洗油對(duì)真空碳酸鉀脫硫工藝的影響分析

盧曉鋒

（寶武集團(tuán)廣東韶關(guān)鋼鐵股份有限公司焦化分廠，廣東韶關(guān) 512123）

洗油對(duì)真空碳酸鉀脫硫工藝的影響分析

盧曉鋒

（寶武集團(tuán)廣東韶關(guān)鋼鐵股份有限公司焦化分廠，廣東韶關(guān) 512123）

分析了洗油對(duì)寶武集團(tuán)韶鋼焦化分廠真空碳酸鉀脫硫工藝的影響和應(yīng)對(duì)措施，在降低了脫硫真空碳酸鉀溶液的洗油夾帶后，脫硫效果有了明顯提高。

碳酸鉀；洗油夾帶；脫硫液；再生

寶武集團(tuán)韶鋼焦化廠焦?fàn)t煤氣脫硫采用真空碳酸鉀脫硫工藝，處理 2座6m×55孔焦?fàn)t和2座4.3m×55孔焦?fàn)t煤氣，煤氣處理量約80 000m3/h，煤氣含硫約3.5~5g/m3。用脫硫液吸收煤氣中的H2S、HCN等物質(zhì)，經(jīng)真空解析后的酸性氣體用于濕法制酸，脫硫液循環(huán)使用。

本焦化分廠的真空碳酸鉀脫硫系統(tǒng)于2009年11月份投入運(yùn)行，該工藝處在洗苯工序后，受洗苯用洗油質(zhì)量和煤氣夾帶洗油等因素影響，出現(xiàn)了脫硫液污染嚴(yán)重，脫硫效率下降，管道堵塞嚴(yán)重，設(shè)備開工率低等許多問題。經(jīng)過工藝改造和操作調(diào)整后，設(shè)備運(yùn)行正常，脫硫效果得到明顯改善。

1 真空碳酸鉀脫硫工藝介紹

洗苯后煤氣匯合，經(jīng)過油捕霧器后進(jìn)入脫硫塔，與28℃脫硫貧液在花環(huán)填料上逆流接觸，煤氣中的H2S、HCN和CO2等酸性氣體被吸收；其主要反應(yīng)如下：

脫硫塔上段以NaOH溶液循環(huán)噴灑，進(jìn)一步降低煤氣中的H2S。吸收了酸性氣體的脫硫液稱為富液，在富液槽中與連續(xù)補(bǔ)充的KOH反應(yīng)后與再生塔底來的熱貧液換熱，進(jìn)入再生塔。真空低溫下（約20kPa，60℃），在拉魯環(huán)填料上富液與再生塔底上升的貧液蒸汽（由再沸器蒸汽間接加熱貧液產(chǎn)生）接觸，解析得到H2S、HCN等酸性氣體：再生塔出口酸性氣體經(jīng)冷凝冷卻至25~33℃、氣液分離后，由液環(huán)式真空泵送往濕法制酸裝置；酸汽冷凝液由氣液分離器自流至真空冷凝液槽，大部分送至富液槽循環(huán)使用，小部分作為廢液外排以降低副鹽濃度。再生后的脫硫液循環(huán)使用。

2 存在問題

2.1 脫硫液被污染

脫硫液夾帶洗油循環(huán)一段時(shí)間后油類物質(zhì)累積增多，脫硫液顏色從淡紅棕色逐漸變深，最終呈醬黑色。取一定量被污染的脫硫液靜置，發(fā)現(xiàn)表面浮有厚厚一層油類物質(zhì)，有明顯的洗油氣味，常溫下有黑色渣和針狀油類結(jié)晶物析出，其流動(dòng)性明顯較水差，經(jīng)測(cè)定，密度從1.05g/cm3逐漸上升至約1.15~1.18g/cm3。

