真空碳酸鉀脫硫工藝的優化研究

李冠男

摘要：真空碳酸鉀脫硫工藝涉及到大量的化學用品，操作人員需要具備專業的化學知識，才能準確掌握流程每一步的反應條件以及產物的再應用。從實踐反饋來看，真空碳酸鉀脫硫裝置在工藝和設備上都存在一定的問題，需要采取針對性措施加以改進和優化，從而提高脫硫效果。本文以鞍山盛盟煤氣化有限公司焦爐煤氣脫硫凈化技術為例，探究真空碳酸鉀脫硫工藝的優化方法。

關鍵詞：真空碳酸鉀脫硫工藝；優化研究

真空碳酸鉀脫硫工藝是鞍山盛盟煤氣化有限公司焦爐煤氣脫硫凈化技術的核心內容，常用于氣體選擇性脫除H2S，位于填料吸收塔內的原料氣用貧碳酸鉀水溶液進行吸收，該過程伴隨有少量CO2被脫除，且H2S幾乎被全部吸收。具體應用時要求脫硫塔煤氣中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爐煤氣中的H2S、HCN和CO2的溶液并循環到再生塔，在發生化學反應生成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過程。在吸收過程中，煤氣在洗苯后經過油捕霧器進入脫硫塔，與位于花環填料上的28℃脫硫貧液進行逆流接觸，此時煤氣中的H2S、HCN和CO2等酸性氣體被吸收，同時脫硫塔上段以NaOH溶液循環噴灑，使得煤氣中的H2S被進一步降低；在解析過程中，用富液代指吸收了酸性氣體的脫硫溶液，富液在富液槽中會與連續補充的KOH發生化學反應，然后與從再生塔底中導入的熱貧液進行換熱，最后流入再生塔。這一過程在真空低溫環境下進行，兩種液體接觸可解析出H2S、HCN等酸性氣體。

（三）特點概括

整個真空碳酸鉀脫硫工藝的特點可概括為5各方面：第一，真空解析法的適用操作溫度僅為50-60℃，且操作系統中氧含量極少，因此發生副反應的速度較慢，生成的廢液也相應較少；第二，由于該流程在低溫低壓條件下進行，故對設備材質要求不高；第三，經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可循環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用過程中，煤氣夾帶洗油、脫硫再生設備損耗和再生負壓系統漏氣三個因素會導致脫硫液中的副鹽和其他雜質快速累積，進而導致脫硫液變質，影響脫硫效率，易造成煤氣含H2S大于380mg/m3。具體可從以下三個方面進行分析：

（一）脫硫液夾帶洗油被污染

當脫硫液夾帶洗油循環一段時間后，油類物質會快速累積，致使脫硫液顏色從原先的淡紅棕色逐漸變為醬黑色。在脫硫傳質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。煤氣中的洗油雜質含有憎水的苯基等非極性基團，與水互不相溶，因而會在脫硫液內部形成O/W或W/O的乳狀液，進而會以阻滯膜的形式在液膜表面影響傳質的順利進行，最終使得煤氣中H2S被脫硫液吸收的阻力增加，整個脫硫傳質過程受影響。

（二）脫硫液夾帶鐵銹變質

真空碳酸鉀脫硫工藝中的脫硫材質多為碳鋼，而在工程施工建設過程中往往忽視了對設備及管道進行內部除銹處理，導致脫硫液會與設備及管道內的鐵銹發生化學反應生成赤血鹽K4Fe（CN）6等鹽類，脫硫液也因此而變質。

（三）再生系統負壓管道發生穿漏

再生塔是真空碳酸鉀脫硫工藝中再生系統的關鍵設備，再生塔密封不嚴會導致空氣進入負壓系統，進而與脫硫液接觸并發生化學反應，得到大量的KSCN和K2S2O3等副鹽產物，若負壓管道漏氣之處長久存在，副鹽含量將持續增高，使整個脫硫過程失效。

三、真空碳酸鉀脫硫工藝的優化改進措施

針對以上分析，真空碳酸鉀脫硫工藝存在的問題不容忽視，而相應的優化改進可從這幾點入手進行：

（一）提升洗油質量、加裝水洗塔

為解決脫硫液夾帶洗油被污染及相關問題，可將洗苯工序中的用油更換為油品更好的一級洗油，并將洗苯溫度從32-35℃降至26-28℃。在此基礎之上，降低洗苯操作溫度、加強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組分。為了進一步減少煤氣中的油類物質夾帶，可在脫硫工序和洗苯工序之間加裝一個水洗塔，利用干凈水對煤氣進行洗滌和降溫，并控制塔后溫度為24-26℃。

（二）維持脫硫液質量穩定

為解決脫硫液夾帶鐵銹變質及相關問題，可進行如下一系列操作：將裝置內已經嚴重污染不能再生循環使用的脫硫液全部排空，將脫硫系統管道與設備進行全面清洗，然后重新配置脫硫液，并按時進行排油排污置換操作以減緩脫硫液老化變質的速度，抑制KSCN、K4Fe（CN）6等副鹽累積，從而維持脫硫液質量穩定，確保脫硫效率持續高效。

（三）及時修復負壓系統泄露

為解決再生系統負壓管道發生泄露及相關問題，應對整個負壓系統進行排查，及時查找出泄露口并進行封補，以防外界空氣進入系統，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。

經過一系列優化改進，煤氣洗油夾帶、脫硫再生系統設備腐蝕以及酸氣負壓系統漏氣等問題得到有效解決，將修復好的系統再次投入使用，并對脫硫液進行分析可知，脫硫液質量改善較為明顯。具體表現為：脫硫液呈淡黃色、液體表面很少出現油鏡，無結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：

本文以鞍山盛盟煤氣化有限公司焦爐煤氣脫硫凈化技術為例，針對其中真空碳酸鉀脫硫工藝流程進行分析，總結出影響脫硫效果的幾點因素，并制定出相應的措施予以解決，完成了對真空碳酸鉀脫硫工藝的優化研究。

參考文獻：

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