摘 要

这些年来国内对环境的整治越来越频繁，一些炼油厂在处理厂区内产生的废水、废气以及废渣的技术也在不断地优化和完善。本文主要针对炼油化工以及煤化工中产生的含硫酸水，利用Aspen Plus工艺流程模拟软件对整个含硫酸水汽提工艺进行设计。

本文主要内容包括两个方面：

第一部分是先确定含硫酸水汽提的工艺条件，本文选择单塔加压侧线抽提法，利用Aspen Plus软件对含硫污水汽提塔进行模拟和优化。然后利用灵敏度分析在满足净化水工艺指标的要求下确定最优的操作参数。在侧线抽出位置、热进料温度以及冷进料温度三个方面对汽提塔进行优化，确定最佳条件。

第二部分是利用CUP-Tower设计软件对塔部件进行设计。将Aspen Plus模拟出的数据导入CUP-Tower软件中，通过多次调试后可得出汽提塔的数据。

关键词：含硫酸水；模拟；优化；汽提

Abstract

As the country pays more and more attention to environmental protection, the treatment specifications of waste water, waste gas and waste residue produced by petrochemical enterprises are more and more strict.In this paper, Aspen Plus process simulation software was used to design the whole sulfuric acid water vapor extraction process for the sulfuric acid water produced in oil refining and coal chemical industry.

The main content of this paper includes two aspects:

The first part is to determine the process conditions for water stripping containing sulfuric acid. In this paper, the single-column pressurized side line extraction method is selected, and the strict distillation module RadFrac module in Aspen Plus software is used to simulate the water stripping tower containing sulfuric acid.Then the sensitivity analysis is used to determine the optimal operation parameters in order to meet the requirements of the purified water process.The stripping tower was optimized in three aspects: side line extraction position, hot feed temperature and cold feed temperature, and the optimal conditions were determined.

The second part is to use cup-tower design software to design the Tower parts.Data simulated by Aspen Plus were imported into cup-tower software, and stripper Tower data could be obtained after several debugging.

Key Words：Water containing sulfuric acid; Simulation; Optimization; Stripping

目 录

第1章 绪论 1

1.1 含硫污水的组成及危害 1

1.2 含硫酸水的处理方法 1

1.3 酸性水汽提处理工艺 2

1.4 化工流程模拟技术的发展 3

1.5 ASPEN PLUS模拟软件 4

第二章 酸水汽提工艺 6

2.1 酸水汽提工艺流程 6

2.2 酸水气体塔工作原理 6

第三章 汽提塔模拟 8

3.1 Aspen模拟步骤 8

3.2 物料数据 8

3.3 模拟计算及结果分析 9

第四章 模型优化 11

4.1 侧线采出位置的影响 11

4.2 冷进料温度的影响 12

4.3 热进料温度的影响 13

第五章 CUP-TOWER对汽提塔进行设计 15

5.1 CUP-TOWER软件 15

5.2 塔设备基本性能 15

5.3 ASPEN PLUS模拟数据 16

5.4 CUP-TOWER塔设计 16

5.4.1 塔板选型 16

5.4.2 CUP-TOWER模拟数据 17

第六章 塔体的初步设计 22

6.1 筒体的设计 22

6.1.1 塔径 22

6.1.2 筒体高度 22

6.1.3 筒体厚度 23

6.2 封头的设计 23

6.3 人孔的设计 24

6.4 裙座的设计 24

6.5 吊柱的设计 24

第七章 炼油厂的三废处理 25

7.1 废水的处理 25

7.2 废渣的处理 25

7.3 废气的处理 25

第八章 结论 26

参考文献 27

致 谢 28

第1章 绪论

原油加工过程中会产生大量的含硫酸水，必须经过预处理后才能排入污水处理厂，以使得污水处理厂的正常运行，确保最终出水达到标准要求。炼油厂产生的含硫污水主要污染物是含油、H₂S、NH₃及碳酸根等^[1]。

1.1 含硫污水的组成及危害

在炼油或者是对煤炭进行加工的过程中，会有大量的酸性物质以及含有氨的污水的产生。酸性水是炼油生产过程中产生的含水废水，受硫化氢和氨水的严重污染，在回用或处置前需要进行汽提，避免对工艺和环境造成损害^[2]。虽然不同的污染源中含有的污染物的种类、数量以及浓度都不尽相同，但有一部分杂质是相同的，例如二氧化碳，硫化氢，氨以及苯酚等。通常情况下，在炼油的过程中产生的废水中硫化氢的含量是5000~25000mg/L，氨氮含量为5000~30000mg/L，二氧化碳的含量是1500mg/L，而且包含有一部分的挥发分酚（通常情况下是苯酚），这一部分物质的含量小于500mg/L，除此之外，废水中还包含有一部分的油类以及氰化物。这些工业废水中所含有的污染物不仅会对环境和人类产生十分大的危害，而且也会对于产生这些废水的设备造成腐蚀和结垢，干扰后续的处理的正常进行。例如氨对于微生物有一定的抑制作用，因此会对之后的生化反应产生影响。所以在对废水进行深度处理之前，要先对于废水进行预处理，即通过处理去除掉废水中所含有的酸性气体以及氨气的。

1.2 含硫酸水的处理方法

国内外目前关于污水处理的技术主要包括：

①加氯法。如果废水中的硫化物含量较高，加入氯对于去除油田的废水中所含有的硫化物具有很好的效果。氯化处理含硫污水只适宜处理含硫量低于20mg/ L 以 下的污水^[3]；