CN105112110A - 煤气真空碳酸钾脱硫碱洗装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焦炉煤气脱硫领域，公开了一种煤气真空碳酸钾脱硫碱洗装置及方法。该装置包括脱硫塔、富液槽、碱洗供液系统和富液解吸系统，所述碱洗供液系统包括碱洗溶液槽和KOH溶液贮槽，采用除盐水与KOH溶液混合配制成碱洗进入脱硫塔碱洗段进行煤气洗涤，而洗涤后的吸收液返回至碱洗溶液槽与补加的除盐水以及KOH溶液混合循环使用，过量的吸收液通过吸收液采出管进入富液槽，然后进入富液解吸系统，与吸收段的富液一起解吸形成贫液，回到脱硫塔吸收段循环使用。整个流程实现脱硫碱洗的内部循环，不仅具有较高的脱硫效率，且避免了碱洗段吸收液进入生化废水处理系统对其生产运行造成不利影响。

Description

煤气真空碳酸钾脱硫碱洗装置及方法

技术领域

本发明涉及焦炉煤气脱硫领域，尤其是一种煤气真空碳酸钾脱硫碱洗装置及方法。

背景技术

真空碳酸钾脱硫工艺为近几年国内新改建焦化企业主要选用的煤气脱硫工艺，脱硫塔主要有下部吸收段和上部碱洗段构成，碱洗段与吸收段之间设置有防止碱洗段液体下漏而又能保证煤气上升通过的隔离机构，来自洗苯塔后的煤气进入脱硫塔吸收段，煤气自下而上与来自富液解吸系统的贫液(碳酸钾溶液)逆流接触，煤气中的H₂S、HCN等酸性气体被选择吸收，而吸收酸性气体后形成的贫液再次进入富液解吸系统作解吸处理。为了进一步脱除煤气中的H₂S，使煤气中的H₂S含量≤0.2g/m3，经脱硫塔吸收段脱除H₂S后的煤气进入脱硫塔碱洗段。

现有技术中，通常在NaOH溶液循环槽内用蒸氨废水与40％NaOH配置成含5％NaOH的吸收液，经循环泵加压送至脱硫塔碱洗段对煤气进行喷淋洗涤，洗涤后产生的2.5％NaOH溶液从碱洗段流出返回NaOH溶液循环槽循环使用。为了保证NaOH溶液浓度，需连续不断的补加新鲜的40％NaOH，同时，采出一部分2.5％NaOH溶液至蒸氨装置，用于分解剩余氨水中的固定铵。

由于在脱硫塔碱洗段NaOH与H₂S、HCN直接反应，碱洗段吸收液中含有大量的NaHS、NaCN等物质，进入蒸氨装置无法被分解，这部分硫化物、氰化物直接被带至生化废水处理系统，对生化系统的微生物有毒害作用，抑制微生物的活性，影响生化废水处理系统的正常运行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种煤气真空碳酸钾脱硫碱洗装置，采用该装置可以有效杜绝含有硫化物、氰化物的吸收液进入生化废水处理系统，影响生化废水处理系统的正常运行。

本发明公开的煤气真空碳酸钾脱硫碱洗装置，包括脱硫塔、富液槽、碱洗供液系统和富液解吸系统，所述脱硫塔包括位于下部的吸收段和位于上部的碱洗段，所述吸收段下部设置有煤气入口，所述碱洗段上部设置有煤气出口，所述吸收段上部设置有贫液入口，所述吸收段底部设置有吸收段富液出口，所述碱洗段上部设置有碱洗液溶液入口，所述碱洗段的下部设置有碱洗吸收液出口，所述富液槽设置有富液槽富液入口和富液槽富液出口，所述富液解吸系统设置有富液解吸入口和解吸贫液出口，所述吸收段富液出口通过第一富液输送泵与富液槽富液入口连接，所述富液槽富液出口连接有富液解吸输送管，所述富液解吸输送管上设置有第二富液输送泵并与富液解吸入口相连接，所述解吸贫液出口连接有贫液输送管，所述贫液输送管上设置有贫液输送泵并与吸收段上部的贫液入口连接，所述碱洗供液系统包括碱洗溶液槽和KOH溶液贮槽，所述碱洗溶液槽上设置有碱洗溶液出口、进水口、KOH溶液入口、碱洗槽碱洗吸收液入口，所述KOH溶液贮槽上设置有KOH溶液出口，所述富液槽上设置有富液槽碱洗吸收液入口，所述KOH溶液出口连接有KOH溶液出口总管，所述KOH溶液出口总管上设置有KOH溶液输送泵，所述KOH溶液出口总管与碱洗溶液槽的KOH溶液入口相连通，所述碱洗溶液出口连接有碱洗液出口总管，所述碱洗液出口总管上设置有碱洗循环泵，所述碱洗液出口总管与碱洗段的碱洗液溶液入口相连接，所述碱洗段的碱洗吸收液出口与碱洗槽碱洗吸收液入口相连接，所述富液槽碱洗吸收液入口连接有吸收液采出管，所述吸收液采出管与碱洗液出口总管或者碱洗段的碱洗吸收液出口连通。

