影響真空碳酸鉀脫硫真空度的原因分析及措施

張 箭， 王 軍

（河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼公司焦化廠，河北 邯鄲 056015）

邯鋼焦化廠采用真空碳酸鉀脫硫［1］，該系統(tǒng)自2009年投入運(yùn)行以來，出現(xiàn)了諸多影響生產(chǎn)順利進(jìn)行的問題，最為嚴(yán)重的是負(fù)壓系統(tǒng)的真空度［2］問題。由于該生產(chǎn)工藝要求該反應(yīng)是在真空度－0.090MPa至－0.080MPa下運(yùn)行，低于該真空度，則該逆反應(yīng)效果明顯下降，從而導(dǎo)致脫硫液脫除煤氣H2S質(zhì)量下降。從系統(tǒng)運(yùn)行至今發(fā)生了多起影響真空度的事故，本文結(jié)合發(fā)生的事故，分析了影響真空度的原因及采取的措施。

1 工藝原理及簡(jiǎn)介

來自焦化廠回收2個(gè)系統(tǒng)洗苯塔后的煤氣混合后進(jìn)入脫硫塔，脫硫塔中設(shè)斷塔盤，煤氣自下而上先后與來自再生塔上段貧液（碳酸鉀溶液）、再生塔下段貧液（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)見式（1）～式（4）。

同時(shí)，在脫硫塔上段加入一定堿液（NaOH），進(jìn)一步脫除煤氣中的 H2S，使煤氣中的ρ（H2S）≤200mg／m3。生成的鈉堿溶液送往回收二系統(tǒng)蒸氨可起到分解固定銨的作用。

吸收了酸性氣體的脫硫富液在脫硫塔底用富液泵抽出分上、下兩段分別與再生塔下、上段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氣逆流接觸，在真空狀態(tài)（－0.090MPa至－0.080MPa）下使H2S、HCN 等酸性成分從富液解析出來，其反應(yīng)如式（5）～式（7）。

再生塔頂出來的酸性氣體依次經(jīng)過酸性氣冷凝器和酸性氣冷卻器，在酸性氣分離器除水后，經(jīng)真空泵將酸性氣體送至CLAUS裝置生產(chǎn)硫磺。其工藝流程見圖1。

圖1 真空碳酸鉀脫硫工藝流程圖

2 影響再生系統(tǒng)真空度的因素及措施［3］

2.1 蒸汽再沸器法蘭墊片泄漏

2012年9月份，脫硫再生塔真空度呈下降趨勢(shì)，從－88kPa逐漸下降到－80kPa，且克勞斯?fàn)t系統(tǒng)空氣量下降，確定是有地方負(fù)壓泄漏進(jìn)入了空氣，而且空氣量不小，必須查找出泄漏的地方。

用非常薄的塑料膜貼住管道的每個(gè)焊口開始查找，查完所有焊口沒有找到泄漏點(diǎn)。又開始查找所有法蘭連接的地方，在1＃再生塔西南再沸器和塔體連接的法蘭處，塑料膜很明顯地被吸入法蘭，判斷出此處泄漏空氣嚴(yán)重，見第43頁圖2。

圖2 蒸汽再沸器法蘭墊片泄漏

查找到泄漏地方，更換墊片修復(fù)后，再生系統(tǒng)開工恢復(fù)正常。

2.2 真空冷凝液管道泄漏

2014年7月份，脫硫再生塔氣液分離器液位突然顯示升高，而且1h內(nèi)升高約200mm，聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)操作人員檢查氣液分離器液位，懷疑儀表液位計(jì)顯示有誤，經(jīng)儀表工檢查發(fā)現(xiàn)儀表顯示無誤。臨近700mm滿量程時(shí)，只能按停工處理，否則氣液分離器會(huì)發(fā)生封堵酸性氣，而且會(huì)產(chǎn)生液體進(jìn)入真空泵的惡性生產(chǎn)事故。

停工后檢查未發(fā)現(xiàn)異常，隨即開工，但是開工后卻又出現(xiàn)了異常，氣液分離器液體不往真空冷凝液池流，判斷是真空冷凝液管道有泄漏的地方，又再次停工通蒸汽檢查管道，發(fā)現(xiàn)管道彎頭焊口處有泄漏。用美國普施PSI（速成鋼）金屬補(bǔ)漏膠棒粘住，開工正常。

通過以上兩次的事故，說明泄漏對(duì)真空系統(tǒng)影響很明顯。如果泄漏不明顯，則會(huì)表現(xiàn)真空度略微下降；如果泄漏明顯，則會(huì)表現(xiàn)真空度快速下降，甚至需要停工。

2.3 酸性氣管道焊口泄漏

2015年6月份，脫硫再生塔由南塔倒北塔運(yùn)行，南塔停工待修，對(duì)南塔酸性氣路進(jìn)行停工查漏操作。將酸性氣入真空泵端（真空泵進(jìn)口）堵盲板，低溫水和循環(huán)水路堵盲板，通過酸性氣管道往塔體通氮?dú)庠嚶w壓力保持在10kPa以內(nèi)，用洗潔精水試漏，查到酸性氣管道有3處針狀漏點(diǎn)，塔體法蘭連接有2處微量泄漏點(diǎn)。處理漏點(diǎn)后開工，真空度由－83.5kPa提高到－85.0kPa，真空度提升明顯。

2.4 真空泵出口管道堵塞［4］

2013年7月底，真空泵出口管道壓力正常，再生塔塔頂真空度偏低，脫硫塔后煤氣H2S質(zhì)量濃度5d之內(nèi)從200mg／m3升至500mg／m3，而且有繼續(xù)上漲的趨勢(shì)，須立即查找原因。

先檢查塔頂真空表，經(jīng)檢查無誤后排除真空表原因；更換真空泵出口管道壓力表，經(jīng)檢查出口管道壓力顯示無誤；隨后檢查真空泵本體氣液分離器上壓力表，經(jīng)檢查真空泵氣液分離器壓力表損壞。更換新壓力表后，真空泵本體壓力遠(yuǎn)超出泵體設(shè)計(jì)壓力，停工安排泵體出口管道清洗。

通過真空泵出口管道清洗后，再生塔塔頂真空度恢復(fù)正常，脫硫塔出口煤氣中H2S質(zhì)量濃度一天之內(nèi)降至200mg／m3以下。

3 結(jié)語

影響負(fù)壓系統(tǒng)真空度的主要原因有兩個(gè)，一是負(fù)壓系統(tǒng)有泄漏點(diǎn)，導(dǎo)致大量空氣泄漏進(jìn)入系統(tǒng)，從而致使真空泵會(huì)優(yōu)先抽取空氣；二是正壓系統(tǒng)阻力大［5］，而真空泵抽提能力有限，超出真空泵的工作能力，會(huì)降低負(fù)壓系統(tǒng)的真空度。