1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

1.前言

1.1 酸水来源

炼油厂酸性水的主要来源是原油蒸馏装置或二次加工装置的各油品分馏塔顶回流罐的排水、油气分离器的冷凝水或洗涤水。

随着原油加工深度的提高，特别是加工高硫原油比例的上升，各炼油装置产生的污水量以及污水中的污染物含量也不断增加。

1.2 酸水组成

除了含有硫化氢、二氧化碳和氨以外，还含有油、酚^[1]、氰等物质，毒性较大，不能直接排至污水处理场，以免影响生化处理单元的正常操作。

酸性水中硫化氢、二氧化碳和氨的含量随原油的硫、氮的含量和加工装置的不同而变化。

用水蒸汽汽提法处理含硫酸性污水是国内广泛应用的方法。

2. 汽提技术原理

汽提塔的作用就是从污水中分离出H₂S和NH₃ ，制取硫磺和液氨，使处理后的污水达到排放标准或作为工艺水回用。

污水汽提工艺是一个涉及化学、电离和相平衡的复杂过程^[2]。

主要是H₂S-NH₃-H₂O三元酸性电解质体系。

H₂S和NH₃在水溶液中主要存在如下水解反应：

H₂O #8596; H OH^－ (1)

H₂S #8596; H HS^－ (2)

HS^－ #8596; H S^2－ (3)

NH₃ H₂O #8596; NH₄ OH^－ (4)

CO₂ H₂O #8596; H HCO₃^－ (5)

HCO₃^－ #8596; H CO₃^2－ (6)

NH₃ HCO₃^－ #8596; NH₂CO₂^－ H₂O (7)

汽提塔分为3段，酸性水分成冷、热两股分别进入塔内。热进料为150℃，此温度超过NH₄HS电离反应和水解反应的拐点温度，H₂S和NH₃以游离的分子态存在于热进料中。汽提塔内操作压力比进料管线内压力低，酸水进塔后，由于减压闪蒸及塔顶抽出作用，H₂S和NH₃由液相转入气相向上部移动^[3]。

30 ℃ 左右的冷进料自塔顶进入，与向上移动的H₂S和NH₃ 逆向接触。由于 H₂S的相对挥发度比NH₃大，而NH₃地溶解度比H₂S大，最终上行气体中的NH₃绝大部分被吸收，而H2S继续上行，从而在塔顶得到高纯度的酸性气。

吸收了NH₃和少量H₂S的冷进料与闪蒸了H₂S和NH₃ 的热进料混合，自塔中部向下部流动， H₂S和NH₃ 反复受到自塔下部上升的高温气流的汽提作用，由于塔中部温度比上部高得多，所以绝大部分H₂S被汽提至塔顶，NH₃受液流的吸收，向塔中部聚集，由塔中部侧线气相采出^[4]。

3.国内外主要技术方案

3.1工艺路线选择考虑的因素

（1） 选用成熟可靠、工艺先进的技术，力求做到技术新、能耗低、投资省。

（2） 既要满足现行国家及地方环保排放标准的要求，同时考虑中远期环保要求严格的趋势。

（3）上游装置加工量、原料硫含量、产品方案、检修周期等较大弹性范围要求。

（4）采用高效、可靠的设备，以确保装置安全、长周期运转。

3.2主要技术方案对比

酸性水汽提工艺主要有四种工艺流程：

（1）单塔加压侧线抽出汽提^[5]。

（2）单塔低压全吹出汽提。

（3）双塔加压汽提。

（4）双塔高低压汽提。

国内普遍应用：单塔加压侧线抽出汽提、单塔低压全吹出汽提及双塔加压汽提三种工艺^[6]。

3.2.1单塔加压侧线抽出汽提工艺

单塔加压侧线抽出汽提工艺是在加压状态下采用单塔处理酸性水，侧线抽出富氨气并进一步精制回收液氨：即原料酸性水经脱气除油后，分冷热进料分别进入汽提塔的顶部和中上部，塔底用1.0MPa蒸汽加热汽提，塔底净化水冷却后送至上游装置回用；塔顶酸性气排至硫磺回收部分回收硫磺，富氨气自塔的中部抽出，经三级分凝后采用浓氨水洗涤和脱硫剂进一步精制后，通过压缩、冷凝后得到副产品液氨。

该工艺流程较简单，蒸汽耗量低，投资省及占地小，对酸性水中硫化氢及氨浓度有较宽的适应性，副产氨气质量可达到国家合格品标准^[7]。该工艺是洛阳石化工程公司与其他兄弟单位合作开发成功的专利技术，已广泛用于国内炼油石化行业，适用于处理量较大且回收的液氨可以被合理使用的场合。

