趙惠冬

摘要：闡述了真空碳酸鉀脫硫工藝在實(shí)際運(yùn)行中存在的不穩(wěn)定因素的解決方法。

關(guān)鍵詞：真空碳酸鉀脫硫;酸氣分離器;負(fù)壓平衡管;真空泵熱洗

概述：河北峰煤焦化有限公司二期年產(chǎn)200萬(wàn)噸焦炭，配套10.1萬(wàn)Nm?/h化產(chǎn)回收車間，其中脫硫工藝采用焦耐院從德國(guó)引進(jìn)的真空碳酸鉀脫硫工藝。目前我國(guó)采用真空碳酸鉀脫硫工藝的焦化廠較多，大多為新建焦化廠，主要是脫硫與解析，碳酸鉀溶液循環(huán)再利用，解析塔采用真空泵抽真空，減少蒸汽的消耗，同時(shí)脫硫液主要熱源來(lái)自初冷器上段換熱方式提供，為了強(qiáng)化脫硫效果還在脫硫塔上段設(shè)有氫氧化鈉的堿洗段，對(duì)煤氣進(jìn)行二次噴灑，確保硫化氫合格，產(chǎn)生的酸氣由真空泵送至配套WSA制酸裝置制得硫酸供硫銨工段使用。

真空碳酸鉀的工藝描述及原理：

來(lái)自洗苯塔后的煤氣，經(jīng)捕霧器將煤氣中夾帶的洗油霧滴和一些雜質(zhì)捕集下來(lái)后，煤氣進(jìn)入脫硫塔，脫硫塔內(nèi)設(shè)斷塔盤，煤氣自下而上先與來(lái)自再生塔的脫硫貧液（碳酸鉀溶液）逆流接觸，煤氣中的H2S、HCN等酸性氣體被吸收，其主要反應(yīng)為：

2KOH + CO2 → K2CO3 + H2O

H2S + K2CO3 → KHS + KHCO3

HCN + K2CO3 → KCN + KHCO3

CO2 + K2CO3 + H2O → ?2KHCO3

然后煤氣進(jìn)入脫硫塔上段，煤氣自下而上流經(jīng) “堿洗段”，在脫硫塔上段與（NaOH）堿循環(huán)液逆流接觸，進(jìn)一步脫除煤氣中的H2S，使出脫硫塔煤氣中的H2S含量≤0.30g/m3。在此用堿液進(jìn)一步吸收煤氣中的H2S和HCN。

其反應(yīng)如下：

H2S+2NaOH→Na2S+2 H2O

CO2+2NaOH→Na2CO3+H2O

HCN+NaOH→NaCN+H2O

此段的的循環(huán)堿液引出一部分至蒸氨塔，分解固定氨鹽。該段所需（NaOH）堿液貯存于（NaOH）堿液槽中，用（NaOH）堿計(jì)量泵將其連續(xù)送入。用（NaOH）堿液循環(huán)泵維持堿液的循環(huán)。堿液的稀釋用來(lái)自蒸氨塔塔底的部分蒸氨廢水進(jìn)行稀釋。脫硫后的煤氣一部分送回焦?fàn)t和粗苯管式爐加熱使用，其余送往用戶。

吸收了酸性氣體的脫硫富液進(jìn)入富液槽，用富液泵抽出分別與再生塔出來(lái)的熱貧液換熱后，進(jìn)入再生塔再生，在再生塔內(nèi)，富液與再生塔底上升的水蒸汽逆流接觸，在真空狀態(tài)下使H2S、HCN等酸性成分從富液解析出來(lái)，其反應(yīng)如下：

KHS + KHCO3→ H2S + K2CO3

KCN + KHCO3→ HCN + K2CO3

2KHCO3 → CO2 + K2CO3 + H2O

再生塔頂出來(lái)的酸性氣體進(jìn)冷凝冷卻器，除水后，經(jīng)真空泵將酸性氣體送至制酸裝置產(chǎn)生硫酸。

用脫硫液循環(huán)泵將再生塔底的部分貧液抽出，送往初冷器上部余熱回收段，與煤氣進(jìn)行換熱。換熱后脫硫液自流至脫硫液循環(huán)槽，再由脫硫液給料泵抽出，送回再生塔底，通過(guò)再生塔底部的閃蒸裝置，產(chǎn)生蒸汽，作為再生塔富液再生的熱源。

