浅析大型煤制甲醇装置合成气净化技术

浅析大型煤制甲醇装置合成气净化技术

杨罗清

新疆广汇新能源有限公司，新疆 哈密 839303

摘要：随着我国经济的持续发展，国内煤化工项目先后开始正式运行，促使相关产品逐渐趋向多元化，由于多类型的煤炭产品、各种气化工艺的改进，促进了气体净化技术的不断发展。截至当前，业界基本上通过物理吸收法来对煤制合成气进行净化，具体分为热法和冷法。其中，热法最具代表的当属Selexol工艺，南化集团研发中心研发了NHD法，其与上述方法大致相当，冷法即低温甲醇洗。通常在气体精制方案中，煤制合成气的装置热法配甲烷化，在此基础上，配备相应的氢回收装置，而冷法配甲醇洗是一个非常良好的方法。我国现有相关装置普遍存在出口净化不完善的问题，鉴于此，本文根据某煤制甲醇Lurgi低温甲醇洗装置的实际情况，深入地探讨了合成气净化技术。

关键词：煤制甲醇装置；气体净化技术；物理吸收法；

引言

近十年来，国内大型煤化工项目相继投产，煤化工产品为系列化、多元化发展。建议通过对不同类型煤炭、气化过程和后系统系统中气体成分的调整和修正，继续发展气体清洗技术。目前，煤合成气净化技术主要采用物理吸收法，物理吸收法分为高温法和低温法。纤维素工艺是众所周知的高温工艺，中国南华集团设计开发研究所开发的NHD工艺实际上与纤维素工艺相似，但冷工艺意味着甲醇的低温清洗。一般来说，在对合成气单元进行煤气化的气体处理方式中，将甲烷化以热方式混合，调整氢气回收装置更合理，将甲醇的清洗与冷方法混合更好。

1甲醇合成气净化

甲醇合成气净化方法主要采用湿法脱硫和干法脱硫，其中湿法脱硫通过溶液吸收去除硫化物，包括物理吸收、化学吸收、物理化学吸收和湿法氧化。干法脱硫是使用固体吸收剂或吸附剂来去除硫化物，如活性炭法、FeO法、钼铁(钴)加氢法、氧化锌法等。

2合成气净化技术

2.1Selexol法

该方法是Allid于20世纪60年代研究的一种方法。它主要是以聚乙二醇二甲醚混合物为溶剂，还叫做Selexol剂，它对各种气体的溶解度存在一定的区别，20世纪80年代初期，主要是在合成气中脱除二氧化碳时使用，随后用于脱除气体中的酸性气体成分。由于二氧化碳在elexol溶剂里溶解度非常高，是其它有效气体的50倍甚至更多，而硫化氢的溶解度却明显高于二氧化碳，所以它不仅可以将CO2脱除，还可以将硫化物脱除。具有相对稳定的理化性能，不会出现降解、起泡；同时溶剂具有较小的蒸发损失，能耗也较低，不会腐蚀设备，因此很多厂家在生产过程中将其当作净化吸收溶剂使用。这个方法适用以下情况：18～60℃，0.7～10MPa，再生可采用闪蒸、汽提。需指出的是这种溶剂大部分依赖于进口，价格较高。

2.2低温甲醇洗

低温甲醇洗技术随着现代社会科学技术的不断发展，在大型煤-甲醇装置的净化系统中成熟和测试。在技术过程中，技术和技术之间存在着一些差异，但由于相关人员的不断研究和努力，差异最大限度地减少了，这种进展非常值得注意。但是，也有一些特殊情况，例如酸性气体在低温下或多或少不可替代的事实，以及为满足各后续甲醇合成装置的材料要求而存在的恶劣稳定性。吸收过程中，温度和压力越高，分子的分散速度就越高，吸收速度就越快，从而保证了气体的正常供应。为了满足各下游甲醇合成装置的材料要求，流入替代装置的水气体可能来自气化装置。回收的热量和锡夫的一部分进入酸性气体清除部，流入替换单元的水气体可能来自气化单元。对于甲醇合成气中密度相对较低的氢和一氧化碳，容易提取，质量干净、高。在不同的压力下，不同的气体可以被低温合成气体甲醇溶解和提取。