优选地，所述吸收液采出管与碱洗液出口总管相连接，所述吸收液采出管上设置有采出调节阀。

优选地，所述进水口连接有进水管，所述进水管上设置有进水调节阀和第一流量计，所述碱洗溶液槽的KOH溶液入口处设置有第二流量计。

优选地，所述富液槽上设置有KOH溶液添加口，KOH溶液出口总管分别与富液槽的KOH溶液添加口以及碱洗溶液槽的KOH溶液入口相连通。

优选地，所述KOH溶液出口总管上设置有第三流量计。

优选地，所述富液解吸系统包括再生塔、酸汽冷却机组、真空冷凝器、换热器和贫液冷却器，所述富液解吸入口设置于再生塔上部；所述再生塔上部设置有酸汽出口，所述酸汽出口与酸汽冷却机组连接，所述酸汽冷却机组与真空冷凝器连接，所述真空冷凝器分别连接有制酸输送管和真空冷凝液槽；所述解吸贫液出口设置于再生塔下部，所述换热器设置于贫液输送管上并且富液解吸输送管也与换热器相连接，所述贫液冷却器设置于贫液输送管上并位于换热器与吸收段上部的贫液入口之间。

本发明还提供一种上述的煤气真空碳酸钾脱硫碱洗装置的煤气脱硫碱洗方法，包括如下步骤：

a、通过进水口向碱洗溶液槽添加除盐水，并通过KOH溶液入口将KOH溶液贮槽内的KOH溶液投加至碱洗溶液槽，配制成碱洗溶液；

b、将待脱硫煤气通入脱硫塔，先进入吸收段与从富液解吸系统输出的贫液接触，煤气中的酸性气体被选择吸收，贫液吸收酸性气体后形成的富液从吸收段底部输出进入富液槽；

c、煤气经由吸收段后进入碱洗段，碱洗溶液槽内的碱洗溶液通过碱洗段的碱洗液溶液入口进入脱硫塔碱洗段对煤气进行进一步喷洒洗涤；

d、洗涤后的吸收液通过碱洗吸收液出口返回至碱洗溶液槽，并同时对碱洗溶液槽补加除盐水和KOH溶液；

e、碱洗循环中过量的碱洗溶液通过吸收液采出管进入富液槽与来自脱硫塔吸收段的富液混合，再进入富液解析系统进行解吸处理；

f、解吸后形成的贫液通过贫液输送管回到脱硫塔吸收段，用以吸收煤气中的酸性气体。

优选地，所述KOH溶液贮槽内的KOH的质量百分比为50％，所述碱洗溶液槽内配制的碱洗溶液中KOH的质量百分比为5％。

本发明的有益效果是：本发明公开的煤气真空碳酸钾脱硫装置及方法采用除盐水与KOH溶液溶液混合配制成碱洗进入脱硫塔碱洗段进行煤气洗涤，而洗涤后的吸收液返回至碱洗溶液槽与补加的除盐水以及KOH溶液溶液混合循环使用，过量的吸收液通过吸收液采出管进入富液槽，然后进入富液解吸系统，与吸收段的富液一起解吸形成贫液，回到脱硫塔吸收段循环使用。整个流程实现脱硫碱洗的内部循环，不仅具有较高的脱硫效率，且避免了碱洗段吸收液进入生化废水处理系统对其生产运行造成不利影响

