煤氣中雜質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，該系統自2009年投入運行以來，出現了諸多影響生產運行的問題，其中較為嚴重的是煤氣中夾帶的雜質對真空碳酸鉀脫硫的影響，所以，查找影響脫硫系統順利運行來自煤氣方面的原因成為了解決問題的關鍵。

1 工藝原理及簡介

來自兩個系統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逆流接觸，煤氣中的H2S、HCN和CO2等酸性氣體被吸收。主要反應如式(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。主要反應如式(5)～式(7)。

(5)

(6)

(7)

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

2 存在的問題

2.1 脫硫液被污染

開工初期，脫硫系統運行一段時間后，脫硫液顏色由啤酒色變為棕褐色[1]，最終有繼續加深的趨勢。取一定量的的脫硫液，靜置一段時間后發現有一層油類物質；有組織地打開煤氣放散，打開煤氣放散后，地面出現黑色液滴狀、油狀黏稠物，因此，分析這些物質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

系統正常運行期間，出現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富集而含有大量的氨[3]，脫硫液在再生塔內再生時，氨首先析出，導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，經過脫硫塔洗滌致使在脫硫液中富集導致的。

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計中真空泵換熱器使用循環水冷卻，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 ℃，而直接導致真空泵工作液流量下降至10 m3/h以下，進而導致真空泵真空度下降。經多方查找原因，發現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，發現換熱器管壁上粘附厚厚一層物質，經蒸汽加熱后溶化，呈油狀，冷卻后又結塊，因而判斷其是來自煤氣中的萘[6]在真空泵換熱器內富集，萘在較低溫度下結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。于是對洗苯采取了措施，將洗苯溫度嚴格控制在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組分。采取相關措施，經過脫硫系統換液后，脫硫液顏色逐漸恢復到啤酒色。

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，脫硫液中出現氨含量富集，說明煤氣中的氨在洗氨環節有異常。經查，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在換熱器管壁粘結的目的，就需要嚴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，要求風機崗位嚴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，采取了相應的措施，穩定了生產。在以后的生產操作中，要注意觀察脫硫液顏色、生產指標是否異常以及設備工作情況等，并及時解決生產中的異常問題。