低溫甲醇洗技術及其在煤化工中的應用探討

褚鵬 陳乾乾 徐帥

摘 要：一直以來，煤炭與人們的生活和社會的發展都有著密切的關系。而由于低溫甲醇洗技術在凈化氣體方面有著非常顯著的效果，因此在煤化工的經營和生產當中得到廣泛的應用。文章在此就以低溫甲醇洗技術作為主要研究對象，首先闡述了低溫甲醇洗技術的相關原理以及工藝方面的基本流程，之后對低溫甲醇洗技術在煤化工行業當中的基本應用方式展開了探討，旨在對推進我國煤化工企業的發展進程起到一定的幫助作用。

關鍵詞：低溫甲醇洗技術；煤化工；應用

引言

煤經氣化爐加壓氣化后得到的變換氣中不僅含有氫氣和一氧化碳，還含有一定量的二氧化碳、硫化氫和羰基硫等酸性氣體，各種氣體的含量主要是受氣化的工藝條件和方法影響而產生的變化[1]。如果不能很好的去除和降低這些酸性氣體，則會導致下游工序觸媒中毒，進而發生生產異常[2]。低溫甲醇洗技術其氣體凈化工藝較為高效、不但吸收能力大、而且選擇性好的同時氣體凈化度程度也很高。低溫狀態下的甲醇在-30℃到-70℃的低溫下，甲醇可以脫除氣體中的H2S、COS、CS2、汽油、RSR、C4H4S、芳香烴、CO2、HCN、NH3等多種雜質，此外還可以脫除水進而起到干燥氣體的作用[3]。目前，該技術已經被廣泛用于煤制甲醇、煤制烯烴等煤化工企業，并得到了較好的應用效果。

1低溫甲醇洗的工藝特點及流程

1.1低溫甲醇洗的工藝特點

（1）在低溫高壓下，酸性氣體在甲醇中的溶解度很大，甲醇的循環量小，動力消耗大。（2）凈化度較高，從甲醇洗滌塔出來的工藝氣中CO2為8mg/L，CH3OH為10mg/L，S<1mg/L，不含水。（3）選擇性較好，在工藝條件下，酸性氣體在甲醇中的溶解度為H2的100倍，有效氣體損失很少。（4）容易再生，減壓后溶解氣體逐漸解析回收，甲醇熱再生后經冷卻冷凝，循環使用。（5）以甲醇作為吸收劑，甲醇廉價易得。

1.2低溫甲醇洗工藝流程

低溫甲醇洗裝置主要由氣體吸收裝置和溶劑的再生裝置組成。主要包括吸收塔，中壓閃蒸罐，CO2解析塔，熱再生塔，共沸塔，精餾塔，以及一系列的換熱器。其中典型的低溫甲醇洗裝置工藝流程如下所述，主要介紹一步工藝法。一步法工藝流程是CO2和H2S全部在一個塔內進行，吸收塔內的CO2經過閃蒸和汽提后能夠大部分被脫除，而H2S經過熱再生裝置進行脫除，這樣可以實現溶劑的再生。原料氣經過換熱器被冷卻，冷卻氣進入氣液分離器。經氣液分離器分離出的氣相進入到吸收塔底部吸收H2S，之后進入吸收塔上段吸收掉多余的CO2得到凈化氣。液相甲醇和水的混合物進入到精餾塔中使甲醇回收出來。在吸收塔的中段得到富CO2溶液，底部得到富H2S溶液。甲醇溶液經中壓閃蒸回收CO和H2，閃蒸出來的甲醇進入到解吸塔使CO2解吸出來，CO2經過多級壓縮后變成液體。解吸后的甲醇還含有H2S和少量的CO2，利用N2可汽提出剩余的CO2。

2低溫甲醇洗技術及其在煤化工中的應用

2.1在煤制甲醇當中的應用

在煤化工的生產過程當中，通常利用煤制甲醇的工藝技術來獲得甲醇，然而，此工藝技術具有較高的復雜性，而且在生產的時候會形成很多不易處理的酸性性質的氣體。而在使用低溫甲醇洗技術的情況下，就能夠使甲醇的損耗情況得到很大的改善，同時還可以讓酸性氣體得到回收并將其在此加以使用。比如，在利用含硫較低的煤炭生產甲醇的過程中，可以借助于氣化爐進行原料氣的制取，同時實施耐硫變換，然后用低溫甲醇洗技術對凈化氣進行制取，將產生的凈化氣壓縮為7.5兆帕，最后在合成塔的作用下得到粗甲醛。需要注意的是，一定要使用低溫甲醇洗技術對變化階段加以處理，使酸性氣體能夠完全得以脫除，以此確保酸性氣體不會影響到催化劑的使用時間。

