浅谈真空碳酸钾法在焦炉煤气脱硫净化中的应用

聂文增

摘 要：真空碳酸钾法是焦炉煤气湿法脱硫技术中一种常用的脱硫方法，具有脱硫脱氰效率高、成本低、碱耗小、操作简单等工艺特点，目前在许多焦化企业的煤气脱硫环节都有应用。不仅净化了煤气，减少了对环境的污染排放，并且脱除的硫还可通过克劳斯法生产出高品质的硫磺产品，实现了污染物的回收利用，为企业带来了良好环保效益和经济效益。本文主要对真空碳酸钾法的基本原理及其在煤气脱硫中的应用进行了探讨。

关键词：真空碳酸钾法；焦炉煤气；脱硫净化；应用探讨

近年来，伴随着工业化进程的加快，炼焦生产中，除了会产出焦炭和焦油等主要产品，同时还会产生可燃的焦炉荒煤气，它是焦炉炼焦生产中重要的副产品，也是重要的生产燃料。焦炉煤气是混合物，其中不仅含有甲烷、氢气等，而且还含有硫化氢、氰化氢等有害物质，如果煤气未经净化处理直接燃烧排放的话，形成的二氧化硫则会对大气环境造成极大的污染，形成酸雨，加重雾霾。因此，国家对企业的二氧化硫排放量也有严格的限定要求。在当前严峻的环保形势下，我们必须要对焦炉煤气进行严格的脱硫处理，才能降低焦化企业生产中二氧化硫等有害气体的排放量，满足环保要求，实现真正的清洁生产。

1 真空碳酸钾脱硫工艺概述

煤气中的硫主要来源于炼焦用煤中，通常以硫化氢的形式存在，原料煤中的硫约有80%会转化为硫化氢进入到煤气中，原料煤中的含硫量越高则煤气中的硫化氢含量也越多，无论从环保方面考虑还是从产品质量和经济效益考虑，煤气中的硫化氢都是必须要脱除的。随着焦化行业的发展，煤气脱硫技术也在不断地创新和改进，目前应用的煤气脱硫技术多达几十种，主要分为干法脱硫和湿法脱硫两大类，邯钢所应用的碳酸钾脱硫法则属于湿法脱硫中的一种。

真空碳酸钾脱硫法的前身是美国的西伯脱硫法，其基本工艺原理就是将碳酸钾溶液做为吸收剂，使其与煤气直接逆向接触，碳酸钾与焦炉煤气中的硫化氢和氰化氢等酸性气体进行充分反应吸收后，再用氢氧化钠碱溶液对焦炉气进行二次洗涤，从而达到脱硫脱氰的目的。其工艺流程主要包括以下3个部分：

1.1 脱硫塔内的反应

焦炉煤气经过洗苯塔脱苯处理后，进入脱硫塔进行脱硫处理。煤气在脱硫塔内自下而上与塔内的碳酸钾溶液逆流接触，煤气中的硫化氢、氰化氢和二氧化碳等酸性气体与碳酸钾溶液接触反应被吸收后，脱硫后的煤气再经塔顶的捕雾塔出塔。其反应方程式如下：

K2CO3+H2S=KHS+KHCO3，

K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3，

K2CO3+2HCN=KCN+CO2+H2O

随着反应的持续，塔内的碳酸钾浓度会不断下降，这时就需要向富液槽中及时补充氢氧化钾溶液，使之与CO2反应生成K2CO3，维持碳酸钾浓度，保持反应效率。其反应方程式如下：

2KOH+CO2= K2CO3 +H2O

为进一步提高脱硫效率，在塔顶设置了一个氢氧化钠碱液洗涤段，使煤气中的硫化氢含量降低至0.20mg/m3以下。反应方程式如下：

2NaOH+H2S=Na2S+H-O

经过氢氧化钠再脱硫后的煤气一部分送回粗苯管式炉和焦炉，供加热使用，其余送往用户。

1.2 再生塔内的反应

吸收了酸性气体的脱硫富液与来自再生塔的热贫液接触换热后进入再生塔，在再生塔的真空低温环境下再生，富液与塔底上升的水蒸气接触会使酸性成分解吸出来，减少了对设备的腐蚀。反应方程式如下：

2KHCO3=K2CO3+CO2+H2O

2KHS+CO2+H2O=K2CO3+2H2S

KCN+KHCO3=K2CO3+HCN

再生塔贫液经过换热和冷却后，分成两段进入脱硫塔循环使用，自再生塔顶出来的酸性气体经过冷凝除水后，通过真空泵送至硫回收工段的克劳斯炉用于生产硫磺。

1.3 废液处理

脱硫废液会被送入降解池，利用生物的新陈代谢对废液中的有机物质和进行生化降解，从而降低焦化废液对环境的污染。

2 真空碳酸钾脱硫法应用中的常见问题及处理措施

2.1 真空泵冷却器及出口管路堵塞

在生产的過程中，有时会出现真空冷却泵及出口管道被杂质堵塞的情况，主要为黑色的萘结晶，这主要是由于煤气中萘等杂质过多，在长期的循环使用下，酸气中的杂质积累并沉积附着于冷却壁管壁上，继而造成了管径变小，阻力增大直至堵塞。针对此问题，主要应从源头采取措施，设法降低煤气杂质含量。首先应严格控制喷洒液含油量（30%～50%）和温度（30～40℃），同时加强对喷头的清扫，避免喷头堵塞，保证喷洒量。还可通过在真空泵加软水的办法，及时更新真空泵工作，减少杂质的沉积。

2.2 脱硫液变黑

脱硫液变黑后，无法进行游离钾离子的测定，严重制约了脱硫生产。造成脱硫液变黑的原因主要有以下3种∶一是再生塔和管路密封不严，导致空气进入后与脱硫液接触反应，生成赤血盐等副盐；二是煤气纯净度较差，其中夹带的大量焦油、洗油等进入脱硫液，造成脱硫液变黑；三是设备腐蚀，导致循环系统内混入较多的铁锈等杂质。针对以上原因，首先应检查泄露，重点检查阀门和法兰等管路连接处，确保设备密封严密无泄露，使循环系统与空气隔离；加强在冷凝电捕工段对焦油的回收，必要时在管路中设置石棉网进行再过滤，以降低煤气中的焦油含量；加强对再生塔温度、蒸汽量的控制，减少酸性气体对设备的腐蚀。

3 结语

真空碳酸钾脱硫工艺在应用的过程中体现出了良好的工艺技术优势。我们在今后的生产过程中还应加强对一些常见问题的研究和分析，对工艺不断进行创新改进，确保其高效稳定的脱硫脱氰效率，从而减少焦化企业的二氧化硫污染排放，使企业实现清洁生产，适应当前环保形势的要求。

参考文献

[1]李玉秀，白玮，张爽.真空碳酸钾法焦炉煤气脱硫脱氰工艺的特点[J].燃料与化工，2009，40（3）：57.

[2]戴成武，王英丽，陈惠民，等.真空碳酸钾脱硫工艺的自主研发与工业化实施[J].燃料与化工，2009，40（3）：34-37.

（作者单位：邯钢焦化厂生产技术科）