低溫甲醇洗工藝及其在煤化工中的應用

摘 要：煤化工行業是我國一大經濟支柱產業，近年來，我國加強了環保意識使得煤化工發展受到限制。低溫甲醇洗技術的引入極大的改善了煤化工行污染問題，使得煤化工行業能可持續發展。本文簡單闡述了低溫甲醇洗的原理，分析了低溫甲醇洗的技術優勢，介紹了低溫甲醇洗技術在煤化工行業中凈化氣體方面的應用。在社會經濟快速發展的過程中，我國能源不足的問題逐漸突出，環境污染問題不斷改善，所以大多數煤化工行業使用低溫甲醇洗技術。合理應用低溫甲醇洗技術，可以提高工作效率和質量，降低環境污染，提髙資源利用效率。分析低溫甲醇洗技術在煤化工中的合理應用，可為各項工作的有序發展奠定基礎。低溫甲醇洗的工藝原理是物理吸收，主要用于凈化氣體，具有吸附性好、選擇性高和環保等特點。本文從各方面分析了低溫甲醇洗的技術優勢，并深入討論了其在煤化工領域中的實踐運用。

關鍵詞：低溫甲醇洗;優勢;煤化工

0 引言

低溫甲醇洗技術屬于一種典型的物理吸收法。此項技術是以甲醇作為吸收溶劑，利用其在高壓低溫狀態下對CO2、H2S等無效組分的溶解度極大，對下游工藝所需的有效組分CO、H2溶解度卻較低，且溶劑易再生等特點，實現對原料氣中酸性氣體雜質的分段吸收和脫除。該技術在工業生產中的合成氨以及甲醇、煤制甲醇、煤制合成氨、工業制氨以及城市煤氣和天然氣脫硫等工藝生產中應用較為廣泛，屬于工業生產中針對酸性氣體比較常用的凈化工藝。

1 低溫甲醇洗技術的原理

現如今，絕大部分煤礦企業都會采用甲醛作為低溫甲醇洗技術的核心，這主要是因為在經歷很多的研究分析之后發現，甲醇是非常適合作為甲醇洗技術的吸收溶劑。這主要是因為在經過多項研究成果對比后，發現甲醇更容易溶解于酸性液態溶液中，而且還不容易融入到有效氣體當中，能夠很好地排除其他雜質氣體。將甲醇作為甲醇洗技術的核心時，可以應用甲醇在各種環境下，面對不同的環境氣壓，甲醇所起作用也各不相同。如低溫高壓時的甲醇就是其吸收作用，而在高溫低壓下卻起著釋放的作用。除此之外，甲醇還能夠在使用過程中釋放出那些雜氣體。對于甲醇洗技術來說，氣體凈化步驟如下：首先，要保障溫度適宜。對于甲醇洗技術來說，最適宜其工作的溫度就是-50℃，因為在這種低溫環境中才能夠讓甲醇的作用發揮到極致。在這種低溫環境中，甲醇可以更好地過濾掉那些雜質氣體，保障剩余氣體的純凈性，還能夠在這種氣溫調節之下控制甲醇對氣體吸收和釋放的效果。其次，做好富甲醇的二次生產工作。為了實現富甲醇的再生產，使用氮氣閃蒸的方法來進行，這樣能夠保障富甲醇能夠重新被利用，使得周圍環境得到更好地保護。與此同時，氮氣閃蒸的方式能夠有效地過濾氣體中雜質，使得低溫甲醇洗技術得到更好的開發利用，還能節約能源。最后，甲醇還可以在引用過程中維持水平衡效應，最終適用于低溫甲醇洗技術中，還能達到環保的目的以及節約能源。

2 低溫甲醇洗技術優勢分析

低溫甲醇洗技術的原理是物理吸收。溫度在零下60度時，以甲醇為溶劑來吸收氣體中的硫化氫、二氧化碳和二氧化硫等酸性氣體，達到凈化氣體的目的。甲醇可通過氮氣汽提塔或者閃蒸等方式再生富甲醇，循環到裝置中，最后甲醇可回收再循環。低溫甲醇洗技術相比其他氣體凈化技術具有很大優勢。具體表現為：①選擇性好，低溫甲醇洗技術在工業應用時能選擇性的吸收氣體中的二氧化碳和硫化氫，且能在同一個塔中進行;②吸收效率高，在適當的壓力和溫度下，甲醇溶液能最大程度的吸收二氧化碳和二氧化硫，且吸收速度快，凈化能力強，其吸收效率比其他吸收劑高很多。同時吸收后的二氧化碳氣體在解吸后生產尿素，硫化氫能生產硫酸或者硫酸;③生產裝置安全性好，甲醇具有受熱穩定，化學性質強，生產吸收過程中溶液不會因為受熱而氣泡，能保證裝置穩定生產;④操作費用低，甲醇是一種廠家化學品，比較容易獲得且價格便宜，酸性低，毒性小，腐蝕性小，設備維護成本低;另甲醇在低溫下能再生富甲醇，提供冷卻介質，節省循環甲醇量。

