酸性水汽提技术

酸性水汽提技术

一、酸性水的来源及性质

酸性水来源及性质见下表:

产品

酸性气

主要组成：富含H2S、CO2气体。

净化水

产品指标：H2S≤10PPm，NH3≤100PPm。

液氨

产品规格：NH3不小于99.6wt%，H2S不大于2 ppm，H2O不大于0.2wt%。

产品流向

酸性气至硫化回收装置。

液氨送至氨法脱硫或作为产品。

合格的净化水返回粉煤气化装置回用。

二、工艺原理及流程

规模为2×150吨/小时

1.工艺原理及流程

汽提原理：

酸性水所含有害物质中以氨、硫化氢、二氧化碳为主。汽提法以脱除和回

收氨和硫化氢为主要目的。NH

3-H

2

S-H

2

O三元体系是化学平衡、电离平衡和相平衡

共存的复杂体系。

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的溶解于水。•

NH3＋ H

2O → NH

4

＋＋ OH-

硫化氢在水中也有少许电离：

H

2

S → H＋＋ HS- 2—1—2 当氨和硫化氢同时存在水中时，则生成硫氢化铵，它是弱酸和弱碱生成的盐，在水中被大量水解又重新生成游离的氨和硫化氢分子，即：

NH

4＋＋ HS-→ (NH

3

＋H

2

S)液 2—1—3

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：

(NH

3＋H

2

S)

液

→ (NH

3

＋H

2

S)

气

2—1—4

结合(3)和(4)可写为：

NH

4＋＋HS-(即NH

4

HS) →(NH

3

＋H

2

S)

液

→(NH

3

＋H

2

S)

气

2—1—5

图NH

3

-H

2

S-H

2

O三元体系示意图

污水中有大量的二氧化碳，它也能溶解于水，但溶解度比硫化氢更小，在同样温度下，它的蒸汽压也比硫化氢大，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。

2NH

3(g) ＋ CO

2

(g) ＝ NH

2

CO

2

NH

4

(s) 2—1—6

它是一种难溶的盐，会造成管道和阀门堵塞。单塔侧线流程汽提塔测线温度要控制大于138℃，•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。

结晶原理：

酸性水经过汽提之后，可以得到纯度为百分之九十九以上的氨气。一般含有百分之一左右的硫化氢和其它杂质(如酚、氰、二氧化碳、水等)，如要将它制成液氨，以提供化工原料或在炼厂内部供制备催化剂及作冷冻剂等用。就需要把所得的氨气进行压缩。由于氨气中含有硫化氢和其它杂质，一方面会造成设备腐蚀，致使设备、机械难以连续运转；另一方面，在液氨中残存一部分硫化氢，直接影响到液氨的质量和它的再利用。为了保护环境，更有效地利用资源，我国自行开发了这套新工艺。并已应用到工业上取得成功。实践证明，本工艺在技术上是可行的，•流程也简单，操作上方便、经济，所得产品纯度也符合要求。

根据一般的化学知识，氨和硫化氢可以结合生成硫氢化铵，硫化铵两种产物，这两种产物的比例因侧线来的氨气组成而异，当氨气大量过剩时，其生成物主要以硫氢化铵形式出现，硫氢化铵和硫化铵在一定的条件下，在氨和硫化氢共存时，即可得到它的生成的结晶物。随着温度的降低，这种结晶析出物就愈来愈多。•而且当冷却结晶温度小于7℃时，其结果去除硫化氢的效果在80％以上。根据有关资料提供结果和热力学公式计算结果表明，•温度从0℃变化到40℃，氨和硫化氢生成硫化铵这个反应的平衡常数，随温度的变化不大。因此，该过程的主要控制因素是气固两相共存的物理过程，从实验中可知，一旦温度降低，结晶物的形成是很迅速的。这就说明结晶速度是很快的。另外根据从结晶物的外观可以推

断，大部分白色结晶物是硫氢化铵，还有一些黄色油状物质主要是(NH

4)

2 S；

(NH

4)

2

S.n.NH

4

HS；(NH

4

)

2

S.2NH

3

；H

2

S(NH

3

)

4

；(NH

4

)

2

S.4MNH3，还需指出的是：•因

气体从40℃左右降至7℃以下，尚有一部分水蒸汽也同时被冷凝下来，同结晶物共生在一起，因此，该过程对结晶温度的控制是极为关键的。经过多年的生产实践和不断摸索，总结出无论那一种氨精制工艺，操作温度对H

2

S脱除率的影响最

大，温度越低，脱除率越高，因而各厂的操作温度都从国外专利中的7℃降至目前采用的-10℃～0℃，为此各厂还开发了不同的降温措施。

吸附过程基本原理：

从化学平衡和相平衡的角度来看，冷却结晶过程不可能把氨气中的硫化氢全部去掉，根据资料介绍，硫氢化铵的蒸汽压是随温度的升高而迅速增加的，为了进一步除去氨中残有的硫化氢，我们采用吸附剂对冷却结晶后的氨气进行处理，使氨气中残存的硫化氢得到进一步去除。吸附原理是将液体混合物经过多孔性固体物质时，其中所含的一种或数种组份的分子、原子或离子能自动地附着在固体表面上，以达到分离的目的。多孔性固体物质能将介质的分子或原子或离子吸附到自己的表面上。这是因为处在固体表面的质点受到相内质点的拉力，所处的力场是不平衡的，具有过剩的能量，这些不平衡的力场由于吸附作用可得到某种程度的补偿，从而使固体的表面自由焓降低。

在生产上，由于吸附操作具有选择性高的特点，它能分离其他过程难以分离的混合物，同时由于吸附速度一般较快，吸附作用可以进行得相对完全，故在氨精制系统选择适当的吸附剂，用以清除浓度很低的无用组分H

S，而得到纯度高

2

的气氨。而吸附剂的吸附量与冷却结晶后的氨气浓度、吸附速度、气体流速、吸附剂含水量、再生的程度等因素有关。吸附剂对硫化氢的吸附量随温度的升高而明显下降，实验证明：温度控制在40℃以下为宜。吸附剂含水量影响硫化氢的吸附，实验证明，吸附剂含水量大于2％时，则它对硫化氢的吸附量明显下降。再生程度影响吸附量。再生程度的好坏说明再生后吸附剂的含水含硫化氢量多少，从而知道它对硫化氢吸附的影响。

吸附分化学吸附和物理吸附。化学吸附剂油ZnO，物理吸附剂有Al2O3.

2. 工艺流程简述 (汽提+氨精制)