气提法

化学名词

气提法是利用待测组分挥发度大的特性，或将欲测组分转变成易挥发性物质，然后用惰性气体带出面达到了分离富集的目的。

概念

基本定义

气提法是一种典型的分解甲铵的方法。所谓气提是在加热的同时，用一种气体通过含有甲铵的溶液，从而降低与溶液平衡气相中的NH3或CO2的分压（或浓度），促使甲铵分解。因此用于气提的气体可以是NH3和CO2中任何一种，也可以是任何惰性气体（对NH3和CO2气体而言）。气提气如果是氨，称氨气提法；用CO2作为气提气，则称CO2气提法；在我国成功研制的联尿法工艺中，采用合成氨装置中的变换气作为气提介质，这是惰性气气提的一个例证。

简化定义

当用纯CO2气提，气相CO2浓度YCO2趋于1时，氨浓度YNH3几乎为零，P为无穷大，即甲铵的离解压力近于无限大，这说明在实际生产中所用的操作温度、操作压力下都能使甲铵完全分解，这就是CO2气提法分解甲铵的理论基础。如改用纯氨进行气提时，气相中CO2浓度YCO2几乎为零，因此甲铵也可以在任何实际操作压力下完全分解，这是氨气提法分解甲铵的理论基础。在改用其它惰性气体气提时，气相中的氨和CO2的浓度YNH3与YCO2同时趋近于零，同样会取得分解甲铵的效果。因此从理论上讲，在任何压力和温度范围内，用气提方法都可以将溶液中的甲铵分解。

在CO2气提法流程中，气提过程是在高压热交换器（即气提塔）中进行的。由合成塔出来的尿素熔融物与原料CO2气体在气提塔管内逆流接触。为了供给甲铵分解与气化时所需热量，在壳侧用蒸汽加热。由于气提塔底部进入的CO2气体不含NH3，即NH3/CO2比为零，远远低于与合成塔尿液呈平衡的气相中的NH3/CO2比，所以根据平衡移动原理，在加热和气提的双重作用下，能促使尿液中甲铵分解，并使NH3从液相中逸出。随着气体在管内上升，气相中的NH3/CO2比不断增加，但仍低于入气提塔尿液呈平衡的气相NH3/CO2。

在气提过程中，随着液相中NH3浓度的减少，CO2溶解度也就要随之减少，换句话说，用CO2气体气提，不仅能逐出溶液中的NH3，而且还能逐出溶液中的CO2。

脱除丙烯腈

研究背景

一步法蒸发冷凝水为丙烯腈生产过程中一步法溶剂净化蒸发产生的冷凝水。一步法浓溶剂用CH3COOH 调节 pH值后参与聚合反应，然后经脱单、脱泡、纺丝等系统后，水洗形成稀溶剂回到溶剂净化系统进行净化浓缩处理，在这个循环过程中，稀溶剂系统中带入了丙烯腈单体、低聚物和CH3COOH等物质。溶剂蒸发浓缩过程中，这些物质一部分被蒸发挥发到大气中，还有一部分残留在冷凝水中成为其中的杂质。所以蒸发冷凝水中主要杂质为丙烯腈、CH3COOH 以及少量的低聚物和盐类。如果能采用经济合理的技术路线将这些杂质去除，实现冷凝水的回用，则具有很好的经济效益和环境效益。

废水处理方法主要有生物处理、化学处理和物化处理等几大类。生物处理法指通过微生物的代谢作用，使污水中呈溶解、胶体状态的有机污染物转化成稳定的无害物质的处理方法，该方法很难有效回收化学物质。化学处理法通过化学反应去除废水中溶解的污染物或将其转化为无害物质。化学处理法的缺点是需投加药剂产生化学反应，还需去除反应后的产物，分离步骤较长。物化处理法有很多以传质作用为基础的处理单元，如萃取、气提、吹脱、吸附、离子交换以及电渗析和反渗透等。电渗析和反渗透处理单元使用膜分离技术，操作费用较高。萃取处理单元通过引入萃取剂改变杂质与水的相对挥发度来进行分离，要求杂质为轻组分，能耗较大。吸附与离子交换单元操作，对吸附或离子交换介质要求较高。气提（吹脱）是采用空气与废水逆流接触的方法，将溶解于废水中的杂质解吸到空气中予以脱除。相比之下，气提法不仅操作流程简单且操作费用较低，废水可直接回收加以利用。本研究的工作目标是对气提脱除丙烯腈的方法进行实验研究，确定气提脱单的可行性和实施方法。

