在焦炉煤气脱硫中真空碳酸钾法脱硫工艺的应用

北极星环保网讯:摘要：介绍了真空碳酸钾法脱硫工艺在焦炉煤气脱硫中的应用情况，阐述了其工艺流程与原理，对工艺特点进行了简要评述。

关键词：真空碳酸钾法；脱硫；应用

1引言

焦炉煤气（焦炉气）是指用炼焦煤在焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品。其产率和组成因炼焦用煤的质量和制焦条件不同而有所差别，一般1t干煤可生产焦炉煤气300～350m3（标准状态）；如若按炼焦生产计算，1t焦炭产生430m3焦炉煤气，2009年我国全年焦炉煤气发生量可达1500亿m3。

焦炉煤气是重要的中高热值气体燃料，可燃成分较高（约90%左右），主要含甲烷（23%～27%）和氢气（55%～60%）[4]，可供城市居民使用，还可作为原料气用于生产生产纯氢、合成氨、尿素、甲醇等产品，也可用于钢铁生产。

但因焦炉煤气中一般含有5～8g/m3硫化氢，含1.5～2.5g/m3氰化氢，含4～9g/m3氨[1～3]，而硫化氢（H2S）是一种无色有臭鸡蛋味剧毒气体，其燃烧产物二氧化硫（SO2）不仅对人体本身有毒害作用，而且还与氰化氢和氨在燃烧时所生成氮氧化物（NOx）都是诱使酸雨形成的罪魁祸首。所以不论采用何种方式利用焦炉煤气，都需对其进行脱硫脱氰洗氨，这对减轻大气和水质的污染、加强环境保护以及减轻设备腐蚀均具有重要的意义。

2真空碳酸钾脱硫工艺

目前应用的焦炉煤气净化工艺多达几十种，但主要归纳为干法净化和湿法净化工艺两大类，干法氧化工艺、湿法氧化工艺及湿法吸收工艺3种类型，而真空碳酸钾法脱硫洗氰工艺属于湿法吸收工艺[4]。以碳酸钾或碳酸钠溶液为吸收剂的脱硫洗氰工艺称为真空碳酸盐法。

真空碳酸钾法脱硫洗氰工艺是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溶液对焦炉气进行二次洗涤，属湿式吸收法脱硫工艺。应用真空碳酸法脱硫脱氰工艺后，被吸收的H2S和HCN酸性气体既可以采用克劳斯法生产元素硫，也可以应用接触法生产硫酸[5]。

真空碳酸钾法脱硫工艺的前身是20世纪20～30年代美国的西伯法脱硫，用1%～3%的碱液洗涤煤气中的H2S，然后用空气吹出H2S而使溶液再生。其后经过不断发展，已经成为一项相对成熟的技术，美国巴威公司[9]借助此技术生产化肥，效果良好。

我国中冶焦耐工程技术有限公司在吸收国内外真空碳酸盐法脱硫脱氰工艺先进技术和生产实践的基础上，与天津大学合作开发出具有自主知识产权的脱硫脱氰新工艺，并已在多个焦化厂得到应用，脱硫后产生的酸性气体（含有H2S、HCN）采用丹麦托普索公司的WSA（湿接触法）制酸工艺用来生产硫酸[6]。

2.1工艺流程

2.1.1发生在脱硫塔的反应

真空碳酸钾脱硫工艺装置设在粗笨回收工段后，位于焦炉煤气净化流程末端。焦炉煤气在经洗苯塔脱苯后，会先进入分离器去除从洗苯塔夹带来的油滴，随后由脱硫塔下部进入塔内进行脱硫洗氰，煤气入口温度约为27℃，压力约为9kPa。脱硫塔下部填有聚丙烯鲍尔环填料，吸收剂为解析塔底来的贫液（K2CO3溶液），贫液于聚丙烯鲍尔环填料顶部进行喷洒，焦炉煤气则自下而上与贫液进行逆流接触，煤气中的HCN、H2S、CO2等酸性气体会被吸收，主要反应为：

2KOH+CO2=K2CO3+H2O，

K2CO3+H2S=KHS+KHCO3，

K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3，

K2CO3+2HCN=KCN+CO2+H2O。

当碳酸盐浓度下降时，向富液槽中及时补充KOH溶液，使之与CO2反应，生成K2CO3，从而维持碱源浓度，反应方程式如下：

2KOH+CO2=K2CO3+H2O。

为了进一步提升脱硫洗氰的效果，在脱硫塔上部增加了一个NaOH溶液洗涤段。在该洗涤段，50%NaOH溶液先用用软水稀释到5%，然后用于进一步脱除经K2CO3溶液喷淋后的焦炉煤气中的H2S（含量最终≤0.20mg/m3），而洗涤段使用后的碱液将用于蒸氨塔分解固定铵盐，脱硫后的净煤气则可直接供用户使用。

反应方程式如下：

2NaOH+H2S=Na2S+H2O，

2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O，

Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3，

NaOH+HCN=NaCN+H2O。

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