汽提
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气提原理气提是一个物理过程,它采用一个气体介质破坏原气液两相平衡而建立一种新的气液平衡状态,使溶液中的某一组分由于分压降低而解吸出来,从而达到分离物质的目的。
例如,A为液体,B为气体,B溶于A中达到气液平衡,气相中以B气相为主(P=PA+PB),加入气相汽提介质C时,气相中A、B的组分均降低(即P=PA+PB+PC)从而破坏了气液平衡,A、B物质均向气相扩散,但因气相中以B为主,趋于建立一种新的平衡关系,故大量B介质向气相中扩散,从而达到气液相分离目的。
通过控制气提介质的量可以控制气提程度•尿素生产装置中的汽提塔是尿素生产工艺过程中主要的设备之一。
汽提塔实质上是一台降膜式换热器。
由尿素合成塔反应后出来的尿素、氨基甲酸胺混合液利用液位差进入汽提塔上部,并通过液体分布器均匀流入汽提管内,沿汽提管内壁从上到下呈膜状流动。
用作汽提介质的二氧化碳或氨由汽提塔底部进入汽提管向上流动,汽提管外侧用200N/cm2左右的中压饱和蒸汽加热。
在加热和汽提的联合作用下,使尿素、氨基甲酸铵分解成氨和二氧化碳,并随气体介质一起从液体分布器上部的升气管出去进入高压甲铵冷凝器。
底部出来的尿素溶液送入后系统进一步减压分解其中的氨基甲酸铵。
我国目前引进装置在用的汽提塔,根据工艺流程的不同,主要有二氧化碳汽提塔和氨汽提塔,分别用于二氧化碳和氨作汽提介质。
尽管汽提介质不同,但设备主要结构基本一致。
都是一台立式固定管板降膜式列管换热器。
汽提塔高压部分由管箱短节球形封头、入孔盖、液体分布器、汽提管、升气管、管板等部分组成。
低压部分由低压壳体、膨胀节、防爆板等组成。
不同之处是氨汽提工艺的汽提塔管箱内装有使气、液充分接触的鲍尔环填料层;其次是氨汽提工艺的汽提塔上下结构对称,可以倒头使用,二氧化碳工艺的汽提塔不能倒头使用。
由于生产中需要控制尿素溶液的液位,因此在汽提塔底部装有用钴60作为射线源的液位计测量控制装置。
同时为了减少热量损失和防止设备或管道内可能发生的局部结晶或局部冷凝而引起的腐蚀,整个设备及进出口管道须用保温棉保温,汽提塔的全部重量由焊接在膨胀节上方壳体上的支座承受。
查看:196|回复:0[综合资料]汽提机理[复制链接]zhaoxingguo666亚太站长亚太猪头∙串个门∙加好友∙打招呼∙发消息电梯直达1#发表于 2010-7-26 14:37:11 |只看该作者|倒序浏览硫酸盐法制浆厂的蒸煮和蒸发等工段会产生污冷凝水。
污冷凝水中含有甲醇、硫化物、松节油等,有时还会含有少量塔罗油树脂。
这些污冷凝液排入地沟会产生臭气,还会增加工厂废水处理系统的BOD负荷。
为适应环保要求,需将污冷凝水进行汽提处理,处理后的冷凝水可在工厂中回用。
汽提出来的成分具有一定的热值,可在碱炉、石灰窑或专门的燃烧器中燃烧。
污冷凝水汽提有空气汽提法和蒸汽汽提法两种方法。
空气汽提法又称吹脱法,其只能除去总还原性硫(TRS);蒸汽汽提法可以除去TRS和甲醇成分。
吹脱、汽提法都是用于脱除水中的溶解气体和某些易挥发溶质的一种方法。
即将气体(汽提剂)吹入废水中,使之相互充分接触,使废水中的溶解气体和易挥发的溶质穿过气液界面,向气相扩散,从而达到脱除污染物的目的。
若将解吸的污染物收集,可以将其回收或制取新产品。
蒸汽汽提法是用来脱除废水中的挥发性溶解物质,其实质是通过与蒸汽的直接接触,使废水中的挥发性物质按一定比例扩散到气相中去,从而达到从废水中分离污染物的目的。
汽提法处理废水时,可以认为溶质在气相中的浓度与溶质在废水中的浓度比值为一常数,遵循分配定律,即:k=C气/C液式中:C气、C液——气液平衡时,溶质在蒸汽冷凝液中及废水中的浓度;K——分配系数。
由上式可见,K值越大,越适于用汽提法去除。
以前有些厂采用空气汽提,是因为早期系统只能通过除去硫化物气体以控制臭气。
空气汽提一般采用填充塔和筛板塔。
为适应环保要求,现在大多数新系统一般都采用蒸汽汽提。
