低溫甲醇洗技術(shù)及其在煤化工中的應(yīng)用

牛益 張明

摘 要：煤炭是現(xiàn)代社會生產(chǎn)和生活中不可缺少的重要能源。其化學(xué)工業(yè)涉及多個方面，需要多種技術(shù)，在此基礎(chǔ)上，分析了低溫甲醇洗技術(shù)的原理、特點及其在煤化工中的應(yīng)用。介紹了高吸氣量、高純度的技術(shù)優(yōu)勢，以及煤制甲醇、煤制天然氣的工藝流程，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

引言

煤化工是以煤為原料，經(jīng)過化學(xué)處理，將煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體燃料和其他化學(xué)品的過程。常見的煤化工行業(yè)包括煤氣化、液化、焦油加工等。在此過程中，各種新技術(shù)、新工藝得到推廣應(yīng)用，低溫甲醇洗滌技術(shù)是其代表之一，分析低溫甲醇洗技術(shù)的原理、特點及應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義。

1 低溫甲醇洗技術(shù)的原理和特點

1.1 低溫甲醇洗技術(shù)的原理

在煤化工生產(chǎn)活動中，二氧化碳、硫化氫等酸性氣體在初次制備氣體后經(jīng)常混在一起，對生產(chǎn)活動和生成物質(zhì)特別是硫化物的質(zhì)量有不利影響，可能造成高污染，還有中毒，低溫甲醇洗滌技術(shù)應(yīng)用的核心原理是去除酸性氣體。在具體操作過程中，采用冷甲醇作為吸收溶劑。在低溫條件下，甲醇的物理特性決定了它能有效地吸收二氧化碳、硫化氫等酸性氣體，實現(xiàn)氣體凈化，與其他脫硫脫碳工藝不同，甲醇只需在低溫下進行處理，即可達到高效、安全、原理簡單的目的。在以往的研究中，借助低溫甲醇洗滌技術(shù)，可以去除60%-90%的酸性氣體，效果理想。該技術(shù)在國內(nèi)外煤化工生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。

1.2 低溫甲醇洗技術(shù)的特點

低溫甲醇洗技術(shù)具有溶劑便宜、氣體吸收能力強、純度高、工藝成熟等優(yōu)點。該工藝的核心溶劑是低溫甲醇，容易獲得和制備，但要注意操作，避免甲醇泄漏和中毒。甲醇的吸收能力主要取決于所用甲醇的量、物體的總量和溫度。一般來說，甲醇在較低溫度下的吸收能力較強。在純度分析方面，一些學(xué)者發(fā)現(xiàn)甲醇溶液在正常條件下不會被氧化或降解，二氧化碳的去除效果可達10ppm以下，硫化氫的去除效果可達0.1ppm以下。在技術(shù)成熟度方面，現(xiàn)有技術(shù)滿足多種解決方案的使用要求，所需設(shè)備可在許多國家制造，值得注意的是，中國還沒有完整的生產(chǎn)設(shè)備能力，進口依賴性高，這也增加了工藝應(yīng)用的成本。

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

低溫甲醇洗滌技術(shù)可用于甲醇本身的制備。一般工藝有煤氣化、一氧化碳轉(zhuǎn)化、低溫甲醇處理和合成。在低溫甲醇處理過程中，要求甲醇溶液的溫度控制在零下50℃左右。在動力設(shè)備的幫助下，將氣化和轉(zhuǎn)化后的混合氣體放置在甲醇溶液的底部，持續(xù)提供少量動力，使甲醇溶液與混合溶液充分反應(yīng)，利用低密度氣體制硫。從氫氣和二氧化碳中分離出來的清潔氣體可以自然漂浮，并且可以由收集器收集。在此過程中，丙烯、二甲醚等物質(zhì)也可以同時分離制備。在甲醇制備過程中，應(yīng)注意溶液溫度和動態(tài)水平等因素。溶液溫度一般在零下50℃左右，動態(tài)水平不大于0.2兆帕，避免氣體迅速外溢，無法收集。

