煤制天然气低温甲醇洗工艺改进与优化的分析

李天斌 王如琪

摘 要： 随着煤制天然气的广泛应用，对煤制天然气低温甲醇洗工艺进行不定期改进和升级，对提升煤制天然气的产量和纯度显得十分重要。本文在對煤制天然气低温甲醇洗工艺流程和特点进行综合分析的基础上，分析了煤制天然气低温甲醇洗工艺存在的问题，并阐述了具体的优化方案，以期为相关人士提供借鉴和参考。

关键词： 煤制天然气；低温甲醇洗；优化方案

前言：随着环保观念在社会的广泛流传，对煤制天然气的研发力度也陆续增大，低温甲醇洗工艺是煤制天然气的主要生成工艺，然而，现阶段，该工艺还存在一定的不足之处，因此，探析煤制天然气低温甲醇洗工艺的改进对策，具有十分重要的现实意义。

一、煤制天然气低温甲醇洗工艺流程与特点分析

煤制天然气通常指采用已开采原煤，经过气化工艺来制造合成天然气，在实践中，业界往往把煤地下气化也作为煤制天然气的一种，全世界已投产的工业级煤制天然气装置较少，而中国的煤制天然气在规划产能层面规模列世界之最[1]。现阶段，低温甲醇洗工艺已经生产煤制天然气的主要方法，笔者将就其工艺特点与流程进行综合阐述：

（一）工艺流程

本研究以新疆伊犁新天煤化工有限公司为例，该企业的煤制天然气年产量达到了20亿m3，在气头上主要采用了赛鼎工程公司中的煤气加压技术。该工程项目的起建时间为2010年，到2016年年底竣工，2017年3月开始正式生产。在低温甲醇洗装过程中，林德五塔中的工艺技术较为成熟。由于在碎煤加压气化操作过程中的温度较低，而且煤气之中还含有大量的烃化物等。为了将上述问题解决，该企业对煤气预洗系统进行了深入开发，最终实现了低温甲醇洗工艺生产。而在萃取室之中的操作，由于该种工艺属于是第一次在工业之中进行应用，很容易出现一些新的问题，如投料试车不稳定等等。为此，该企业在后续工作之中采取了一系列改进措施，并取得了很好的应用效果。整体来看，当原料气经过降温之后，首先进行的程序为甲醇洗涤脱烃，之后在出塔净煤气复热之后进入到下游装置之中，进而产生二氧化碳气体。除此之外，甲醇洗涤塔在预热阶段之中会产生大量的脱酸性气体，为了提升应用效果，人们需要在降温之后对其进行升华处理。

（二）工艺特点

新疆伊犁新天煤化工有限公司在整个甲醇洗涤过程中具备以下特点：第一，甲醇洗涤塔为1台，在工作过程中保持自上而下的利用特点，对甲醇进行选择性吸收，将其中的硫化氢、二氧化碳等物质去除。在塔内，主要以固定阀和规整填料为主，上下塔径保持一定的同步。其次，在轻烃提取过程中，需要的操作压力为0.9MPa，节省了很多操作流程，如甲醇水泵的应用等，使得整体结果得到了简化。再次，富流甲醇经过串联的两塔氮气进行浓缩，进而对硫化氢物质进行控制。另外，在甲醇和水的分离过程中，甲醇蒸汽将会直接进入到再生塔之中，之后对冷凝器塔顶进行设计，在降低能源消耗量的同时，降低了企业在生产中的成本投入。为了进一步提升分离效果，相关工作人员还会在塔顶设计一个泠凝器，将回流泵等设备的安装省去，此时，冷却水的来源转移到增压泵之中，确保整个回流比与具体要求相符。最后，人们进行了原料气氨预洗塔的设计，最终实现系统氨和尘含量的有效降低。