操作条件对气提法脱除丙烯腈的影响

（1）操作温度对气提法脱除丙烯腈的影响

实验中冷凝水的进料温度分别为 80 ℃和 50℃。首先针对进料温度为 80 ℃左右，丙烯腈含量约为 60 mg/L 的冷凝水进行气提实验。气液负荷对气提塔塔釜丙烯腈出口浓度的影响可见图 2。在同一个气体量下，随着液体流量的减小，出口丙烯腈的浓度随之减小，最终冷凝液出口的丙烯腈浓度下降为零，表明丙烯腈可以完全脱除干净。因此认为进料温度为 80 ℃时，可以采用气提法脱除丙烯腈。考虑到高温冷凝水可以废热回收，本实验还对50 ℃左右的冷凝水进行气提脱除丙烯腈的实验研究。

冷凝水温度为 50 ℃时，在一定气体流量下，随着液体流量的减小，出口丙烯腈的浓度随之减小，但不能降低为零，在某些条件下丙烯腈的出口浓度可以达到 5 mg/L 以下。因此当进料

温度为 50 ℃时，也可以采用气提法脱除丙烯腈，但是需要选择合适的气液负荷。

（2）气液负荷对气提法脱除丙烯腈的影响

以50℃的冷凝水进料为例。考虑到工业装置的进料组成有波动，采用脱除率来消除进口组成波动的影响。脱除率R定义为脱除的丙烯腈占进口液相丙烯腈的比例。丙烯腈的脱除率随着气液负荷比例的增大而逐步增大。也就是说，在液相温度为50℃时，可以通过气提的方法脱除丙烯腈，丙烯腈的脱除率与气液负荷的比例有关。根据圆筒型散装填料的实验结果，采用气液比表示操作条件对脱除率的影响，该气液比为气体与液体的摩尔比。80℃和 50℃进料的丙烯腈脱除率与气提塔操作气液比的关系绘于图3，由图3可以看出，对于80℃的进料，气液比大于0.04就可100%脱除丙烯腈。而50℃冷凝水气提丙烯腈难度较大，所需要的气液比较高，可选择0.100～0.250为其较稳定的气液比操作范围，因为在此范围内丙烯腈的脱除率随气液比的变化不敏感，且出口液体中丙烯腈的浓度可控制在5 mg/L以内。

研究结论

（1）实验表明，采用压缩空气对一步法蒸发冷凝水中的丙烯腈进行气提是可行的。

（2）冷凝水的温度对气提法脱除丙烯腈效果的影响很大，温度为80℃左右时，达到丙烯腈脱除率100%的适宜操作气液比约为0.04；温度为50℃左右时，丙烯腈脱除率不能达到100%，达到丙烯腈脱除率90%～95%的适宜操作气液比为0.125～0.25。