低溫甲醇洗技術(shù)在煤制甲醇工藝中有如下的應(yīng)用優(yōu)勢：

（1）凈化氣中二氧化碳含量可快速、準確調(diào)節(jié)。由于煤制甲醇工藝入口氣體中存在二氧化碳，抑制了二甲醚的形成，同時也防止了一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳。（2）凈化氣中的總硫可快速準確地調(diào)節(jié)<0.1mg/L，合成甲醇時，大量硫化物進入合成段，導(dǎo)致合成催化劑中毒，催化劑失活。在正常生產(chǎn)過程中，如果發(fā)現(xiàn)凈化氣中的硫含量超標，可以迅速調(diào)整循環(huán)和冷卻能力。

2.2 天然氣相關(guān)應(yīng)用

采用低溫甲醇洗技術(shù)也可制備天然氣。煤中含有大量的可燃物，氣化后具有很高的價值。天然氣的制備有利于煤的充分燃燒和利用。我國天然氣消費量大，煤基天然氣也有助于解決資源短缺問題。該工藝首先對煤進行氣化，選擇合適的氫烴比脫除酸性氣體。最后，將去除的氣體送入甲烷反應(yīng)器，制備高純度天然氣。在此過程中，甲醇的溫度為-40℃到-50℃之間，碳氫化合物與氫的比率可以保持在2.05和2.15之間。酸氣脫除過程中，需要借助設(shè)備提供少量動力，使溶液與混合氣體充分接觸，保持反應(yīng)過程中溫度環(huán)境的穩(wěn)定。最后，采用碳吸附工藝對儲層進行優(yōu)化，采用甲烷合成裝置制備天然氣。

2.3 氮相關(guān)應(yīng)用

氮物質(zhì)的制備主要通過氮、苯胺、硝酸等物質(zhì)的聯(lián)合生產(chǎn)來實現(xiàn)。這項技術(shù)的基本過程是將煤加工成氣體，提供基本甲醇溶液與酸性氣體分離，然后改變反應(yīng)溫度，將產(chǎn)品放入另一個反應(yīng)室，添加其他元素和催化劑，利用化學(xué)反應(yīng)制備氮氣和還原劑?；钚晕镔|(zhì)。在這一過程中，甲醇溶液的作用在于酸性物質(zhì)的早期分離，可作為制備氮物質(zhì)的輔助技術(shù)。這一過程的關(guān)鍵是保證反應(yīng)溫度的可控性，保證不同反應(yīng)室之間的物理聯(lián)系，通過調(diào)節(jié)參數(shù)隨時控制反應(yīng)的進度和速率。如果添加的催化劑包括鹽，反應(yīng)物包括液體和氣體，則應(yīng)在生產(chǎn)操作前批準參數(shù)和用量。反應(yīng)開始后，應(yīng)采用遠程控制方法，智能地滿足工作要求，并對原料和各種物質(zhì)的比例進行計算和控制，以保證工作的順利進行。此外，制備氮物質(zhì)還需要良好的保存，以避免氧化。

2.4 煤制油工藝

煤間接液化工藝是以煤為原料，水煤漿經(jīng)加壓氣化爐生產(chǎn)原油。轉(zhuǎn)化裝置得到合適的烴比，低溫甲醇洗滌酸氣。然后將產(chǎn)物合成成油合成單元。在燃料的整個生命周期中，由于采用低溫甲醇洗滌技術(shù)，煤基油制柴油比傳統(tǒng)的石油制低硫柴油（柴油含硫量<350mg/l）更清潔。與無硫柴油相比，煤制油燃料的碳氫化合物排放量下降了42%，二氧化碳排放量下降了33%，顆粒物下降了28%，氮氧化物下降了9%。

結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)代煤化工生產(chǎn)活動對技術(shù)要求越來越高，低溫甲醇洗技術(shù)得到了應(yīng)用和重視。該技術(shù)的原理是酸氣脫除技術(shù)，具有溶劑便宜、氣體吸收能力強、純度高、工藝成熟等特點，在煤炭工業(yè)中，低溫甲醇洗技術(shù)可以生產(chǎn)甲醇、天然氣和氮氣。了解和應(yīng)用這一技術(shù)也是工業(yè)發(fā)展的需要。

參考文獻

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