低溫甲醇洗工藝及其在煤化工中的應(yīng)用

摘 要：煤化工行業(yè)是我國一大經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，近年來，我國加強(qiáng)了環(huán)保意識使得煤化工發(fā)展受到限制。低溫甲醇洗技術(shù)的引入極大的改善了煤化工行污染問題，使得煤化工行業(yè)能可持續(xù)發(fā)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(shù)優(yōu)勢，介紹了低溫甲醇洗技術(shù)在煤化工行業(yè)中凈化氣體方面的應(yīng)用。在社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的過程中，我國能源不足的問題逐漸突出，環(huán)境污染問題不斷改善，所以大多數(shù)煤化工行業(yè)使用低溫甲醇洗技術(shù)。合理應(yīng)用低溫甲醇洗技術(shù)，可以提高工作效率和質(zhì)量，降低環(huán)境污染，提髙資源利用效率。分析低溫甲醇洗技術(shù)在煤化工中的合理應(yīng)用，可為各項工作的有序發(fā)展奠定基礎(chǔ)。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(huán)保等特點。本文從各方面分析了低溫甲醇洗的技術(shù)優(yōu)勢，并深入討論了其在煤化工領(lǐng)域中的實踐運用。

關(guān)鍵詞：低溫甲醇洗;優(yōu)勢;煤化工

0 引言

低溫甲醇洗技術(shù)屬于一種典型的物理吸收法。此項技術(shù)是以甲醇作為吸收溶劑，利用其在高壓低溫狀態(tài)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(xiàn)對原料氣中酸性氣體雜質(zhì)的分段吸收和脫除。該技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的合成氨以及甲醇、煤制甲醇、煤制合成氨、工業(yè)制氨以及城市煤氣和天然氣脫硫等工藝生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛，屬于工業(yè)生產(chǎn)中針對酸性氣體比較常用的凈化工藝。

1 低溫甲醇洗技術(shù)的原理

現(xiàn)如今，絕大部分煤礦企業(yè)都會采用甲醛作為低溫甲醇洗技術(shù)的核心，這主要是因為在經(jīng)歷很多的研究分析之后發(fā)現(xiàn)，甲醇是非常適合作為甲醇洗技術(shù)的吸收溶劑。這主要是因為在經(jīng)過多項研究成果對比后，發(fā)現(xiàn)甲醇更容易溶解于酸性液態(tài)溶液中，而且還不容易融入到有效氣體當(dāng)中，能夠很好地排除其他雜質(zhì)氣體。將甲醇作為甲醇洗技術(shù)的核心時，可以應(yīng)用甲醇在各種環(huán)境下，面對不同的環(huán)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(shù)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(shù)來說，最適宜其工作的溫度就是-50℃，因為在這種低溫環(huán)境中才能夠讓甲醇的作用發(fā)揮到極致。在這種低溫環(huán)境中，甲醇可以更好地過濾掉那些雜質(zhì)氣體，保障剩余氣體的純凈性，還能夠在這種氣溫調(diào)節(jié)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(chǎn)工作。為了實現(xiàn)富甲醇的再生產(chǎn)，使用氮氣閃蒸的方法來進(jìn)行，這樣能夠保障富甲醇能夠重新被利用，使得周圍環(huán)境得到更好地保護(hù)。與此同時，氮氣閃蒸的方式能夠有效地過濾氣體中雜質(zhì)，使得低溫甲醇洗技術(shù)得到更好的開發(fā)利用，還能節(jié)約能源。最后，甲醇還可以在引用過程中維持水平衡效應(yīng)，最終適用于低溫甲醇洗技術(shù)中，還能達(dá)到環(huán)保的目的以及節(jié)約能源。

2 低溫甲醇洗技術(shù)優(yōu)勢分析

低溫甲醇洗技術(shù)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(dá)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(huán)到裝置中，最后甲醇可回收再循環(huán)。低溫甲醇洗技術(shù)相比其他氣體凈化技術(shù)具有很大優(yōu)勢。具體表現(xiàn)為：①選擇性好，低溫甲醇洗技術(shù)在工業(yè)應(yīng)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(jìn)行;②吸收效率高，在適當(dāng)?shù)膲毫蜏囟认?，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?qiáng)，其吸收效率比其他吸收劑高很多。同時吸收后的二氧化碳?xì)怏w在解吸后生產(chǎn)尿素，硫化氫能生產(chǎn)硫酸或者硫酸;③生產(chǎn)裝置安全性好，甲醇具有受熱穩(wěn)定，化學(xué)性質(zhì)強(qiáng)，生產(chǎn)吸收過程中溶液不會因為受熱而氣泡，能保證裝置穩(wěn)定生產(chǎn);④操作費用低，甲醇是一種廠家化學(xué)品，比較容易獲得且價格便宜，酸性低，毒性小，腐蝕性小，設(shè)備維護(hù)成本低;另甲醇在低溫下能再生富甲醇，提供冷卻介質(zhì)，節(jié)省循環(huán)甲醇量。

