煤氣中雜質(zhì)對真空碳酸鉀脫硫的影響

王 軍

(河鋼集團股份有限公司邯鄲分公司焦化廠，河北 邯鄲 056015)

邯鋼焦化廠采用真空碳酸鉀脫硫，該系統(tǒng)自2009年投入運行以來，出現(xiàn)了諸多影響生產(chǎn)運行的問題，其中較為嚴(yán)重的是煤氣中夾帶的雜質(zhì)對真空碳酸鉀脫硫的影響，所以，查找影響脫硫系統(tǒng)順利運行來自煤氣方面的原因成為了解決問題的關(guān)鍵。

1 工藝原理及簡介

來自兩個系統(tǒng)洗苯后的煤氣在脫硫塔前匯合進入1.6m煤氣管道，與脫硫貧液在脫硫塔內(nèi)逆流接觸，煤氣中的H2S、HCN和CO2等酸性氣體被吸收。主要反應(yīng)如式(1)～式(4)。

(1)

(2)

(3)

(4)

同時，在脫硫塔上段加入一定堿液(NaOH)，進一步脫除煤氣中的H2S，使煤氣中的ρ(H2S)≤200 mg/m3。吸收了酸性氣體的脫硫液稱為富液，富液進入再生塔，在真空低溫條件下與再生塔底上升的貧液蒸汽接觸，解析得到H2S、HCN等酸性氣體。主要反應(yīng)如式(5)～式(7)。

(5)

(6)

(7)

再生塔頂出來的酸性氣體依次經(jīng)過酸氣冷凝器和酸氣冷卻器，在酸氣分離器除水后，經(jīng)真空泵將酸性氣體送至CLAUS裝置生產(chǎn)硫磺。

2 存在的問題

2.1 脫硫液被污染

開工初期，脫硫系統(tǒng)運行一段時間后，脫硫液顏色由啤酒色變?yōu)樽睾稚玔1]，最終有繼續(xù)加深的趨勢。取一定量的的脫硫液，靜置一段時間后發(fā)現(xiàn)有一層油類物質(zhì)；有組織地打開煤氣放散，打開煤氣放散后，地面出現(xiàn)黑色液滴狀、油狀黏稠物，因此，分析這些物質(zhì)可能來自洗苯塔的洗油。而洗苯塔洗油與煤氣是逆向接觸，煤氣在塔內(nèi)低進高出，在洗苯塔出口安裝有機械式捕霧器，脫硫塔前煤氣有黑色物質(zhì)噴出，判斷出洗苯塔捕霧器捕集洗油達不到要求而夾帶到煤氣中[2]。

2.2 再生塔真空度異常

系統(tǒng)正常運行期間，出現(xiàn)多次再生塔真空度異常的情況：相同再生塔塔底溫度下，短時間內(nèi)塔頂溫度下降，塔頂真空度升高，酸氣溫度升高，真空泵真空度升高(呈峰狀波動)、真空泵后壓力下降、酸氣量減小等。

采用貧液化驗分析、真空冷凝液化驗分析等方法，最后判定是脫硫液經(jīng)富集而含有大量的氨[3]，脫硫液在再生塔內(nèi)再生時，氨首先析出，導(dǎo)致酸氣中含有大量的氨，酸氣中的氨溶解于真空冷凝液而放出大量的熱，使酸氣溫度升高，酸氣分壓變小而產(chǎn)生一系列的異常情況。由此判斷是由于煤氣中夾帶氨較多，經(jīng)過脫硫塔洗滌致使在脫硫液中富集導(dǎo)致的。

2.3 真空泵換熱器堵塞[4]

邯鋼焦化廠真空碳酸鉀脫硫工藝原設(shè)計中真空泵換熱器使用循環(huán)水冷卻，但是由于夏季溫度較高，致使真空泵換熱效果不好，因此給真空泵換熱器專門配接了一趟低溫水管道冷卻工作液。

低溫水來水溫度有時低于22 ℃，而直接導(dǎo)致真空泵工作液流量下降至10 m3/h以下，進而導(dǎo)致真空泵真空度下降。經(jīng)多方查找原因，發(fā)現(xiàn)是真空泵換熱器管道管外堵塞[5]。真空泵進、出口管道堵盲板后拆開換熱器封頭，發(fā)現(xiàn)換熱器管壁上粘附厚厚一層物質(zhì)，經(jīng)蒸汽加熱后溶化，呈油狀，冷卻后又結(jié)塊，因而判斷其是來自煤氣中的萘[6]在真空泵換熱器內(nèi)富集，萘在較低溫度下結(jié)塊固化在換熱器管壁上。

3 原因分析及措施

3.1 洗苯塔捕霧器更換

脫硫煤氣中的黑色物質(zhì)來自于洗苯塔捕霧器后夾帶的洗油，因為粗苯蒸餾工序最初洗苯采用合格洗油，洗油在較高溫度下循環(huán)使用，老化速度快，流動性差，易堵塞換熱器。洗油進入洗苯塔時溫度高，煤氣中夾帶大量的霧滴進入脫硫系統(tǒng)。于是對洗苯采取了措施，將洗苯溫度嚴(yán)格控制在26 ℃～28 ℃[7]，降低洗苯操作溫度，洗苯塔出口捕霧器，減少煤氣夾帶洗油量，特別是洗油中的輕質(zhì)組分。采取相關(guān)措施，經(jīng)過脫硫系統(tǒng)換液后，脫硫液顏色逐漸恢復(fù)到啤酒色。

3.2 加大真空冷凝液換液量[8]

在正常操作中，脫硫液中的氨含量保持在一個相對較低的水平，脫硫液中出現(xiàn)氨含量富集，說明煤氣中的氨在洗氨環(huán)節(jié)有異常。經(jīng)查，煤氣洗氨工序因進行了煤氣管道處理漏點的檢修，檢修時間長達10 h，因此導(dǎo)致煤氣中大量的氨帶到洗苯和脫硫工序。采取加大真空冷凝液換液量，間接降低了脫硫液中氨含量。

3.3 控制真空泵工作液溫度[9]

既要達到降低工作液溫度，提高真空泵真空度，也要達到防止萘等雜質(zhì)在換熱器管壁粘結(jié)的目的，就需要嚴(yán)格控制真空泵工作液溫度，因此，將真空泵工作液溫度控制在28 ℃～30 ℃，每周兩次將真空泵工作液溫度提高到40 ℃～45 ℃，運行10 min后對真空泵工作液排液以降低液位。同時，要求風(fēng)機崗位嚴(yán)格控制初冷器后煤氣溫度，防止大量的萘帶到后面工序。

4 結(jié)語

本文分析了煤氣中夾帶的洗油、氨、萘對真空碳酸鉀脫硫的影響，采取了相應(yīng)的措施，穩(wěn)定了生產(chǎn)。在以后的生產(chǎn)操作中，要注意觀察脫硫液顏色、生產(chǎn)指標(biāo)是否異常以及設(shè)備工作情況等，并及時解決生產(chǎn)中的異常問題。