為確保再生塔操作穩(wěn)定，富液再生所需的熱量，設(shè)置1臺(tái)蒸汽再沸器，使用0.4MPa蒸汽作為輔助熱源。

再生后的貧液經(jīng)貧富液換熱和冷卻器冷卻后，進(jìn)入脫硫塔循環(huán)使用。

系統(tǒng)中因副反應(yīng)而生成的少量KCNS和K4Fe（CN）6鹽類，其總量每升應(yīng)小于15-20克，若超過(guò)這個(gè)數(shù)值則需外排部分貧液到冷凝。

真空碳酸鉀脫硫工藝在實(shí)際運(yùn)行中可能遇到的問(wèn)題：

1、由于再生工藝為負(fù)壓運(yùn)行，酸氣分離器內(nèi)部壓力約為-85kpa，造成酸氣分離器下液帶負(fù)壓，液位高。改造前我單位酸氣分離器液位偏高0.73m，分離器有效液位1.2m，酸氣通過(guò)分離器時(shí)阻力大，流速快帶液多，造成真空泵排液量大，液位不穩(wěn)定，進(jìn)而影響系統(tǒng)整體液位，增加職工操作強(qiáng)度。夏季系統(tǒng)運(yùn)行溫度高，加劇酸汽帶液情況，中控崗位在液位監(jiān)控不到位時(shí)，有可能造成真空泵帶分離器液位高聯(lián)鎖停車的情況。

2、真空碳酸鉀脫硫系統(tǒng)的煤氣有一定的煤氣凈化指標(biāo)要求，即焦油霧含量小于25mg/m?，氨含量小于50mg/m?，萘小于200mg/m?，苯小于4g/m?。由于煤氣中不可避免存在一定的焦油、萘、洗油等雜質(zhì)進(jìn)入脫硫液系統(tǒng)，最終有再生塔氣體進(jìn)入真空泵系統(tǒng)并沉淀堵塞換熱器、工作液管道，造成真空泵工作液流量逐漸降低，工作液換熱效果下降，真空泵吸力下降，影響解析效果。

優(yōu)化方案：

1.利用酸氣分離器頂部放凈口，使用DN50管道、閥門、法蘭若干制作壓力平衡管道，連接到分離器下液管道平衡點(diǎn)。理論上平衡點(diǎn)越靠近低位槽，酸氣分離器液位越低。我單位將平衡點(diǎn)定到管道水平與垂直連接處，落差距分離器下液出口約5m位置。使得酸氣分離器內(nèi)液位由以前的0.7m，降至0.5m，有效緩解了酸氣帶液多造成的真空泵泵帶分離器液位漲幅快的問(wèn)題。

2.為了使真空泵高效運(yùn)行，解決工作液系統(tǒng)的堵塞問(wèn)題。在真空泵的循環(huán)工作液管道或補(bǔ)水管道打岔，增加DN50（尺寸可變）熱洗管。設(shè)備倒備時(shí)，可用再沸器蒸汽冷凝液通入其中，打開真空泵帶分離器放空進(jìn)行沖洗，節(jié)省了拆機(jī)清洗造成的人力占用。同時(shí)可以規(guī)定崗位每周對(duì)1臺(tái)真空泵進(jìn)行倒備清洗，保證了真空設(shè)備高效運(yùn)行，有效避免因真空泵工作液管道換熱器堵塞造成的運(yùn)行效率下降，和自動(dòng)排液閥門堵塞或管道堵塞造成的停車可能。

結(jié)論：

本文從真空碳酸鉀再生的負(fù)壓系統(tǒng)入手，通過(guò)兩項(xiàng)技改優(yōu)化有效解決了實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中存在的酸氣系統(tǒng)阻力大，酸氣帶液多，真空泵不能高效運(yùn)行，工作液系統(tǒng)堵塞相關(guān)問(wèn)題，提高了再生系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量，穩(wěn)定了生產(chǎn)，消除了一些突發(fā)跳車因素。

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[5] ?黃邵東，楊稀，祁加利，探析真空碳酸鉀法脫硫工藝與操作控制技術(shù)。

致謝：我公司與山西焦化有限公司對(duì)外技術(shù)服務(wù)部達(dá)成技術(shù)合作關(guān)系，長(zhǎng)期進(jìn)行技術(shù)交流，對(duì)標(biāo)學(xué)習(xí)，豐富了技術(shù)經(jīng)驗(yàn)同時(shí)共同探討創(chuàng)新。

（作者單位：河北峰煤焦化有限公司）