洗油对真空碳酸钾脱硫工艺的影响分析

卢晓锋

（宝武集团广东韶关钢铁股份有限公司焦化分厂，广东韶关 512123）

洗油对真空碳酸钾脱硫工艺的影响分析

卢晓锋

（宝武集团广东韶关钢铁股份有限公司焦化分厂，广东韶关 512123）

分析了洗油对宝武集团韶钢焦化分厂真空碳酸钾脱硫工艺的影响和应对措施，在降低了脱硫真空碳酸钾溶液的洗油夹带后，脱硫效果有了明显提高。

碳酸钾；洗油夹带；脱硫液；再生

宝武集团韶钢焦化厂焦炉煤气脱硫采用真空碳酸钾脱硫工艺，处理 2座6m×55孔焦炉和2座4.3m×55孔焦炉煤气，煤气处理量约80 000m3/h，煤气含硫约3.5~5g/m3。用脱硫液吸收煤气中的H2S、HCN等物质，经真空解析后的酸性气体用于湿法制酸，脱硫液循环使用。

本焦化分厂的真空碳酸钾脱硫系统于2009年11月份投入运行，该工艺处在洗苯工序后，受洗苯用洗油质量和煤气夹带洗油等因素影响，出现了脱硫液污染严重，脱硫效率下降，管道堵塞严重，设备开工率低等许多问题。经过工艺改造和操作调整后，设备运行正常，脱硫效果得到明显改善。

1 真空碳酸钾脱硫工艺介绍

洗苯后煤气汇合，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：

脱硫塔上段以NaOH溶液循环喷洒，进一步降低煤气中的H2S。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：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。再生后的脱硫液循环使用。

2 存在问题

2.1 脱硫液被污染

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。取一定量被污染的脱硫液静置，发现表面浮有厚厚一层油类物质，有明显的洗油气味，常温下有黑色渣和针状油类结晶物析出，其流动性明显较水差，经测定，密度从1.05g/cm3逐渐上升至约1.15~1.18g/cm3。

2.2 脱硫塔器、真空泵堵塞，脱硫液输送泵频繁故障

（1）因脱硫液含固体渣质，脱硫液输送泵频繁出现机械密封被固体结晶物质磨损、破坏导致窜漏；脱硫塔运行阻力高，检修时发现脱硫塔填料、格栅上固体结晶挂渣、成块；贫富液换热器和输送管道结渣堵塞。

（2）真空泵工作液被酸汽夹带的油性物质循环污染，真空泵泵体、分离罐和工作液冷却器因油性物质富集、结晶而频繁堵塞。

（3）因脱硫液密度高，使泵输送负荷增大，电机高电流运行频繁发生跳停，电机烧坏。

2.3 再生能力降低，真空冷凝液污染

根据拉乌尔定律，脱硫液真空再生时容易气化的油性物质必定占据一定的气相分压，导致同样真空度下酸性气体析出量降低，即脱硫液再生能力下降。同时，气化的油性物质经冷却后进入真空冷凝液致使其被污染，失去循环利用的价值。

2.4 脱硫效果差

从表1可以看到，改造前，随着脱硫液含油增多，脱硫液质量恶化，脱硫塔后含H2S越来越高，至6月、7月，脱硫效率仅有21%和25%，塔后含硫高达3.79g/m3。（每月有3~5次煤气脱硫前后含H2S取样化验，表内每月数据为当月平均值）。

表1 改造前脱硫塔前后煤气含H2S（g/m3）化验数据

2.5 酸气正压管堵塞

真空泵出口排出的酸气夹带老化的油类和其它渣质，在输送温度降低和管壁挂渣、弯头摩擦阻滞的双重作用下，酸气中的残渣在管道内壁不断累积增厚，最终使管径变小、弯头堵塞。

3 洗油对真空碳酸钾脱硫工艺的影响分析

3.1 脱硫液中油性物质的来源

3.1.1 洗油质量的影响

本焦化厂采用合格品洗油洗苯时，其洗油270℃前的馏出量（体积分数）仅45%左右，合格品洗油含甲基萘等低沸点的共熔物质较少，含苊等高沸点组分相对较高，熔点高，易结晶。洗苯操作温度只能控制在32~35℃，煤气夹带多为重质组分，在脱硫操作温度下容易结晶。

