低溫甲醇洗技術(shù)及其在煤化工中的應(yīng)用

晉妍

摘 要：煤炭是現(xiàn)代社會生產(chǎn)和生活中不可或缺的重要能源，其化工產(chǎn)業(yè)牽涉到多個方面，也需要多種技術(shù)?；诖耍疚姆謩e就低溫甲醇洗技術(shù)的原理、特點(diǎn)以及低溫甲醇洗技術(shù)在煤化工中的應(yīng)用兩方面進(jìn)行分析，給出氣體吸收能力極強(qiáng)、凈化度高等技術(shù)優(yōu)勢和煤制甲醇、煤制天然氣等工藝，為后續(xù)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：低溫甲醇洗技術(shù);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(jīng)化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體和固體燃料以及其他化學(xué)品的過程。常見煤化工產(chǎn)業(yè)包括煤的氣化、液化、焦油加工等。該過程中，各類新技術(shù)和工藝得到了催生、應(yīng)用，低溫甲醇洗技術(shù)是其代表之一，就低溫甲醇洗技術(shù)的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用等內(nèi)容進(jìn)行分析，具有突出的現(xiàn)實(shí)意義。

1 低溫甲醇洗技術(shù)的原理和特點(diǎn)

1.1 低溫甲醇洗技術(shù)的原理

在煤化工生產(chǎn)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(chǎn)活動和生成物質(zhì)量存在不利影響，尤其是硫化物，可能導(dǎo)致高污染和中毒問題，低溫甲醇洗技術(shù)應(yīng)用的核心原理在于酸性氣體的脫除。具體作業(yè)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(diǎn)決定其可以有效吸收二氧化碳、硫化氫等酸性氣體，實(shí)現(xiàn)煤氣凈化。與其他脫硫、脫碳工藝不同，甲醇只需要進(jìn)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(xué)者的研究中，借助低溫甲醇洗技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)酸性氣體60%-90%的脫除，效果理想，國內(nèi)外煤化工生產(chǎn)中均廣泛應(yīng)用該技術(shù)[1]。

1.2 低溫甲醇洗技術(shù)的特點(diǎn)

低溫甲醇洗技術(shù)的優(yōu)勢突出，特點(diǎn)體現(xiàn)在溶劑廉價、氣體吸收能力極強(qiáng)、凈化度高、技術(shù)成熟等方面。該技術(shù)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(qiáng)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(qiáng)。凈化度的分析上，已有學(xué)者在研究中發(fā)現(xiàn)，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(dá)到10ppm以下，硫化氫的脫除效果可達(dá)到0.1ppm以下。技術(shù)成熟性方面，現(xiàn)有技術(shù)滿足溶液多次使用要求，所需設(shè)備可在多個國家進(jìn)行生產(chǎn)、制造。值得注意的是，我國尚不具備完整生產(chǎn)設(shè)備的能力，進(jìn)口依賴性高，也增加了工藝應(yīng)用的成本[2]。

2 低溫甲醇洗技術(shù)在煤化工中的應(yīng)用

2.1 甲醇相關(guān)應(yīng)用

低溫甲醇洗技術(shù)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(zhuǎn)化、低溫甲醇處理、合成。在低溫甲醇處理環(huán)節(jié)，要求將甲醇溶液的溫度控制在零下50℃左右，借助動力設(shè)備，將氣化、轉(zhuǎn)化后的混合氣體，置入甲醇溶液的底部，持續(xù)提供少許動力，使甲醇溶液可以與混合溶液充分反應(yīng)，再利用煤氣密度低的特點(diǎn)，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(jìn)行氣體收集即可。在此過程中，一算、丙烯、二甲醚等物質(zhì)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(guān)應(yīng)用

天然氣的制備也可借助低溫甲醇洗技術(shù)進(jìn)行。煤中含有大量的可燃物質(zhì)，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(jìn)行氣化處理，選取合適的碳?xì)渑浔群螅コ嵝詺怏w，最后將脫除后的氣體輸入甲烷反應(yīng)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?xì)渑浔瓤删S持在2.05-2.15之間。酸性氣體脫除環(huán)節(jié)，也需要借助設(shè)備提供少量動力，實(shí)現(xiàn)溶液與混合氣體的充分接觸，要求反應(yīng)過程中維持溫度環(huán)境的穩(wěn)定。最后通過碳吸附工藝實(shí)現(xiàn)雜志的優(yōu)化脫除，以甲烷合成設(shè)備制備天然氣。該過程中，應(yīng)強(qiáng)調(diào)設(shè)備的密閉性，避免出現(xiàn)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(guān)應(yīng)用

氮類物質(zhì)的制備，主要通過氮單質(zhì)、苯胺、硝酸等物質(zhì)的聯(lián)合生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)。該技術(shù)的基本流程為，將煤加工為氣體，提供基礎(chǔ)的甲醇溶液脫離酸性氣體，之后改變反應(yīng)溫度，將生成物置入另一個反應(yīng)室中，添加其他元素和催化劑，利用化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行氮元素和相關(guān)物質(zhì)的制備。在此過程中，甲醇溶液的作用在于早期進(jìn)行酸性物質(zhì)脫離，可視作氮類物質(zhì)制備的輔助性技術(shù)。該工藝的核心點(diǎn)在于保證反應(yīng)溫度的可控性，確保不同反應(yīng)室之間存在物理形式的連接，且可以通過參數(shù)調(diào)整的方式隨時控制反應(yīng)進(jìn)度和速率。如添加的催化劑中，包括鹽類物質(zhì)，反應(yīng)物則包括液體、氣體等多種形式，應(yīng)在進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)前核準(zhǔn)參數(shù)，用量，反應(yīng)開始后通常采用遠(yuǎn)程操控的方式，智能化適應(yīng)工作需求，進(jìn)行原料和各類物質(zhì)比例的計(jì)算、調(diào)控，確保工作高效率和安全性。此外，氮類物質(zhì)制備完成后也要求做好保存，避免氧化。

3 總結(jié)

綜上，現(xiàn)代煤化工生產(chǎn)活動對技術(shù)的要求越來越高，低溫甲醇洗技術(shù)因此得到應(yīng)用和重視，該技術(shù)的原理是酸性氣脫除技術(shù)，特點(diǎn)在于溶劑廉價、氣體吸收能力極強(qiáng)、凈化度高、技術(shù)成熟。在煤炭工生產(chǎn)活動中，甲醇、天然氣以及氮等均可借助低溫甲醇洗技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，了解、應(yīng)用該技術(shù)也是工業(yè)發(fā)展的需要。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]井長慧.試論低溫甲醇洗技術(shù)在煤化工中的應(yīng)用策略[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)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。