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

附图标记：1-脱硫塔，101-吸收段，102-碱洗段，103-煤气入口，104-煤气出口，105-贫液入口,106-吸收段富液出口，107-碱洗液溶液入口，108-碱洗吸收液出口，2-富液槽，201-富液槽富液出口，202-富液槽富液出口，203-富液槽碱洗吸收液入口，204-KOH溶液添加口，205-第一富液输送泵，3-，301-富液解吸入口，302-解吸贫液出口，303-富液解吸输送管，304-，305-第二富液输送泵，306-贫液输送泵，307-酸汽出口，308-循环水冷凝器，309-低温水冷却器，310-真空冷凝器，311-制酸输送管，312-真空冷凝液槽，313-换热器，314-贫液冷却器，4-碱洗溶液槽，401-碱洗溶液出口，402-进水口，403-KOH溶液入口，404-碱洗槽碱洗吸收液入口，405-碱洗循环泵，406-进水管，407-第一流量计，408-进水调节阀，409-第二流量计，410-吸收液采出管，411-采出调节阀，412-碱洗液出口总管，5-KOH溶液贮槽，501-KOH溶液出口，502-KOH溶液出口总管，503-KOH溶液输送泵，504-第三流量计。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1所示，本发明公开的煤气真空碳酸钾脱硫碱洗装置，包括脱硫塔1、富液槽2、碱洗供液系统和富液解吸系统，所述脱硫塔1包括位于下部的吸收段101和位于上部的碱洗段102，所述吸收段101下部设置有煤气入口103，所述碱洗段102上部设置有煤气出口104，所述吸收段101上部设置有贫液入口105，所述吸收段101底部设置有吸收段富液出口106，所述碱洗段102上部设置有碱洗液溶液入口107，所述碱洗段102的下部设置有碱洗吸收液出口108，所述富液槽2设置有富液槽富液入口201和富液槽富液出口202，所述富液解吸系统设置有富液解吸入口301和解吸贫液出口302，所述吸收段富液出口106通过第一富液输送泵205与富液槽富液入口201连接，所述富液槽富液出口202连接有富液解吸输送管303，所述富液解吸输送管303上设置有第二富液输送泵305并与富液解吸入口301相连接，所述解吸贫液出口302连接有贫液输送管304，所述贫液输送管304上设置有贫液输送泵306并与吸收段101上部的贫液入口105连接，

所述碱洗供液系统包括碱洗溶液槽4和KOH溶液贮槽5，所述碱洗溶液槽上设置有碱洗溶液出口401、进水口402、KOH溶液入口403、碱洗槽碱洗吸收液入口404，所述KOH溶液贮槽5上设置有KOH溶液出口501，所述富液槽2上设置有富液槽碱洗吸收液入口203，所述KOH溶液出口501连接有KOH溶液出口总管502，所述KOH溶液出口总管502上设置有KOH溶液输送泵503，所述KOH溶液出口总管502与碱洗溶液槽4的KOH溶液入口403相连通，所述碱洗溶液出口401连接有碱洗液出口总管412，所述碱洗液出口总管412上设置有碱洗循环泵405，所述碱洗液出口总管412与碱洗段102的碱洗液溶液入口107相连接，所述碱洗段102的碱洗吸收液出口108与碱洗槽碱洗吸收液入口404相连接，所述富液槽碱洗吸收液入口203连接有吸收液采出管410，所述吸收液采出管410与碱洗液出口总管412或者碱洗段102的碱洗吸收液出口108连通。

采用该煤气真空碳酸钾脱硫碱洗装置的煤气脱硫方法，包括如下步骤：

a、通过进水口402向碱洗溶液槽4添加除盐水，并通过KOH溶液入口403将KOH溶液贮槽5内的KOH溶液投加至碱洗溶液槽4，配制成碱洗溶液；

b、将待脱硫煤气通入脱硫塔1，先进入吸收段101与从富液解吸系统输出的贫液接触，煤气中的酸性气体被选择吸收，贫液吸收酸性气体后形成的富液从吸收段底部输出进入富液槽2；

