真空碳酸钾法脱硫工艺问题分析及改造

燃料与化工
Fuel & Chemical Processes
2021年3月第52卷第2期
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真空碳酸钾法脱硫工艺问题分析及改造
杨志军(宝武集团厂东韶钢松山股份有限公司，韶关512123)
摘要：介绍了韶钢焦炉煤气真空碳酸钾脱硫工艺，结合生产实际情况，分析了脱硫效率偏低、脱硫液变质、脱硫废
液处理困难等问题，从原料控制、生产操作及工艺等方面，采取了相应的改进措施，稳定和提高了脱硫效率。

关键词：真空碳酸钾；脱硫效率；问题分析；改造
中图分类号：X784 文献标识码：B 文章编号：1001-3709 (2021) 02-0045-03
Analysis for problem in vacuum potash desulfurization
process and its improvement
Yang Zhijun ( Shaoguan Iron & Steel Co., Ltd., Baowu Group , Shaoguan 512123 , China)
Abstract : This paper introduces the vacuum potassium desulfurization process in Shaoguan Coking
Plant. Based on actual production , operating problems are analyzed , such as low desulfurization
efficiency , desulfurization liquid deterioration , and hard treatment for the desulfurization liquid , etc. • Improvement measures are also taken in aspects of feedstock control , operation and process flow so that the desulfurization efficiency can be stabilized and improved.
Key words : Vacuum potash carbonate ； Desulfurization efficiency ； Problem analysis ； Improvement
韶钢焦炉煤气脱硫采用真空碳酸钾法脱硫工 艺，该工艺应用广泛,具有投资省、运行成本低、副产
物少的优点。

在实际生产中，存在脱硫后煤气H 2S 含量不稳定等问题。

我厂经过多年实践摸索，解决
了生产中出现的问题，稳定和提高了脱硫效率。

1真空碳酸钾脱硫工艺简介
洗苯后的煤气进入脱硫塔下部,与来自再生塔
的碳酸钾溶液（贫液）逆流接触，贫液吸收煤气中的
大部分H 2S 、HCN 等酸性气体，脱除大部分H 2S 、 HCN 的煤气继续进入脱硫塔上部的碱洗段，与 NaOH 溶液接触,进一步脱除煤气中的H 2S,使煤气
中的H 2S 含量达到要求。

吸收了酸性气体的脱硫
液（富液）由脱硫富液泵抽出至富液槽，用富液泵抽
出与再生塔来的热贫液换热后，进入再生塔再生。

再生塔在真空低温下运行，富液与再生塔底上升的 蒸汽逆流接触， 使酸性成分解吸。

解吸后的溶液称为贫液,再生塔贫液经贫富液 换热器和贫液冷却器冷却后进入脱硫塔循环使用。

再生塔顶出来的酸性气体进入酸汽冷凝器、酸汽冷
却器、汽液分离器除水后，经真空泵将酸性气体送至
制酸工段。

再生塔所需的热源由初冷器热水和蒸汽提供,
即再生塔底的贫液通过初冷器和蒸汽再沸器获得热 量。

真空碳酸钾脱硫工艺流程见图1。

2存在的问题及分析
2.1脱硫液和真空冷凝液含油造成脱硫效率下降
（1） 在真空碳酸钾法脱硫的生产过程中，一般
要求脱硫塔进口煤气温度不超过28益，但我厂因为
洗油质量波动大，循环洗油易结晶，入塔贫油温度一 般都在32益，致使大量的洗油被煤气带入脱硫塔, 脱硫液的表面被油膜包覆，匀2S 与贫液中的K 2CO 3 接触面积减少， 导致脱硫效率下降。

（2） 贫液在洗涤煤气的同时，煤气中夹带的油 类物质被碱液洗涤下来，留在贫液中，在再生塔解吸
过程中，油类随酸汽进入真空冷凝液,在真空冷凝液 地下槽内富集。

当真空冷凝液分离罐和真空泵排液
收稿日期：2020-06-28
作者简介：杨志军（1975-）,男，工程师
燃料与化工Fuel&Chemical Processes
Mar.2021 Vol.52No.2
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管吹扫时,富集在真空冷凝液地下槽的油被泛起，随真空冷凝液带入脱硫液,导致脱硫效率急剧下降。

