關(guān)于真空碳酸鉀脫硫工藝高效節(jié)能運(yùn)行模式探究

趙惠冬

摘要：闡述了真空碳酸鉀脫硫工藝的高效節(jié)能運(yùn)行模式，挖掘系統(tǒng)潛在處理能力。

關(guān)鍵詞：真空碳酸鉀脫硫;堿洗段;高效運(yùn)行;節(jié)省原料

概述：河北峰煤焦化有限公司二期年產(chǎn)200萬噸焦炭，配套10.1萬Nm?/h化產(chǎn)回收車間，其中脫硫工藝采用焦耐院真空碳酸鉀脫硫工藝，脫硫塔上段為2.5%氫氧化鈉溶液噴灑，使用32%NaOH。在實(shí)際運(yùn)行中由于前端工藝的影響因素，導(dǎo)致氫氧化鈉消耗偏高35t/天。

真空碳酸鉀的工藝描述及原理：

來自洗苯塔后的煤氣，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，其反應(yīng)如下：

KHS + KHCO3→ H2S + K2CO3

KCN + KHCO3→ HCN + K2CO3

2KHCO3 → CO2 + K2CO3 + H2O

再生塔頂出來的酸性氣體進(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，若超過這個(gè)數(shù)值則需外排部分貧液到冷凝。

改造前運(yùn)行情況：

真空碳酸鉀運(yùn)行不穩(wěn)定問題普遍存在，該系統(tǒng)對(duì)前端工藝處理要求高，硫銨工段脫氨效果，終冷后煤氣溫度，洗苯工段的煤氣夾帶洗油情況，極大的影響脫硫溶液系統(tǒng)，造成塔后硫化氫指標(biāo)波動(dòng)，同時(shí)影響后續(xù)濕法脫硫處理效果。在當(dāng)前行業(yè)形勢(shì)不樂觀的情況下，對(duì)該工藝優(yōu)化工作迫在眉睫。

優(yōu)化方案：

2019年公司投入大量人力資源組建攻關(guān)團(tuán)隊(duì)外出考察對(duì)標(biāo)，尋求該工藝的節(jié)能高效運(yùn)行模式。在經(jīng)過多次外出對(duì)標(biāo)，并查閱大量參考料結(jié)合我單位實(shí)際情況制定了以下全面優(yōu)化后的經(jīng)濟(jì)模式，并投入使用。

1、首先消除硫銨工段煤氣氨含量高的因素，加強(qiáng)大加酸操作，確保飽和器運(yùn)行正常。脫硫工段每周至少監(jiān)測(cè)三次真空冷凝液氨氮值，超過400mg/L后，安排集中快速排液20-30t，補(bǔ)充軟水（原設(shè)計(jì)使用除鹽水，現(xiàn)改用再沸器蒸汽冷凝液），消除溶液氨中毒的影響。

2、洗脫苯工段增加換熱器熱洗設(shè)施，從蒸氨廢水泵后引出廢水至終冷塔換熱器區(qū)域，利用蒸氨廢水余熱沖洗換熱器噴灑液端，每周清洗一臺(tái)，保證終冷冷洗效果，穩(wěn)定洗苯塔運(yùn)行溫度，減少帶油情況的發(fā)生。

3、排查貧富液換熱器串漏情況，酸汽冷凝冷卻器串漏情況，穩(wěn)定脫硫液系統(tǒng)。

4、再生裝置設(shè)計(jì)真空泵每小時(shí)處理干氣500Nm?，2開1備（單臺(tái)250kw），改為3臺(tái)全開運(yùn)行模式，強(qiáng)化負(fù)壓解析速率。

5、在以上工作全部完成后，使用碳酸鉀溶液代替堿洗段2.5%溶液噴灑，從入脫硫塔貧液管道（考慮壓力平衡建議從下段開孔引管）引出貧液加入2.5%溶液槽，再通過2.5%溶液循環(huán)泵加壓送入脫硫塔，堿洗段回流管道關(guān)閉，這樣堿洗段的脫硫液通過斷液盤流入鉀段隨之去再生解析。由于脫硫溶液吸收更多酸性氣體，所以需要加開真空泵配合運(yùn)行，根據(jù)我單位實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，相比堿洗段運(yùn)行方式硫化氫僅高出50-80mg/L，脫硫塔后硫化氫指標(biāo)在300-400mg/L之間，對(duì)后續(xù)工藝基本無影響，硫銨工段需單獨(dú)投加氫氧化鈉12t/天。

結(jié)論：通過一系列改進(jìn)優(yōu)化，相對(duì)原先運(yùn)行模式，每天節(jié)省氫氧化鈉消耗至少20t*800元=16000元，增開真空泵產(chǎn)生電費(fèi)消耗每天4800kw/h*1.2=5760元，這樣每天節(jié)省約1萬元。達(dá)到脫硫節(jié)能高效運(yùn)行模式，取消脫硫塔的堿洗段和部分原料消耗費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)：

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[2] ?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)。

[3] ?鄭繼龍，水環(huán)式真空泵的工作原理說明。

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）