2.2 脫硫塔器、真空泵堵塞，脫硫液輸送泵頻繁故障

（1）因脫硫液含固體渣質(zhì)，脫硫液輸送泵頻繁出現(xiàn)機(jī)械密封被固體結(jié)晶物質(zhì)磨損、破壞導(dǎo)致竄漏；脫硫塔運(yùn)行阻力高，檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)脫硫塔填料、格柵上固體結(jié)晶掛渣、成塊；貧富液換熱器和輸送管道結(jié)渣堵塞。

（2）真空泵工作液被酸汽夾帶的油性物質(zhì)循環(huán)污染，真空泵泵體、分離罐和工作液冷卻器因油性物質(zhì)富集、結(jié)晶而頻繁堵塞。

（3）因脫硫液密度高，使泵輸送負(fù)荷增大，電機(jī)高電流運(yùn)行頻繁發(fā)生跳停，電機(jī)燒壞。

2.3 再生能力降低，真空冷凝液污染

根據(jù)拉烏爾定律，脫硫液真空再生時(shí)容易氣化的油性物質(zhì)必定占據(jù)一定的氣相分壓，導(dǎo)致同樣真空度下酸性氣體析出量降低，即脫硫液再生能力下降。同時(shí)，氣化的油性物質(zhì)經(jīng)冷卻后進(jìn)入真空冷凝液致使其被污染，失去循環(huán)利用的價(jià)值。

2.4 脫硫效果差

從表1可以看到，改造前，隨著脫硫液含油增多，脫硫液質(zhì)量惡化，脫硫塔后含H2S越來越高，至6月、7月，脫硫效率僅有21%和25%，塔后含硫高達(dá)3.79g/m3。（每月有3~5次煤氣脫硫前后含H2S取樣化驗(yàn)，表內(nèi)每月數(shù)據(jù)為當(dāng)月平均值）。

表1 改造前脫硫塔前后煤氣含H2S（g/m3）化驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.5 酸氣正壓管堵塞

真空泵出口排出的酸氣夾帶老化的油類和其它渣質(zhì)，在輸送溫度降低和管壁掛渣、彎頭摩擦阻滯的雙重作用下，酸氣中的殘?jiān)诠艿纼?nèi)壁不斷累積增厚，最終使管徑變小、彎頭堵塞。

3 洗油對(duì)真空碳酸鉀脫硫工藝的影響分析

3.1 脫硫液中油性物質(zhì)的來源

3.1.1 洗油質(zhì)量的影響

本焦化廠采用合格品洗油洗苯時(shí)，其洗油270℃前的餾出量（體積分?jǐn)?shù)）僅45%左右，合格品洗油含甲基萘等低沸點(diǎn)的共熔物質(zhì)較少，含苊等高沸點(diǎn)組分相對(duì)較高，熔點(diǎn)高，易結(jié)晶。洗苯操作溫度只能控制在32~35℃，煤氣夾帶多為重質(zhì)組分，在脫硫操作溫度下容易結(jié)晶。

3.1.2 煤氣夾帶

洗苯塔頂聚丙烯花環(huán)填料捕霧層、洗苯塔煤氣出口捕霧器及煤氣管道上的迷宮式捕霧器的捕霧效果差，仍有大量洗油隨煤氣進(jìn)入脫硫塔，導(dǎo)致脫硫液污染。

3.1.3 脫硫液的洗滌作用

脫硫液的主要成分K2CO3和KHCO3，均是強(qiáng)堿弱酸鹽，溶液呈堿性。堿性的脫硫液具有一定的潤(rùn)滑性，且在一定條件下，富液槽中的KOH 會(huì)與洗油組分反應(yīng)生成表面活性劑，更容易把煤氣中的油性物質(zhì)洗滌下來（與肥皂作用類似），從而在脫硫液中富集。

