含硫污水汽提塔的模拟与优化
污水汽提双塔工艺流程模拟分析与用能改进
过程 能耗 水平 的影 响＿ ］ 目前污水 汽 提装置 的用 ４。
能 优化研 究 主要集 中于单 塔 侧 线抽 出汽 提 工艺 流
程， 而针对 双塔 加 压 汽提 工 艺 的用 能 分 析 与 优 化
收 稿 日期 ：２ １ － ９０ ； 改 稿收 到 日期 ：２ １ － ０ １ 。 ０ Ｉ０—８ 修 ０ １１ — ８
由于酸性 污 水 中 Ｃ 含 量 较低 ， 可 表 述 为 Ｏ 故
（ ＮＨ 。 ＣＯ２ ＋ ）
从 上 述 方 程 式 可 知 ， 发 性 弱 酸 弱 碱 的 电解 挥
质 溶液 中存 在离 子 与 中性 分 子 的水 解 平衡 以及 中
性 分子 在气 液 两相 中 的气 液平 衡 ， 可表 示为 ：
位 置 、 环 冷 凝 污 水 比例 等 对 污 水 汽 提 装 置 能 耗 的 影 响 ， 出 以 下 装 置 优 化 工 艺 参 数 ： 循 提 Ｈ ｓ汽 提 塔 冷 污 水 进 料
比例 ０ ０ ， ． ２ 热进 料 温度 ４ ８Ｋ； ０ ＮＨｓ汽 提 塔 进 料 温 度 ４ ５Ｋ， 料 位 置 为 第 ２块 塔 板 ， 消 循 环 冷 凝 污 水 。基 于 ３ 进 取 流 程 模 拟 分 析 提 出污 水 汽 提 双 塔 工 艺 流 程用 能 改 进 措 施 ： 消 Ｈ。 取 ｓ汽 提 塔 热 进 料 污 水 与 含 ＮＨ。污 水 换 热 ， 增 加 ＮＨｓ 提 塔 塔 顶气 、 置 蒸 汽 冷 凝 水 与 Ｈｚ 汽 装 ｓ汽提 塔 热 进 料 污 水 换 热 。模 拟 结 果 表 明 ， 用 以 上 措 施 进 行 用 采
能 改 造 后 ， 置 能 耗 降低 了 ２． 。 装 ２３
关 键 词 ：污水 汽 提
12-ASPEN-污水汽提
炼厂含硫污水汽提流程模拟计算一、工艺流程简述炼厂加工装置，都排放一定的污水，污水中含有H2S和CO2、NH3等酸性气体，这些污水不能直接排放到污水厂，需经过汽提脱除其中的酸性气体，一般汽提后污水中H2S含量≤30mg/l的要求，NH3≤80mg/l的要求，净化合格后的污水才能排放。
但水、H2S和CO2、NH3等酸性气体过程为强非理想过程，一般的软件和热力方法对该过程的模拟，结果都欠佳，ASPEN PLUS软件中有脱除水中酸性气体的专用数据包（APISOUR），对于该过程的模拟较适用。
本例题就是用汽提脱除炼厂酸性水中的气体模拟计算，其工流流程如图7-1所示。
图7-1 污水汽提模拟计算流程图SW含酸炼厂污水； QW净化污水；SVAP2酸性水30 / 5二、需要输入的主要参数1、装置进料数据表7.1 进料数据So ur W at er Stripp in g Ap p li catio nStre am ID QW R W1R W2SVAP1SVAP2SWTem p erature C 131.2 85.0 85.2 121.4 85.0 95.0 Pressu re k Pa 280.000 240.000 500.000 250.000 240.000 501.325 Vapo r Fra c 0.000 0.000 0.000 1.000 1.000 0.001 Mole Flo w k mol/h r 2743.553 173.285 173.285 193.621 20.335 2763.889 Mass Flo w k g/h r 49425.872 3220.865 3220.865 3795.002 574.127 50000.009 Vo l u me Flo w cu m/h r 55.931 3.600 3.601 2540.566 252.308 76.951 En t h alp y MMk cal/hr -181.887 -10.628 -10.627 -9.272 -0.341 -184.249 Mass Flo w k g/h rH2O 49423.071 2774.023 2774.023 2852.474 78.429 49501.522 NH3 2.499 211.315 211.315 260.811 49.498 51.994C O2 trace 2.348 2.348 4.857 2.508 2.509H2S 0.302 233.179 233.179 676.861 443.692 443.985 Mass FracH2O 1.000 0.861 0.861 0.752 0.137 0.990 NH3 51 PPM 0.066 0.066 0.069 0.086 0.001C O2 trace 729 PPM 729 PPM 0.001 0.004 50 PPMH2S 6 PPM 0.072 0.072 0.178 0.773 0.009 Mole Flo w k mol/h rH2O 2743.397 153.982 153.982 158.336 4.353 2747.752 NH3 0.147 12.408 12.408 15.314 2.906 3.053C O2 trace 0.053 0.053 0.110 0.057 0.057H2S 0.009 6.842 6.842 19.860 13.018 13.027 2、单元操作参数3、设计规定三、软件版本采用ASPEN PLUS 软件12.1版本,文件保hl-sour.APW四、例题2文件名：SOUR-CX.APW模拟流程[文档可能无法思考全面，请浏览后下载，另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意!]。
化工企业污水汽提装置问题解决及生产优化
