真空碳酸钾脱硫工艺的优化研究

李冠男

摘要：真空碳酸钾脱硫工艺涉及到大量的化学用品，操作人员需要具备专业的化学知识，才能准确掌握流程每一步的反应条件以及产物的再应用。从实践反馈来看，真空碳酸钾脱硫装置在工艺和设备上都存在一定的问题，需要采取针对性措施加以改进和优化，从而提高脱硫效果。本文以鞍山盛盟煤气化有限公司焦炉煤气脱硫净化技术为例，探究真空碳酸钾脱硫工艺的优化方法。

关键词：真空碳酸钾脱硫工艺；优化研究

真空碳酸钾脱硫工艺是鞍山盛盟煤气化有限公司焦炉煤气脱硫净化技术的核心内容，常用于气体选择性脱除H2S，位于填料吸收塔内的原料气用贫碳酸钾水溶液进行吸收，该过程伴随有少量CO2被脱除，且H2S几乎被全部吸收。具体应用时要求脱硫塔煤气中H2S的含量低于200mg/m3。

一、真空碳酸钾脱硫工艺概述

（一）原理介绍

真空碳酸钾即H2S-CO2-K2CO3溶液体系，该脱硫工艺的原理在于“吸收-解析”，分别是指用碳酸钾溶液吸收焦炉煤气中的H2S、HCN和CO2的溶液并循环到再生塔，在发生化学反应生成KHS溶液后再析出酸性气体。

（二）过程分析

真空碳酸钾脱硫工艺包括吸收和解析两个过程。在吸收过程中，煤气在洗苯后经过油捕雾器进入脱硫塔，与位于花环填料上的28℃脱硫贫液进行逆流接触，此时煤气中的H2S、HCN和CO2等酸性气体被吸收，同时脱硫塔上段以NaOH溶液循环喷洒，使得煤气中的H2S被进一步降低；在解析过程中，用富液代指吸收了酸性气体的脱硫溶液，富液在富液槽中会与连续补充的KOH发生化学反应，然后与从再生塔底中导入的热贫液进行换热，最后流入再生塔。这一过程在真空低温环境下进行，两种液体接触可解析出H2S、HCN等酸性气体。

（三）特点概括

整个真空碳酸钾脱硫工艺的特点可概括为5各方面：第一，真空解析法的适用操作温度仅为50-60℃，且操作系统中氧含量极少，因此发生副反应的速度较慢，生成的废液也相应较少；第二，由于该流程在低温低压条件下进行，故对设备材质要求不高；第三，经脱硫生成的硫氰酸盐在解析塔中分解为碳酸盐溶液和酸性气体，前者返回到吸收系统可循环使用以降低碱的消耗；第四，该工艺流程有效利用了荒煤气热源，能源消耗较少；第五，只采用KOH作为脱硫剂，不仅反应速度快、活性高，且H2S、HCN的脱硫、脱氰效率高。

二、真空碳酸钾脱硫工艺存在的问题

真空碳酸钾脱硫工艺在应用过程中，煤气夹带洗油、脱硫再生设备损耗和再生负压系统漏气三个因素会导致脱硫液中的副盐和其他杂质快速累积，进而导致脱硫液变质，影响脱硫效率，易造成煤气含H2S大于380mg/m3。具体可从以下三个方面进行分析：

（一）脱硫液夹带洗油被污染

当脱硫液夹带洗油循环一段时间后，油类物质会快速累积，致使脱硫液颜色从原先的淡红棕色逐渐变为酱黑色。在脱硫传质过程中的阻力来自于气相主体、气膜、界面、液膜和液相主体的阻力叠加，主要集中在气膜、液膜两层。煤气中的洗油杂质含有憎水的苯基等非极性基团，与水互不相溶，因而会在脱硫液内部形成O/W或W/O的乳状液，进而会以阻滞膜的形式在液膜表面影响传质的顺利进行，最终使得煤气中H2S被脱硫液吸收的阻力增加，整个脱硫传质过程受影响。

（二）脱硫液夹带铁锈变质

真空碳酸钾脱硫工艺中的脱硫材质多为碳钢，而在工程施工建设过程中往往忽视了对设备及管道进行内部除锈处理，导致脱硫液会与设备及管道内的铁锈发生化学反应生成赤血盐K4Fe（CN）6等盐类，脱硫液也因此而变质。

（三）再生系统负压管道发生穿漏

再生塔是真空碳酸钾脱硫工艺中再生系统的关键设备，再生塔密封不严会导致空气进入负压系统，进而与脱硫液接触并发生化学反应，得到大量的KSCN和K2S2O3等副盐产物，若负压管道漏气之处长久存在，副盐含量将持续增高，使整个脱硫过程失效。

三、真空碳酸钾脱硫工艺的优化改进措施

针对以上分析，真空碳酸钾脱硫工艺存在的问题不容忽视，而相应的优化改进可从这几点入手进行：

（一）提升洗油质量、加装水洗塔

为解决脱硫液夹带洗油被污染及相关问题，可将洗苯工序中的用油更换为油品更好的一级洗油，并将洗苯温度从32-35℃降至26-28℃。在此基础之上，降低洗苯操作温度、加强洗苯塔后油捕雾器操作、减少煤气夹带吸油量，尤其要减少洗油中的轻质组分。为了进一步减少煤气中的油类物质夹带，可在脱硫工序和洗苯工序之间加装一个水洗塔，利用干净水对煤气进行洗涤和降温，并控制塔后温度为24-26℃。

（二）维持脱硫液质量稳定

为解决脱硫液夹带铁锈变质及相关问题，可进行如下一系列操作：将装置内已经严重污染不能再生循环使用的脱硫液全部排空，将脱硫系统管道与设备进行全面清洗，然后重新配置脱硫液，并按时进行排油排污置换操作以减缓脱硫液老化变质的速度，抑制KSCN、K4Fe（CN）6等副盐累积，从而维持脱硫液质量稳定，确保脱硫效率持续高效。

（三）及时修复负压系统泄露

为解决再生系统负压管道发生泄露及相关问题，应对整个负压系统进行排查，及时查找出泄露口并进行封补，以防外界空气进入系统，从而确保脱硫液氧化速度得以降低、副盐生成得以抑制、酸气洁净无污染。

经过一系列优化改进，煤气洗油夹带、脱硫再生系统设備腐蚀以及酸气负压系统漏气等问题得到有效解决，将修复好的系统再次投入使用，并对脱硫液进行分析可知，脱硫液质量改善较为明显。具体表现为：脱硫液呈淡黄色、液体表面很少出现油镜，无结晶以及其他明显沉淀物，且塔后煤气含硫平均能降至175mg/m3，脱硫效率升至96%，表示煤气脱硫效果得到大幅提升。

总结：

本文以鞍山盛盟煤气化有限公司焦炉煤气脱硫净化技术为例，针对其中真空碳酸钾脱硫工艺流程进行分析，总结出影响脱硫效果的几点因素，并制定出相应的措施予以解决，完成了对真空碳酸钾脱硫工艺的优化研究。

参考文献：

[1]真空碳酸钾法焦炉煤气脱硫工艺优化与创新[J].朱乐群，王永林.冶金动力.2015（02）

[2]真空碳酸钾脱硫工艺的实践及优化[J].陈洪，宋英方.燃料与化工.2011（06）

[3]真空碳酸钾脱硫工艺优化[J].尚建芳.河北企业.2014（07）