CN103849437A - 一种真空碳酸钾脱硫工艺方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焦炉煤气净化技术，公开了一种真空碳酸钾脱硫工艺优化方法。包括以下步骤：再生塔底部出来的碳酸钾贫液分两部分分别送往脱硫塔的碱洗段和脱硫段，输送至脱硫塔碱洗段的碳酸钾贫液经过碱槽缓冲；在碱槽出口至脱硫塔碱洗段进口之间的管道中连续投加KOH的水溶液与其中的碳酸钾贫液混合输送至脱硫塔碱洗段进行喷洒吸收H₂S；吸收H₂S后的洗涤液和脱硫塔脱硫段下部流出的碳酸钾富液经富液槽收集后一起输送至再生塔顶部进行真空解析再生，如此循环。本发明在保证了进碱洗段贫液质量的前提下，碱耗量大幅下降，成本降低，脱硫废液的产生量降低80%以上。

Description

一种真空碳酸钾脱硫工艺方法及设备

技术领域

本发明涉及焦炉煤气净化技术，具体涉及一种真空碳酸钾脱硫工艺优化方法及设备。

背景技术

真空碳酸钾脱硫是鞍山焦耐院开发的国内应用比较广泛的湿式脱硫工艺。由于其脱硫效率高，除了武钢焦化公司外，国内还有鞍钢新区（鲅鱼圈）焦化厂、宝钢梅山焦化厂、韶钢焦化厂、邯钢新区等焦化厂使用，尽管各个焦化厂真空碳酸钾脱硫工艺运行情况不尽相同，但都面临煤气净化碱耗高、脱硫废液难处理等问题。该工艺使用碳酸钾溶液直接吸收焦炉煤气中的H₂S和HCN等酸性气体，然后用NaOH溶液对煤气进行二次洗涤，使煤气中H₂S达到要求。煤气脱硫塔分为两段，下部碳酸钾吸收段和上部氢氧化钠碱洗段。煤气自下而上先流经吸收段与碳酸钾贫液逆流接触，煤气中的90%以上的H₂S、HCN、CO₂等酸性气体被吸收，并转化成碳酸钾富液（吸收了大量H₂S）；上部氢氧化钠碱洗段用稀释过的氢氧化钠选择性地吸收煤气中剩余小部分H₂S，使脱硫后煤气中H₂S≤200mg/m³。

目前，针对真空碳酸钾脱硫工艺中脱硫废液产生量大、碱耗高的问题，国内部分焦化厂已经开始从工艺本身着手，通过对工艺本身的优化从源头上减少脱硫废液的产生。如马钢焦化公司在近几年生产基础上对真空碳酸钾脱硫工艺进行如下优化和创新：选用“定比例稀释器”保证KOH的连续加入，同时通过调节阀控制脱硫液的连续外排，从而稳定了出厂煤气指标和减少了废液的外排；如将伍德公司原设计的KOH间歇加入改为连续加入，降低KOH消耗；通过脱硫—再生段工艺优化降低了进碱洗段H₂S浓度，间接降低了碱洗段NaOH碱液的使用和外排，通过上述工艺优化和创新有效控制了塔后煤气H₂S的浓度，脱硫效率进一步提高，脱硫废液量有小幅降低但其产生量依然较大。

CN201310062734.8提出利用再生塔出来的贫液替代碱洗段NaOH碱液的方案并实施，在该方案中从再生的碳酸钾贫液分流出来的部分贫液在碱洗段进行小循环，该方案通过对工艺的优化，可以将碱洗段产生的含钠废液降低为零，大幅降低脱硫废液量及废液中污染物总量，是“源头治理、过程清洁”的最好体现。在煤气指标方面，该方案在运行初期效果较好，塔后煤气指标能很好地满足要求，但若长期采用，可能会出现碱洗段循环液中H₂S量不断富集的情况，这主要是因为贫液在碱洗段进行小循环，由于循环量要远大于小循环补充量，因此随着运行时间的延长，碱洗段小循环内贫液中H₂S浓度出现了轻微富集，即在碱洗段贫液不仅没有起到吸收作用，反而出现了轻微的解析现象，整个系统贫富液的pH值可能会随着运行时间的延长而稍有下降，这可能会对塔后煤气指标产生影响。

