真空碳酸钾脱硫工艺技术的实践与改进

陈再标

摘 要：分析韶钢焦化厂真空碳酸钾脱硫工艺的影响因素，并对存在的问题作出应对措施，在稳定脱硫溶液（H2S-CO2-K2CO3溶液体系）方面作出努力，使脱硫效果有了明显提高。

关键词：真空碳酸钾；吸收；脱硫液；再生

韶钢焦化厂焦炉煤气脱硫净化技术是采用真空碳酸钾（H2S-CO2-K2CO3溶液体系）脱硫工艺，该法用于气体选择性脱除H2S多，原料气在填料吸收塔内用贫碳酸钾水溶液吸收，吸收时只有少量CO2被同时脱除，而H2S几乎全部被吸收的特点。设计要求是脱硫塔后煤气中H2S含量在200mg/m3 以下。

1 真空碳酸钾脱硫工艺介绍

真空碳酸钾（H2S-CO2-K2CO3溶液体系）脱硫工艺时基于吸收——解析的原理，即用碳酸钾溶液吸收焦炉煤气中的H2S和HCN，吸收H2S，HCN和CO2的溶液循环到再生塔，反应生成KHS溶液经再生析出酸性气体。

1.1 吸收过程

洗苯后煤气经过油捕雾器后进入脱硫塔，与28℃脱硫贫液在花环填料上逆流接触，煤气中的H2S、HCN和CO2等酸性气体被吸收；其主要反应如下：

K2CO3+H2S→KHCO3+KHS，K2CO3+2HCN

→2KCN+CO2+H2O，K2CO3+CO2+H2O→2KHCO3

脱硫塔上段以NaOH溶液循环喷洒，进一步降低煤气中的H2S。

1.2 解析过程

吸收了酸性气体的脱硫液称为富液，在富液槽中与连续补充的KOH反应后与再生塔底来的热贫液换热，进入再生塔。真空低温下（约20Kpa，60℃），在拉鲁环填料上富液与再生塔底上升的贫液蒸汽（由再沸器蒸汽间接加热贫液产生）接触，解析得到H2S、HCN等酸性气体：

KHS+KHCO3→H2S+K2CO3，KCN+KHCO3

→HCN+K2CO3，2KHCO3→CO2+K2CO3+H2O

再生塔出口酸性气体经冷凝冷却至25～33℃、气液分离后，由液环式真空泵送往湿法制酸装置；酸汽冷凝液由气液分离器自流至真空冷凝液槽，大部分送至富液槽循环使用，小部分作为废液外排以降低副盐浓度。

1.3 特点

1）用真空解析法再生，操作温度仅为50-60℃，再加上操作系统中氧含量较少，故副反应的速度极慢，生成的废液也非常少。

2）整个系统在低温低压下操作，对设备材质的要求也随之降低。

3）脱硫系统生成的硫氰酸盐，通过解析塔分解为碳酸盐和酸性气体，碳酸盐溶液返回到吸收系统循环使用，以降低碱的消耗。

4）有效利用余热。因解析系统为低温操作，所以吸收液再生用热源可由荒煤气提供。

5）脱硫剂只采用KOH，使用脱硫装置的操作简单，成本低廉，脱硫后煤气含H2S在200mg/m3 以下。

2 存在的问题与分析

脱硫再生系统在使用过程中，受煤气夹带洗油、脱硫再生系统设备损耗（Fe3+）及再生负压系统漏气等三个源头因素的影响，脱硫液中的副盐和其他杂质日益累积，脱硫液变质严重，导致脱硫效率差，使得煤气含H2S在380mg/m3 以上。

2.1脱硫液夹带洗油被污染

脱硫液夹带洗油循环一段时间后油类物质累积增多，脱硫液颜色从淡红棕色逐渐变深，最终呈酱黑色。

脱硫传质阻力由气相主体、气膜、界面、液膜和液相主体的阻力叠加而成，但主要集中在气膜和液膜层。煤气中含有洗油等杂质，洗油含有憎水的苯基等非极性基团，与水不互溶，在脱硫液内部形成O/W或W/O的乳状液，会在液膜表面形成一层阻滞膜影响传质的顺利进行，增加了煤气中的H2S被脱硫液吸收的阻力，影响传质过程。

阻碍煤气内H2S等酸性气体与脱硫液接触，使化学吸收反应速度大大降低，降低脱硫效率。

2.2 脱硫液夹带铁锈变质

脱硫再生设备材基本上是以碳钢为主，由于在工程施工建设期间设备及管道等没有对其进行内部除锈处理，以致脱硫液与设备及管道内部铁锈发生反应生成赤血盐K4Fe（CN）6等盐类（Fe2++6CN-+4K+→K4Fe（CN）6），造成脱硫液变质。

2.3 再生系统负压管道穿漏

再生塔不严，空气从大气中进入到负压系统与脱硫液接触反应：

2KHS+2O2→K2S2O3+H2O，KHS+HCN+1/2O2

→KCNS+H2O

使得脱硫液中有大量的副盐生成，说明了整个系统中存在着漏气之处，使脱硫液变质生成大量的KSCN和K2S2O3等副盐含量持续升高。

3 改进措施

3.1 改进洗油质量，增设水洗塔

洗苯工序改为油品更好的一级洗油，同时将洗苯温度从32～35℃降至 26～28℃，降低洗苯操作温度，加强洗苯塔后油捕雾器操作，减少煤气夹带洗油量，特别是洗油中的轻质组分。

在脱硫工序和洗苯工序之间增加水洗塔，用干净水对煤气洗涤、降温，控制塔后温度24～26℃，同时进一步减少煤气中的油类物质夹带。

3.2稳定脱硫液质量

排空已被严重污染不能再生循环使用的脱硫液，同时对脱硫系统管道、设备进行清洗，清洗完成后重新配置脱硫液，并每天对脱硫液进行排油排污置换操作，减缓脱硫液老化变质，避免KSCN、K4Fe（CN）6等副盐含量富集，维持脱硫液质量的稳定，是的脱硫液的效率持续高效。

3.3 修复负压系统泄漏

对负压的再生系统进行查漏、补漏，防止从环境内吸入空气，降低脱硫液氧化速度、抑制副盐生成，保持酸气洁净，系统再次投用后经过对脱硫液中K2S2O3的连续跟踪分析，在脱硫液中含量平均为4.5g/l，再无出现K2S2O3快速上升的问题。

4 结果与讨论

经过改进，消除煤气洗油夹带、脱硫再生系统设备腐蚀（含Fe3+）及酸气负压系统漏气对脱硫液的影响后，本焦化厂的脱硫液质量有明显改善，脱硫液呈淡黄色，表面偶尔有油镜，没有结晶或其他明显沉淀物，煤气脱硫效果有大幅度的攀升。塔后煤气含硫平均能降至175mg/m3，脱硫效率达96%。