c、煤气经由吸收段101后进入碱洗段102，碱洗溶液槽4内的碱洗溶液通过碱洗段102的碱洗液溶液入口107进入脱硫塔1碱洗段102对煤气进行进一步喷洒洗涤；

d、洗涤后的吸收液通过碱洗吸收液出口108返回至碱洗溶液槽4，并同时对碱洗溶液槽4补加除盐水和KOH溶液；

e、碱洗循环中过量的碱洗溶液通过吸收液采出管410进入富液槽2与来自脱硫塔吸收段的富液混合，再进入富液解析系统进行解吸处理；

f、解吸后形成的贫液通过贫液输送管304回到脱硫塔1吸收段101，用以吸收煤气中的酸性气体。

从上述脱硫方法可知，KOH溶液贮槽5主要用于贮存浓度较高的KOH溶液，碱洗溶液槽4的主要是用于配置成符合碱洗段102要求的碱溶液，而作为优选方式，所述KOH溶液贮槽5内的KOH的质量百分比为50％，所述碱洗溶液槽4内配制的碱洗溶液中KOH的质量百分比为5％。

本发明中配制碱洗溶液与蒸氨系统完全隔离，采用除盐水与KOH溶液混合配制，这就避免了含有毒氰化物和硫化物的洗涤吸收液通过蒸氨系统进入生化废水处理系统对其造成不利影响。同样，为实现碱液的重复利用，从洗涤后的吸收液碱洗吸收液出口108回到碱洗溶液槽4，与新加入的除盐水和KOH溶液混合重新配制成符合要求的碱洗溶液再被输送到碱洗段102洗涤煤气，如此循环即可实现碱洗溶液的充分利用。而为了保证水量平衡同时去除碱洗循环中积累的KHS、KCN等物质，碱洗循环中过量的液体通过吸收液采出管410进入富液槽2，与脱硫塔1吸收段101形成的富液一起进入富液解吸系统进行解吸处理，解吸后形成的贫液又被送回脱硫塔1吸收段101重复利用。

因为真空碳酸钾脱硫中吸收段101用的是KOH作为碱源，而NaOH和KOH为不同种类的碱，其与煤气中H₂S、HCN、CO₂等酸性气体的化学反应速率不同，同样其解吸速率也不相同，不能同时进入富液解吸系统进行解吸处理，因此本发明采用KOH代替了传统的NaOH，从而使碱洗后的吸收液与吸收段101富液一起进入富液解吸系统处理后再次被循环使用，解决了现有技术中使用NaOH混合蒸氨进行碱洗，使NaHS、NaCN等进入生化废水处理系统，影响生化废水处理系统的正常运行的问题。

吸收液采出管410可以与碱洗液出口总管412或者碱洗段102的碱洗吸收液出口107相连接，以采出多余碱洗液，但是，因为从碱洗吸收液出口107输出的吸收液是直接从脱硫塔1上部通过重力作用而自流动的，其中溶液并未充满整个管道，因此，难以把控吸收液的采出量，因此，作为优选方式，所述吸收液采出管410与碱洗液出口总管412相连接，所述吸收液采出管410上设置有采出调节阀411。碱洗液出口总管412通过碱洗循环泵405向上输送溶液，因此其管道中的碱洗液是充满整个管道的，再配合采出调节阀411，就可准确控制溶液采出量，从而维护碱洗系统的水量平衡。

为精确控制输入碱洗溶液槽4的除盐水和KOH溶液量以配制出合格的碱洗溶液，作为优选方式，所述进水口402连接有进水管406，所述进水管406上设置有进水调节阀408和第一流量计407，所述碱洗溶液槽4的KOH溶液入口403处设置有第二流量计409。

通过进水调节阀408和第一流量计407联锁调节控制，就可控制进入碱洗溶液槽4的除盐水量，而通过调节KOH溶液控制阀，并结合第二流量计409，就可控制进入碱洗溶液槽4的KOH溶液量，如此同时控制除盐水和KOH溶液的进入量就可在碱洗溶液槽4中配制出合格的碱洗溶液。