蒸汽汽提可以从污冷凝水中除去TRS和甲醇。
蒸汽汽提的投资和运行费用是比较高的,而这里面除去甲醇所用的蒸汽量远远多于除去TRS所用的蒸汽。
现在的汽提系统采用的蒸汽对污冷凝水的流量比一般为15%~18%。
污水处理中的汽提法性能说明汽提法通常用于脱除污水中的溶解性气体和某些挥发性物质。
其原理是将空气或水蒸气等载气通入水中,使载气与污水充分接触。
导致污水中的溶解性气体和某些挥发性物质向气相转移,从而达到脱除水中污染物的目的。
一般使用空气为载气时称为吹脱,使用蒸汽为载气时称为汽提。
空气吹脱通常只用于脱除用石灰石中和酸性污水和经过软化处理或电渗析、反渗透处理后的污水中的CO2,以提高因CO2而产生的低pH 值、满足后续生物处理的需要。
汽提法常被用于含有H2S、HCN、NH3、CS2等气体和甲醛、苯胺,挥发酚等主他挥发性有机物的工业废水的处理。
以避免这些酸性物质对活性污泥中微生物可能产生的毒害和避免发生硫化氢中毒事故。
1.常用类型处理含有硫化物、酚、氰化物、氨氮等物质的酸性污水常用的蒸汽汽提方式有双塔汽提和单塔汽提两大类。
双塔汽提是使原料污水依次进入硫化氢汽提塔和氨气汽提塔,在两个塔内分别实现硫化氢和氨气从污水中分离的过程。
双塔汽提可同时获得高纯度的硫化氢和氨气,净化水水质较好,可回用或进入综合污水处理厂处理后排放。
其缺点是设备复杂,蒸汽消耗量大。
单塔汽提是利用硫化氢和氨在不同温度下在水中溶解度的变化存在差异这一特性,使污水在汽提塔内温度高低变化,从而实班氨与酸性气分别从污水中脱出。
单塔汽提的特点是在—个汽提塔内同时实现硫,化氢和氨气分离的过程。
其优点是设备简单、蒸汽单耗低。
常用的单塔汽提为单塔加压侧线抽出汽提(见图 2 - 9)。
该工艺流程具有设备简单、操作平稳、蒸汽单耗低、原料水质适应范围宽等特点,能同时高效率地将硫化氢和氨脱出。
净化水水质好。
当污水中氨含量较低,只需脱除硫化氢时。
为进一步简化流程和操作。
可采用单塔加压无侧线抽出流程(见图2-10)。
汽提产生的硫化氢和氨气必须予以回收。
因为焚烧只是将硫化氢氧化为二氢化硫后排放,而二氧化硫是产生酸雨的一个主要原因。
国家有关法规对此有严格的规定。
因此。
提倡使用的汽提装置要同时具备将硫化氢收集处理的能力,一般是将硫化氢送到硫磺同收装置制硫。
汽提工艺原理
汽提工艺原理是指通过在一定温度和压力下将混合物加热,使其成为汽相和液相两个不同相态的分离物质,然后将汽相部分从液相中分离出来的过程。
该工艺常用于分离和提纯液态混合物中的不同组分。
汽提工艺的原理基于物质沸点的差异。
在加热的过程中,液相中的成分因具有不同的沸点而发生蒸发,形成汽相。
通过及时冷却、减压或其他方法,可以将汽相部分从混合物中分离出来,从而实现对混合物的分离和提纯。
汽提工艺可以通过调节温度、压力和流量等参数来控制分离过程,也可以结合使用各种设备和操作技术来提高分离效果。
常见的汽提设备包括塔式汽提塔和汽提换热器等。
此外,还可以利用各种附加操作如加入助剂、调整pH值等来改善分离效果,以满足特定的工艺要求。
汽提工艺广泛应用于石油、化工、制药、食品等行业,常见的应用包括石油炼制、天然气处理、溶剂提取、蒸馏和酒精提纯等。
它可以实现对多种液态混合物的分离和纯化,具有重要的工业应用价值。
吹脱与汽提一、吹脱基本原理废水中常常含有大量有毒有害的溶解气体,如CO2、H2S、HCN、CS2等,其中有的损害人体健康,有的腐蚀管道、设备,为了除去上述气体,常使用吹脱法。
吹脱法的基本原理是:将空气通入废水中,改变有毒有害气体溶解于水中所建立的气液平衡关系,使这些易挥发物质由液相转为气相,然后予以收集或者扩散到大气中去。
吹脱过程属于传质过程,其推动力为废水中挥发物质的浓度与大气中该物质的浓度差。
吹脱法既可以脱除原来就存在于水中的溶解气体,也可以脱除化学转化而形成的溶解气体。
如废水中的硫化钠和氰化钠是固态盐在水中的溶解物,在酸性条件下,它们会转化为H2S和HCN,经过曝气吹脱,就可以将它们以气体形式脱除。