化工企业污水汽提装置问题解决及生产优化王金娥;雷天升;于建奇;张硕【摘要】The raw water of wastewater stripping unit has high and coke powder content.Mixed dosing test of corrosion inhibitors and demulsifiers from different manufacturers was carried out by experimental analysis method, the oil content decreased from 661.7 mg/L to 151.6 mg/L; aiming at the problem of high coke powder content, the experimental methodwas used to analyze coke powder content, the inorganic and organic flocculants dosing experiment was carried out. It's concluded that, when the addition amount of alums was 1000 mg/L, good treatment effect was obtained. After adding the flocculant, the coke powder content decreased from 34.28 mg/L to 6.59 mg/L. Aiming at scaling problem of sewage stripping unit, scale substances were analyzed, and Ca2+ content in various wastewater in the sewage stripping unit was further analyzed as well as Ca2+content in all kinds of industrial additives in delayed coking and catalytic cracking units, the main source of Ca2+ was found out, the corresponding measures were put forward.%对污水汽提装置原料水含油高、携带焦粉问题,采用了实验分析方法,进行了不同厂家的缓蚀剂、破乳剂混合投加试验,原料水含油由661.7 mg/L降至了151.6 mg/L;针对焦粉含量高问题选择了实验方法进行了焦粉含量分析,进行了无机、有机絮凝剂投加实验,得出了明矾加入量为1000 mg/L时就能取得较好效果的结论.投加絮凝剂后,原料水中携带的焦粉由34.28 mg/L降至了6.59 mg/L.针对污水汽提装置结垢问题,经过分析确定了结垢物质为CaCO3,并进一步分析了污水汽提装置各种用水Ca2+含量;分析了延迟焦化、催化裂化装置各种工业助剂的Ca2+含量,找到了主要Ca2+来源,采取了相应措施,目前结垢问题基本解决.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2017(046)007【总页数】4页(P1333-1336)【关键词】污水汽提;石油类;结垢;焦粉;处理能力不足【作者】王金娥;雷天升;于建奇;张硕【作者单位】山东华鲁恒升化工股份公司, 山东德州 253000;山东华鲁恒升化工股份公司, 山东德州 253000;山东华鲁恒升化工股份公司, 山东德州 253000;山东华鲁恒升化工股份公司, 山东德州 253000【正文语种】中文【中图分类】X703Abstract:The raw water of wastewater stripping unit has high and coke powder content. Mixed dosing test of corrosion inhibitors and demulsifiers from different manufacturers was carried out by experimental analysis method, the oil content decreased from 661.7 mg/L to 151.6 mg/L; aiming at the problem of high coke powder content, the experimental method was used to analyze coke powder content, the inorganic and organic flocculants dosing experiment was carried out. It's concluded that, when the addition amount of alums was 1 000 mg/L, good treatment effect was obtained. After adding the flocculant, the coke powder content decreasedfrom 34.28 mg/L to 6.59 mg/L. Aiming at scaling problem of sewage stripping unit, scale substances were analyzed, and Ca2+content in various wastewater in the sewage stripping unit was further analyzed as well as Ca2+content in all kinds of industrial additives in delayed coking and catalytic cracking units, the main source of Ca2+was found out, the corresponding measures were put forward.Key words:Water stripping; Petroleum; Scale; Coke powder; Insufficient processing power capacity污水汽提装置是环保装置，在企业污水处理流程中担负着处理催化裂化、延迟焦化等装置产生的酸性水、削减上游污染物排放浓度的任务。
酸性水汽提塔工艺模拟及优化
