低温甲醇洗技术在煤化工中的应用

杨俊伟 曹彤彤

摘 要：煤化工是工业领域当中的一个重要的分支，随着近年来经济水平和科技水平的不断提升，煤化工行业也取得了很大的进展。低温甲醇洗技术是煤化工生产中的一项常用技术，是一种气体净化生产方式。该技术的环保性、经济性、技术性、安全性都比较理想，因而在煤化工生产中的应用非常广泛。基于此，本文主要对低温甲醇洗技术的技术原理、工艺流程进行介绍，对其在煤化工中的应用进行了分析，并探讨了低温甲醇洗技术运行中发生的问题及解决措施。

关键词：低温甲醇洗技术;煤化工;应用

在煤化工生产中，低温甲醇洗技术是一项很常用的技术，对于煤化工发展有着重要的影响。引用低温甲醇洗技术，能够有效的促进和推动煤气化制合成气行业的发展进步。特别是在当前社会能源资源日益紧张的背景下，对低温甲醇洗技术充分利用，能够有效缓解能源紧张，提高能源生产和利用效率，有着很高的应用价值。因此，对于煤化工中低温甲醇洗技术的应用，应当进行细致的研究和了解，从而充分运用这一技术，提高煤化工产业的效益和价值。

1 低温甲醇洗技术的概述

1.1 技术原理

煤化工生产中为了有效去除变换气中的酸性气体成分，需要使用净化装置，利用不同气体在低温甲醇溶液中溶解度不同，实现气体的分离。根据亨利定律，先在甲醇洗涤塔中用甲醇溶液高压力和低温下将原料气中绝大部分硫化物和二氧化碳吸收下来，然后在二氧化碳产品塔中，通过降低压力，闪蒸甲醇富液得到较纯净的二氧化碳产品，在H2S浓缩塔中通过闪蒸和氮气气提，使甲醇溶液中的硫化物浓缩，同时在解吸过程中为系统提供了大量的高位能冷量;热再生塔中较低压力和较高温度下将甲醇溶液吸收的硫化物和二氧化碳解吸出来，得到了含硫化物较高的酸性气，同时甲醇溶液也得到了彻底的再生。

1.2 技术特点

低温甲醇洗技术中，主要的特点在于，具有良好的选择性能，特别是对二氧化硫、二氧化碳等酸性气体，有十分明显的选择效应。对原料气体实现脱硫、脱碳处理的同时回收再利用相应气体，降低成本和提高效益。另外，低温甲醇洗技术操作成本低，该技术的应用一个重要应用条件就是低温条件下反应，因此能够减少对有机溶液再生的耗费，能够使有机溶剂得到节省，进而降低生产费用成本。此外，低温甲醇洗技术具有相对良好的热稳定性和化学稳定性，在气体吸收操作中，可以防治起泡现象发生，能够保证生产流程的安全稳定。

2 低温甲醇洗技术的工艺流程

某低温甲醇洗技术采用七塔流程，分别为甲醇洗涤塔、二氧化碳产品塔、硫化氢浓缩塔、热再生塔、水分离塔、洗氨塔和尾气洗涤塔。

为了防止原料气中NH3在甲醇循环中累积，在洗氨塔中用来自界区的洗涤水除去NH3，原料气中的HCl也同步除去。塔底含有NH3的废水与来自洗氨塔的废水混合后送到变换气提装置。为防止从洗氨塔顶出来的原料气中所带的水份因冷却结冰造成管道和设备的堵塞，同时为了避免水份带入系统造成对设备的腐蚀，在预冷之前，需要喷淋甲醇，和变换气中水分形成溶液，使甲醇/水溶液的冰点降低，防止结冰现象。原料气分两股进入原料气冷却器，分别被合成气、CO2产品气和尾气冷却后，进入水分离器，将冷凝下来的水、甲醇混合物分离，送到甲醇/水分離系统中，气相进入甲醇洗涤塔。

进入甲醇洗涤塔的原料气在下塔与来自上塔的富二氧化碳甲醇溶液逆流接触，除去原料气中H2S、COS等硫化物。被脱除掉H2S的原料气进入上塔，与-62℃的贫甲醇逆流接触脱除CO2。为了调整净化合成气中（H2-CO2）/（CO+CO2）的比值在塔上部冷却段和塔中部附近有两股甲醇旁路。因为H2S/COS在甲醇中的溶解度大于CO2的溶解度，所以塔底部需要的甲醇流量比脱除CO2所需的甲醇量小很多。因此，只需一部分甲醇进入塔底，来自塔上部的不含硫的多余甲醇从上塔底部引出，富硫甲醇从塔底排出。