（3）不同塔内件对冷凝水中丙烯腈脱除率略有影响。采用2950 mm 高度的圆筒型散装填料比5层复合塔板的丙烯腈脱除率略高，5 层固定阀塔板的脱除率最低。

应用与评价

研究背景

塔河油田10区、12区是高含H2S的稠油油田。在常规集输处理环节，不能有效的降低稠油中硫化氢的含量(脱水后的稠油中硫化氢含量一般在60ppm以上)。在储运过程中，稠油挥发出的硫化氢积聚成较高浓度，从而造成了储运环节人员安全和设备管道腐蚀问题，尤其是在铁路运输的装卸环节，极易造成人员伤害。为解决以上问题，通常做法是向脱水处理后的稠油中添加脱硫剂的方法，由于脱硫剂通常是碱性物质，添加后会对装置造成严重腐蚀，也会给下游的炼制环节带来影响。同时脱硫剂单价较高，也造成了原油处理成本的增加。因此探索一种高效、安全、低成本，脱出稠油中硫化氢的工艺方法，是塔河油田安全生产和降低成本十分迫切和必要的。经过广泛调研和分析研究，提出了在塔河油田开发稠油处理过程当中利用油田天然气处理装置中的干气，采用气提的方法来脱除稠油中硫化氢的工艺路线，并在生产中进行了实践，取得了良好效果。

工艺原理及流程

（1）工艺原理

高含硫、高粘度稠油，经过多级分离/或闪蒸稳定后，原油中硫化氢含量通常达不到原油质量标准，此时可以采用分馏塔或提馏塔进行原油脱硫，并在塔底注入天然气汽提。汽提法相当于减压蒸馏，由于加入的天然气在气相中的硫化氢分压很低，在总压不变的情况下等效于降低了气相中硫化氢分压，有利于硫化氢从液相向气相的传质。基本原理是气液相平衡和传质速度理论。一定温度下，当气液之间达到相平衡时，溶质气体在气相中的分压与该气体在液相中的浓度成正比——亨利定律。

气体的分压越低，其在液相中的浓度越低；气提气的量越大，溶液中需要被分离的气体组分的分压越低，液相中需要被脱除的组分含量就越低。

（2）工艺流程

基于气液相平衡和传质速度理论，结合塔河油田开展的原油闪蒸稳定工艺实践的认识，我们确定了在塔河油田三号联合站的气提脱硫工艺流程。在生产稠油的lO、12区计转站来油进3号联合站两相油气分离器分离后，加装两段式气提脱硫塔，利用附近天然气处理装置中的生产的干气作气源对分离后的稠油进行气提，工艺流程如下：两相分离器来的含水原油进入原油脱硫塔底部的第一段脱硫塔，一段脱硫后的原油经沉降罐沉降脱水后，含水小于10%的原油进入加热炉加热到80℃，经脱水泵进入原油脱硫塔顶部的第二段脱硫塔，脱硫后的原油进入下一级沉降罐，气提气从塔中部进入第二段原油脱硫塔，与加热炉来油逆向接触后，携带H2S从塔顶出来，然后再从原油脱硫塔底部进入第一段脱硫塔进行脱硫，气体从一段脱硫塔中部出来去天然气处理系统，实现完整的循环。

结论与评价

采用汽提法进行原油脱硫工艺技术经现场试验技术可行，脱H2S效果良好。在油田配套完善的前提下，具有运行成本低，安全可靠的优点，在塔河油田应用中取得了以下良好效果。

（1）联合站出矿原油H2S含量从90ppm，经汽提脱硫后H2S含量达到了设计小于20ppm的设计要求。

（2）三号联脱硫装置投用后，原油外输添加脱硫剂的比例从1.8‰。降至0.6‰以下，直接减少脱硫剂67%。取得了可观的经济效益。

（3）提高了人员操作安全性：含硫原油完全采用密闭处理，从而在很大程度上降低了硫化氢外泄造成事故的可能性，有效保障了人员的安全。

（4）减缓了设备、设施的腐蚀率：该系统两段脱硫的方式首先对进站原油进行了一次脱硫，原油沉降脱水处理后又进行了二次脱硫。在一定程度上降低了站内设备、管线和合格原油外输管线的腐蚀速度，减少了因为硫化氢腐蚀穿孔的事故发生率。

汽提脱硫工艺技术在塔河油田的试验结果证明该项技术具有工艺简单、安全可靠，脱硫效率高的优点，工艺实施后减缓了装置的腐蚀，节约了生产费用，对今后含硫稠油的集输处理提供了一个新的思路和工艺方法，具有普遍的借鉴意义。

全国各地天气预报查询

上海市

市辖区

云南省

临沧市