綜上所述，甲醇在適當條件下作為吸收劑的甲醇低溫洗工藝流程運行穩定，凈化尾氣，原材料便宜易得，能回收再利用，污染小，生產中能產生富甲醇節約能源，雖設備投入成本高，但維護費用低，既經濟又環保，故甲醇低溫洗技術能廣泛應用在氣體凈化領域。

3 低溫甲醇洗技術在煤化工中的應用

3.1 在煤制甲醇中的應用

甲醇是一種重要的化工原材料，利用甲醇可以生產甲醛、二甲醚、甲基化試劑等有機化學品。實際工業生產中，生產甲醇的方法很多，最主要的工業生產方法是利用煤制取甲醇。煤制甲醇的生產過程包括煤氣化，氣化后的CO變換為CO2，再接著粗煤氣進入低溫甲醇洗工序進行脫硫脫碳凈化氣體，凈化后的氣體進入甲醇合成工序得粗甲醇，再精餾得甲醇產品。在煤氣化和CO變換工序中會發生副反應，產生大量的CO2和H2S等雜質氣體，如將雜質氣體一并引入甲醇合成工序中，將會引起生產的甲醇產品質量差，產量低，提純難等問題。因此在氣體進入甲醇合成工序前就應該凈化氣體，嚴格控制水煤氣的氫碳比。在凈化氣體工序中低溫甲醇洗技術就能實現脫碳脫硫的目的，有效的分段除去二氧化碳和硫化氫，而且回收的硫化氫能再次被利用生產硫酸等，回收的二氧化碳可利用生產尿素。在煤制甲醇中使用低溫甲醇洗技術能改善甲醇產品質量，延長催化劑的使用壽命。由此可見，在煤制甲醇工藝中只有使用低溫甲醇洗技術凈化水煤氣才實現煤炭向甲醇的轉換，生產高純度的甲醇產品。

3.2 在煤制天然氣中的應用

天然氣是一種生活必須的清潔能源，我國天然氣資源難以滿足國人生活需求。煤制天然氣技術正好解決了我國天然氣缺口，同時也使煤深度被利用。煤制天然氣技術的工藝流程大致可概括為：煤氣化成粗煤氣后冷卻，冷卻后的氣體進入低溫甲醇洗裝置脫除雜志氣體變成凈化氣，然后再到甲烷化裝置中合成甲烷。由于煤氣化形成的粗煤氣中含有大量的酸性氣體雜質，如直接進入甲烷合成裝置會影響甲烷產品質量，因此進入前必須凈化氣體。粗煤氣經低溫甲醇洗裝置后，可以有效的除去二氧化碳和二氧化硫等雜質氣體，同時能使回收的有害氣體再利用形成有機化學品，提高經濟價值又保護環境。因此在煤制天然氣中應用低溫甲醇洗技術保障了甲烷的安全環保生產，使得煤制天然氣技術路線既經濟高效又環保，符合我國國情發展需要。

3.3 在煤制油中的應用

在煤制油工藝中使用低溫甲醇洗技術也是為了除去粗煤氣中的酸性氣體，凈化粗煤氣，凈化氣在進入合成塔在制備純凈的油制品。這樣形成的經燃燒后不會產生大量廢氣污染環境，低溫甲醇洗技術在煤制油中的應用大大改善了此項技術的環保問題，足見低溫甲醇洗技術的重要性。

3.4 煤制合成氨中的應用

工業上生產氨主要是為了制備化肥，解決國情需要。目前氨的生產方式主要是煤制合成氨，通過煤炭轉化成為水煤氣，再經低溫甲醇洗裝置，吸收不需要的氣體得純凈的凈化氣，為合成氨提供主要的原料二氧化碳。因此，低溫甲醇洗技術在煤制合成氨中有著舉足輕重的作用。

4 結束語

煤化工項目對水、電的消耗巨大，同時會造成大量污染，不利于節能減排。現代煤化工的發展要以可持續發展為基礎前提，在資源充足的地區合理開發。在符合我國當前發展形式下做好風險分析，以期能夠獲得更好的經濟效益。

參考文獻：

[1]田建輝，韓舟.現代煤化工產業技術發展現狀與風險[J].石化技術，2017，24（09）：142-142.

[2]孟艷芳，關建鎖.對國內常見低溫甲醇洗工藝的分析與論述[J].山東化工，2015（15）：87-88.

[3]張魁.低溫甲醇洗裝置出口合成氣總硫超標原因分析及對策[J].天津化工，2014，28（6）：35-38.

[4]王峰，李俠，石銳.低溫甲醇洗工藝的技術優勢及運用實踐探微[J].化工設計通訊，2018，44（11）28.

[5]崔永兵.低溫甲醇洗技術的煤化工中的應用[J].化工設計通訊，2019（4）：24-25.

作者簡介：

杜艷（1983- ），女，漢族，籍貫：山西省長治市沁縣，本科，工程師，研究方向：煤化工發展。