CN201310062957.4提出将KOH投加点由富液槽改为系统贫液槽中，将KOH溶液加入再生后的碳酸钾贫液中充分混合，再将此混合液输送至脱硫塔下段进行脱硫，该专利中KOH的补充点在再生后的贫液槽中，KOH的加入可以有效提高再生后贫液的pH值，有利于脱硫塔内酸性气体的吸收，从而提高脱硫效率，此外该KOH补充方式使得富液pH值恒定，也进一步优化了酸气解析条件，也有利于提高脱硫效率，但由于贫液槽中液体量较大，在KOH投加量较小的情况，pH值提高的幅度可能会不明显。

发明内容

本发明目的在于克服现有真空碳酸钾脱硫工艺碱耗高、污染物排放量大的缺点，依照过程清洁的理念对真空碳酸钾脱硫工艺进行过程工艺优化，对利用系统产生的强碱性贫液代替NaOH的方案进行更加合理、更加优化的设计，不仅能减少系统NaOH碱耗，彻底降低碱洗段外排的脱硫废液，还能稳定塔后煤气中H₂S的浓度，提高系统的脱硫效率。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种真空碳酸钾脱硫工艺方法，包括以下步骤：

再生塔底部出来的碳酸钾贫液分两部分分别送往脱硫塔的碱洗段和脱硫段，输送至脱硫塔碱洗段的碳酸钾贫液经过碱槽缓冲；在碱槽出口至脱硫塔碱洗段进口之间的管道中连续投加KOH的水溶液与其中的碳酸钾贫液混合输送至脱硫塔碱洗段进行喷洒吸收H₂S；吸收H₂S后的洗涤液和脱硫塔脱硫段下部流出的碳酸钾富液经富液槽收集后一起输送至再生塔顶部进行真空解析再生，如此循环。

KOH水溶液的浓度为30wt%—50wt%。

按上述方案，所述再生塔底出来的碳酸钾贫液pH值控制在10以上。

按上述方案，在碱槽出口管道上投加KOH后控制进脱硫塔洗涤液pH在11以上。

一种为实现上述真空碳酸钾脱硫工艺的设备，包括用于吸收焦炉煤气中酸性气体的脱硫塔和用于使脱硫富液再生的再生塔；

其中，再生塔底部出来的碳酸钾贫液分两部分分别送往脱硫塔的碱洗段和脱硫段；

碳酸钾贫液在送往碱洗段的过程中输送至设置的碱槽缓冲，并在连通碱槽和脱硫塔碱洗段的管道上设置KOH投加点；

脱硫塔碱洗段底部出口和脱硫段底部出口都通过管道与富液槽连通，所述富液槽连通至再生塔顶部形成循环。

本发明的有益效果：

其一，利用NaOH溶液洗涤时，由于碱洗段和脱硫段脱硫剂的不同（上部为钠盐，下部为钾盐），经碱洗段后的NaOH碱洗液不能进入脱硫—再生循环系统而只能外排，导致工艺碱耗大，药剂成本高，废液量大。利用系统产生的强碱性贫液代替碱洗段NaOH后，碱洗段和脱硫段脱硫剂都为钾盐，洗涤后贫液由于能够重回脱硫—再生循环系统而导致碱耗量大幅下降，成本降低，脱硫废液的产生量降低80%以上。

其二，对碱洗段贫液的循环方式进行优化，碱洗段洗涤富液（吸收了大量H₂S气体）经碱洗段出口自流至富液槽中，与脱硫塔底部流出的脱硫富液一起送至再生塔再生，再生后贫液自再生塔流出后分流部分送至碱洗段，碱洗段洗涤液由于经过再生塔的再生过程，其吸收的H₂S已大部分解析出，因此保证了进入碱洗段贫液质量。

其三，KOH投加点由原来的富液槽改为碱槽出口至碱洗段塔顶进口之间的管道中，即将钾盐投加点由再生塔前改为再生塔后、碱洗段之前，KOH投加点的改变优化了再生塔内酸气解析的工艺条件，还可以提高进碱洗段贫液pH值，有利于降低出口煤气H₂S浓度。

附图说明

附图1：真空碳酸钾脱硫工艺优化结构示意图；

1:-脱硫塔碱洗段；2-脱硫塔脱硫段；3-富液槽；4-再生塔；5-碱槽；6-KOH碱液投加口。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于下述实施例。

一种真空碳酸钾脱硫工艺方法，包括以下步骤：

再生塔底部出来的碳酸钾贫液分两部分分别送往脱硫塔的碱洗段和脱硫段，输送至脱硫塔碱洗段的碳酸钾贫液经过碱槽缓冲；在碱槽出口至脱硫塔碱洗段进口之间的管道中连续投加KOH的水溶液与其中的碳酸钾贫液混合输送至脱硫塔碱洗段进行喷洒吸收H₂S；吸收H₂S后的洗涤液和脱硫塔脱硫段下部流出的碳酸钾富液经富液槽收集后一起输送至再生塔顶部进行真空解析再生，如此循环。