2.3甲烷关联分析法

由于KB-Al2O3/Na2SO4柱、TDX-01柱和5A分子筛柱能有效分离CH4，CH4可作为关联式，其他物质的含量可换算成CH4的相对含量，用校正面积归一化法计算CH4含量。

2.4NHD净化法

南化集团研发中心研发了这一方法。它主要是以聚乙二醇二甲醚混合物为溶剂，与上一种方法大致相近，所以两者具有相似的净化工艺。该方法能吸收硫化氢与一氧化碳，常温条件下通过偏低的循环量来吸收硫化氢，且在温度相对较低的条件下吸收一氧化碳，优势比较显著，例如消耗溶剂较少，不会腐蚀设备，以及不起泡等，具有相对较好的热、化学稳定性；除此之外，工艺流程比较简单，成本不高，比较容易操作，溶剂能够长时间保持优良的性能。然而，该方法也具有自身的不足之处，即一氧化碳回收率不是很高，解吸获得浓度偏低的硫化氢，不容易回收等。该方法主要应用于中小型煤气化制合成氨厂，具有不错的前景。

2.5变换单元工艺技术

目前，随着科技的发展，净化系统的工作程序是脱硫、转化和脱碳。同时，上游和下游流程必须按此顺序进行，从而提高设备的完整性和可行性。然而，有关的合理性分析和讨论是关于更多设备、更复杂的过程和更多功耗的特征。为了满足相应甲醇后续合成装置的材料要求，进入换向单元的水煤气可以来自气化装置。对于甲醇合成气中密度相对较低的氢气和一氧化碳，易于回收，质量干净、高。在不同的压力下，不同的气体可以用甲醇溶解和回收低温合成气。由于气体也会根据甲醇处理温度而变化，因此低温合成甲醇气体的方法是一种非常重要的方法。回收的热量及其一部分转化为酸性气体单位，以除去硫化物和相应的二氧化碳气体，然后合成甲醇和烯烃。当完成工艺过程时，相关脱硫装置可以直接进行。因此，工艺相对简单，转化后可在一定程度上净化分散气体。采用了两种方法，气体分布和运动，实现了硫电阻剪切过程。在保证一定质量的条件下，甲醇相应地被取代，但也存在特殊情况，如酸性气体在较低的温度和较差的稳定性下在某种程度上不能被取代，以满足相关的后续甲醇合成装置的材料要求。水煤气可以从气化器进入可变装置。

3冷热两种净化工艺技术比较

3.1有机物气体分析

通过高温干馏获得的焦炉煤气含有丰富的有机物，精制后仍然残留有机物，导致加氢脱硫反应器中出现高温结焦现象、催化通道重叠和催化活性降低。因此，本工作选择KB-Al2O3 / Na2SO4色谱柱进行焦炉煤气中有机物成分分析，并获得了16种主要成分的色谱图，以保证主要成分色谱峰的分离程度。

3.2再生温度和能耗

NHD脱硫过程中，溶剂再生温度相对偏高，因此使用的再生蒸汽的温度必须要高，由于溶剂循环量较低，所以需要使用大量的再生蒸汽。为有效减小其能耗，现阶段在溶剂再生过程中一般是将3%～5%的水或水蒸气加到溶剂中，从而能够得到混合蒸汽。选择上述方法，其再生消耗的蒸汽量明显要比低温甲醇洗法高。

结束语

在科技内容方面，煤-甲醇厂净化系统的主要工程相对完成。与甲醇相比，大型工厂净化系统的主要技术是硫的变化技术和低温甲醇净化加工技术。在某些方面，这有助于我们的生活，提高人们的生活质量和水平。在吸收过程中，温度和压力越高，分子的分散速率越高。因此可以更快地吸收，从而提供气体。

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