真空碳酸鉀脫硫工藝設(shè)計(jì)的介紹

1、.真空碳酸鉀脫硫工藝的介紹張大力 畢振清 （馬鋼股份有限公司煤焦化公司） 摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了馬鋼新區(qū)焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)的工藝流程，詳細(xì)介紹了真空碳酸鉀脫硫單元和克勞斯生產(chǎn)元素硫單元的工藝流程、主要參數(shù)、主要設(shè)備及其工藝特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：真空碳酸鉀脫硫 硫回收 工藝介紹1 概述馬鋼新區(qū)焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)是與270孔7.63m大容積焦?fàn)t（年產(chǎn)干全焦220萬(wàn)噸）相配套，煤氣處理量為13萬(wàn)m3/h，采用的脫硫、脫氰、脫氨工藝為噴淋飽和器生產(chǎn)硫銨、真空碳酸鉀脫硫、克勞斯生產(chǎn)元素硫工藝（簡(jiǎn)稱真空碳酸鉀工藝），下面對(duì)此工藝進(jìn)行介紹。2 工藝流程煤氣凈化工藝由冷凝鼓風(fēng)、硫銨、終冷洗苯、脫硫、硫回收、粗苯蒸餾等單元組

2、成，其工藝流程見圖1，在此主要介紹脫硫單元和硫回收單元的工藝流程。凈煤氣脫硫塔洗苯塔終冷塔初冷器電捕焦油器鼓風(fēng)機(jī)噴淋式飽和器荒煤氣硫銨酸氣尾氣克勞斯裝置真空泵再生塔圖1 煤氣凈化工藝流程圖2.1 脫硫單元脫硫單元的工藝流程見圖2：來(lái)自洗苯塔后的煤氣先經(jīng)過分離器除去從洗苯塔夾帶的油滴，然后進(jìn)入脫硫塔，煤氣溫度約在27，壓力約為9kPa。脫硫塔下部填充聚丙烯鮑爾環(huán)填料，吸收劑是再生塔底來(lái)的貧液（K2CO3溶液），貧液在聚丙烯鮑爾環(huán)填料頂部噴灑，煤氣自下而上與貧液逆流接觸，煤氣中的H2S、HCN、CO2等酸性氣體被吸收，其主要反應(yīng)為：2KOH + CO2 = K2CO3 + H2OK2CO3 + H

3、2S = KHS + KHCO3K2CO3 + CO2 + H2O = 2KHCO3K2CO3 + 2HCN = 2KCN + CO2 + H2O為了進(jìn)一步降低焦?fàn)t煤氣中H2S含量，在脫硫塔上部增加了一個(gè)NaOH溶液洗滌段。在該洗滌段，用于分解蒸氨塔剩余氨水中固定銨鹽的NaOH溶液首先用于洗滌經(jīng)K2CO3溶液噴淋后的焦?fàn)t煤氣中的H2S，將50%(wt.%)NaOH溶液用軟水稀釋到5%，5%的NaOH溶液在NaOH溶液洗滌段使用后，送往蒸氨塔分解固定銨鹽。脫硫后的凈煤氣去用戶。脫硫塔底得到的富液通過泵先送入堿液循環(huán)槽，再經(jīng)富液/貧液換熱器與再生塔底出來(lái)的熱貧液換熱后，由頂部進(jìn)入再生塔再生，再生塔

4、內(nèi)裝有聚丙烯鮑爾環(huán)填料，再生塔在真空低溫下運(yùn)行，富液在塔底再沸器內(nèi)由熱源間接加熱，使酸性成分解吸，其反應(yīng)如下：2KHCO3 = K2CO3 + CO2 + H2O 2KHS + CO2 + H2O =K2CO3 +2H2S KCN + KHCO3 = K2CO3 + HCN富液解吸所需的熱量由一臺(tái)蒸汽再沸器和兩臺(tái)熱水再沸器提供，每臺(tái)再沸器提供所需熱量的50%。正常條件下，克勞斯裝置所產(chǎn)的低壓蒸汽全部用于蒸汽再沸器，其余的熱量由熱水提供，熱水是在初冷器和脫硫單元之間循環(huán)使用。當(dāng)一臺(tái)熱水再沸器不能正常使用，所需的熱量由外部蒸汽管網(wǎng)提供的低壓蒸汽補(bǔ)足；一旦當(dāng)一臺(tái)蒸汽再沸器不能正常供應(yīng)時(shí)，所需的熱量由