这种吹脱曝气称为转化吹脱法。
用吹脱法处理废水的过程中,污染物不断地由液相转入气相,易引起二次污染,防止的方法有以下三类:①中等浓度的有害气体,可以导入炉内燃烧;②高浓度的有害气体应回收利用;③符合排放标准时,可以向大气排放。
而第二种方法是预防大气污染和利用三废资源的重要途径。
回收这些有害气体的基本方法如下:(1)用碱性溶液吸收挥发性气体,如用NaOH溶液吸收HCN,产生NaCN;吸收H2S,产生Na2S,然后再把吸收液蒸发结晶,进行回收。
(2)用活性炭吸附挥发性物质气体,饱和后用溶剂解吸。
(3)对挥发性气体如H2S进行燃烧,制取H2SO4。
二、吹脱装置及影响因素(一)吹脱装置吹脱装置是指进行吹脱的设备或构筑物,有吹脱池、吹脱塔等。
在吹脱池中,较常使用的是强化式吹脱池。
强化式吹脱池通常是在池内鼓入压缩空气或在池面上安设喷水管,以强化吹脱过程。
鼓气式吹脱池(鼓泡池)一般是在池底部安设曝气管,使水中溶解气体如CO2等向气相转移,从而得以脱除。
吹脱塔又分为填料塔与筛板塔两种。
填料塔塔内装设一定高度的填料层,液体从塔顶喷下,在填料表面呈膜状向下流动;气体由塔底送入,从下而上同液膜逆流接触,完成传质过程。
其优点是结构简单,空气阻力小。
·120·全国中氮情报协作组第29次技术交流会论文集关于“汽提"与“气提"的讨论沈华民(中国化工学会化肥专业委员会,上海200062)O引言水解和缩二脲等副反应的加剧。
以上这些都使20世纪60年代是水溶液全循环法尿素生产传统法尿素工艺的热量回收利用受到限制。
因工艺技术的全盛时期,当时由于尿素合成转化率此,必须开发出新的分解技术j在较高压力和的限制,C02转化率一般为60%一63%,因而较低温度下使尿素合成液中未反应物具有较高必须从尿素合成液中分解、分离大量未反应的甲的分解率,提高分解气的冷凝温度而达到输出铵和过剩氨并将其回收,循环返回尿素合成塔。
蒸汽的目的。
在传统的水溶液全循环法尿素装置中,采用多段20世纪60年代中后期,荷兰Stamicarbon 公减压加热分解法从尿素合成液中赶出NH,和司首先开发出了这种新型高效分解技术,即CO:,为了防止结晶,须加水吸收各段释放出的Stripping—Pl-OCOSfl。
Stripping—process使尿素工气体,但为了避免水对尿素转化率产生负面效艺在高压(合成压力)下分解,并使逐出气体应,又要求用尽可能少的水吸收生成浓甲铵溶液在高压下冷凝,从而使输出热量成为现实,可产返回尿素合成。
上述过程不能一次减压就完成,生0.4—0.5 MPa的蒸汽,吨尿素蒸汽耗下降为因为这需要加入大量的水,从而使尿素合成转化0.9一1.0 t。
20世纪70年代后,随着Stri ppi ng—率大为降低。
工业生产上亦不能采用太多的减压pr o ce s s的成功和推广,St ri pp i ng—p ro ce s s成为了段,因为这将使设备投资大为增加。
在传统的水尿素流程中占统治地位的方法,尿素技术由此进溶液全循环法中,采用三段压力等级来解决:为入了Str ip pi ng—pro ces s时代,与传统加热分解法了得到比较浓的甲铵液及回收气态氨,第一段选的比较及特点见图l。
1.1尿素合成工艺概述目前世界各国普遍采用的尿素生产方法都是用氨与二氧化碳直接合成尿素,工业上合成尿素均包括以下四个生产过程:氨与二氧化碳原料的供应与净化氨与二氧化碳合成尿素一,尿素熔融液与未反应物质的分离回收尿素溶液的加工根据所用原料及选择的工艺条件不同,合成尿素的工艺流程有多种,~般来说上述四个过程中,第一过程和第二过程除工艺条件稍有差另tl#t-,在设备结构和操作上都差不多,第三过程和第四过程则差异较大,因此,合成尿素的工艺流程分类时,通常都是按第三过程来分。
大致分为:a)不循环法氨和二氧化碳在尿素合成塔内进行反应后,未反应的氨和二氧化碳不返回合成塔,而送去加工其他产品(如硫酸氨)。