利用系统产生的强碱性贫液代替碱洗段NaOH后，碱洗段和脱硫段脱硫剂都为钾盐，洗涤后贫液由于能够重回脱硫—再生循环系统而导致碱耗量大幅下降，成本降低，脱硫废液的产生量降低80%以上。将钾盐投加点由再生塔前改为再生塔后、碱洗段之前，KOH投加点的改变优化了再生塔内酸气解析的工艺条件，还可以提高进碱洗段贫液pH值，有利于降低出口煤气H₂S浓度。碱洗段洗涤富液（吸收了大量H₂S气体）经碱洗段出口输送至富液槽中，与脱硫塔底部流出的脱硫富液一起送至再生塔再生，其吸收的H₂S已大部分解析出，因此保证了进入碱洗段贫液质量。

优化地，KOH水溶液的浓度为30%—50%（质量百分比）。

优化地，再生塔底出来的碳酸钾贫液pH值控制在10以上。

优化地，在碱槽出口管道上投加KOH后控制进脱硫塔洗涤液PH在11以上。

参照附图1，一种为实现上述真空碳酸钾脱硫工艺的设备，包括用于吸收焦炉煤气中酸性气体的脱硫塔（分为碱洗段1和脱硫段2）和用于使脱硫富液再生的再生塔4；其中，再生塔底部出来的碳酸钾贫液分两部分分别送往脱硫塔的碱洗段和脱硫段；碳酸钾贫液在送往碱洗段的过程中输送至设置的碱槽5缓冲，并在连通碱槽和脱硫塔碱洗段的管道上设置KOH投加点6；脱硫塔碱洗段1底部和脱硫段2底部通过管道与富液槽3连通，所述富液槽连通至再生塔4顶部形成循环。

在本方案中，利用原贮存NaOH的碱槽，这样可以利用原碱洗段固有的管道系统进行再生后贫液在碱洗段的喷洒，将KOH的投加点由原来的碱槽改为碱槽与碱洗段进口的连通管道上，由于管道中液体量较槽体中小很多，在补充的KOH量一定的情况下，投加在管道中可更进一步提高进脱硫塔洗涤液的pH值，且可以通过管道混合使得洗涤液pH值均匀提高。更进一步的，碱洗段出来的洗涤液进入原碳酸钾富液槽与脱硫段底部出来的碳酸钾富液混合后参与大循环保证了进入碱洗段贫液质量；另外，还可以根据煤气中H₂S的浓度适当调整分流至碱洗段碳酸钾贫液的量优化碱洗段的环境。

Claims (5)

1.一种真空碳酸钾脱硫工艺方法，其特征在于包括以下步骤：

再生塔底部出来的碳酸钾贫液分两部分分别送往脱硫塔的碱洗段和脱硫段，输送至脱硫塔碱洗段的碳酸钾贫液经过碱槽缓冲；在碱槽出口至脱硫塔碱洗段进口之间的管道中连续投加KOH的水溶液与其中的碳酸钾贫液混合输送至脱硫塔碱洗段进行喷洒吸收H₂S；吸收H₂S后的洗涤液和脱硫塔脱硫段下部流出的碳酸钾富液经富液槽收集后一起输送至再生塔顶部进行真空解析再生，如此循环。

2.如权利要求1所述的真空碳酸钾脱硫工艺方法，其特征在于所述KOH水溶液的浓度为30wt%-50wt%。

3.如权利要求1所述的真空碳酸钾脱硫工艺方法，其特征在于所述再生塔底部出来的碳酸钾贫液pH值控制在10以上。

4.如权利要求1所述的真空碳酸钾脱硫工艺方法，其特征在于投加KOH水溶液后控制进脱硫塔洗涤液PH在11以上。

5.一种为实现权利要求1-4任一项所述真空碳酸钾脱硫工艺方法的设备，包括用于吸收焦炉煤气中酸性气体的脱硫塔和用于使脱硫富液再生的再生塔，其特征在于：

其中，再生塔底部出来的碳酸钾贫液分两部分分别送往脱硫塔的碱洗段和脱硫段；

碳酸钾贫液在送往碱洗段的过程中输送至设置的碱槽缓冲，并在连通碱槽和脱硫塔碱洗段的管道上设置KOH投加点；

脱硫塔碱洗段底部洗涤液出口和脱硫段底部出口都通过管道与富液槽连通，所述富液槽连通至再生塔顶部形成循环。

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