3.2.2双塔加压汽提工艺

双塔加压汽提工艺是在加压状态下，采用双塔分别汽提酸性水中的硫化氢和氨：即原料酸性水经脱气除油后，首先进入硫化氢汽提塔上部，塔底用1.0MPa蒸汽加热汽提，塔顶酸性气送至硫磺回收部分回收硫磺，塔底含氨污水送至氨汽提塔进一步处理；氨汽提塔底用1.0MPa蒸汽加热汽提，塔底净化水冷却后送至上游装置回用，塔顶富氨气经两级分凝后得到富氨气，采用浓氨水洗涤和脱硫剂进一步精制后，通过压缩、冷凝后得到副产品液氨。

该工艺也是洛阳石化工程公司与其他兄弟单位合作开发成功的专利工艺。该工艺流程复杂，蒸汽耗量、能耗、投资及占地均较高，但可以处理硫化氢及氨浓度更高的酸性水，其副产氨气质量可达到国标合格品标准。该工艺适用于处理量较大，硫化氢及氨浓度都很高且回收的液氨可以被合理使用的场合^[8]。

3.2.3单塔低压全吹出汽提工艺

单塔低压汽提工艺是在低压状态下单塔处理酸性水，硫化氢及氨同时被汽提，酸性气为硫化氢及氨的混合气。原料酸性水经脱气除油后，进入汽提塔的顶部，塔底用0.5MPa蒸汽加热汽提，酸性水中的硫化氢、氨同时被汽提，自塔顶经冷凝、分液后，酸性气送至硫磺回收部分回收硫磺，塔底即得到合格的净化水。

该工艺流程最简单，蒸汽耗量较低，硫磺回收装置仅需要设置烧氨火嘴，在1300℃以上的高温下，氨即可分解完全，较好地解决了炼厂富产氨未被合理使用所带来的污染，而且投资及占地最省。

3.2.4三种流程比较

三种工艺路线各有其特点，具体比较见下表1所示。

表1 三种酸水汽提工艺的比较

	方案一 单塔加压侧线抽出汽提	方案二 双塔加压汽提	方案三 单塔低压全吹出汽提
技术成熟可靠度	可靠	可靠	可靠
工艺流程	较复杂	复杂	简单
回收液氨	回收	回	不回收
投资	较高	高	低
占地面积	较大	大	小
蒸气单耗 Kg/t酸性水	160#8212;200	250#8212;280	150#8212;200
酸性气质量	酸性气不含氨，酸性气压力高可满足远距离输送	酸性气不含氨，酸性气压力高可满足远距离输送	酸性气为硫化氢和氨的混合物，不宜远距离输送
净化水质量	满足要求	满足要求	满足要求

4.酸水单塔加压汽提流程概况

4.1项目概述

（1）建设性质：新建

（2）设计规模：酸性水145吨/时

（3）操作弹性：60～120％。

（4）实际处理量：126.1吨/时。

（5）年开工时间：8400小时。

（6）运行周期： ≥3年。

（7）主要产品：净化水、酸性气和液氨

4.2 主要技术方案

酸性水汽提部分主要处理渣油加氢、新建高压加氢裂化、芳烃厂加氢裂化、370万和120万柴油加氢装置排放的酸性水。采用单塔加压汽提侧线抽氨工艺，塔顶汽提酸性气作为硫磺回收部分的原料，塔底净化水部分回用于原料预处理等装置，剩余部分排至含油污水管网，侧线抽出富氨气并进一步精制回收液氨^[9]。

4.3工艺技术特点

（1）采用单塔加压侧线抽出汽提工艺，富氨气自塔的中部抽出，经三级分凝后采用低温循环洗涤脱硫化氢工艺和脱硫剂进一步精制后，通过压缩、冷凝后得到副产品液氨。该工艺流程简单，蒸汽耗量低，投资及占地较低，对酸性水中硫化氢及氨浓度有很宽的适用性，副产品液氨质量可以达到国家合格品标准。