b)半循环法(或部分循环法)半循环法是将合成后未反应的氨和二氧化碳从尿夜中分离后,其中一部分氨冷凝成液氨返回合成塔,另一部分不返回合成塔而送去加工成其他产品。
c)全循环法全循环法是将未反应的氨和二氧化碳全部返回合成塔循环使用。
工业上采用的全循环法很多,按照工艺流程的特点,可归纳为五种类型:热气全循环法、矿物油全循环法、尾气分离全循环法、水溶液全循环法和汽提法。
以下作简要叙述:热气全循环法一将未反应的氨和二氧化碳混合物,在高温下送入一个特制的压缩机中加压,再循环进入合成塔中合成尿素,此法投资较高,动力消耗大,腐蚀较严重;矿物油全循环法——特点是使未反应的氨和二氧化碳在油中反应,生成油.固体甲铵悬浮液,再返回合成塔,主要缺点是油占去了合成塔的一部分容积,使塔的单位生产能力降低,而且尿素容易被油污染。
此外,同水溶液全循环法相比,此法投资与动力消耗都较高:尾气分离全循环法一一特点是用某种溶液选择吸收未反应物中的氨和二氧化碳,使氨和二氧化碳分离后再分别循环返回合成塔中。
这类方法的缺点是基建投资大,动力消耗大,流程比较复杂;水溶液全循环法一又称碳酸盐溶液全循环法,特点是利用水吸收未反应的氨和二氧化碳以形成甲铵或碳酸铵溶液,再用循环泵打回合成塔。
Ⅰ、CO 2汽提工艺的一般知识一、 尿素生产的基本化学反应及影响因素 1、尿素生产的化学反应主要是两个反应:2NH 3(液)+CO 2(气)=NH 4COONH 2(液)+Q 1...(1) NH 4COONH 2(液)= (NH 2)2CO (液)+H 2O- Q 2 (2)反应(1)是放热反应速度很快,瞬间即可达到平衡,而反应(2)是吸热反应,需很长时间才能达到平衡,而且反应(2)中的甲铵必须在液相下才能进行脱水生成尿素。
2、甲铵生成和温度压力的关系。
既然反应(2)要求甲铵呈液相存在,那么生成液态,甲铵要求什么条件呢?这合温度压力有关,甲铵的离解压力随温度的升高而增加,它的液相的离解压力和温度的关系,因有不可避免的尿素生成而难以测定,而固体甲铵的温度和压力关系可以用图一表示之。
经试验测定,纯甲铵在154℃才能熔化,随着熔融物中的水和尿素的增多,熔融温度会有所降低,如当含有20%的水时,可以降到120℃,测定指出,118℃以下时,甲铵几乎不溶液氨,只有当118.5℃以上甲铵才能生成并大量溶解于液氨中,这些条件就决定了操作中的工艺选择和合成塔预热和封塔时最低温度的要求。
3、尿素的生成工业生产中的尿素生成,受到许多条件的影响,而表示其效果则以CO 2转化率表示之(αCO 2)它的含意是αCO 2=%100CO CO 22 总量量转化为尿素的①温度对转化率的影响。
一般地说,温度升高,转化率上升,但是也有一个极限,那是因为温度升高对设备的腐蚀将加剧,同时由于其他原因,实验测定,平衡转化率对温度也有个极大值如图2所示,对常用的316L尿素及不锈钢来说,一般温度不超过190℃。
②NH3/CO2的影响。
从反应(1)可知,过量NH3对甲铵的生成向正方向反应是有利的,同时在反应(2)中NH3可以降低水的活度,可以调节合成塔内的自热平衡,对防止物料对合成塔的腐蚀起到一定的限制作用,NH3/CO2根据工艺技术的不同而变化,水溶液全循环法工艺和氨汽提工艺均选择NH3/CO2(分子比)=4,CO2汽提法工艺选择2.9。
吹脱法和气提法一、吹脱法吹脱法的基本原理是:将空气通入废水中,改变有毒有害气体溶解于水中所建立的气液平衡关系,使这些挥发物质由液相转为气相,然后予以收集或者扩散到大气中去。
吹脱过程属于传质过程;其推动力为废水中挥发物质的浓度与大气中该物质的浓度差。
吹脱法用于去除废水中的CO2、H2S、HCN、CS2等溶解性有毒有害气体。
吹脱曝气既可以脱除原来存于废水中的溶解气体,也可以脱除化学转化而形成的溶解气体。
例如,废水中的硫化钠和氰化钠是固态盐在水中的溶解物,在酸性条件下,由于它们离解生成的S2-和CN-离子能和H+离子反应生成H2S和HCN,经过曝气吹脱,就可以将它们以气体形式脱除。
这种吹脱曝气称为转化吹脱法。