綜上所述，甲醇在適當(dāng)條件下作為吸收劑的甲醇低溫洗工藝流程運行穩(wěn)定，凈化尾氣，原材料便宜易得，能回收再利用，污染小，生產(chǎn)中能產(chǎn)生富甲醇節(jié)約能源，雖設(shè)備投入成本高，但維護(hù)費用低，既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保，故甲醇低溫洗技術(shù)能廣泛應(yīng)用在氣體凈化領(lǐng)域。

3 低溫甲醇洗技術(shù)在煤化工中的應(yīng)用

3.1 在煤制甲醇中的應(yīng)用

甲醇是一種重要的化工原材料，利用甲醇可以生產(chǎn)甲醛、二甲醚、甲基化試劑等有機(jī)化學(xué)品。實際工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)甲醇的方法很多，最主要的工業(yè)生產(chǎn)方法是利用煤制取甲醇。煤制甲醇的生產(chǎn)過程包括煤氣化，氣化后的CO變換為CO2，再接著粗煤氣進(jìn)入低溫甲醇洗工序進(jìn)行脫硫脫碳凈化氣體，凈化后的氣體進(jìn)入甲醇合成工序得粗甲醇，再精餾得甲醇產(chǎn)品。在煤氣化和CO變換工序中會發(fā)生副反應(yīng)，產(chǎn)生大量的CO2和H2S等雜質(zhì)氣體，如將雜質(zhì)氣體一并引入甲醇合成工序中，將會引起生產(chǎn)的甲醇產(chǎn)品質(zhì)量差，產(chǎn)量低，提純難等問題。因此在氣體進(jìn)入甲醇合成工序前就應(yīng)該凈化氣體，嚴(yán)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(shù)就能實現(xiàn)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(chǎn)硫酸等，回收的二氧化碳可利用生產(chǎn)尿素。在煤制甲醇中使用低溫甲醇洗技術(shù)能改善甲醇產(chǎn)品質(zhì)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(shù)凈化水煤氣才實現(xiàn)煤炭向甲醇的轉(zhuǎn)換，生產(chǎn)高純度的甲醇產(chǎn)品。

3.2 在煤制天然氣中的應(yīng)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(shù)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(shù)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(jìn)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(zhì)，如直接進(jìn)入甲烷合成裝置會影響甲烷產(chǎn)品質(zhì)量，因此進(jìn)入前必須凈化氣體。粗煤氣經(jīng)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(zhì)氣體，同時能使回收的有害氣體再利用形成有機(jī)化學(xué)品，提高經(jīng)濟(jì)價值又保護(hù)環(huán)境。因此在煤制天然氣中應(yīng)用低溫甲醇洗技術(shù)保障了甲烷的安全環(huán)保生產(chǎn)，使得煤制天然氣技術(shù)路線既經(jīng)濟(jì)高效又環(huán)保，符合我國國情發(fā)展需要。

3.3 在煤制油中的應(yīng)用

在煤制油工藝中使用低溫甲醇洗技術(shù)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(jìn)入合成塔在制備純凈的油制品。這樣形成的經(jīng)燃燒后不會產(chǎn)生大量廢氣污染環(huán)境，低溫甲醇洗技術(shù)在煤制油中的應(yīng)用大大改善了此項技術(shù)的環(huán)保問題，足見低溫甲醇洗技術(shù)的重要性。

3.4 煤制合成氨中的應(yīng)用

工業(yè)上生產(chǎn)氨主要是為了制備化肥，解決國情需要。目前氨的生產(chǎn)方式主要是煤制合成氨，通過煤炭轉(zhuǎn)化成為水煤氣，再經(jīng)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(shù)在煤制合成氨中有著舉足輕重的作用。

4 結(jié)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(jié)能減排?，F(xiàn)代煤化工的發(fā)展要以可持續(xù)發(fā)展為基礎(chǔ)前提，在資源充足的地區(qū)合理開發(fā)。在符合我國當(dāng)前發(fā)展形式下做好風(fēng)險分析，以期能夠獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

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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(fā)展。