收稿日期:２０１８Ｇ１２Ｇ１２基金项目:上海市联盟计划项目(L M ２０１６Ｇ３８)资助作者简介:李书珍(１９６９Ｇ),女,高级实验师,硕士,主要从事绿色化工工艺的研究.E Ｇm a i l :l s z ＠s i t ．e d u ．c n 通信作者:王㊀磊(１９６８Ｇ),男,副教授,博士,主要从事绿色化工工艺的研究.E Ｇm a i l :w l ＠s i t ．e d u ．c n㊀㊀文章编号:２０９６Ｇ３４２４(２０１９)０１Ｇ００４８Ｇ０４D O I :１０．３９６９/j．i s s n ．２０９６Ｇ３４２４．２０１９．０１．００６酸性水汽提塔工艺模拟及优化李书珍１,㊀李小庆１,㊀王哲慧２,㊀周㊀迪１,㊀刘㊀倩１,㊀王㊀磊１(１．上海应用技术大学化学与环境工程学院,上海２０１４１８;２．常州大学材料科学与工程学院,江苏常州２１３１６４)摘㊀要:运用A s p e n p l u s 流程模拟软件,对单塔加压汽提塔进行模拟,模拟分析了热冷进料比㊁塔顶采出量㊁侧线抽出量与热进料进塔温度对净化水氨含量的影响,确定了汽提塔优化后的操作参数,为汽提塔改造提供理论依据.关键词:A s p e n p l u s ;酸水汽提塔;流程模拟;减排;优化中图分类号:T Q０３４㊀㊀㊀文献标志码:AS i m u l a t i o na n dO p t i m i z a t i o no f A c i dS t r i p p i n g To w e r L I S h u z h e n １,㊀L IX i a o q i n g １,㊀WA N GZ h e h u i ２,㊀Z H O UD i １,㊀L I UQ i a n １,㊀WA N GL e i １(１．S c h o o l o fC h e m i s t r y a n dE n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g ,S h a n g h a i I n s t i t u t e o fT e c h n o l o g y,S h a n g h a i ２０１４１８,C h i n a ;２．S c h o o l o fM a t e r i a l sS c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g,C h a n g z h o uU n i v e r s i t y ,C h a n g z h o u２１３１６４,J i a n gs u ,C h i n a )A b s t r a c t :A s p e n p l u s p r o c e s ss i m u l a t i o ns o f t w a r e w a se m p l o y e dt os i m u l a t et h es i n g l e Ｇt o w e r p r e s s u r e s t r i p p e r ．T h e i n f l u e n c e s o f h o t a n dc o l d f e e dr a t i o ,t o w e r t o p o u t p u t ,s i d e l i n eo u t pu t a n dh o t f e e d i n l e t t e m p e r a t u r eo na m m o n i ac o n t e n to f p u r i f i e d w a t e r w e r ea n a l y z e dr e s p e c t i v e l y ．F i n a l l y ,t h eo pt i m i z e d o p e r a t i o n p a r a m e t e r so fs t r i p p e r w e r e d e t e r m i n e d ,t h u s p r o v i d i n g t h e o r e t i c a lb a s i sf o rt h e o pe r a t i o n i m p r o v e m e n t of s t r i p p i ng to w e r ．K e y wo r d s :A s p e n p l u s ;s o u lw a t e r s t r i p p i n g t o w e r ;p r o c e s s s i m u l a t i o n ;e m i s s i o n r e d u c t i o n ;o p t i m i z e ㊀㊀酸性水汽提塔是硫磺回收装置中重要的废水处理设备,主要处理石油炼制过程中产生的酸性水,并回收N H ３和H ２S [１Ｇ２].国内各炼油厂㊁科研单位以及设计单位对提高和改善酸水汽提技术开展了大量的研究工作,改进了酸性水汽提塔的操作和设计,在操作㊁计算㊁理论以及工程设计等方面取得一定的成果,开发了多种酸性水汽提工艺[３Ｇ４].目前,国内酸性水汽提技术有:单塔常压㊁单塔加压㊁双塔高低压及双塔加压４种酸性水汽提工艺[５Ｇ９].洛阳石油化工工程公司开发的单塔加压汽提工艺是为了清除污水中的N H ３和H ２S 等成分,回收副产品,达到循环用水并减少污染物排放.此工艺利用N H ３ＧC O ２ＧH ２S ＧH ２O 弱电解质物质的相平衡特点,酸性气体从塔顶流出,侧线抽出富氨气体,塔底得到H ２O .与双塔汽提技术相比,单塔加压工艺具有设备投资低㊁流程简单㊁能耗低以及操作稳定等优点广泛应用[１０Ｇ１４].山东某炼油厂由于处理能力的提高,使得原酸水汽提单元工艺指标中净化水不能满足N H ３ɤ１５０m g k g －１,H ２S ɤ５０m g k g －１.本论文运用A s pe n p l u s 过程模拟软件,采用电解质活度系数㊀第１９卷第１期㊀２０１９年３月应㊀用㊀技㊀术㊀学㊀报J O U R N A L O FT E C HN O L O G YV o l ．１９N o ．１㊀M a r ．２０１９㊀㊀第１期李书珍,等:酸性水汽提塔工艺模拟及优化４９㊀模型E L E C N R T L 模型,对单塔加压汽提工艺进行模拟计算,通过对模拟结果进行分析,确定了汽提塔适宜的操作条件.１㊀酸水汽提塔模拟流程单塔加压工艺,如图１所示.冷酸性水原料从顶部进入汽提塔,热酸性水原料从中上部进入汽提塔,塔底采用重沸器加热,塔顶采出富含H ２S 酸性气,NH ３从侧线抽出,表１所示为汽提塔的模拟基础数据.其中,冷㊁热进料百分比分别为:N H ３(２％),H ２S (１．８％),C O ２(０ １２％),H ２O (９６ ０８％).图１㊀酸水汽提塔模拟F i g ．