为更好地实现富液解吸，需要在富液槽2中补加KOH溶液，因此，作为优选方式，所述富液槽2上设置有KOH溶液添加口204，KOH溶液出口总管502分别与富液槽2的KOH溶液添加口204以及碱洗溶液槽4的KOH溶液入口403相连通。而为了精确控制KOH溶液的补加量，作为优选方式，所述KOH溶液出口总管502上设置有第三流量计504。通过第三流量计504与第二流量计409相结合就可准确计算出进入富液槽2的KOH溶液的补加量。

上述的富液解吸系统可利用现有的真空碳酸钾脱硫装置中的解吸系统进行富液解吸，而在此提供一种优选的富液解吸系统，其包括再生塔3、酸汽冷却机组、真空冷凝器310、换热器313和贫液冷却器314，所述富液解吸入口301设置于再生塔3上部；

所述再生塔3上部设置有酸汽出口307，所述酸汽出口307与酸汽冷却机组连接，所述酸汽冷却机组与真空冷凝器310连接，所述真空冷凝器310分别连接有制酸输送管311和真空冷凝液槽312；

所述解吸贫液出口302设置于再生塔3下部，所述换热器313设置于贫液输送管304上并且富液解吸输送管303也与换热器313相连接，所述贫液冷却器314设置于贫液输送管304上并位于换热器313与吸收段101上部的贫液入口105之间。

其工作过程如下：

从脱硫塔1吸收段101输出的富液、从碱洗供液系统中输出的多余碱洗液以及从KOH溶液贮槽5输出的KOH溶液三者在富液槽2中混合成待解吸富液进入再生塔3解吸，解吸形成的酸汽首先通过酸汽冷却机组冷却，再进入真空冷凝器310冷却分离，分离出的酸性气体通过制酸输送管311输送到制酸设备进行制酸处理，而分离出的液体则进入真空冷凝液槽312储存。在图1中，其酸汽冷却机组包含两个循环水冷凝器308和一个低温水冷却器309，如此可保证良好的冷却效果。

再生塔3解吸形成的贫液从再生塔3底部输出首先流经换热器313，在换热器313中与富液解吸输送管303中的待解吸富液进行热交换，达到初步冷却贫液并提高富液温度的目的，然后再通过贫液冷却器314进一步冷却以后，进入脱硫塔1吸收段101循环利用，而贫液冷却器314通常可采用低温水式冷却装置。

Claims (8)

1.煤气真空碳酸钾脱硫碱洗装置，包括脱硫塔(1)、富液槽(2)、碱洗供液系统和富液解吸系统，所述脱硫塔(1)包括位于下部的吸收段(101)和位于上部的碱洗段(102)，所述吸收段(101)下部设置有煤气入口(103)，所述碱洗段(102)上部设置有煤气出口(104)，所述吸收段(101)上部设置有贫液入口(105)，所述吸收段(101)底部设置有吸收段富液出口(106)，所述碱洗段(102)上部设置有碱洗液溶液入口(107)，所述碱洗段(102)的下部设置有碱洗吸收液出口(108)，所述富液槽(2)设置有富液槽富液入口(201)和富液槽富液出口(202)，所述富液解吸系统设置有富液解吸入口(301)和解吸贫液出口(302)，所述吸收段富液出口(106)通过第一富液输送泵(205)与富液槽富液入口(201)连接，所述富液槽富液出口(202)连接有富液解吸输送管(303)，所述富液解吸输送管(303)上设置有第二富液输送泵(305)并与富液解吸入口(301)相连接，所述解吸贫液出口(302)连接有贫液输送管(304)，所述贫液输送管(304)上设置有贫液输送泵(306)并与吸收段(101)上部的贫液入口(105)连接，其特征在于：

所述碱洗供液系统包括碱洗溶液槽(4)和KOH溶液贮槽(5)，所述碱洗溶液槽上设置有碱洗溶液出口(401)、进水口(402)、KOH溶液入口(403)、碱洗槽碱洗吸收液入口(404)，所述KOH溶液贮槽(5)上设置有KOH溶液出口(501)，所述富液槽(2)上设置有富液槽碱洗吸收液入口(203)，所述KOH溶液出口(501)连接有KOH溶液出口总管(502)，所述KOH溶液出口总管(502)上设置有KOH溶液输送泵(503)，所述KOH溶液出口总管(502)与碱洗溶液槽(4)的KOH溶液入口(403)相连通，所述碱洗溶液出口(401)连接有碱洗液出口总管(412)，所述碱洗液出口总管(412)上设置有碱洗循环泵(405)，所述碱洗液出口总管(412)与碱洗段(102)的碱洗液溶液入口(107)相连接，所述碱洗段(102)的碱洗吸收液出口(108)与碱洗槽碱洗吸收液入口(404)相连接，所述富液槽碱洗吸收液入口(203)连接有吸收液采出管(410)，所述吸收液采出管(410)与碱洗液出口总管(412)或者碱洗段(102)的碱洗吸收液出口(108)连通。