(酸汽冷却器)
IT
解吸塔图1真空碳酸钾脱硫工艺流程贫液i
(汽液分离器), X一T-^~空泵(
贫冨液换热器
酸汽
寻空冷凝液泵
3空冷凝液矽凝液
热水
1热水再沸器
初冷器
蒸汽
—<—
汽再沸器
2.2真空泵运行故障
(1)由于设备及操作等原因，前面工序洗萘效果不理想,导致煤气中的萘转移到后续工序。

部分萘随煤气进入脱硫工序并再生带入酸汽管和真空泵,真空泵入口至泵前总管阻力增大,再生塔塔顶真空度由原来的-80kPa降到-74kPa,真空泵入口真空度由-82kPa升至-91kPa，同时真空泵工作液流量下降，富液再生效果差。

需要频繁倒换真空泵以维持生产。

拆开真空泵入口滤网检查，发现滤网上积累厚厚的煤粉及针状结晶物。

判断是因为煤气中的有机物被脱硫液洗涤，随后蒸馏进入酸汽,部分轻质油类进入真空冷凝液,剩下的结晶物和颗粒物造成真空泵进出口管道、真空泵分离罐排空管及冷却器等堵塞，并污染真空泵工作液系统,真空泵能力下降。

(2)煤气中其他有机杂质沉积在真空泵冷却器内,堵塞真空泵冷却器。

(3)真空泵分离器排液管没有保温，环境温度较低时,真空泵的汽液分离器排空管弯头处容易出现结晶，堵塞泵排空管,影响真空泵气液分离器的正常工作。

(4)酸汽夹带的杂质也进入制酸装置,导致酸汽设备和管线的堵塞，影响制酸装置的正常运行。

2.3脱硫液变质导致脱硫效率下降
(1)开工初期及脱硫塔、再生塔切换后,因设备和管道内表面铁锈较多，易与K2CO3生成IJFeUNh,脱硫液颜色深且显浑浊。

(2)脱硫系统正常生产时，脱硫液密度一般控制在1.05g/m3。

运行过程中，出现脱硫液颜色加深变酱黑色、密度快速上升现象。

脱硫效率急剧下降，脱硫系统被迫停工,停工前脱硫液呈酱黑色,密度达1.15-1.18g/m3。

通过化验分析，脱硫液中副盐(IJS q O s'KSCN)含量异常，达到正常含量的10倍以上，富液中K2S2O3达到46.27g/m3，破坏了脱硫液的吸收效率。

2.4填料吸入贫、富液泵内导致泵堵塞
脱硫塔和再生塔填料支撑钢网采用Q235材料,在运行过程中被腐蚀，大量填料从支撑格栅处掉落塔底，部分被吸入到泵前管道、阀门及泵的叶轮中,造成设备损坏和贫富液流量下降。

2.5备用系统无法检修
脱硫和再生系统采用的阀门均为蝶阀,密封性差,泵和换热器检修时,因密封不严造成严重泄漏,从而造成检修困难。

我厂2套再生塔共用3台再沸器,脱硫液管路上的阀门全部采用蝶阀，无法密封,再生塔系统不能独立运行,备用系统无法检修。

2.6工艺参数不合理
在制酸投产初期,脱硫再生系统的再生效果并不理想，再生后的贫液中K2CO3含量偏小，碳酸氢钾含量高。

通过改变脱硫液的循环量,提高再生塔塔底再沸器的蒸汽用量，使塔底的热贫液温度达到61-62益,适当调节KOH计量泵的KOH补充量，根据贫、富液的K2CO3.KHCO3.KOH.pH值等变化情况调整操作。

通过一系列改进，脱硫再生系统效率明显提高。

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3工艺优化与改造
3.1更换已经失效的脱硫液
(1 )开工期间,如果脱硫液颜色偏深，需要通过
置换脱硫液、增加外排废液量、加大补充KOH 和软
水进行调整，逐步排出副盐等有害成分，将贫液中的
K 2CO 3和副盐含量控制在正常范围内。