（2）主汽提塔采用高性能塔盘的先进设备技术，具有压降低、效率高、操作弹性大等优点，适应长周期运转^[10]。

（3）设置原料酸性水高效旋流除油设施，改善主汽提塔的操作，降低塔顶酸性气的烃含量。

（4）设置尾气脱臭设施，减少有害气体的排放，改善操作环境^[11]。

（5）装置内需要冷却的工艺介质尽量采用空冷 后冷，以减少循环水用量。

（6）酸性气送至硫磺回收单元回收硫磺，回收资源，满足环保要求。

（7）塔底采用重沸器供热，热源采用1.4MPa(G)蒸汽，回收凝结水和闪蒸低压蒸汽。

4.4工艺流程简述

单塔加压侧线抽出汽提工艺由油水分离单元、酸水汽提单元、氨精制单元

组成^[12]，分别说明如下。

4.4.1油水分离单元

自装置外来的酸性水，进入原料水脱气罐(FA312101)，脱出的轻烃气送至低压火炬总管。脱气后的酸性水进入原料水罐A(FB312101A)沉降除油，再经原料水泵(GA312101AB)加压后进入原料水除油器(FA312102AB)进一步除油，脱出的轻污油间断自流至地下污油罐(FA312104)，经地下污油泵(GA312104)间断送至工厂污油罐区^[13]。

4.4.2酸水汽提单元

除油后的酸性水进入原料水罐B(FB312101B)，经原料水增压泵(GA312102AB)加压后分为两路：一路进入主汽提塔(DA312101)顶作为冷进料，必要时经冷进料冷却器(EA312101AB)冷却；另一路经原料水-净化水一级换热器(EA312103)、一级冷凝冷却器(EA312301)及原料水-净化水二级换热器(EA312104A~D)，分别与净化水、侧线气、净化水换热至150℃后，进入主汽提塔(DA312101)的第1层塔盘作为热进料。塔底用1.4MPa蒸汽通过重沸器(EA312105)加热汽提。侧线气由主汽提塔第17层塔盘抽出。汽提塔底净化水与原料水换热后，经净化水空冷器(EC312101A~D)和净化水冷却器(EA312106AB)冷却至40℃并经净化水泵(GA312103AB)加压，送至上游装置回用，剩余部分排至含油污水管网；汽提塔顶酸性气经酸性气冷凝冷却器(EA312102)冷却、酸性气分液罐(FA312103)分液后送至硫磺回收部分。

4.4.3 氨精制单元

侧线气经过三级冷凝冷却（第一级为与原料水换热冷却、第二级为循环水冷却、第三级为循环水冷却） 氨冷和三级分凝后，得到浓度高于99%(V)的粗氨气^[14]，送至氨精制系统；一、二级分凝液经一、二级分凝液冷却器(EA312304)冷却后，与三级分凝液合并返回原料水罐(FB312101B)。自三级分凝器(FA312303)来的粗氨气，进入氨精制塔(DA312301)，氨精制塔温度由液氨贮罐(FB312301AB)来的液氨进行蒸发降温，以维持-10～0℃的操作温度^[15]，以脱除氨气中的硫化氢，含硫氨水间断排入原料水罐(FB312101B)，塔顶氨气经分液后进入脱硫吸附器(FA312309AB)进一步精脱硫，再经氨气过滤罐(FA312305AB)进入氨压机(GB312301AB)。压缩机出口的氨气经氨油分离器(FA312306)分油后，再经氨冷凝器(EA312305)冷凝，液氨自流进入液氨贮罐(FB312301AB)贮存，产品液氨定期用液氨泵(GA312301AB)或自压在装置边界处送用户使用^[16]。

5.结束语

原油加工深度的提高，特别是加工高硫原油比例的上升，各炼油装置产生的污水量以及污水中的污染物含量也不断增加。炼油厂的原油蒸馏装置或二次加工装置的各油品分馏塔顶回流罐的排水、油气分离器的冷凝水或洗涤水，都是富含硫化氢、二氧化碳、氨等物质的酸性水。而酸水汽提成为了炙手可热的课题，顺应可持续发展和资源优化配置的理念，考虑到工艺流程及设备等各方面的要求，根据中国石化扬子石油化工有限公司的油品质量升级及原油劣质化改造项目的具体情况，本设计的主要内容为采用单塔加压侧线抽出汽提工艺解决10万吨/年硫磺回收项目装置酸水汽提氨精制单元的设计问题。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1. 研究任务

本论文是进行100kt/a硫磺回收装置酸水汽提部分氨精制单元设计。

本文主要阐述的是扬子硫回收项目酸水汽提之氨精制部分、精氨分离部分、氨压缩部分以及液氨存储部分。设计内容主要包括氨冷器的计算和选型、氨精制部分至液氨存储部分的工艺流程图（fid）、管道及仪表流程图（pid）、设备布置图、管道一览表和主要设备管道立体模型（pds）等。