用吹脱法处理废水的过程中,污染物不断地由液相转入气相,易引起二次污染,防止的方法有以下三类:(1)中等浓度的有害气体,可以导入炉内燃烧;(2)高浓度的有密气体应回收利用;(3)符合排放标准时,可以向大气排放。
吹脱设备类型很多,经常使用的为强化式吹脱池(鼓泡池)和塔式吹脱装置(吹脱塔)。
鼓泡池的使用效果可用某维尼纶厂的实例加以说明。
该厂吹脱处理的废水是合有大量CO2气体的滤液(来自石灰中和酸性废水),pH=4.2~4.5。
吹脱池水深l.5m,采用的曝气强度为25~30m3/m2.h,气水比为5,吹脱时间为30~40min。
曝气设备采用穿孔管,孔眼直径为10mm,间距50mm。
废水流程采用三廊道,每道(宽lm,长6m)一侧的底部安装曝气管。
经处理后的废水CO2含量由原来的700mg儿降到120~140mg/L,pH值由4.2~4.5上升至6~6.5,达到排放标准。
吹脱塔又分为填料塔和板式塔两种,本节介绍填料塔,板式塔将在后面叙述。
填料塔装置如图18-1所示,图18-2为各种填料元件。
填料塔的计算,在废水处理中尚缺乏实际运行资料,一级应通过小型试验以取得必要的设计数据。
S废水的填料塔,若淋水密度为50m3/m2.h,所需填料表面积对于脱除H2可按下式计算:(18-1)式中G。
加氢后汽提流程及作用
生成油的汽提有三种流程:
①生成油在一定温度压力下进行汽提,以除去硫化氢和轻烃,剩下的油品去分馏塔进行产品分离;
②脱丁烷流程,在较高温度和压力下,将生成油中丁烷及丁烷以下轻组分脱除,并去除硫化氢,脱丁烷油去分馏塔进行产品分离,脱除的丁烷及更轻气体去回收液化气;
③脱戊烷流程,在一定温度压力下,脱除生成油中的戊烷及以下轻组分,并除去硫化氢,脱戊烷油去分馏塔进行产品分离,戊烷及以下轻组分回收戊烷和液化气。
三种流程各有特点,用于不同场合。
第一种流程简单,投资少,缺点是C3、C4回收率低,适用于C3、C4产率不高、又不要求全回收,且全厂气体平衡还需要用液化气做制氢原料的企业。
也可以在后部增设轻烃回收系统回收气体中的C3、C4,但是投资相应提高。
第二种流程应用较多,它可以比较完全的分离出液化气组分,气体经过脱硫后,可以作为制氢原料或燃料。
脱戊烷流程主要用于全石脑油型加氢裂化。
对汽提原理的理解汽提原理是指利用不同组分在不同温度下的沸点差异,通过加热、蒸发、冷凝等步骤将混合物中所需组分从混合物中分离出来的方法。
这一原理被广泛应用于许多化学和工程领域中,是一种常见的分离和纯化技术。
汽提原理的基本思想是在混合物中采用加热的方式,使其中的易挥发组分转变为气体然后通过冷凝使其重新变为液体,从而将其与其他组分分离开来。
实际操作中,汽提可以通过多种方式进行,如常压蒸馏、真空蒸馏、气体进料蒸馏等。
在汽提过程中,首先需要确定所需分离组分的沸点与其他组分的沸点之间的差异。
只有沸点差异较大的组分才可以通过这种方法进行有效分离。
沸点差异越大,分离效果越好。
因此,在设计汽提工艺时,需要根据所需组分的物化性质来选择合适的操作条件。
汽提的基本步骤包括下面几个方面:1. 加热:将混合物加热到高于所需组分沸点的温度。
加热的目的是将该组分转变为气体,使其易于分离。
加热可以使用直接或间接的方式进行。
2. 蒸发:由于加热,混合物中的所需组分逐渐转化为气体,并从混合物中蒸发出来。
在此过程中,可以采用装有蒸发器的设备来提高蒸发效果。
3. 冷凝:将蒸发出来的组分通过冷却使其重新变为液体。
这可以通过用冷却剂或冷凝器等设备降低温度来实现。
冷凝的过程中,所采用的冷凝剂需与所需组分相兼溶,以保证有效的冷凝效果。
4. 收集:通过冷凝后的液体,将所需组分收集到特定的容器中,得到纯度较高的所需组分。
汽提原理的应用非常广泛。
在石油化工领域,汽提技术被用于原油分馏、天然气液化等过程中。
在制药工业和化学工业中,汽提技术常常用于纯化和分离活性成分。
在食品加工和酿酒业中,汽提技术也可用于酒精和风味物质的提取和分离。
然而,汽提原理也有一些局限性。
