒煤氣熱源，能源消耗較少；第五，只采用KOH作為脫硫劑，不僅反應(yīng)速度快、活性高，且H2S、HCN的脫硫、脫氰效率高。

二、真空碳酸鉀脫硫工藝存在的問題

真空碳酸鉀脫硫工藝在應(yīng)用過程中，煤氣夾帶洗油、脫硫再生設(shè)備損耗和再生負(fù)壓系統(tǒng)漏氣三個(gè)因素會(huì)導(dǎo)致脫硫液中的副鹽和其他雜質(zhì)快速累積，進(jìn)而導(dǎo)致脫硫液變質(zhì)，影響脫硫效率，易造成煤氣含H2S大于380mg/m3。具體可從以下三個(gè)方面進(jìn)行分析：

（一）脫硫液夾帶洗油被污染

當(dāng)脫硫液夾帶洗油循環(huán)一段時(shí)間后，油類物質(zhì)會(huì)快速累積，致使脫硫液顏色從原先的淡紅棕色逐漸變?yōu)獒u黑色。在脫硫傳質(zhì)過程中的阻力來自于氣相主體、氣膜、界面、液膜和液相主體的阻力疊加，主要集中在氣膜、液膜兩層。煤氣中的洗油雜質(zhì)含有憎水的苯基等非極性基團(tuán)，與水互不相溶，因而會(huì)在脫硫液內(nèi)部形成O/W或W/O的乳狀液，進(jìn)而會(huì)以阻滯膜的形式在液膜表面影響傳質(zhì)的順利進(jìn)行，最終使得煤氣中H2S被脫硫液吸收的阻力增加，整個(gè)脫硫傳質(zhì)過程受影響。

（二）脫硫液夾帶鐵銹變質(zhì)

真空碳酸鉀脫硫工藝中的脫硫材質(zhì)多為碳鋼，而在工程施工建設(shè)過程中往往忽視了對(duì)設(shè)備及管道進(jìn)行內(nèi)部除銹處理，導(dǎo)致脫硫液會(huì)與設(shè)備及管道內(nèi)的鐵銹發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成赤血鹽K4Fe（CN）6等鹽類，脫硫液也因此而變質(zhì)。

（三）再生系統(tǒng)負(fù)壓管道發(fā)生穿漏

再生塔是真空碳酸鉀脫硫工藝中再生系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，再生塔密封不嚴(yán)會(huì)導(dǎo)致空氣進(jìn)入負(fù)壓系統(tǒng)，進(jìn)而與脫硫液接觸并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，得到大量的KSCN和K2S2O3等副鹽產(chǎn)物，若負(fù)壓管道漏氣之處長(zhǎng)久存在，副鹽含量將持續(xù)增高，使整個(gè)脫硫過程失效。

三、真空碳酸鉀脫硫工藝的優(yōu)化改進(jìn)措施

針對(duì)以上分析，真空碳酸鉀脫硫工藝存在的問題不容忽視，而相應(yīng)的優(yōu)化改進(jìn)可從這幾點(diǎn)入手進(jìn)行：

（一）提升洗油質(zhì)量、加裝水洗塔

為解決脫硫液夾帶洗油被污染及相關(guān)問題，可將洗苯工序中的用油更換為油品更好的一級(jí)洗油，并將洗苯溫度從32-35℃降至26-28℃。在此基礎(chǔ)之上，降低洗苯操作溫度、加強(qiáng)洗苯塔后油捕霧器操作、減少煤氣夾帶吸油量，尤其要減少洗油中的輕質(zhì)組分。為了進(jìn)一步減少煤氣中的油類物質(zhì)夾帶，可在脫硫工序和洗苯工序之間加裝一個(gè)水洗塔，利用干凈水對(duì)煤氣進(jìn)行洗滌和降溫，并控制塔后溫度為24-26℃。

（二）維持脫硫液質(zhì)量穩(wěn)定

為解決脫硫液夾帶鐵銹變質(zhì)及相關(guān)問題，可進(jìn)行如下一系列操作：將裝置內(nèi)已經(jīng)嚴(yán)重污染不能再生循環(huán)使用的脫硫液全部排空，將脫硫系統(tǒng)管道與設(shè)備進(jìn)行全面清洗，然后重新配置脫硫液，并按時(shí)進(jìn)行排油排污置換操作以減緩脫硫液老化變質(zhì)的速度，抑制KSCN、K4Fe（CN）6等副鹽累積，從而維持脫硫液質(zhì)量穩(wěn)定，確保脫硫效率持續(xù)高效。

（三）及時(shí)修復(fù)負(fù)壓系統(tǒng)泄露

為解決再生系統(tǒng)負(fù)壓管道發(fā)生泄露及相關(guān)問題，應(yīng)對(duì)整個(gè)負(fù)壓系統(tǒng)進(jìn)行排查，及時(shí)查找出泄露口并進(jìn)行封補(bǔ)，以防外界空氣進(jìn)入系統(tǒng)，從而確保脫硫液氧化速度得以降低、副鹽生成得以抑制、酸氣潔凈無污染。

經(jīng)過一系列優(yōu)化改進(jìn)，煤氣洗油夾帶、脫硫再生系統(tǒng)設(shè)備腐蝕以及酸氣負(fù)壓系統(tǒng)漏氣等問題得到有效解決，將修復(fù)好的系統(tǒng)再次投入使用，并對(duì)脫硫液進(jìn)行分析可知，脫硫液質(zhì)量改善較為明顯。具體表現(xiàn)為：脫硫液呈淡黃色、液體表面很少出現(xiàn)油鏡，無結(jié)晶以及其他明顯沉淀物，且塔后煤氣含硫平均能降至175mg/m3，脫硫效率升至96%，表示煤氣脫硫效果得到大幅提升。

總結(jié)：

本文以鞍山盛盟煤氣化有限公司焦?fàn)t煤氣脫硫凈化技術(shù)為例，針對(duì)其中真空碳酸鉀脫硫工藝流程進(jìn)行分析，總結(jié)出影響脫硫效果的幾點(diǎn)因素，并制定出相應(yīng)的措施予以解決，完成了對(duì)真空碳酸鉀脫硫工藝的優(yōu)化研究。

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