淺談?wù)婵仗妓徕浄ㄔ诮範(fàn)t煤氣脫硫凈化中的應(yīng)用

聶文增

摘 要：真空碳酸鉀法是焦?fàn)t煤氣濕法脫硫技術(shù)中一種常用的脫硫方法，具有脫硫脫氰效率高、成本低、堿耗小、操作簡單等工藝特點(diǎn)，目前在許多焦化企業(yè)的煤氣脫硫環(huán)節(jié)都有應(yīng)用。不僅凈化了煤氣，減少了對環(huán)境的污染排放，并且脫除的硫還可通過克勞斯法生產(chǎn)出高品質(zhì)的硫磺產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了污染物的回收利用，為企業(yè)帶來了良好環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益。本文主要對真空碳酸鉀法的基本原理及其在煤氣脫硫中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：真空碳酸鉀法；焦?fàn)t煤氣；脫硫凈化；應(yīng)用探討

近年來，伴隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，煉焦生產(chǎn)中，除了會產(chǎn)出焦炭和焦油等主要產(chǎn)品，同時還會產(chǎn)生可燃的焦?fàn)t荒煤氣，它是焦?fàn)t煉焦生產(chǎn)中重要的副產(chǎn)品，也是重要的生產(chǎn)燃料。焦?fàn)t煤氣是混合物，其中不僅含有甲烷、氫氣等，而且還含有硫化氫、氰化氫等有害物質(zhì)，如果煤氣未經(jīng)凈化處理直接燃燒排放的話，形成的二氧化硫則會對大氣環(huán)境造成極大的污染，形成酸雨，加重霧霾。因此，國家對企業(yè)的二氧化硫排放量也有嚴(yán)格的限定要求。在當(dāng)前嚴(yán)峻的環(huán)保形勢下，我們必須要對焦?fàn)t煤氣進(jìn)行嚴(yán)格的脫硫處理，才能降低焦化企業(yè)生產(chǎn)中二氧化硫等有害氣體的排放量，滿足環(huán)保要求，實(shí)現(xiàn)真正的清潔生產(chǎn)。

1 真空碳酸鉀脫硫工藝概述

煤氣中的硫主要來源于煉焦用煤中，通常以硫化氫的形式存在，原料煤中的硫約有80%會轉(zhuǎn)化為硫化氫進(jìn)入到煤氣中，原料煤中的含硫量越高則煤氣中的硫化氫含量也越多，無論從環(huán)保方面考慮還是從產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益考慮，煤氣中的硫化氫都是必須要脫除的。隨著焦化行業(yè)的發(fā)展，煤氣脫硫技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新和改進(jìn)，目前應(yīng)用的煤氣脫硫技術(shù)多達(dá)幾十種，主要分為干法脫硫和濕法脫硫兩大類，邯鋼所應(yīng)用的碳酸鉀脫硫法則屬于濕法脫硫中的一種。

真空碳酸鉀脫硫法的前身是美國的西伯脫硫法，其基本工藝原理就是將碳酸鉀溶液做為吸收劑，使其與煤氣直接逆向接觸，碳酸鉀與焦?fàn)t煤氣中的硫化氫和氰化氫等酸性氣體進(jìn)行充分反應(yīng)吸收后，再用氫氧化鈉堿溶液對焦?fàn)t氣進(jìn)行二次洗滌，從而達(dá)到脫硫脫氰的目的。其工藝流程主要包括以下3個部分：

1.1 脫硫塔內(nèi)的反應(yīng)

焦?fàn)t煤氣經(jīng)過洗苯塔脫苯處理后，進(jìn)入脫硫塔進(jìn)行脫硫處理。煤氣在脫硫塔內(nèi)自下而上與塔內(nèi)的碳酸鉀溶液逆流接觸，煤氣中的硫化氫、氰化氫和二氧化碳等酸性氣體與碳酸鉀溶液接觸反應(yīng)被吸收后，脫硫后的煤氣再經(jīng)塔頂?shù)牟鹅F塔出塔。其反應(yīng)方程式如下：

K2CO3+H2S=KHS+KHCO3，

K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3，

K2CO3+2HCN=KCN+CO2+H2O

隨著反應(yīng)的持續(xù)，塔內(nèi)的碳酸鉀濃度會不斷下降，這時就需要向富液槽中及時補(bǔ)充氫氧化鉀溶液，使之與CO2反應(yīng)生成K2CO3，維持碳酸鉀濃度，保持反應(yīng)效率。其反應(yīng)方程式如下：