首先,汽提只适用于具有明显沸点差异的组分,并且在具体分离过程中需要技术条件的控制。
其次,汽提过程中可能会存在组分的损失和不完全分离的问题。
此外,针对多组分的混合物,汽提过程可能变得复杂且耗时。
因此,在设计和操作汽提过程时,需要进行深入的实验和优化。
汽提脱气罐工作原理
汽提脱气罐是一种常用于化工、石化等行业中的设备,其主要作用是将液态物质中的气体分离出来,从而实现液体的提纯。
其工作原理是利用汽提脱气罐内部的物理和化学原理,将混合物中的气体通过一系列操作分离出来。
具体来说,汽提脱气罐的工作原理可以分为以下几个步骤:
1.进料:将含有气体的液态物质通过进料口进入汽提脱气罐内部。
2.提升:通过加热或加压等手段,将液态物质的温度或压力提高到使其达到沸点或临界点的状态,从而使气体分离出来。
3.分离:分离气体和液体,将气体通过排气管排出,而液体则通过出液口流出。
分离的过程中还可以利用化学反应等方法进一步提高分离效果。
4.回收:对排出的气体进行处理,将其中有价值的成分进行回收利用,同时对其中的有害物质进行处理以达到环保要求。
总的来说,汽提脱气罐的工作原理是通过控制液态物质的温度、压力等参数,使其中的气体分离出来,从而实现液体的提纯。
在实际应用中,汽提脱气罐还可以与其他设备配合使用,实现更加精细的分离和提纯效果。
- 1 -。
空管堵塞的现象。
六、影响汽提效率的因素汽提塔负荷也是影响汽提效率的关键因素。
负荷大,汽提管内液膜厚,停留时间短,汽提效率低。
压力降低汽提效率明显提高,使NH3尽可能回收,从而降低精馏段系统的负荷。
汽提塔汽提效率不够,造成精馏段系统的负荷增加。
精馏段系统为了吸收过多的氨,必定增加水量,从而带入侧线系统水量增多,氨回收率就会下降。
七、进水含油和悬浮物浓度高由于进料含油量较高,而且其中含有大量的焦粉等悬浮物。
油气直接影响塔内汽液相的正常平衡,且造成侧线带液,进一步降低塔的处理能力;悬浮物易在塔内结垢。
结垢不仅会使塔板上的浮阀变重,影响浮阀的正常移动,减小气相通量,脱落的垢还会堆积在降液管和受液槽的夹缝中,减小液相的通量,从而加剧侧线带液,降低塔的处理能力和汽提塔的出水质量。
由于携带焦粉,易引起塔盘结焦,堵塞浮阀及换热器等设备,严重影响汽提装置平稳操作及净化水质量。
八、蒸汽耗量影响蒸汽耗量的决定因素就在用于汽提部分的蒸汽量,进料量是决定总蒸汽耗量的最主要的因素。
油份对蒸汽耗量的影响不仅仅在于它吸热汽化,更重要的是油份作为表面活性物质,在汽提塔内强烈的汽水接触情况下,极易发生起泡现象。
大量的泡沫使气液相的传质汽提蒸汽的冷凝过程不能得到有效进行。
在造种情况下,为了保证出水水质,只有加大汽提蒸汽量,强化气液间的接触,这势必增加蒸汽耗量。
液相在从塔顶到达塔底的过程中,为达到操作温度,必须吸收汽提蒸汽。
九、塔顶酸性气采出降低富氨气中的H2S含量。
正常稳定的汽提操作是保证液氨质量的关键,99%以上的硫是通过汽提系统除去的,汽提操作不正常会导致加重氨精制负荷,影响液氨质量等一系列问题。
根据硫化氢汽提塔底水中的H2S含量,决定是否需要提高硫化氢汽提塔的分离效率,降低塔底水中的H2S含量,以降低富氨气中的H2S含量。
十、侧线富氨汽抽出根据侧线抽出温度调整汽提蒸汽量和侧线抽出比,使汽提塔“氨峰”位置处于侧线抽出口附近,提高抽出气中NH3/H2S值,再通过合理设置的三个分凝器的温度和压力,降低富氨气中的H2S含量。
进料段温度自塔顶向下温差较大,有利于氨的吸收而在塔顶得到净化的酸性气;汽提段温差较小,有利于游离态的硫化氢和氨的分离。
汽提塔操作知识(第一部分)汽提塔工艺原理及流程11.3.1 汽提原理炼油厂含硫污水所含有害物质以氨、硫化氢、二氧化碳为主。
汽提法以脱除并回收氨和硫化氢为主要目的;是化学平衡、电离平衡和相平衡共存的复杂体系。
控制化学、电离和相平衡的适宜条件是处理含硫污水和选择适宜操作条件的关键。
了解NH3-H2S-H2O三元体系的热力学性质,可以更好地理解汽提法的原理和操作。