2.如权利要求1所述的煤气真空碳酸钾脱硫碱洗装置，其特征在于：所述吸收液采出管(410)与碱洗液出口总管(412)相连接，所述吸收液采出管(410)上设置有采出调节阀(411)。

3.如权利要求1所述的煤气真空碳酸钾脱硫碱洗装置，其特征在于：所述进水口(402)连接有进水管(406)，所述进水管(406)上设置有进水调节阀(408)和第一流量计(407)，所述碱洗溶液槽(4)的KOH溶液入口(403)处设置有第二流量计(409)。

4.如权利要求1所述的煤气真空碳酸钾脱硫碱洗装置，其特征在于：所述富液槽(2)上设置有KOH溶液添加口(204)，KOH溶液出口总管(502)分别与富液槽(2)的KOH溶液添加口(204)以及碱洗溶液槽(4)的KOH溶液入口(403)相连通。

5.如权利要求4所述的煤气真空碳酸钾脱硫碱洗装置，其特征在于：所述KOH溶液出口总管(502)上设置有第三流量计(504)。

6.如权利要求5所述的煤气真空碳酸钾脱硫碱洗装置，其特征在于：所述富液解吸系统包括再生塔(3)、酸汽冷却机组、真空冷凝器(310)、换热器(313)和贫液冷却器(314)，所述富液解吸入口(301)设置于再生塔(3)上部；

所述再生塔(3)上部设置有酸汽出口(307)，所述酸汽出口(307)与酸汽冷却机组连接，所述酸汽冷却机组与真空冷凝器(310)连接，所述真空冷凝器(310)分别连接有制酸输送管(311)和真空冷凝液槽(312)；

所述解吸贫液出口(302)设置于再生塔(3)下部，所述换热器(313)设置于贫液输送管(304)上并且富液解吸输送管(303)也与换热器(313)相连接，所述贫液冷却器(314)设置于贫液输送管(304)上并位于换热器(313)与吸收段(101)上部的贫液入口(105)之间。

7.采用如权利要求1所述的煤气真空碳酸钾脱硫碱洗装置的煤气脱硫碱洗方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、通过进水口(402)向碱洗溶液槽(4)添加除盐水，并通过KOH溶液入口(403)将KOH溶液贮槽(5)内的KOH溶液投加至碱洗溶液槽(4)，配制成碱洗溶液；

b、将待脱硫煤气通入脱硫塔(1)，先进入吸收段(101)与从富液解吸系统输出的贫液接触，煤气中的酸性气体被选择吸收，贫液吸收酸性气体后形成的富液从吸收段底部输出进入富液槽(2)；

c、煤气经由吸收段(101)后进入碱洗段(102)，碱洗溶液槽(4)内的碱洗溶液通过碱洗段(102)的碱洗液溶液入口(107)进入脱硫塔(1)碱洗段(102)对煤气进行进一步喷洒洗涤；

d、洗涤后的吸收液通过碱洗吸收液出口(108)返回至碱洗溶液槽(4)，并同时对碱洗溶液槽(4)补加除盐水和KOH溶液；

e、碱洗循环中过量的碱洗溶液通过吸收液采出管(410)进入富液槽(2)与来自脱硫塔吸收段的富液混合，再进入富液解析系统进行解吸处理；

f、解吸后形成的贫液通过贫液输送管(304)回到脱硫塔(1)吸收段(101)，用以吸收煤气中的酸性气体。

8.如权利要求7所述的煤气脱硫碱洗方法，其特征在于：所述KOH溶液贮槽(5)内的KOH的质量百分比为50％，所述碱洗溶液槽(4)内配制的碱洗溶液中KOH的质量百分比为5％。