低温甲醇洗技术在煤化工中的应用

低温甲醇洗技术在煤化工中的应用

马凡波 马涛

兖矿新疆煤化工有限公司 新疆乌鲁木齐市 830000

摘要：煤化工行业是我国一大经济支柱产业，近年来，我国加强了环保意识使得煤化工发展受到限制。低温甲醇洗技术的引入极大的改善了煤化工行污染问题，使得煤化工行业能可持续发展。本文简单阐述了低温甲醇洗的原理，分析了低温甲醇洗的技术优势，介绍了低温甲醇洗技术在煤化工行业中净化气体方面的应用。

关键词：低温甲醇洗；优势；煤化工

引言

原料煤经过加压气化所产生的粗煤气主要成分除了含有合成所需要的CO、H2等有效气体外，还含有部分CO2、H2S、CH4、COS、NH3、HCN、N2等会引起下游装置催化剂中毒的气体杂质。粗煤气在经过一氧化碳变换单元调节好下游装置所需的有效气体氢/碳比后，需要将其他无效组分脱除才能送往下游装置。脱除原料气中的无效组分常用的方法有三种，即:化学吸收法、物理吸收法、物理化学吸收法。低温甲醇洗技术属于一种典型的物理吸收法。此项技术是以甲醇作为吸收溶剂，利用其在高压低温状态下对CO2、H2S等无效组分的溶解度极大，对下游工艺所需的有效组分CO、H2溶解度却较低，且溶剂易再生等特点，实现对原料气中酸性气体杂质的分段吸收和脱除。该技术在工业生产中的合成氨以及甲醇、煤制甲醇、煤制合成氨、工业制氨以及城市煤气和天然气脱硫等工艺生产中应用较为广泛，属于工业生产中针对酸性气体比较常用的净化工艺。目前，国内外低温甲醇洗技术有林德、鲁奇和大连理工3种工艺。

1特点

低温甲醇洗技术具有多方面的优越性，具体表现为:①吸收酸性气体的能力很强，同时具有很高的气体净化度，因此其净化后的气体应用更加高效。②具有较好的选择性，可以分段、选择性进行气体的脱碳和脱硫，回收得到的二氧化碳纯度较高，可以满足尿素的生产需要，同时也可以从尾气中直接回收硫磺。③在吸收气体时溶液不起泡，具有优异的热稳定性和化学稳定性，对稳定生产作用显著。④甲醇溶液在低温环境下可以再生富甲醇，为冷却气体提供了物质基础，节省了溶剂的循环量，操作费用相对较低。⑤甲醇自身的酸性较弱，在吸收酸性气体时不会侵蚀设备，节约了设备的投资费用。⑥获取甲醇溶液的途径广泛，且价格低廉。低温甲醇洗技术除了以上优势外，也存在一些缺陷，如低温甲醇洗技术工艺流程较长、操作过程较为复杂等，这些缺陷同时也给维修工作带来了困难。