１㊀S i m u l a t i o no f a c i dw a t e r s t r i p p i n gt o w e r 表１㊀汽提塔模拟基础数据T a b ．１㊀B a s i c d a t a f o r s i m u l a t i o no f s t r i p p i n gt o w e r ㊀项目塔板数流量/(k gh －１)温度/ħ压力/M P a 汽提塔塔板数３０\\\冷进料１５０００４０\热进料５１５０００１４０\塔底压力\\\０．５３塔底净化水\１９１００\\塔顶抽出量\４００\０．５侧线抽出量１２１５００\\２㊀结果与分析为了研究酸水汽提塔出口净化水的质量的影响因素,采用A s p e n p l u s 软件的R a d F r a c 模型模拟酸水汽提塔汽提过程.由于加氢酸性水属于电解质体系,因此物性方法采用E L E C N T R T L ,模型收敛,模拟结果与实际结果进行比较,如表２所示.由表２数据可见,模拟计算数据与实际数据基本相符,说明建立的模型恰当.酸水汽提部分净化水中氨含量为１４００m g k g －１＞１５０m g k g －１,远远超过了工艺指标中净化水中氨含量.上游加氢装置排放的酸性污水氨含量大幅增加,导致酸水汽提单元排放净化水氨含量超标,为了控制净化水的质量,现对影响汽提效果的有关因素进行模拟分析,并对净化水氨超标现象提出优化的工艺参数.表２㊀酸水汽提模拟计算与实际情况的比较T a b ．２㊀C o m pa r i s o n sb e t w e e n s i m u l a t e dc a l c u l a t i o na n da c t u a l s i t u a t i o no f a c i dw a t e r s t r i p p i n g项目模拟计算数据实际工业数据塔顶酸性气体侧线料净化水温度/ħ４０．８４２流量/(k gh －１)４００３８０w (H ２S)/％８８．８８９w (N H ３)/％１４．７１．５w (H ２O )/％１５．３１．４w (C O ２)/％９．０８．８温度/ħ１４８１４４流量/(k gh －１)１４８０１５００w (N H ３)/％２５．８２６流量/(k gh －１)１４００１４１４w (H ２S)/％痕量痕量㊀㊀加氢酸性污水是包含各种离子㊁分子的多元水溶液,其溶液中存在相平衡㊁电离平衡和化学平衡,影响平衡的因素有很多,为了方便操作参数的改进,现仅对汽提塔的塔顶采出量㊁热进料进塔温度㊁侧线采出量以及热冷进料比进行优化.２．１㊀热冷进料比对净化水氨含量的影响酸性水总进量为２００００k g h －１,其热进量与冷进量比值对净化水氨含量的影响,如图２所示.图２㊀热冷进料比对净化水氨含量的影响F i g．２㊀E f f e c t o f h o t a n d c o l d f e e d r a t i o o na m m o Ｇn i a c o n t e n t i n p u r i f i e dw a t e r随着热冷进料比值的增大,酸性气中H ２S 的含量基本保持不变,侧线氨含量略有降低,但净化水中氨含量从开始的１０９m g k g －１逐渐增加到３４００m g k g －１.冷进料影响着酸水汽提塔塔顶抽出气体中氨的含量;冷进料的量也影响着侧线氨的质量.５０㊀㊀㊀应㊀用㊀技㊀术㊀学㊀报第１９卷㊀在酸性水总进量不变的情况下,增加热冷进料比值相应的减少了冷进料量,导致塔顶抽出氨的量相应减少,从而导致了净化水中氨的含量增加.当热冷进料比值为１．８~２．０,其净化水中氨含量满足工艺排放要求,当工业生产中发现净化水中氨含量超标时,可以适当降低热冷进料比值也就是增加冷进料的量,从而减少净化水中含氨量.当处理酸性污水的总量不变时,热冷进料比在１．８~２．０之间时,其净化水中氨的含量＜１５０m g k g －１,满足排放要求.考虑到重沸器能耗以及净化水中质量因素,建议实际操作中热进料流量为１３１０４k g h －１,冷进料流量为６８９６k gh －１.２．２㊀塔顶采出量对净化水氨含量的影响当热进料的流量为１３１０４k g h －１,冷进料的流量为６８９６k gh －１时,侧线抽出位置不变,其侧线抽出量也不变,考察了塔顶采出量与净化水氨含量的关系,如图３所示.图３㊀塔顶采出量对净化水氨含量的影响F i g ．３㊀E f f e c t o f t o pp r o d u c t i o n q u a n t i t y on a m m o Ｇn i a c o n t e n t i n p u r i f i e dw a t e r由图３可见,随着塔顶气体采出量的增加,塔顶采出酸性气体中w (H ２S )逐渐减小,侧线抽出气体中w (N H ３)也逐渐降低,其净化水氨含量也相应减少.当塔顶采出气体量增加,其相应的会带出一些N H ３,然而系统中氨的总质量不变,这样导致了侧线抽出气体中的氨含量以及净化水中氨含量都降低.因此,当出现净化水中氨含量超标的现象时,在保持汽提塔其他操作参数不变的情况下,可以通过适当的增加塔顶采出量,来达到减少净化水中氨的含量的目的,提高净化水的质量.当塔顶采出气体量为６５０k g h －１时,净化水中N H ３的含量最低为１２k g h －１,但塔顶w (H ２S )仅为５５．３％.实际操作中选定塔顶的采出量为４００k g h －１,此时塔顶采出酸性气体中w (H ２S )为８９．９％,其净化水中氨含量为１４４m g,满足工艺排放要求.２．３㊀侧线抽出量对净化水氨含量的影响当热进料的流量为１３１０４k g h －１,冷进料的流量为６８９６k g h －１,塔顶采出气体量为４００k gh －１,汽提塔其他操作参数不变,只改变侧线采出量,通过A s p e n p l u s 软件模拟分析,得出侧线抽出量对净化水氨含量的影响,如图４所示.图４㊀侧线抽出量对净化水氨含量的影响F i g ．４㊀E f f e c to fs i d i n gp r o d u c t i o n q u a n t i t y on a m m o n i a c o n t e n t i n p u r i f i e dw a t e r由图４可以看出,净化水氨含量和侧线抽出气体N H ３的含量随着侧线抽出量的增加而降低,而塔顶硫化氢含量变化不大.因此当净化水氨含量超标时,可以采取增加侧线气体采出量,降低净化水的氨含量.