氨、硫化氢和水都是挥发性弱电解质,能互相起化学反应,并能电离成离子:氨和硫化氢能不同程度地溶解于水。
因此“NH3-H2S-H2O”三元体系是一个化学、电离和相平衡共存的复杂体系。
氨溶于水后一部分以游离氨存在,一部分被电离成NH4+和OH—,如下式:NH3+2H2O= NH4++2 OH—(2-1-1)氨溶解于水是放热的,温度升高,电离平衡常数K A随温度升高而降低,温度越高,K A 降低越明显,氨的电离平衡常数很小(K A=2.01×10-5mol/kg),因此,氨在水中主要是以游离的氨分子存在,仅有极少量的铵离子。
硫化氢在水中也有少许电离:2 H2S=2H++2HS—(2-1-2)硫化氢在水中的电离常数K S也受温度影响,与K A不同,温度对K S的影响可分为二种情况:当温度低于125℃时,K S随温度升高而升高。
当温度高于125℃时,K S随温度升高而降低,因为硫化氢的电离平衡常数K S值比K A还小,所以硫化氢在水中几乎全部以游离的硫化氢分子存在。
氨和硫化氢同时存在于水中时,生成硫氢化铵,在水中被大量水解又重新生成游离的氨和硫化氢分子,即:NH4++ HS—→(NH3+ H2S)1(2-1-3)发生双水解反应NH4HS→NH4++ HS——+ H2O→NH3。
H2O + H2S→(NH3+ H2S)1在液相的游离氨和硫化氢分子又与气相中的氨和硫化氢呈相平衡:(NH3+ H2S)1→(NH3+ H2S)g(2-1-4)结合式(2-1-3)和(2-1-4)可写为:NH4++ HS—(即NH4HS)→(NH3+ H2S)1→(NH3+ H2S)g(2-1-5) 也可以用图2-1-1表示:图2-1-1 NH3-H2S-H2O三元体系示意图图2-1-1中的气相条件下,氨和硫化氢是分子态,液相条件下,氨和硫化氢有离子和分子二种形式,离子不能挥发可称为固定态,分子可以挥发可称为游离态或自由态。
氨和硫化氢在水中主要是以离子态还是以分子态存在,与温度、压力及其在水中的浓度有关。
硫氢化铵在水中进行如式(2-1-3)的水解反应,其水解常数K H同样受温度影响,温度升高,K H增加,温度降低,K H减少。
当温度降低时,K H减小反应式(2-1-3)的反应向左移动。
故溶液中NH4+和HS—离子浓度逐渐增加,因此,在低温段,是以离解反应为主。
当温度升高时,K H增加,此时硫氢化铵不断水解,溶液中游离的氨和硫化氢分子逐渐增加,相应汽相中氨和硫化氢的分压也随之升高,因此在高温段的界限约为110℃,低于110℃,温度对K H的影响不大,K H值较低,高于110℃,K H随温度升高迅速增加,由此可见,要将污水中的氨和硫化氢脱除,温度应该大于110℃。
污水汽提开工时规定塔底温度大于120℃后开始排放净水,以及正常生产时塔底温度控制为160℃左右的道理也就在此。
氨和硫化氢在水中的溶解度与气体在溶液中的一般规律相同,随温度升高而降低,随压力增加而增加。
氨在水中的溶解度远大于硫化氢在水中的溶解度,但是若在硫化氢水溶液中通入氨,则硫化氢的溶解度就大大提高。
在约38℃和0.45Mpa时,由于氨的存在,硫化氢在水中溶解度可增加17倍以上。
如前所述,氨在水中或硫化氢在水中,两者都以游离的分子态存在,但在有一定量的氨和硫化氢同时在水中,则由于酸的反应,NH4+(铵根)和HS—离子浓度迅速增加。
有人曾指出:当温度等于32.2℃,氨和硫化氢分子比为1时,有98.44%的氨或硫化氢以离子形式存在。
然而,氨和硫化氢的离解度不仅与温度压力有关,且还与液相中氨和硫化氢的浓度有关。
例如在138.22℃和0.446Mpa时,当液相中氨的浓度(W A)和硫化氢的浓度(W S)分别为W A=51.5%,W S=17.08%时,相应的游离氨和硫化氢的摩尔浓度,氨占其总量的83.45%,而硫化氢只占其总量的0.17%,也就是说138℃,0.446MPa的条件下,当氨和硫化氢的摩尔大于5时,溶解于水的氨只有16.54%,被电离成NH4+,而硫化氢却有99.8%被电离成HS—,游离的硫化氢分子极少,溶液中几乎都是以HS—离子的形式被“固定”在液相,单塔侧线流程汽提塔的侧线抽出口塔盘温度要控制大于138℃,目的就是要控制侧线抽出的富氨气体中氨和硫化氢的分子比大于5从而保证通过三级分凝流程可以取得高纯度的氨气。
