文 献 综 述

1前言

利用蒸汽蒸馏去除废水中的挥发物(如酚)的工艺叫汽提。汽提法主要设备为汽提塔。汽提法的基本原理与吹脱法相同，只是所使用的介质不同，汽提是借助于水蒸汽介质来实现的。 汽提法分离污染物的工艺视污染物的性质而异，一般可归纳为以下两种： 1 简单蒸馏 对于与水互溶的挥发性物质，利用其在气#8212;#8212;液平衡条件下，在气相中的浓度大于在液相中的浓度这一特性。通过蒸汽直接加热，使其在沸点（水与挥发物两沸点之间的某一温度）下，按一定比例富集于气相。 2 蒸汽蒸馏 对于与水互不相溶或几乎不溶的挥发性污染物。利用混合液的沸点低于两组分沸点这一特性，可将高沸点挥发物在较低温度下加以分离脱除^[1]。

汽提塔实际上是一个多管降膜式湿壁塔。合成塔来的反应液，其中含氨：30.14％、二氧化碳：17.49％、尿素：34.49％。通过合成塔出料调节阀HV201利用液位差进入汽提塔上花板，每根汽提管上部有一液体分布器，当液体流过分布器小孔后呈膜状向下沿管内壁流动。随着阀开度的改变，分布器上液层高度也改变。负荷高，液层高，流过小孔流量大，反之即小。当液体下流后与下部来的二氧化碳气体相遇，首先是游离氨被逐出，再向下是甲铵分解即以两个氨分子一个二氧化碳分子这样的比例分解出来。由于管外有压力为2.0MPa左右，温度为230℃的中压饱和蒸气供给热量，使分解反应能够不断进行。气提过程之所以能实现是由于与反应液呈平衡的溶液表面上氨蒸汽压力始终大于气相中氨分压。^[21]这样氨一直可以被分解出来，而二氧化碳则是由于化学平衡关系，当减低气相氨的浓度后，反应向左进行。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^[2]。

2课题研究的国内外发展历程及现状

2.1一般汽提塔

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^[24]。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。^[3]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。气提塔的结构总体上分为三个部分，上部是供出尿塔合成液与汽提气进行气液分离，其中的主要部件就是液体分布器，在每一根汽提管上部管口均对应一个液体分布器，该分布器结构其实非常简单，就是一根约600 mm长的管子，管子下部（靠近汽提管端）每间隔120#176;有一个约Φ2.5mm的小孔，这样设计的目的是为了保证每根汽提管均有合成液进入，避免”干管”而引起汽提管超温，从而造成汽提管腐蚀加剧而损坏；中部就是汽提管了（一般为Φ31#215;6879#215;3）；下部供汽提液与CO₂气进行气液分离，其中的主要部件就是CO₂气分布器，该分布器结构也非常简单，主要起到均布CO₂气的作用。^[3]

2.2环丁砜芳烃汽提塔

芳烃抽提是重要的石油化工过程，它采用萃取的方法分离加氢汽油、重整油等含芳烃原料中的芳烃和非芳烃。环丁砜作为芳烃抽提的溶剂具有溶解能力大、选择性高、稳定性好和易于回收等诸多优点，因此该工艺自六十年代初工业化以来得到了迅速的推广应用，我国也已经先后引进了数套环丁砜芳烃抽提装置，取得了良好的经济效益^[4]。

但是由于存在着以后困难，环丁砜芳烃抽提的流程模拟一直未能很好地实现：1.环丁砜芳烃抽提体系复杂，非理想型严重。整个体系含有多达数十种的烷烃、环烷烃和芳烃，且沸点相差很大；又由于环丁砜和水的加入，使得体系具有严重的非理想性，计算比较困难。^[16]2.缺乏必要的基础数据，如环丁砜的物性、传递性质以及相关的热力学参数等。3.流程结构复杂。由于物料和能量的综合利用，使得流程中含有多条再循环回路，各设备之间相互联系、相互影响，增加了模拟的困难^[15]。正事由于以上原因，一些通用的化工流程模拟系统无法直接用于该流程的模拟计算，而在引进设备时，国外承包商也未能提供相应的数据和计算方法。^[5]为了安全完成引进设备的消化吸收，引进环丁砜芳烃抽提装置的优化操作和设计，才可以正确利用好环丁砜芳烃汽提塔，但是在正常的生产中常常会发生环丁砜的分解，产生SO₂等，这些酸性物质的产生往往导致汽提塔筒体在社会生产中发生腐蚀减薄的现象^[18]。