当侧线抽出量为１０００k gh －１时,侧线抽出气体中w (N H ３)高达２９．１％,但此时的净化水中氨含量为５４２２m g /k g,远远超过了排放要求;当侧线抽出量为１６００k gh －１时,此时净化水中氨的含量为６４m g /k g,其塔顶w (H ２S )为９０％,侧线w (NH ３)为２４．４％.侧线采出量在一定范围内对塔顶硫化氢含量影响不大,实际酸水汽提塔侧线抽出量操作参数取值为１６００k gh －１.２．４㊀热进料进塔温度对净化水氨含量的影响当热进料的流量为１３１０４k g h －１,冷进料的流量为６８９６k g h －１,塔顶采出气体量４００k g h －１,侧线抽出量为１６００k gh －１,酸水汽提塔其他操作参数不变,仅改变热进料进塔温度,分析热进料进塔温度对净化水氨含量的影响,计算结果如图５所示.由图５中可见,随着热进料温度的提高,塔顶采出气体中w (H ２S )基本不变,侧线抽出气体中w (N H ３)也基本无变化,但净化水氨含量逐渐增大.因此当净化水中氨含量超标时,可以适当降低热进料温度来控制净化水的质量,过度降低热进料温度会加大再沸器能耗,影响设备性能.当热进料温度为１５０ħ时,塔顶w (H ２S )为９０％,侧线w (N H ３)为㊀第１期李书珍,等:酸性水汽提塔工艺模拟及优化５１㊀图５㊀热进料温度对净化水氨含量的影响F i g ．５㊀E f f e c t o f t e m pe r a t u r e of h o t f e e d o n a m m o Ｇn i a c o n t e n t i n p u r i f i e dw a t e r２４．４％,净化水中氨的含量为１３２m g k g －１.实际酸水汽提塔热进量温度操作参数取值为１５０ħ.２．５㊀优化计算通过模拟计算,酸水汽提塔优化操作参数,如表３所示.表３㊀优化后的酸水汽提塔操作参数T a b ．３㊀O p t i m i z e do pe r a t i o n p a r a m e t e r s of a c i dw a t e r s t r i p p i n gt o w e r 热进料温度/ħ冷进料量/(k g h －１)热进料量/(k g h －１)塔顶采出量/(k gh －１)侧线采出量/(k gh －１)１５０６８９６１３１０４４００１６００采用以上参数进行模拟,优化后的模拟结果如表４所示.从表４可以看出,酸水汽提塔操作参数经过优化后,汽提塔塔顶流出气体中w (H ２S )为９０％,塔底净化水氨含量为１３２m g k g －１,满足工艺排放要求.表４㊀优化操作参数下的模拟结果T a b ．４㊀S i m u l a t i o n r e s u l t s o n t h e o p t i m i z e do pe r a t i o n pa r a m e t e r s 项目塔顶酸性气体侧线净化水温度/ħ５９１４３１５４w (H ２S )/％９０００w (N H ３)/％１．９２４．４０．０１３１w (H ２O )/％２．１７５．６９９．９８６９w (C O ２)/％６００总流量/(k gh －１)４００１６００１８０００３㊀结㊀语(１)生产过程中酸水汽提装置净化水氨含量超标时,可以通过减少热冷进料比,增加塔顶采出量,降低热进料温度和增加侧线采出量,降低净化水氨含量.(２)当酸水汽提塔热冷进料比为１．９ʒ１时,热进料温度为１５０ħ,塔顶采出量为４００k gh －１,侧线抽出量为１６００k g h －１,塔顶酸性气中w (H ２S )为９０％,侧线气体w (N H ３)为２４．４％,净化水中氨含量为１３２m g k g －１,满足净化水排放标准.参考文献:[１]㊀李菁菁．炼油厂酸性水汽提工艺的选择[J ]．中外能源,２００８,１３(４):１０８Ｇ１１０．[２]㊀李书珍,沈婷,井春鱼,等．超亲水Ｇ疏油材料T i O ２ＧF /S i O ２/F ＧP E G 油水分离性能的研究[J ]．应用技术学报,２０１８,１８(１):４５Ｇ５１．[３]㊀刘芳．A s p e n P l u s 在酸水汽提装置中的初步应用[J ]．能源化工,２０１３,３４(４):３６Ｇ４０．[４]㊀白知成,刘畅．酸性水汽提装置氨汽提塔再沸器腐蚀原因及应对措施[J ]．化工管理,２０１８(４５):４４Ｇ４５．[５]㊀涂联,陈新殿．酸性水汽提装置的技术改造[J ]．山东化工,２０１１,４０(４):６８Ｇ６９．[６]㊀王杏佳,王艳菲．炼厂酸性水汽提装置中原料水预处理的工艺设计[J ]．山东化工,２０１８,４７(１８):１７７Ｇ１８１．[７]㊀李章平,孙秋荣．A s p e n p l u s 软件在含硫废水汽提工艺设计中的应用[J ]．化工环保,２００４,２４:８１Ｇ８３．[８]㊀I B R A H I M S ,R A HMA N R K ,R A J A．E f f e c t so fH ２Oi n t h e f e e do f s u l f u r r e c o v e r y u n i t o n s u l f u r p r o Ｇd u c t i o n a n d a r o m a t i c se m i s s i o nf r o m c l a u sf u r n a c e [J ]．I n d &E n g Ch e m R e s ,２０１７,５６(４１):１１７１３Ｇ１１７２５．[９]㊀熊献金．单塔加压侧线抽出污水汽提工艺流程模拟程序包的建立及其应用[J ]．炼油技术及工程,２００４,３４(１２):３８Ｇ４０．[１０]㊀程彬．酸性水汽提装置工艺浅析[J ]．河南化工,２０１０,２７(７):４５Ｇ４７．[１１]㊀黄占修．单塔抽氨酸性水汽提装置结垢原因分析及措施[J ]．炼油技术与工程,２０１８,４８(４):７Ｇ１１．[１２]㊀宋红燕．制氢装置酸性水汽提不合格原因分析及解决措施[J ]．石油炼制与化工,２０１７,４８(７):７９Ｇ８２．[１３]㊀C HA R D O N N E A U A M ,I B R A H I M S ,G U P T A AK ,e t a l ．R o l e o f t o l u e n e a n d c a r b o n d i o x i d e o n s u l f u rr e c o v e r y e f f i c i e n c y i nac l a u s p r o c e s s [J ]．E n e r g y P r o c e d i a ,２０１５(７５):３０７１Ｇ３０７５．[１４]㊀李能．酸性水汽提装置节能降耗新措施[J ]．石油化工技术与经济,２０１７,３３(６):２０Ｇ２３．(编辑㊀陈㊀红)。