来自甲醇洗涤塔底的富硫甲醇经过换热器进入循环气闪蒸罐。不含硫的甲醇减压进入CO2产品塔顶部进行闪蒸解吸，产生CO2产品。从CO2解析塔塔顶出来的CO2产品在原料气冷却器中回收冷量，然后送入尾气水洗塔，回收气体中所含甲醇。来自CO2产品塔底部的甲醇溶液及循环气闪蒸罐的含硫甲醇进入H2S浓缩塔通过进一步膨胀闪蒸和低压氮气气提，将CO2等气体解吸出来。H2S浓缩塔塔顶出来的尾气基本不含硫，引至放空筒放空。

硫化氢浓缩塔底部富甲醇经冷量回收后，送至热再生塔，通过再沸器加热，将甲醇中所吸收的酸性气体解析出来。塔顶的酸性气体，送到硫回收装置。在开车阶段、操作不正常时或当进料气（指进入本工序的变换气）中含硫低时，为确保送硫回收装置的气体中H2S浓度满足要求，则将气相中的一部分经酸性气增浓管线送H2S浓缩塔下部，增加酸性气的循环，尽可能地脱除CO2气体，增加进入热区的甲醇溶液中的H2S的浓度，促使酸性气中H2S浓度的提高。离开热再生塔塔底的甲醇送到水分离塔，经换热器加热，实现甲醇与水的分离，废水送至气化磨煤工段。

3 低温甲醇洗技术的应用

3.1 煤制甲醇

甲醇是当前社会各个领域中都有广泛应用的一种重要原料，特别是在石油化工等工业领域中，作为工业生产原料用途也非常广泛。煤经过气化、一氧化碳转化、低温甲醇洗、合成等步骤[1]最终生产甲醇。

3.2 煤制合成氨

合成氨是农业应用化肥的主要成分之一，随着农业产业的发展，对化肥的需求量也日益增加[2]。煤制合成氨是生产合成氨的重要途径之一，在生产过程中，对低温甲醇洗技术也有重要的应用。以煤为原料生产煤制合成氨，利用低温甲醇洗技术处理，通过特定的化学反应过程，生产化肥、硝酸、苯胺等相关产品。煤制合成氨应用低温甲醇洗技术，可以使换热器等设备消耗得到减少，生产效率得到较大的提升。

3.3 煤制天然气

在当今社会中天然气是非常重要的资源类型之一，而我国天然气储量并不丰富，随着开采和消耗的不断增加，应用需求已经逐渐难以满足。煤制天然气是生产天然气的一种重要方式。煤制天然气生产过程中，需要应用到低温甲醇洗技术。除此之外，在煤化工很多其他方面，也可以应用到低温甲醇洗技术，如煤制草酸酯、煤制乙二醇、煤制烯烃、煤制油等。

4 低温甲醇洗技术运行中发生的问题及解决措施

4.1 热再生塔塔顶酸性气管线堵塞

热再生塔塔顶酸性气管线系统压力频繁升高，影响装置正常运行。分析判断原因为变换气中含有微量氨，低温甲醇洗工段氨洗塔运行效果不好，造成系统氨含量累积。氨与二氧化碳在热再生塔解析后在酸性气管线系统发生化合反应，生产碳铵，造成管线堵塞。

针对该问题，一是酸性气管线堵塞后，关闭循环水，提高酸性气管线系统温度，分解碳铵。再次期间，由于温度生产，酸性气携带甲醇量增大，为避免硫回收反应器系统积碳，需要将酸性气切火炬排放。二是逐步置换系统甲醇，降低甲醇系统氨含量。三是利用检修机会，对氨洗塔进行系统检查清理，提高除氨效果。

4.2 水冷器换热量不足

低温甲醇洗高负荷运行期间，贫甲醇泵入口温度偏高，尤其在夏季高温天气下，温度上涨至65℃以上，系统冷量平衡被打破，必须降负荷运行，严重时影响30%负荷。经过对冷冻站运行情况及水冷器运行情况分析判断贫甲醇泵出口水冷器换热量不足，计划增加管道泵，加大冷却水循环量，增强换热效率，具体改造如图所示。

经改造，贫甲醇温度下降明显，较之前下降约5℃，提高生产负荷约20%-25%。

5 结论

低温甲醇洗技术是化工生产中的一项重要的工艺技术，在煤化工生产的很多环节中必不可少。目前，低温甲醇洗技术在煤制甲醇、煤制合成氨、煤制天然气等方面都有广泛应用。随着技术水平的不断进步，在其他方面也必将取得更高的应用价值。

参考文献：

[1]张言村，吴党波.低温甲醇洗技术及其在煤化工中的应用[J].化工设计通讯，2016，16（5）：142-147.

[2]刘广利，张磊，昌登宇.林德与鲁奇低温甲醇洗工艺标准对比研究[J].中国石油和化工标准与质量，2016，36（9）：9-10.