二、煤制天然气低温甲醇洗运行过程中存在的问题

笔者在深入调研煤制天然气低温甲醇洗运行过程中存在的问题后，共总结为以下几点：第一，设计人员未将事故喷淋甲醇管安装在冷却器内，若生产环节一旦发生异常，极容易因结冰导致冷却管内外部压力差瞬时升高，这也在一定程度上增加了停车事故的发生概率，在首次开车导气候，冷却器因内外部压力差过高，发生了结冰堵塞现象。第二，由于萃取器的容积较小，使得原料在萃取器中的停留时间较短，若萃取室中的甲醇水发生溢流，容易对其分离和萃取过程产生严重的不良影响，且容易导致操作符合无限期增大。在调研溢流的原因后发现，漏斗放置位置过高是溢流发生的主要原因，因此，工作人员应对漏斗的位置进行合理放置，严格执行三查四对操作，提升萃取过程的规范性。第三，在提馏阶段为设置加碱系统，使得分离塔无法实现对酸性物质的有效分离，对下一环节的生产操作产生了严重的不良影响。第四，本工艺系统中含有3个精馏塔，再沸器采取单台配置的形式，这也使得粉尘油腻容易对再沸器造成堵塞，使得蒸汽大量进入甲醇中，这也容易导致甲醇的含水量超出标准要求。

基于以上问题，笔者认为，为了确保生产的正常运行，对煤制天然气低温甲醇洗工艺进行及时改进，显得十分必要。

三、煤制天然气低温甲醇洗工艺的改进方案

（一）针对油室进水问题的改进方案

油室进水问题现已成为煤制天然气生产过程中的主要问题之一，针对这一问题，通过适量提升萃取器内隔板的高度，则能够实现对进水问题的有效解决。实践研究表明，通过将隔板高度加高5厘米，油室进水问题未再发生。

（二）针对冷却器结冰堵塞问题的解决方案

在实践研究中，笔者发现，在开车导气后不久，随着压力差的增大，二氧化硫为其和闪蒸气的温度逐渐下降结冰，考虑与原料冷却器气道结冰具有较强的相关性。而通过借用冷却器I的排气口，实施喷淋滑冰方式，仅仅用了2.5h，即实现了对冷却器结冰堵塞问题的有效解决，实现了对停车事故的有效预防。据此可认为，将喷淋甲醇管线安装于原料气冷却器中，具有较强的可行性。

（三）针对氨预洗塔的改进方案

为了实现促进氨预洗塔除油、除尘效果的充分提升，在确保原料气管线在塔釜正常液面下方的基础上，在管线头设置筛孔，有助于促使原料气进入底部塔盘，借助于锅炉水实现对氨气的过滤[2]。实践研究证实，在开车负荷导气后，发生了液泛现象，而原料气管线若超出塔釜的正常页面，则无液泛现象发生。因此，工作人员可采取适当提升塔釜液位的方式，使气管线始终高于液面，则能够实现对液泛问题的有效解决。在对液泛的原因进行综合分析的过程中发现，若液下管线的套筒管径较小，无法为气液混合物的排出提供途径，使得液体下部的阻力较大，进而诱发液泛现象。因此，工作人员可在拆除原有的套筒后，增设较大管径的套筒，并在投入运行后，适当提高液位，以此来预防液泛的发生。

（四）针对热再生塔回流泵的改进方案

本次设计的热再生塔回流泵管井较小，回流量有效，对甲醇再生形成了阻碍。因此，相关工作人员应尽量选择管线较长、管径较小和阻力较大的回流泵，将其与管径为80mm的管线并联，从而促进回流量的充分提升。

结论：综上所述，本研究所采用的低温甲醇洗技术已经趋近于完善，但仍存在一定程度上的缺陷，工作人员应结合其运行过程中的具体问题，对该工艺流程进行改进和优化，促使煤制天然气的纯度和生产效率能够充分提升，提升企业的整体经济收益。

参考文献

[1]王大利，王金艳.煤制天然气低温甲醇洗废气处理工艺[J].化工管理，2018（18）：168-169.

[2]郭建民，李永亭.煤制天然气低温甲醇洗工艺改进与优化探讨[J].煤化工，2018，46（02）：10-12+16.