利用AspenPlus 对污水汽提装置进行优化分析
汽柴油加氢精制和连续重整等装置产生的酸性水 进行脱气、除油、汽提处理，满足回用及污水处理 厂进水水质要求。该汽提装置采用单塔低压汽提 工艺，设计加工处理酸性水能力为 50 t/h，操作弹性 为：50%~110%。 2 含硫污水汽提系统模拟的目标
（1）在满足净化水质量指标情况下，离线寻找 优化的操作条件，节约能量消耗；
行，根据运行结果来确定各种变量对净化水质量的影响，旨在优化生产装置工艺操作，在满足
净化水质量指标的情况下，降低装置能耗。
关键词：含硫污水；汽提；建模；AspenPlus；能耗
中图分类号：TE685.3
文献标识码：B
文章编号：1671-4962（2021）01-0056-05
Optimization analysis of using AspenPlus on the sour water stripping unit
Zhou Yang
（Sinopec Tahe Refining & Chemical Co.，LTD.，Kuqa 842000） Abstract: To improve the operation efficiency of sour water stripping unit and take into account of stripping water quality and unit energy consumption, the AspenPlus process simulation software was used to model the 2# sour water stripping unit in Tahe Refinery and Chemical Company, and using the model under the different simulation condition, to determine the influence of various variables on purifying water quality, to optimize process operation and reduce the energy consumption of unit in the case of satisfying the purified water quality index. Keywords: sour water；stripping；modeling；AspenPlus；energy consumption
炼油厂含硫污水汽提塔的模拟计算
摘 要 ：针 对炼 油 厂 含 硫 污 水 汽 提 塔 的特 点 ，修 正 三 对 角 矩 阵 算 法 ，利 用 适 当 的 逸 度 系 数 及 活 度 系 数 求 解 ，模 拟 计 算 结 果 与 实 际 基 本 相 符 。 在 指 导 济 南 石 化 、洛 阳石 化 等 ８家 企 业 的 扩 产 改 造 中 ，用 此 模 拟 结 果 设 计 污 水 汽 提
文 章 编 号 ：１ ０ 一 ７ ９（ ０ ２ ｏ — ０ ６０ ０ ｌ ８ １ ２ ０ ） ５０ ９ — ５
炼 油 厂 含 硫 污 水 汽 提 塔 的模 拟 计 算
Ｓ Ｍ ＵＬＡＴＩ Ｎ Ｉ ｏ ＣＡＬＣＵＬＡＴＩ Ｎ Ｆ Ｓ Ｕ Ｒ ＡＴＥＲ ＴＲ Ｉ ｏ ｏ ｏ Ｗ Ｓ ＰＰＩ ＮＧ Ｃｏ ＬＵＭ Ｎ Ｎ Ｉ ＲＥＦＩ ＮＥＲＹ
杨 刚 ， 李柏 春 ，刘 继 东 ，李 春 利
ＹＡＮＧ ｎ Ｇａ ｇ，ＬＩＢ ｉ ｈ ｎ，ＬＩ Ｊ—ｏ ｇ ａ— ｕ ｃ Ｕ ｉ ｎ ，ＬＩＣｈ ｎ ｌ ｄ ｕ — ｉ
（ 北工业大学 化学工程研究所 ，天津 ３０３ ） 河 ０ １０
（ ｎ ｔ ｕｅｏ ｈ ｍｉ ｌ ｇ ｎ ｅｉ ｇ，Ｈｅｅ Ｕｎ ｖ ｒ ｔ ｅｈ ｏｏ ｙ，Ｔ ａ Ｊ ｎ ３ ０ ３ ，Ｃ ｉ Ｉ ｓ ｔ ｔ ｆＣ ｅ ｃ ｉ ａ Ｅｎ ｉｅｒｎ ｂ ｉ ｉｅ ｓ ｙ ｏ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｉ ｆ ｉ ｎ ｉ ０ １ ０ ｈ ｎ ａ）
塔 取 得 良好 的效 果 。
关
键
词 ：含 硫 污 水 ；汽 提 塔 ；模 拟 ；逸 度 系 数 ；活 度 系 数 文 献 标 识 码 ：Ａ
中 图分 类 号 ：ＴＱ １ ０８
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔｈｅｃ ａ ａ ｔ ｒ ｏｕ ｔ ｒｓ ｒｐ ｉ ｇ ｃ ｌ ｍｎ ｉ ｅ ｉ ｒ ｒ ｔ ｄｉｄ．Ｔｈ ｍｅ ｄｅ ｒｐ ｅ ｈ ｒ ｃ ｅ ｓｏｆｓ ｒｗａ ｅ ｔｉ ｐ ｎ ｏ ｕ ｎ ｒ ｆｎｅ ｙ ｗｅ ｅｓ ｕ ｅ ｅ ａ ｎ ｄ ｔｉ ｌ ｄ ａ ｏｎ ｌｍａ ｒｘ ａｇ ｒｔ ｉｇ ａ ｔ ｉ ｌ ｏ ｉｈｍ ｎ ｈｅ ｆａ ｉ ｌ ｅ ｈ ｄ ｏ ｌ ｎ ｕ ａ ｉｙ ｃ ｅ ｆｃｅ ｔ ａ ｄ ａ ｔｖ ｔ ｏ ｆｉ ａ ｄ ｔ ｅ ｓｂ ｅ ｍ ｔ ｏ ｆ ｓ ｖｉ ｇ ｆ ｇ ｃｔ ｏ ｆｉ ｉｎ ｎ ｃ ｉ ｉｙ ｃ ｆ— ｏ ｅ ｃｅ ｒ ｓ ｄ ｔ ａｃ ｌｔ ｈｅ ｃ ｌ ｍ ｎ．Ｔｈｉ ｅ ｕ ｔｏ ｉ ｕａ ｉｎ ｗａ ａ ｉａｌ ｏ ｆ ｒ ａ ｌ ｔ ｈｅ ｉｎｔｗｅ ｅ ｕ ｅ ｏ ｃ ｌ ｕ ａ ｅ ｔ ｏ ｕ ｓ ｒ ｓ ｌ ｆｓｍ ｌｔｏ ｓｂ ｓｃ ｌｙ ｃ ｎ ｏ ｍ ｂｅ ｗｉｈ ｔ
含硫污水处理负压气提技术优化
图 １ 负 压 气 提 技 术
１ 实 验 部 分
１．１ 实验仪器与试剂 负压气提装置（元坝气田自制设备）；ｐＨ 仪：上海雷
ｐＨ≤５．５ ５．８＜ｐＨ＜８
ｐＨ＝８ ８＜ｐＨ≤９．８
ｐＨ＞９．８
Ｈ２Ｓ Ｈ２Ｓ、ＨＳ－
ＨＳ－ ＨＳ－ 、Ｓ２－
Ｓ２－
