低溫甲醇洗技術及其在煤化工中的應用

晉妍

摘 要：煤炭是現代社會生產和生活中不可或缺的重要能源，其化工產業牽涉到多個方面，也需要多種技術。基于此，本文分別就低溫甲醇洗技術的原理、特點以及低溫甲醇洗技術在煤化工中的應用兩方面進行分析，給出氣體吸收能力極強、凈化度高等技術優勢和煤制甲醇、煤制天然氣等工藝，為后續工作提供參考。

關鍵詞：低溫甲醇洗技術;煤化工;煤制甲醇;煤制天然氣

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.16.062

0 前言

煤化工是指以煤為原料，經化學加工使煤轉化為氣體、液體和固體燃料以及其他化學品的過程。常見煤化工產業包括煤的氣化、液化、焦油加工等。該過程中，各類新技術和工藝得到了催生、應用，低溫甲醇洗技術是其代表之一，就低溫甲醇洗技術的原理、特點、應用等內容進行分析，具有突出的現實意義。

1 低溫甲醇洗技術的原理和特點

1.1 低溫甲醇洗技術的原理

在煤化工生產活動中，氣體初步制備后往往混雜二氧化碳、硫化氫等酸性氣體，對生產活動和生成物質量存在不利影響，尤其是硫化物，可能導致高污染和中毒問題，低溫甲醇洗技術應用的核心原理在于酸性氣體的脫除。具體作業過程中，冷甲醇被作為吸收溶劑，溫度較低的情況下，甲醇的物理特點決定其可以有效吸收二氧化碳、硫化氫等酸性氣體，實現煤氣凈化。與其他脫硫、脫碳工藝不同，甲醇只需要進行低溫處理就可起效，安全性較高、原理也較為簡單。在此前學者的研究中，借助低溫甲醇洗技術，可實現酸性氣體60%-90%的脫除，效果理想，國內外煤化工生產中均廣泛應用該技術[1]。

1.2 低溫甲醇洗技術的特點

低溫甲醇洗技術的優勢突出，特點體現在溶劑廉價、氣體吸收能力極強、凈化度高、技術成熟等方面。該技術所需的核心溶劑為低溫甲醇，較容易獲取和制備，但需要重視操作，避免甲醇泄露和中毒。甲醇吸收能力的強弱，主要取決于用量、對象總量以及溫度，一般溫度較低的情況下，甲醇吸收力較強。凈化度的分析上，已有學者在研究中發現，甲醇溶液不會在正常情況下氧化或降解，二氧化碳的脫除效果可達到10ppm以下，硫化氫的脫除效果可達到0.1ppm以下。技術成熟性方面，現有技術滿足溶液多次使用要求，所需設備可在多個國家進行生產、制造。值得注意的是，我國尚不具備完整生產設備的能力，進口依賴性高，也增加了工藝應用的成本[2]。

2 低溫甲醇洗技術在煤化工中的應用

2.1 甲醇相關應用

低溫甲醇洗技術可用于甲醇自身的制備，一般流程為：煤炭的氣化、一氧化碳轉化、低溫甲醇處理、合成。在低溫甲醇處理環節，要求將甲醇溶液的溫度控制在零下50℃左右，借助動力設備，將氣化、轉化后的混合氣體，置入甲醇溶液的底部，持續提供少許動力，使甲醇溶液可以與混合溶液充分反應，再利用煤氣密度低的特點，使硫化氫、二氧化碳脫離后的潔凈氣體能夠自然上浮，通過收集器進行氣體收集即可。在此過程中，一算、丙烯、二甲醚等物質也可同步得到分離和制備。甲醇制備過程中，需要重視的因素包括溶液溫度、動力水平等，一般溶液溫度在零下50℃左右，動力水平不超過0.2MPa，以免氣體快速溢出，無法得到收集。

2.2 天然氣相關應用

天然氣的制備也可借助低溫甲醇洗技術進行。煤中含有大量的可燃物質，氣化后利用價值高，制備為天然氣有利于煤的充分燃燒和利用。我國天然氣用量較大，煤制天然氣也有助于解決資源短缺問題。工藝流程上，首先對煤進行氣化處理，選取合適的碳氫配比后，去除酸性氣體，最后將脫除后的氣體輸入甲烷反應器中制備純度較高的天然氣。該工藝下甲醇的溫度一般在零下40℃到零下50℃之間，碳氫配比可維持在2.05-2.15之間。酸性氣體脫除環節，也需要借助設備提供少量動力，實現溶液與混合氣體的充分接觸，要求反應過程中維持溫度環境的穩定。最后通過碳吸附工藝實現雜志的優化脫除，以甲烷合成設備制備天然氣。該過程中，應強調設備的密閉性，避免出現天然氣、煤氣泄漏問題，并原理明火和電源等危險源。

2.3 氮相關應用

氮類物質的制備，主要通過氮單質、苯胺、硝酸等物質的聯合生產實現。該技術的基本流程為，將煤加工為氣體，提供基礎的甲醇溶液脫離酸性氣體，之后改變反應溫度，將生成物置入另一個反應室中，添加其他元素和催化劑，利用化學反應進行氮元素和相關物質的制備。在此過程中，甲醇溶液的作用在于早期進行酸性物質脫離，可視作氮類物質制備的輔助性技術。該工藝的核心點在于保證反應溫度的可控性，確保不同反應室之間存在物理形式的連接，且可以通過參數調整的方式隨時控制反應進度和速率。如添加的催化劑中，包括鹽類物質，反應物則包括液體、氣體等多種形式，應在進行生產作業前核準參數，用量，反應開始后通常采用遠程操控的方式，智能化適應工作需求，進行原料和各類物質比例的計算、調控，確保工作高效率和安全性。此外，氮類物質制備完成后也要求做好保存，避免氧化。

3 總結

綜上，現代煤化工生產活動對技術的要求越來越高，低溫甲醇洗技術因此得到應用和重視，該技術的原理是酸性氣脫除技術，特點在于溶劑廉價、氣體吸收能力極強、凈化度高、技術成熟。在煤炭工生產活動中，甲醇、天然氣以及氮等均可借助低溫甲醇洗技術進行生產，了解、應用該技術也是工業發展的需要。

參考文獻：

[1]康健.低溫甲醇洗技術及其在煤化工中的應用[J].能源技術與管理，2017，42（04）：154-155.

[2]井長慧.試論低溫甲醇洗技術在煤化工中的應用策略[J].中國石油和化工標準與質量，2017，37（09）：88-89.

作者簡介：晉妍（1988-），女，山西長治人，碩士研究生，助教，研究方向：煤化工。