(2)脱硫液变质后，通过化验发现主要是K 2S 2O 3
含量异常，并引起相关的副反应。

停工后检查发现 2裕再生塔顶至汽液分离器前的连接管道出现裂纹,
空气泄漏进入负压系统中,脱硫液被氧化，是造成脱 硫液副盐增长过快的主要原因。

通过补漏和更换脱
硫液、软水清洗再生塔和脱硫塔系统等措施,重新开
工后，脱硫液的颜色明显好转,脱硫液呈现正常的浅 橙色。

3.2洗苯及煤气含油处理工艺改造
(1 )提高洗油的采购标准，采用一等品洗油，降
低洗苯工序入塔贫油温度至28 益以下，减少煤气夹
带洗油量。

(2) 改造1 裕脱硫塔，在保留1 裕脱硫塔原有设计 的基础上，增加洗涤功能。

#脱硫塔中用软水对煤
气进行洗涤除去洗油，减轻洗油夹带对脱硫液的影 响。

改造真空冷凝液地下槽管路系统，增加地下槽 底部积油处理，对含油真空冷凝液开展除油和无害 化处理。

(3) 优化前工序操作制度。

真空碳酸钾脱硫工
艺的稳定性很大程度上取决于煤气洁净程度。

通过
分析进入脱硫塔的煤气，修订洗苯塔后捕雾器的操 作制度、电捕冲洗周期来提高煤气质量，将进入脱硫
塔的煤气含焦油控制在20 mg/m 3，同时将捕雾器的
洗油冲洗改造为热水冲洗。

实施后脱硫塔的煤气带
油明显减少，脱硫液和真空泵冷凝液带油基本解决。

3.3改造再生工艺管道，完善再生系统功能
(1 )改造再生工艺管道，更换阀门。

断开1 #、2#
再沸器之间的再沸器酸汽出口总管，改造再生塔底
贫液管,1 #再生塔与2#再生塔加热系统完全独立运 行，使单套系统停工检修时不影响另外一套系统运
行,并增加1台再沸器用于切换。

(2)脱硫塔富液出口阀、脱硫富液泵、再生富液 泵、贫液泵、贫富液换热器、再生塔出口和贫液冷却
器前后阀门等蝶阀全部更换为闸阀和球阀,提高阀 门切断的可靠性，做到单体设备能可靠切断，实现备
用系统检修与在用系统互不干扰。

(3) 改造酸汽冷却系统。

酸汽冷却器由碳钢材
质更换为不锈钢材质。

脱硫塔、再生塔和填料的支 撑钢板网改变材质，杜绝因填料散落进入贫、富液泵
导致循环量不足造成的脱硫效率不稳定。

(4) 再生系统自 再生塔顶到酸汽气液分离器前
的设备管道是全密闭的,无压力检测点，在负压系统 阻力升高时无法准确判断各设备阻力情况。

为此， 在2台酸汽冷凝器之间、酸汽冷凝器与酸汽冷却器
之间、酸汽冷却器与酸汽分离器之间增加远程与现
场压力检测点，更直观地反应各设备的阻力变化。

并增加在线吹扫接口，在生产中可以在线处理阻力 升高问题。

(5) 对真空泵管道堵塞、真空泵需要频繁切换 做了以下改造。

增加分离器排液管蒸汽和氮气吹扫
管，实现真空泵分离罐及排污管的带压吹扫和排污 同步进行。

改造真空泵分离罐的液位保护功能，真
空泵的运行周期从1个月延长至半年以上。

3.4改造酸汽管线
增设酸汽管道及酸汽捕雾器， 并改造原有酸汽
管线及捕雾器,2条酸汽管道形成双线环网结构，提 升捕雾效率，延长酸汽管线的使用周期,避免酸汽管 道的频繁检修和阻力异常造成的停工。

4运行效果
焦炉煤气真空碳酸钾脱硫是后脱硫工艺， 该工 艺受前工序影响较大，运行条件要求较高,在运行中 需要特别关注煤气质量。

韶钢经过多年的生产实践
摸索,通过优化前工序的初冷器、电捕操作制度,硫铵 工序的洗氨效果稳定,逐渐找到适合该工艺的生产控 制参数。

在进行设备改造的基础上,采用一等品洗
油,1#、2#脱硫塔阻力从2.5 kPa 下降到1.7 kPa 左右, 保证了脱硫系统运行稳定。

虽然从1 #脱硫塔的洗
涤液看,煤气仍有极少量洗油夹带，但已经不影响脱 硫效率和运行稳定。

脱硫液的颜色也从以前的暗红
色逐渐转变成了淡黄色,脱硫效率稳定,脱硫塔后煤
气含H 2S 基本在200 mg/m 3以下。

甘李军编辑。