3.1.2 煤气夹带

洗苯塔顶聚丙烯花环填料捕雾层、洗苯塔煤气出口捕雾器及煤气管道上的迷宫式捕雾器的捕雾效果差，仍有大量洗油随煤气进入脱硫塔，导致脱硫液污染。

3.1.3 脱硫液的洗涤作用

脱硫液的主要成分K2CO3和KHCO3，均是强碱弱酸盐，溶液呈碱性。碱性的脱硫液具有一定的润滑性，且在一定条件下，富液槽中的KOH 会与洗油组分反应生成表面活性剂，更容易把煤气中的油性物质洗涤下来（与肥皂作用类似），从而在脱硫液中富集。

3.2 油性物质在脱硫再生过程中的影响及变化

（1）根据物质表面现象学，洗油含有憎水的苯基等非极性基团，与水不互溶，且会在脱硫液表面和脱硫塔塔内填料表面自动铺展形成一层膜或在脱硫液内部形成O/W或W/O的乳状液，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甚至无法进行，降低洗涤效果。

（2）在脱硫液再生过程，油类组分容易气化形成分压，导致H2S等酸性气体的分压降低，酸性气体析出量降低，即再生效率降低，能耗增加。油类组分随酸汽水分冷却进入真空冷凝液，使真空冷凝液带油，无法循环使用。

（3）洗油的低沸点馏分在随脱硫液循环中不断损失，最终老化结晶成渣，使塔器、泵、管道和换热器堵塞、真空泵能力下降，酸气正压管道堵塞，生产稳定性、连续性降低。（真空泵检修过程中，发现泵内有大量的油类和无色针状结晶物；经查阅有关资料，常温下苊结晶成无色针状。）

4 改进措施

4.1 改进洗油质量，降低煤气夹带

洗苯改为采用一级品洗油，洗苯温度从32~35℃降至 25.5~ 26.5℃；同时增加洗苯塔顶捕雾层厚度，使洗油消耗从平均102.4t/月降至60t/月；煤气夹带量大大降低，且夹带多为轻质组分，相对较不容易结晶。

4.2 置换已污染脱硫液

完全置换已污染的脱硫液，并对脱硫系统管道、设备进行清洗，清洗后重新配置脱硫液。

4.3 增加洗涤塔

在脱硫前增加洗涤塔，用干净水对煤气洗涤、降温，控制塔后温度24~26℃，降低脱硫煤气中的油类物质夹带。

4.4 酸汽正压管增加捕雾装置

在真空泵酸汽出口正压管道增加捕雾装置，并引真空冷凝液对酸汽管道进行连续冲洗，冲洗液返回真空冷凝液槽。

5 改进效果与结论

经过改造，消除煤气洗油夹带对脱硫液的影响后，本焦化厂的脱硫液质量有明显改善，设备运行状况有明显好转，煤气脱硫效果大幅攀升。脱硫液呈淡黄色，表面偶尔有星点油花，没有结晶、沉渣或其他明显沉淀物；脱硫塔、脱硫液管道、泵体、换热器、真空泵及酸气正压管道等没有再出现因堵塞而被迫停产检修的情况。对比改造前脱硫效果有明显改善；如表2（每月有3~5次煤气脱硫前后含H2S取样化验，表内每月数据为当月平均值）。

表2 改造后脱硫塔前后煤气含H2S（g/m3）化验数据

塔后煤气含硫平均能降至500mg/m3，脱硫效率达87%。洗油等油性物质对真空碳酸钾脱硫工艺的影响显而易见。

[1] 刘中强，苏涛，庞玉亭.洗油不溶物的产生原因和再利用[J].煤炭与化工，2010，33（7）：52-53.

Analysis of the Effect of Washing Oil on Desulfurization Process of Vacuum Potassium Carbonate

Lu Xiao-feng

The influence of wash oil on the desulfurization process of vacuum potassium carbonate in Baowang Coking Plant of Baowu Group was analyzed.The desulfurization effect of desulfurization vacuum potassium carbonate solution was obviously improved after reducing the desulfurization vacuum potassium carbonate solution.

potassium carbonate；wash oil entrainment；desulfurization liquid；regenerate

TQ546.5

B

1003–6490（2017）05–0006–02

2017–04–15

卢晓锋（1982—），男，江西宁都人，工程师，主要研究方向为焦化。