石油炼制过程中会产生大量的含硫污水[1]，需要经过含硫污水汽提装置进行净化，回收其中的H2S和NH3，分离出净化水。近年来，随着环保要求越来越严格[2]，含硫污水汽提装置也越来越受到人们的关注。一方面，如何提高H2S、NH3的回收量，使净化水的水质更好，能够更多的回用到生产过程，减少新鲜水的使用；另一方面，如何在保证水质的情况下，降低装置的能耗，是企业里一直研究的课题。而运用流程模拟软件，准确的对含硫污水汽提过程进行模拟，是分析和解决问题的基础。本文运用VMGSim和ASPEN PLUS两种流程模拟软件，选择适宜的物性方法，对含硫污水汽提过程进行了模拟，模拟结果与实际数据进行对比，误差在允许范围内。应用流程模拟模型，分析装置存在的问题及可能的原因，优化装置实际操作参数，达到节能、节水、提高净化水质量的效果。
1 含硫污水汽提工艺介绍
国内炼油厂的含硫污水汽提普遍采用单塔汽提或双塔汽提工艺流程[2]，主要由含硫污水预处理、含硫污水汽提、氨精制等部分组成。一定温度和压力下的含硫污水经过预处理，去除易挥发组分和油后，进入汽提塔汽提，塔顶出气含有较高浓度的H2S，塔底分离出净化水，中段抽出含有高浓度的氨，进入氨回收系统。表1给出了国内几套汽提装置含硫污水组成及汽提工艺。
作者简介：张丹丹，女，1985年2月3日出生，2011年7月毕业于河北工业大学，获得化学工艺专业硕士学位，目前在北京圣金桥信息技术有限公司担任流程模拟工程师，主要从事石油化工行业流程模拟技术研究。通讯地址：北京市海淀区清华东路17号金码大厦B座705室，100083，010-82838828-8027，zhangdd01@cnpc.com.cn。
表1含硫污水汽提装置工艺介绍及污水组成
Table 1 Inlet sour water compositions of different stripping processes
Item Process Sour water mg/l
H2S NH3 CO2
DaLian Petrochemical Single stripping and side line drawn 4000 8000 100
JinXi Petrochemical Single stripping and side line drawn 14365 15388 2288
YanShan Petrochemical Single stripping and side line drawn 7000 8000 500
DuShanzi Petrochemical Single stripping and side line drawn 17760 10277 100
FuShun Petrochemical Single stripping and side line drawn 3986 2257 2634
2 含硫污水汽提过程流程模拟
工业中的含硫污水主要是常压蒸馏装置、催化裂化装置、焦化装置、硫磺回收装置、重整装置等排放的酸性水，其中含有较高浓度的H2S、NH3、CO2，由于这三种气体极易溶于水且发生电离，形成了一个H2S-NH3-CO2-H2O挥发性的四元弱电解质体系，溶液中含有NH4+、H+、HCO3-、CO32-、HS-、S2-电解质离子。对于弱电解质体系过程的模拟，目前常用的商业化软件有ASPEN PLUS、VMGSim、PRO/Ⅱ、HYSYS等。ASPEN PLUS提供APISour及电解质包、VMGSim提供AMINE及APIsour、PRO/Ⅱ内置酸性水专用包来模拟此过程，模拟的难点就是弱电解质水溶液物性的计算。
自1949年Van Krevelen第一个提出挥发性弱电解质水溶液的热力学模型以来，Edwards[3]、Beutier[4]、Chen[5]、Bemardis[6]、Pawikowski[7]、Kawazuishi[8]、周家驹[9]、郭天民[10]、贾铁[11]等人对此类的热力学理论进行了深入研究，提出了不同的模型，大致可以归纳为：（1）扩展的Pizer模型；（2）扩展的NRTL模型；（3）扩展的UNIQUAC；（4）状态方程法等。随着计算机的快速发展，产生了很多商业化流程模拟软件，常用软件有ASPEN PLUS、VMGSim、PRO/Ⅱ、HYSYS等。选用的物性系统主要有AMINE、APISour及电解质方程(ELECNRTL)。不同的物性系统包含不同的热力学模型，AMINE物性方法利用Kent-Eisenbeng来计算K值和焓，主要包含的热力学模型有Redlich-Kwong状态方程、Scatchard-Hildebrand状态方程，式1、式2分别给出了这两个方程的表达式。APISour物性方法用API程序来计算K值和焓[12]，用于计算含水、胺、硫化氢和二氧化碳的小浓度含硫污水系统，对于高浓度的含硫污水系统，通常使用ELECNRTL方程物性方法，其主要包含的热力学模型有Redlich-Kwong状态方程、NRTL电解质模型，式3、式4给出了NRTL方程的表达式。
(1)
其中