负压气提可以以空气或燃料气为气提气，当以空气 为气提气时，鼓 气 风 机 风 量 ０～１００ ｍ３／ｈ，风 压 ４０ｋＰａ； 以燃料气循环气提时，循 环 风 机 风 量 ０～８０ ｍ３／ｈ，风 压≥２５ｋＰａ；利用循环风机将 含硫 尾 气氧化 塔 中 的 燃 料气回用于负压气 提 塔。 图 １（ａ）是 负 压 气 提 技 术 流 程 ；图 Байду номын сангаас（ｂ）为 负 压 脱 硫 装 置 。
２）气提 后 的 硫 化 物 含 量 很 高，２９ 处 理 站 经 过 气 提后的硫化物含量约４００～６００ ｍｇ／Ｌ，造成后 续 除硫 成本高。
３）氯化 锌 除 硫 污 泥 产 量 大，年 产 ７０％ 含 水 率 污 泥 １６００ｔ，污 泥 处 理 费 用 高 。
４）双氧水除硫工艺用药剂带 刺鼻 性 气味，储 运和 人身安全风险高。
含硫污水处理负压气提技术优化
朱 国 青 鹏 何 海 何 忠
（中 国 石 化 西 南 油 气 分 公 司 采 气 二 厂 ）
摘 要 元坝气田污水脱硫主要采用“气提＋化学除硫＋混凝沉降 ＋过 滤”的密 闭处理 工艺 去除 地 层采 出 水中高达１８００ｍｇ／Ｌ 的硫化物。为此，文章选用负压气提脱硫技术，并对工艺运行 条件进 行优 化，得 到脱硫效 率最佳、效果最稳定的条件为：气提气源采用燃料气与空气气提对脱硫效率影响不大，脱硫最佳的进水ｐＨ 值为 ５左右；脱硫工艺最佳气液比为６∶１～８∶１。现场实验表明，脱硫率高达９６％，且效果稳定，达到了高 含硫气田 水经济高效处理的目的。
含硫污水汽提装置优化生产方案探讨
中 国石 化金 陵分 公 司炼 油 区域含 硫 污 水 的产
生量 约 ２ ０ｔ ， ２ ／ 原处 理工 艺为 ： 上 游装 置所 排 含 ｈ 将 硫污 水集 中 收集 后 ， 过 一 段 时 间沉 降 ， 送 工、 经 再 Ⅱ套 污水 汽提装 置 处 理 。受 焦 化 装 置含 硫 污 水 夹 带 的焦粉 和乳化 油 的影 响 ， 提 效 果差 ， 化 水 所 汽 净 含 污染物 浓 度 相 对 较 高 ， ＯＤ Ｃ 质 量 浓 度 在 ２０ ０ ０
左右 ， 幅约 ４ ， Ｏ 质量浓 度也 明显 降低 ， 降 ３／ Ｃ Ｄ ９ ６ 由 “ 分储 分炼 ” 的 １２ ０ｍｇＬ左 右 降 到 ５ ０ ０ 前 ０ ／ ０ ～８ ０
ｍｇＬ， 幅约 ４ 。随着 Ⅲ套 污 水 汽 提装 置 净 化 ］ 降 ６ 水水 质 的改 善 ， 水 处 理 场 入 口含 油 污水 中 的 氨 污
石
节 能 减 排
油
炼
制
与
化
工
２１ ０ ２年 ４月
Ｐ ＥＴＲ０ＬＥ ＵＭ ＰＲ０ＣＥＳ Ｉ Ｓ ＮＧ ＡＮＤ ＴＲＯＣＨＥＭ Ｉ ＡＬＳ ＰＥ Ｃ
第 ４ ３卷 第 ４期
含硫污水汽提装 置优化生产方案探讨
吕三 雕 ，陆 鹏 宇
（ 中国 石 化 金 陵 分 公 司 安 全 环保 处 ，南 京 ２ ０ ３ ） １０ ３
处理 能力 ， 以及 充 分 利 用 Ｉ（１） 硫 污水 汽 提 装 Ｉ 含 置注 碱工 艺 的特 点 ，０ ９年 ６月 １ ｌ ， 含 硫 ２０ ２ Ｅ起 对 污水 汽提 装 置 原 料 实 行 “ 储 分 炼 ” 即将 焦 化 装 分 ， 置含 硫污 水 以及其 它装 置 停 工检 修 过 程 产生 的部 分 含硫 污水集 中收 集 、 降后 ， 配 给 注 碱工 艺 的 沉 分 Ｉ（ 污 水 汽 提 装 置 处 理 ； 它 装 置 工 艺 过 程 中 Ⅱ） 其
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过程的适应性
针对电解质体系的特征, PRO II设置 了专用 数据包 - 酸包 ( SOUR ) 系统, 它采用 W ilson 开发
的 SWEQ (酸水平衡 )方法。 SWEQ 模型把溶液中
每一种组分的 H enry定律常数作为温度和液相中
没有电离的分子组成的函数, 同时考虑了液相中 所有由于酸性气体分子的电离作用而发生的主要
模拟计算值
38. 2 / 157. 9 144. 8
1
29. 5
原料处理量及组成 w% : H 2 S占 0. 93; NH 3 占 1. 43; CO2 占 2. 5; H 2O 占 95. 14; 处理量 120 t / h。
表 1中操作数据和模拟计算结果基本吻合, 可利用该模型进行进一步的分析比较。
Abstrac t: The F low sheeting Com pute r So ftw are PRO II w as used to conduct ana log ca lculation on the Sulfur - bearing Sew ag e Stripping T owe r to get its temperatu re distribution , a proper ra tio of co ld feed to w arm feed, the side draw position and the wa rm feed tem perature. the best opera ting cond itions fo r the tow er was se t up and optim ized. K ey word s: Su lfur- bearing sew age; A na log calcu lation; O pe rating cond itions; Stripping tow er
图 2 塔板温度分布图
5 含硫污水汽提塔的优化
5. 1 热冷进料配比的影响 保持其他条件不变, 固定侧线采出位置及侧
线采出量, 进行不同热冷配比的计算, 将计算结果 绘成热冷配比 和蒸汽 消耗的 关系曲 线, 见图 3。 从图 3可以看出随着热冷配比值加大, 塔底蒸汽 消耗量逐渐降低。 5. 2 热进料温度的影响
含硫污水中的污染物及浓度因其加工装置的
不同而异。加氢型高浓度含硫污水基本上不含氰
化物和重碳酸盐, 主要组分为硫氢化铵, 在汽提分 离中为 H2 S ) NH 3 ) H 2 O 三元酸性电解质体系, 在水中主要存在如下反应:
NH 4HS NH3 + H 2 S
H2S
H + + H S-
H S-
H + + S2-
6结 论
( 1) 优化操作参数可使汽提塔保持适宜塔板 温度分布, 完成硫化氢和氨的分离回收, 得到合格 的净化水。
( 2) 加大热冷进料比可以降低蒸汽单耗, 比 较合适的配比为 8~ 9。