3.2 油性物質(zhì)在脫硫再生過程中的影響及變化

（1）根據(jù)物質(zhì)表面現(xiàn)象學(xué)，洗油含有憎水的苯基等非極性基團(tuán)，與水不互溶，且會(huì)在脫硫液表面和脫硫塔塔內(nèi)填料表面自動(dòng)鋪展形成一層膜或在脫硫液內(nèi)部形成O/W或W/O的乳狀液，阻礙煤氣內(nèi)H2S等酸性氣體與脫硫液接觸，使化學(xué)吸收反應(yīng)速度大大降低甚至無(wú)法進(jìn)行，降低洗滌效果。

（2）在脫硫液再生過程，油類組分容易氣化形成分壓，導(dǎo)致H2S等酸性氣體的分壓降低，酸性氣體析出量降低，即再生效率降低，能耗增加。油類組分隨酸汽水分冷卻進(jìn)入真空冷凝液，使真空冷凝液帶油，無(wú)法循環(huán)使用。

（3）洗油的低沸點(diǎn)餾分在隨脫硫液循環(huán)中不斷損失，最終老化結(jié)晶成渣，使塔器、泵、管道和換熱器堵塞、真空泵能力下降，酸氣正壓管道堵塞，生產(chǎn)穩(wěn)定性、連續(xù)性降低。（真空泵檢修過程中，發(fā)現(xiàn)泵內(nèi)有大量的油類和無(wú)色針狀結(jié)晶物；經(jīng)查閱有關(guān)資料，常溫下苊結(jié)晶成無(wú)色針狀。）

4 改進(jìn)措施

4.1 改進(jìn)洗油質(zhì)量，降低煤氣夾帶

洗苯改為采用一級(jí)品洗油，洗苯溫度從32~35℃降至 25.5~ 26.5℃；同時(shí)增加洗苯塔頂捕霧層厚度，使洗油消耗從平均102.4t/月降至60t/月；煤氣夾帶量大大降低，且夾帶多為輕質(zhì)組分，相對(duì)較不容易結(jié)晶。

4.2 置換已污染脫硫液

完全置換已污染的脫硫液，并對(duì)脫硫系統(tǒng)管道、設(shè)備進(jìn)行清洗，清洗后重新配置脫硫液。

4.3 增加洗滌塔

在脫硫前增加洗滌塔，用干凈水對(duì)煤氣洗滌、降溫，控制塔后溫度24~26℃，降低脫硫煤氣中的油類物質(zhì)夾帶。

4.4 酸汽正壓管增加捕霧裝置

在真空泵酸汽出口正壓管道增加捕霧裝置，并引真空冷凝液對(duì)酸汽管道進(jìn)行連續(xù)沖洗，沖洗液返回真空冷凝液槽。

5 改進(jìn)效果與結(jié)論

經(jīng)過改造，消除煤氣洗油夾帶對(duì)脫硫液的影響后，本焦化廠的脫硫液質(zhì)量有明顯改善，設(shè)備運(yùn)行狀況有明顯好轉(zhuǎn)，煤氣脫硫效果大幅攀升。脫硫液呈淡黃色，表面偶爾有星點(diǎn)油花，沒有結(jié)晶、沉渣或其他明顯沉淀物；脫硫塔、脫硫液管道、泵體、換熱器、真空泵及酸氣正壓管道等沒有再出現(xiàn)因堵塞而被迫停產(chǎn)檢修的情況。對(duì)比改造前脫硫效果有明顯改善；如表2（每月有3~5次煤氣脫硫前后含H2S取樣化驗(yàn)，表內(nèi)每月數(shù)據(jù)為當(dāng)月平均值）。

表2 改造后脫硫塔前后煤氣含H2S（g/m3）化驗(yàn)數(shù)據(jù)

塔后煤氣含硫平均能降至500mg/m3，脫硫效率達(dá)87%。洗油等油性物質(zhì)對(duì)真空碳酸鉀脫硫工藝的影響顯而易見。

[1] 劉中強(qiáng)，蘇濤，龐玉亭.洗油不溶物的產(chǎn)生原因和再利用[J].煤炭與化工，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

盧曉鋒（1982—），男，江西寧都人，工程師，主要研究方向?yàn)榻够?/p>