1、前言

硫磺回收装置是石油化工、天然气行业必不可少的环保型关键装置，通过成熟的工艺系统将脱硫装置产生的H₂S气体转化成单质硫。硫磺回收利用极大地降低了H₂S气体通过燃烧转化成SO₂^[1]直接排放到大气中造成的污染。

在响应节能减排，环保要求日益严格的今天，硫磺回收装置在企业当中的地位变得越来越突出，尽管硫磺回收装置的复杂性^[2]，而作为该硫磺回收装置必不可少的部分-酸水汽提部分的工艺选择已成为制约其高效性的关键因素^[3]。

汽提法处理含硫污水^[4]是一种通过加热的方式，通过降低气相中的NH₃、H₂S、CO₂的分压促进他们从液相转入气相，从而将挥发性的NH₃、H₂S、CO₂从酸水中汽提出去，后再将NH₃从 NH₃、H₂S、CO₂分离出来。该方法不同于直接氧化法，直接氧化法是针对酸水水中H₂S，将其氧化成硫酸盐、亚硫酸盐等，不易控制。而采用汽提法更关注液氨的回收^[5]，同时可以初步分离H₂S。

2、国内酸水汽提工艺研究现状

2.1、酸性水汽提的基本原理

酸性水是一种含有H₂S、NH₃和CO₂等挥发性弱电解质的水溶液。上述组分在水中以NH₄HS、（NH₄）₂CO₃和NH₄HCO₃等铵盐^[6]形式存在。这些弱酸、弱碱的盐在水中电离，同时又水解形成H₂S、NH₃和CO₂分子。上述分子除与离子存在电离平衡外还与气相中的分子呈平衡。该体系是化学平衡、电离平衡和相平衡共存的复杂体系。因此控制化学、电离和相平衡的适宜条件是处理酸性水和选择适宜操作条件的关键。

由于电离和水解都是可逆过程，各种物质在液相中同时存在离子态和分子态两种形式。离子不能从液相进入气相，故称”固定态”，分子可从液相进入气相称为”游离态”。各种物质在水中离子态和分子态的数量与操作温度、操作压力及它们在水中的浓度有关。根据H₂S、NH₃和CO₂-H₂O四元素体系性质，NH₄HS(硫化氢铵)等在水中的水解反应常数KH随温度升高而升高，即水中游离态的H₂S、NH₃和CO₂分子随温度升高而增加，因此汽提塔的温度应高于110℃。相平衡与各相分在液相中的浓度、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CO₂在水中的溶解度很小，相对挥发度以及与溶液中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NH₃却不同，它不仅在水中的溶解度很大而且与H₂S和CO₂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，通入水蒸汽起到了加热和降低相中H₂S、NH₃和CO₂分压的双重作用。促进它们从液相转入气相，从而达到净化酸性水的目的^[7]~[8]。

汽提过程中存在如下化学平衡，电离平衡^[9]：

NH₃ H₂O NH₄ OH^-  （1）

H₂S H HS^-  (2)