2KOH+CO2= K2CO3 +H2O

為進(jìn)一步提高脫硫效率，在塔頂設(shè)置了一個氫氧化鈉堿液洗滌段，使煤氣中的硫化氫含量降低至0.20mg/m3以下。反應(yīng)方程式如下：

2NaOH+H2S=Na2S+H-O

經(jīng)過氫氧化鈉再脫硫后的煤氣一部分送回粗苯管式爐和焦?fàn)t，供加熱使用，其余送往用戶。

1.2 再生塔內(nèi)的反應(yīng)

吸收了酸性氣體的脫硫富液與來自再生塔的熱貧液接觸換熱后進(jìn)入再生塔，在再生塔的真空低溫環(huán)境下再生，富液與塔底上升的水蒸氣接觸會使酸性成分解吸出來，減少了對設(shè)備的腐蝕。反應(yīng)方程式如下：

2KHCO3=K2CO3+CO2+H2O

2KHS+CO2+H2O=K2CO3+2H2S

KCN+KHCO3=K2CO3+HCN

再生塔貧液經(jīng)過換熱和冷卻后，分成兩段進(jìn)入脫硫塔循環(huán)使用，自再生塔頂出來的酸性氣體經(jīng)過冷凝除水后，通過真空泵送至硫回收工段的克勞斯?fàn)t用于生產(chǎn)硫磺。

1.3 廢液處理

脫硫廢液會被送入降解池，利用生物的新陳代謝對廢液中的有機(jī)物質(zhì)和進(jìn)行生化降解，從而降低焦化廢液對環(huán)境的污染。

2 真空碳酸鉀脫硫法應(yīng)用中的常見問題及處理措施

2.1 真空泵冷卻器及出口管路堵塞

在生產(chǎn)的過程中，有時會出現(xiàn)真空冷卻泵及出口管道被雜質(zhì)堵塞的情況，主要為黑色的萘結(jié)晶，這主要是由于煤氣中萘等雜質(zhì)過多，在長期的循環(huán)使用下，酸氣中的雜質(zhì)積累并沉積附著于冷卻壁管壁上，繼而造成了管徑變小，阻力增大直至堵塞。針對此問題，主要應(yīng)從源頭采取措施，設(shè)法降低煤氣雜質(zhì)含量。首先應(yīng)嚴(yán)格控制噴灑液含油量（30%～50%）和溫度（30～40℃），同時加強(qiáng)對噴頭的清掃，避免噴頭堵塞，保證噴灑量。還可通過在真空泵加軟水的辦法，及時更新真空泵工作，減少雜質(zhì)的沉積。

2.2 脫硫液變黑

脫硫液變黑后，無法進(jìn)行游離鉀離子的測定，嚴(yán)重制約了脫硫生產(chǎn)。造成脫硫液變黑的原因主要有以下3種∶一是再生塔和管路密封不嚴(yán)，導(dǎo)致空氣進(jìn)入后與脫硫液接觸反應(yīng)，生成赤血鹽等副鹽；二是煤氣純凈度較差，其中夾帶的大量焦油、洗油等進(jìn)入脫硫液，造成脫硫液變黑；三是設(shè)備腐蝕，導(dǎo)致循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)混入較多的鐵銹等雜質(zhì)。針對以上原因，首先應(yīng)檢查泄露，重點(diǎn)檢查閥門和法蘭等管路連接處，確保設(shè)備密封嚴(yán)密無泄露，使循環(huán)系統(tǒng)與空氣隔離；加強(qiáng)在冷凝電捕工段對焦油的回收，必要時在管路中設(shè)置石棉網(wǎng)進(jìn)行再過濾，以降低煤氣中的焦油含量；加強(qiáng)對再生塔溫度、蒸汽量的控制，減少酸性氣體對設(shè)備的腐蝕。

3 結(jié)語

真空碳酸鉀脫硫工藝在應(yīng)用的過程中體現(xiàn)出了良好的工藝技術(shù)優(yōu)勢。我們在今后的生產(chǎn)過程中還應(yīng)加強(qiáng)對一些常見問題的研究和分析，對工藝不斷進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)，確保其高效穩(wěn)定的脫硫脫氰效率，從而減少焦化企業(yè)的二氧化硫污染排放，使企業(yè)實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，適應(yīng)當(dāng)前環(huán)保形勢的要求。

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（作者單位：邯鋼焦化廠生產(chǎn)技術(shù)科）