2.2在煤制合成氨當中的應用

在利用煤取得合成氨的過程中，要利用低溫甲醇洗技術對其中形成的粗煤氣進行相應的處理。在處理的時候，要先使用煤氣化的相關工藝來得到粗煤氣，然后對粗煤氣實施一氧化碳的轉化和酸性氣體的脫除工作，在合成器內部將氨合成出來。在對酸性氣體實施脫除的時候，可根據魯奇低溫洗六塔的相關流程，對變換氣的質量、系統中的溫度和甲醇的循環總量進行適當的調整。借助于這種裝置取得的硫量一般情況下都會小于0.1μL/L，這樣就能夠確保后續的生產與工藝的實施具有較高的安全性。低溫甲醇洗技術不同于其他的工藝技術，其在對合成氨進行制取的過程當中，都呈現出了溶劑損耗低、工藝耗能少以及氣體凈化度高的特點。

2.3在煤制天然氣當中的應用

在煤制天然氣的生產當中使用低溫甲醇洗技術，能夠使煤氣在被凈化后，流向甲烷化反應器的內部，以此使制取出的天然氣具有較高的純度。在氣體煤化工的生產中，煤制天然氣生產時的過程是具有較高復雜性的，在完成了煤炭氣化與一氧化碳轉化后，還要用低溫甲醇洗技術對煤氣進行進一步的凈化。比起其他的凈化煤氣工藝，低溫甲醇洗技術在壓力和溫度的設定方面有著更好的效果，可以將煤氣當中含有的硫化氫、COS和二氧化碳等氣體進行充分的脫除，以此確保制取天然氣的過程可以更加的安全。實際上，在酸性氣體的脫除方面，許多發達國家早已大范圍的采用了低溫甲醇洗技術。

3目前低溫甲醇洗技術存在的問題

3.1系統甲醇消耗大

甲醇的消耗有如下途徑：（1）CO2吸收塔中除沫器除沫效果不好，甲醇夾帶在上升的氣體中，甲醇會被凈化氣帶走。（2）尾氣水洗塔水洗的效果不好，甲醇會被尾氣帶走。（3）甲醇水分離塔操作不當或操作溫度過高，甲醇會被廢水帶走。（4）CO2吸收塔進料貧甲醇泵出口水冷器泄漏，由于泵出口壓力遠大于循環水側壓力，甲醇漏入循環水中，造成甲醇消耗大。

3.2熱再生系統水冷器泄漏或熱再生塔進料加熱器泄漏

由于熱再生塔塔頂水冷器氣相側壓力低于循環水側壓力，一旦水冷器泄漏，將會導致系統水含量上升，進而影響吸收，從而造成總硫超標。熱再生塔進料加熱器熱負荷較大，開停車過程中溫度變化較大，管板與換熱管焊接處產生熱應力，導致管板泄漏，富甲醇漏入貧甲醇中，從而造成凈化氣總硫超標。

3.3甲醇水分離塔工況不穩定

影響甲醇水分離塔的原因從工藝方面來看，主要從進料量、進料溫度、回流量、進料組成、操作壓力、蒸汽壓力及溫度、靈敏板溫度、塔底溫度等因素分析。從設備方面來看，主要從塔板是否被有機聚合物堵塞、塔盤是否脫落、影響塔內介質的傳質傳熱等因素分析。

4技術發展

目前，低溫甲醇洗技術已經被廣泛應用于煤制甲醇、煤制合成氨、煤制天然氣等煤化工領域。此外，國內還有很多在建大型煤制合成氨、煤制二甲醚、煤制甲醇、煤制天然氣、煤制氫等生產裝置在經過對多種酸性氣體凈化工藝的分析比較后最終仍是選用了穩定性較好的低溫甲醇洗技術，充分顯示了該技術良好的應用勢頭和廣闊前景[5-6]。

結束語

低溫甲醇洗凈化工藝是將粗煤氣中硫化氫、二氧化碳等酸性氣體脫除，其具有吸收能力大、操作彈性大、選擇性好、凈化度高、運行費用低的優點，是一種成熟、可靠的節能型酸性氣體凈化工藝。國內諸多大型煤制天然氣、煤制合成氨、煤制氫等生產裝置均選擇了低溫甲醇洗凈化工藝。

參考文獻：

[1]張劍波，王崇.低溫甲醇洗技術及其在煤化工中的應用[J].化工管理，2018（06）：158.

[2]聶磊.低溫甲醇洗技術及其在煤化工中的應用初探[J].化工管理，2017（32）：191.

[3]翟群，張惠青，石江山.低溫甲醇洗技術及其在煤化工中的應用[J].化工管 [4]胡春紅.低溫甲醇洗技術及其在煤化工中的應用[J].中國新技術新產品，2016（22）：98-99.

[5]趙洋.低溫甲醇洗技術及其在煤化工中的應用研究[J].化工管理，2016（20）：219.