( 3) 热进料温度每提高 1 e , 蒸汽单耗约降 低 0. 6 kg / t污水, 可充分利用进料污水与侧线抽 出气体和汽提塔底净化水进行换热, 提高热进料 温度, 有效降低蒸汽消耗。
侧线采出板层位置 (塔顶为第 1 块板 )
蒸汽消耗 kg蒸汽 / t污水
塔顶酸性气中 NH3 含量, %
塔底净化水 中 NH 3 含量 / ( m g# L- 1 )
11
169. 82 1. 01 @ 10- 5
21. 14
12
173. 47 0. 97 @ 10- 5
21. 03
13
177. 90 0. 94 @ 10- 5
H 2O + NH 3
NH4+ +Байду номын сангаасOH -
而催化裂化 ) 焦化型含硫污水中的硫化物和
氨含量随原料中硫、氮含量及加工条件不同而异, 一般属中浓度含硫污水。污水中不仅含硫氢化铵
和碳酸氢铵, 而且含有氰化物和酚, 乳化油含量
大, 需要进行脱油处理。属于 H 2 S - NH 3 - CO2 H2O 四元酸性 电解质体系。该体系除上述 反应 外, 还存在下列反应:
NH 4HCO 3
NH 3 + H2O + CO2
H 2O + CO 2
H + + HCO3-
H
CO
3
H+ + CO23-
NH
3+
H
CO
3
NH 2CO2- + H2 O
上述式子可以看出, 炼油厂的含硫污水是一
个集化学、电离和相平衡共存的复杂体系, 而化学
反应的存在增加了电解质体系处理的难度。
1. 2 PRO II 酸包 ( SOUR) 系统 对含硫污水处理
第 37卷第 5期 2008年 5月
辽宁化工 L iaoning Chem ical Industry
V o.l 37, N o. 5 M ay, 2008
含硫污水汽提塔的模拟与优化
刘小隽
(辽宁石化职业技术学院 石化系, 辽宁 锦州 121001)
摘
要: 利用流程模拟计算软件 PRO II 对含硫污水汽提塔进 行模拟计算, 得出 汽提塔温度 分布,
图 1 含硫污水单塔汽提塔流程
塔顶进入塔内; 另一部分污水经与侧线抽出
3 含硫污水汽提塔的模拟计算
依据排水车间的原料组成及操作记录数据, 利用 PRO II模拟软件进行模拟计算, 模拟计算结 果与操作数据基本吻合, 模拟计算的初始条件及 模拟计算结果见表 1。
表 1 操作条件模拟计算
项目
塔顶 /塔底 /e
在进料浓度、塔顶气相量、侧线采出位置、塔 底净化水中氨浓度不变的情况下, 热进料温度与 蒸汽单耗的关系见图 4 。随着热进料温 度的提 高, 蒸汽单耗减少, 每提高 1 e , 蒸汽单耗约降低
第 37卷第 5期
0. 6 kg / t污水。
刘小隽: 含硫污水汽提塔的模拟与优化
3 43
表 2 侧线采出位置的影响
20. 90
14
183. 23 0. 93 @ 10- 5
20. 7
15
189. 79 0. 92 @ 10- 5
20. 56
5. 3 侧线采出位置的影响 进料浓度、塔顶放空量和侧线采出量均不变,
仅改变侧线采出位置, 模拟结果见表 2 。 由表看出, 在其他条件不变, 侧线采出位置越
高, 蒸汽消耗降低, 但净化水的氨浓度逐渐增高, 塔顶气相中氨浓度也有所增高; 塔顶酸性气中氨 浓度增高, 易与硫化氢反应, 堵塞塔顶气相管路。
( 4) 为了降低净化水的氨浓度及塔顶气相中 氨浓度, 应适当降低侧线采出位置。
参考 文 献
[ 1 ] 游少辉, 苏志远, 吴玉海. 含硫污水汽提装置的扩能改 造. 工业用水与废水, 2002, 6: 59- 60.
[ 2 ] 大庆 石 化 总 厂 信 息 工 艺 模 拟 室. PRO II 参 考 手册, 1997, 6.
( 3) 160 e 为最高温度, 接近塔底的塔板层 间温差只有 1~ 2 e , 硫氢化铵的水解常数很大, 氨和硫化氢绝大部分以游离的分子态存在, 且溶 解度很小, 汽提作用和侧线采出的减压作用, 使氨 向塔中部积聚, 在塔底获得合格的净化水。
( 4) 3个温度区域存在使氨既不能随气流上 升从塔顶与酸性气一起出去, 又不能随液流向下 从塔底与净化水一起出去, 只能向塔中部积聚, 从 侧线采出。
侧线采出 净化水质 H2 S 含量 净化水质 NH3 含量
/e
/ ( m g# L- 1 )
/ ( m g# L- 1 )
冷进料
热进料
侧线采出
操作条件 (理论板 26 )
38 /160
144
1
30
12 t / h , 35 e 108 t / h, 106 e , 9% , 第十三 第一块板进入 第五块板进入 块板抽出
[ 3 ] 肖佐华, 刘静翔, 张佑超. 塔安全运行与管理. 中国石化 出版社, 2005, 6: 145- 150.
S im ulation and Op tim ization of Su lfur- contain ing Sewage Stripp ing Tow er
LIU X iao-jiu
4 含硫污水汽提塔的全塔温度分布 分析
图 2是模拟计算获得的操作正常时的塔板温 度分布曲线。由塔板温度分布曲线可以看出:
( 1) 40 e 以下区域, 温度较低。此时, 硫化 氢相对挥发度比氨大, 而氨的溶解度比硫化氢大, 保证塔顶获得含氨很低的酸性气。可以通过打入 冷物料实现。
( 2) 90 e 提高到 140 e 区域, 可以通过打入 热物料实现。并调整热冷料比, 保证硫化氢的汽 提效果, 又使氨能够从上部随液流向下移动, 在塔 中部积聚。
获得了适宜的热冷 进料配比、侧线采出位置及热进料温度, 确定和优化了该塔的最佳操作条件。
关 键 词: 含硫污水; 模拟计算; 操作条件; 汽提塔
中图分类号: X 703 文献标识码: A 文章编号: 1004-0935( 2008) 05-0341-03
原油加工过程中, 常减压蒸馏、催化裂化及加
氢裂化等工艺装置都要排出大量含硫污水。随着
该塔分为 3段, 待处理污水一部分冷进料自
收稿日期: 2007-12-28 作者简介: 刘小隽 ( 1968- ), 女, 在读工程硕士。
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辽宁化工
2008年 5月
气体、塔底净化水换热, 作为热进料进入塔内。在 汽提塔顶得到纯度高的酸性气, 作为硫磺回收装 置的原料。氨则向塔中部集聚, 由塔中部侧线气 相采出。塔底直接通入过热水蒸气加热, 净化水 由塔底排出。