2低温甲醇洗技术在煤化工的实际应用

2.1煤制甲醇工艺

甲醇属于饱和醇，他是醇中最简单的构造，是化工原料的重要材料之一，是非常清洁的液体染料，已经在工业中运用的非常多。目前约有三成左右的甲醇用来生产工业产品甲醛，另一个重要用途是生产甲基化剂，同时也生产甲氨、丙烯酸甲酯等衍生产物，甲醇也能生成醋酐、碳酸二甲酯、醋酸、甲酸甲酯等一系列衍生物。化工行业的进步有目共睹，甲醇也成功的制成了乙醛、乙二醇等衍生物。通过近些年来化工实践的不断发展，低温甲醇洗技术在煤制工艺中，具有明显的优势，具体表现为以下几个方面。（1）能够精准调控气体内含有CO2的具体值。煤制的甲醇工艺内含有一定量的CO2气体，这样可以减少二甲醚在反应过程中的产出量，也会在一定程度上一致CO向CO2转化，对微调触煤床层内的稳定非常有利，防止温度过高，最大程度保护了催化剂的活性，降低催化剂的结碳，对增加催化剂的使用寿命具有积极的作用。在这个过程中需要严格控制净化空气中CO2的含量在（3.42±0.2）%之间。在实际的生产过程中，如果CO2的含量偏离范围内的值，可以实行热再生工况、控制循环量、氨冷器、精洗段气相旁路等方式微调。（2）在快速的调整中控制空气中的硫的含量值，要低于0.1mg/L。甲醇和合成时，很多硫化物在合成的过程中，如果控制不好会使催化剂中毒，使催化剂的活性减少，降低催化剂的总体使用水平。在平时的生产时，若总硫的含量超过限定值时，使用冷却和循环量的方式可以微调，可以将总硫控制在合理的范围内。（3）吸收的选择性比较大。CO2和H2S可以实现在同个设备的不同部位或者是不同设备进行吸收，在不同条件和设备进行回收时，在低温条件下，甲醇溶液中的CO2和H2S的溶解度都很高，吸收溶液的循环量都比较小，特别是当原料气体压力比较大时这个现象更加明显。低温时，甲醇溶液在CO和H2的溶解度比较小，甲醇的蒸汽压也比较低，有用气体和溶剂的损失处于比较低的状态。（4）调节H2S的浓度。不断的调整H2S回到浓缩塔循环气流量。使得塔内的半贫甲醇的工艺条件处于稳定和平衡的状态，实现酸性气体中H2S和回收需要硫工艺值互相平衡。

2.2在煤制天然气中的应用

天然气是一种生活必须的清洁能源，我国天然气资源难以满足国人生活需求。煤制天然气技术正好解决了我国天然气缺口，同时也使煤深度被利用。煤制天然气技术的工艺流程大致可概括为：煤气化成粗煤气后冷却，冷却后的气体进入低温甲醇洗装置脱除杂志气体变成净化气，然后再到甲烷化装置中合成甲烷。由于煤气化形成的粗煤气中含有大量的酸性气体杂质，如直接进入甲烷合成装置会影响甲烷产品质量，因此进入前必须净化气体。粗煤气经低温甲醇洗装置后，可以有效的除去二氧化碳和二氧化硫等杂质气体，同时能使回收的有害气体再利用形成有机化学品，提高经济价值又保护环境。因此在煤制天然气中应用低温甲醇洗技术保障了甲烷的安全环保生产，使得煤制天然气技术路线既经济高效又环保，符合我国国情发展需要。

2.3煤制合成氨

随着农业的不断发展，化肥的需求量也随之增大。合成氨是生产化肥的主要原料，用于生产尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵化肥，此外，以氨为原料的化学品还有聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等。煤制合成气是当前合成氨生产的主要方法，通过煤炭转换得到合成气，再利用低温甲醇洗技术，吸收净化分离合成气，为合成氨提供主要原料二氧化碳。由此可见，低温甲醇洗技术在合成氨中的地位。

2.4煤化工领域的其他方面

低温甲醇洗技术除了在上述领域的应用外，还在很多其他领域也得到了广泛应用，同时也发挥出了显著的作用。低温甲醇洗技术具有强大的对超强酸性气体的吸收能力，正因为如此使得低温甲醇洗技术具有非常广的应用范围。如采用低温甲醇洗技术可以制备煤制乙二醇草酸醋，可以为工业生产提供原料。此外，由于低温甲醇洗技术需要的原料容易取得、价格也较为廉价，这就降低了工业生产原料的成本，提高了企业的经济效益。

结语

目前，对现代煤化生产活动技术的要求越来越高，因此应用了低温甲醇洗技术，低温甲醇洗技术在工业领域得到广泛应用，尤其在煤化工业中发挥了重要作用。近年来，我国低温甲醇洗技术的应用取得了重大进展。一些设备己经实现了国产化，但我国的技术仅适用于中小型设备，这项技术在应用过程中仍然存在很多问题，在国外引进髙级技术也需要大量资金，因此煤化工的持续发展成为开发大型低温甲醇洗技术的迫切问题。在煤化工应用低温甲醇洗技术的过程中，发现了该技术的不完美和存在的问题，必须有效地处理这些问题，不断深入研宄和改进，才能促进低温甲醇洗技术的持续发展。

参考文献

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[3]佟黎明.低温甲醇洗技术在煤化工企业应用进展[J].化工管理,2018(23):217.