虽然硫化氢的溶解度远小于氨,但其饱和蒸气压比同温度下的氨大得多,故其相对挥发度也就比氨大,因此,只要溶液中有一定数量的游离硫化氢分子存在,则与呈平衡的气相中的硫化氢浓度就很可观。
正是由于氨的溶解度比硫化氢大得多,而硫化氢的相对挥发度比氨大得多,所以,单塔侧线流程的汽提塔在低温的顶部可以获得含氨很少的酸性气体。
来自催化裂化和焦化的含硫污水中有一定量的二氧化碳,它也能溶解于水,但溶解度比硫化氢更小,在同样温度下,它的蒸气压也比硫化氢大,因而相比挥发度也比硫化氢大,所以它比氨和硫化氢更容易汽提出来。
因此,对含硫污水净化而言,二氧化碳的存在并无影响,但是,值得指出的是:二氧化碳的存在,特别是在低温条件下,会与氨作用生成胺基甲酸铵。
2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s) (2-1-6)它是一种白色固体,难溶的盐,会造成管道和阀门堵塞。
单塔侧线流程汽提塔侧线抽出口塔盘温度要控制大于138℃,保证侧线抽出气体A比S大于5,除了保证氨气纯度外,还有一个重要目的就是要避免生成胺基甲酸铵、硫氢化氨等结晶堵塞,保证安全生产。
由于水解是吸热反应,因而加热可促进水解作用,使游离的硫化氢、氨和二氧化碳分子增加,但这些游离分子是否都能从液相转入气相,这与它们在液相中的浓度、溶解度、挥发度以及与溶液中其他分子或离子能否发生反应有关,如二氧化碳在水中的溶解度很小,相对挥发度很大,与其他分子或离子的反应平衡常数很小,因而最容易从液相转入气相,而氨却不同,它不仅在水中的溶解度很大,而且与硫化氢和二氧化硫的反应平衡常数也大,只有当它在一定条件下达到饱和时,才能使游离的氨分子从液相转入气相。
显然,通入水蒸气起到了加热和降低气相中硫化氢、氨和二氧化碳分压的双重作用,促进它们从液相转入气相,从而达到净化含硫污水的目的。
11.3.4 工艺流程水蒸气汽提法在国内炼油厂占主导地位。
水蒸气汽提工艺适合于硫化氢和氨浓度很宽的范围。
用蒸汽汽提时,蒸汽起到了加热和降低气相中硫化氢、氨和二氧化碳分压的双重作用,促使它们从液相进入气相,从而达到净化水质的目的。
人们针对气相中硫化氢和氨的出路,开发了以下几种工艺。
其中带侧线的单塔加压汽提、双塔汽提和单塔低压汽提这三种工艺在炼油厂应用广泛。
11.3.4.1 回收硫化氢和氨的汽提工艺1. 单塔加压侧线抽出汽提工艺该流程利用二氧化碳和硫化氢的相对挥发度比氨高的特性,首先将二氧化碳和硫化氢从汽提塔的上部汽提出去,塔顶酸性气送至硫磺回收装置回收硫磺,液相中的氨及剩余的二氧化碳和硫化氢在汽提蒸汽作用下,在汽提塔下部被驱除到气相,使净化水质满足要求,并在塔中部形成A/S+C(即氨摩尔数/硫化氢与二氧化碳摩尔数之和)较高的富氨气体,抽出富氨气体,采用三级降温降压,进行分凝,获得高纯度气氨,并经精制、压缩制成液氨。
与常压汽提比较,采用加压汽提,相应提高了塔底温度,有利于铵盐水解,提高了净化水质量。
当然,压力升高,增加了硫化氢、二氧化碳和氨的溶解度,但在塔底150~165℃的温度下,温度已是起主要作用了,塔顶压力较高对吸收氨有利,显然提高了酸性气纯度。
由于采取原料污水和侧线抽出汽换热等措施,原料污水进塔温度达到150℃左右,同时,进塔原料水A比(S+C)(氨、二氧化碳、硫化氢摩尔比,下同)较低(比双塔流程硫化氢汽提塔较高)这都是利于提高硫化氢、二氧化碳一次脱除率,保证了侧线抽出汽A比(S+C)远大于5的要求,从而为侧线提纯氨产品创造了条件。
由于采取变温、变压三级分凝技术,逐级冷凝甩掉大量水而把氨提浓,因而,侧线抽出气氨浓度可以较低,在处理低中浓度含硫污水时,勿需增加侧线抽出比,即不依靠提高氨循环量来提高侧线抽出氨浓度,因而汽提蒸汽单耗可以较低。