5、熱水提供，每臺(tái)熱水再沸器提供所需熱量的50%。再生后的貧液經(jīng)貧富液換熱和冷卻器冷卻后，由頂部進(jìn)入脫硫塔循環(huán)使用。再生塔頂出來(lái)的酸性氣體進(jìn)冷凝冷卻器，經(jīng)分離器除去冷凝液后，經(jīng)真空泵將酸性氣體送至硫回收工段。新堿(KOH)貯存于槽中，并通過計(jì)量泵向循環(huán)堿液槽中補(bǔ)充。軟水用于循環(huán)堿液系統(tǒng)的補(bǔ)水，補(bǔ)入循環(huán)堿液槽內(nèi)。為了調(diào)整循環(huán)堿液中鹽的含量，部分溶液必須外排。廢液可以排放到已有的煤氣凈化裝置里。2.2 硫回收單元從再生塔頂來(lái)的酸汽(含有H2S、HCN和少量的NH3及CO2)送入一個(gè)帶特殊燃燒器的克勞斯?fàn)t，見圖3：在克勞斯?fàn)t燃燒室內(nèi)加入主空氣，使約1/3的H2S燃燒生成SO2，SO2再與2/3的H2S反

6、應(yīng)生成元素硫，反應(yīng)熱可使過程氣維持在1100左右，當(dāng)酸汽中H2S含量較低時(shí)，尚需補(bǔ)充少量煤氣。在燃燒室和催化床中同時(shí)發(fā)生HCN和NH3的分解反應(yīng)。為達(dá)到盡可能高的H2S轉(zhuǎn)化率,通過在催化床后部加入輔空氣來(lái)調(diào)整H2S/SO2?？藙谒?fàn)t內(nèi)發(fā)生以下反應(yīng):H2S + 3/2 O2 =SO2 + H2O2H2S + SO2 =3/x SX + 2H2O2NH3 =N2 +3H22HCN+2H2O =N2+2CO +3H2由克勞斯?fàn)t排出的高溫過程氣，經(jīng)廢熱鍋爐冷卻，安裝在廢熱鍋爐出口處的迷宮式分離器將冷凝出來(lái)的液態(tài)硫磺分離，回收的熱量生產(chǎn)120、0.15MPa的低壓蒸汽。由廢熱鍋爐排出的過程氣仍含有H2S

7、與SO2，使其進(jìn)入克勞斯反應(yīng)器，進(jìn)一步使H2S與SO2反應(yīng)趨于完全，主反應(yīng)如下:2H2S + SO2 =3/x SX + 2H20為達(dá)到克勞斯反應(yīng)器進(jìn)口溫度的要求，將部分克勞斯?fàn)t出來(lái)的熱過程氣摻入冷卻后的過程氣中，熱過程氣量通過廢熱鍋爐的中央管來(lái)控制?？藙谒狗磻?yīng)器出來(lái)的過程氣經(jīng)硫冷凝器冷卻,再經(jīng)分離器分離出液硫，經(jīng)硫封槽匯入液硫貯槽貯存，定期用泵抽出送至硫結(jié)片機(jī)生產(chǎn)固體硫磺，裝袋稱量外銷。廢熱鍋爐帶有一個(gè)外置汽包，外置汽包內(nèi)裝有換熱管束，將克勞斯反應(yīng)器出來(lái)的熱過程氣冷卻到約140。冷卻后的尾氣（溫度約為140、壓力約為0.02MPa）送入初冷器前荒煤氣管道里。廢熱鍋爐所產(chǎn)蒸汽用于再生塔的蒸汽再

8、沸器。廢熱鍋爐所需軟水由外部送來(lái)，首先進(jìn)入鍋爐供水處理槽，槽內(nèi)通入直接蒸汽加熱，進(jìn)行蒸吹除氧，為使鍋爐供水符合標(biāo)準(zhǔn)，由試劑泵向水中加入化學(xué)試劑。經(jīng)處理后的軟水用泵抽出，進(jìn)入廢熱鍋爐?？藙谒?fàn)t裝有火焰監(jiān)視器，并設(shè)有安全關(guān)閉機(jī)構(gòu)，當(dāng)出現(xiàn)酸汽、空氣流量太小，煤氣、空氣壓力過低或鍋爐液位過低等不正常狀態(tài)時(shí)，克勞斯?fàn)t將自動(dòng)關(guān)閉，酸汽送往初冷器前煤氣管道。3 主要參數(shù)3.1 煤氣凈化指標(biāo)焦?fàn)t煤氣凈化前后的H2S、HCN含量見表1：表1 焦?fàn)t煤氣凈化前后的H2S、HCN含量煤氣指標(biāo)H2S含量（mg/m3）HCN含量（mg/m3）粗焦?fàn)t煤氣76001500凈焦?fàn)t煤氣2003003.2 主要技術(shù)操作指標(biāo)脫硫塔進(jìn)

9、口煤氣溫度 27 脫硫塔操作壓力 9 kPa再生塔內(nèi)溫度 6772 再生塔操作壓力 20 kPaK2CO3溶液循環(huán)量 150160 m3/h3.3 化學(xué)試劑及公輔介質(zhì)消耗指標(biāo)脫硫單元和硫回收單元的化學(xué)試劑及公輔介質(zhì)消耗指標(biāo)見表2：表2 化學(xué)試劑及公輔介質(zhì)消耗指標(biāo)項(xiàng)目消耗指標(biāo)項(xiàng)目消耗指標(biāo)50% KOH溶液770 kg/d軟水7.5 m3/h50% NaOH溶液270 kg/h熱水1000 m3/h循環(huán)冷卻水1300 m3/h低壓蒸汽9 t/h低溫冷卻水270 m3/h電力760 kW4 主要設(shè)備脫硫塔2座（DN5000，H=22600，材質(zhì)Q235-A）、再生塔2座（DN5400，H=27600

10、，材質(zhì)Q235-A）、克勞斯裝置2套、抽真空系統(tǒng)2套。5 工藝特點(diǎn)5.1 脫硫采用真空解吸法再生該工藝富液再生采用真空解吸法，操作溫度為6772，脫硫和再生系統(tǒng)均在低溫低壓下運(yùn)行，腐蝕弱，對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求不高，吸收塔、再生塔及大部分設(shè)備材質(zhì)為碳鋼，使整個(gè)裝置投資減少。5.2 煤氣凈化效果好該脫硫工藝屬于濕式吸收法，正常工況下，脫硫效率可達(dá)95% 以上，脫氰效率可達(dá)80%，且在脫硫塔上部增加了一個(gè)NaOH溶液洗滌段，進(jìn)一步降低了煤氣中H2S含量，可使凈煤氣中H2S含量降到200 mg/m3以下，滿足環(huán)境保護(hù)和一般冶金燃?xì)獾馁|(zhì)量要求。5.3 硫磺轉(zhuǎn)化率高、質(zhì)量?jī)?yōu)硫回收采用酸汽部分燃燒法與催化轉(zhuǎn)化的克勞斯工藝流程，H2S的轉(zhuǎn)化率達(dá)96%,所得產(chǎn)品固體硫磺的純度高達(dá)99.5%,是優(yōu)質(zhì)化工原料。5.4 余熱利用本工藝設(shè)置廢熱鍋爐及貧富液換熱器，最大限度地利用過程氣及貧液的余熱，節(jié)省了能源，提高了整個(gè)裝置的熱效率。再生塔的熱源為廢熱鍋爐所產(chǎn)的蒸汽或初冷器所產(chǎn)的熱水，不需外加蒸汽；貧液與富液進(jìn)行熱交換，既降低了貧液的溫度，又提高了富液的溫度，即節(jié)約了冷卻水和蒸汽的消耗。5