低温甲醇洗工艺及其在煤化工中的应用

摘 要：煤化工行业是我国一大经济支柱产业，近年来，我国加强了环保意识使得煤化工发展受到限制。低温甲醇洗技术的引入极大的改善了煤化工行污染问题，使得煤化工行业能可持续发展。本文简单阐述了低温甲醇洗的原理，分析了低温甲醇洗的技术优势，介绍了低温甲醇洗技术在煤化工行业中净化气体方面的应用。在社会经济快速发展的过程中，我国能源不足的问题逐渐突出，环境污染问题不断改善，所以大多数煤化工行业使用低温甲醇洗技术。合理应用低温甲醇洗技术，可以提高工作效率和质量，降低环境污染，提髙资源利用效率。分析低温甲醇洗技术在煤化工中的合理应用，可为各项工作的有序发展奠定基础。低温甲醇洗的工艺原理是物理吸收，主要用于净化气体，具有吸附性好、选择性高和环保等特点。本文从各方面分析了低温甲醇洗的技术优势，并深入讨论了其在煤化工领域中的实践运用。

关键词：低温甲醇洗;优势;煤化工

0 引言

低温甲醇洗技术属于一种典型的物理吸收法。此项技术是以甲醇作为吸收溶剂，利用其在高压低温状态下对CO2、H2S等无效组分的溶解度极大，对下游工艺所需的有效组分CO、H2溶解度却较低，且溶剂易再生等特点，实现对原料气中酸性气体杂质的分段吸收和脱除。该技术在工业生产中的合成氨以及甲醇、煤制甲醇、煤制合成氨、工业制氨以及城市煤气和天然气脱硫等工艺生产中应用较为广泛，属于工业生产中针对酸性气体比较常用的净化工艺。

1 低温甲醇洗技术的原理

现如今，绝大部分煤矿企业都会采用甲醛作为低温甲醇洗技术的核心，这主要是因为在经历很多的研究分析之后发现，甲醇是非常适合作为甲醇洗技术的吸收溶劑。这主要是因为在经过多项研究成果对比后，发现甲醇更容易溶解于酸性液态溶液中，而且还不容易融入到有效气体当中，能够很好地排除其他杂质气体。将甲醇作为甲醇洗技术的核心时，可以应用甲醇在各种环境下，面对不同的环境气压，甲醇所起作用也各不相同。如低温高压时的甲醇就是其吸收作用，而在高温低压下却起着释放的作用。除此之外，甲醇还能够在使用过程中释放出那些杂气体。对于甲醇洗技术来说，气体净化步骤如下：首先，要保障温度适宜。对于甲醇洗技术来说，最适宜其工作的温度就是-50℃，因为在这种低温环境中才能够让甲醇的作用发挥到极致。在这种低温环境中，甲醇可以更好地过滤掉那些杂质气体，保障剩余气体的纯净性，还能够在这种气温调节之下控制甲醇对气体吸收和释放的效果。其次，做好富甲醇的二次生产工作。为了实现富甲醇的再生产，使用氮气闪蒸的方法来进行，这样能够保障富甲醇能够重新被利用，使得周围环境得到更好地保护。与此同时，氮气闪蒸的方式能够有效地过滤气体中杂质，使得低温甲醇洗技术得到更好的开发利用，还能节约能源。最后，甲醇还可以在引用过程中维持水平衡效应，最终适用于低温甲醇洗技术中，还能达到环保的目的以及节约能源。

2 低温甲醇洗技术优势分析

低温甲醇洗技术的原理是物理吸收。温度在零下60度时，以甲醇为溶剂来吸收气体中的硫化氢、二氧化碳和二氧化硫等酸性气体，达到净化气体的目的。甲醇可通过氮气汽提塔或者闪蒸等方式再生富甲醇，循环到装置中，最后甲醇可回收再循环。低温甲醇洗技术相比其他气体净化技术具有很大优势。具体表现为：①选择性好，低温甲醇洗技术在工业应用时能选择性的吸收气体中的二氧化碳和硫化氢，且能在同一个塔中进行;②吸收效率高，在适当的压力和温度下，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，净化能力强，其吸收效率比其他吸收剂高很多。同时吸收后的二氧化碳气体在解吸后生产尿素，硫化氢能生产硫酸或者硫酸;③生产装置安全性好，甲醇具有受热稳定，化学性质强，生产吸收过程中溶液不会因为受热而气泡，能保证装置稳定生产;④操作费用低，甲醇是一种厂家化学品，比较容易获得且价格便宜，酸性低，毒性小，腐蚀性小，设备维护成本低;另甲醇在低温下能再生富甲醇，提供冷却介质，节省循环甲醇量。

综上所述，甲醇在适当条件下作为吸收剂的甲醇低温洗工艺流程运行稳定，净化尾气，原材料便宜易得，能回收再利用，污染小，生产中能产生富甲醇节约能源，虽设备投入成本高，但维护费用低，既经济又环保，故甲醇低温洗技术能广泛应用在气体净化领域。

3 低温甲醇洗技术在煤化工中的应用

3.1 在煤制甲醇中的应用

甲醇是一种重要的化工原材料，利用甲醇可以生产甲醛、二甲醚、甲基化试剂等有机化学品。实际工业生产中，生产甲醇的方法很多，最主要的工业生产方法是利用煤制取甲醇。煤制甲醇的生产过程包括煤气化，气化后的CO变换为CO2，再接着粗煤气进入低温甲醇洗工序进行脱硫脱碳净化气体，净化后的气体进入甲醇合成工序得粗甲醇，再精馏得甲醇产品。在煤气化和CO变换工序中会发生副反应，产生大量的CO2和H2S等杂质气体，如将杂质气体一并引入甲醇合成工序中，将会引起生产的甲醇产品质量差，产量低，提纯难等问题。因此在气体进入甲醇合成工序前就应该净化气体，严格控制水煤气的氢碳比。在净化气体工序中低温甲醇洗技术就能实现脱碳脱硫的目的，有效的分段除去二氧化碳和硫化氢，而且回收的硫化氢能再次被利用生产硫酸等，回收的二氧化碳可利用生产尿素。在煤制甲醇中使用低温甲醇洗技术能改善甲醇产品质量，延长催化剂的使用寿命。由此可见，在煤制甲醇工艺中只有使用低温甲醇洗技术净化水煤气才实现煤炭向甲醇的转换，生产高纯度的甲醇产品。

3.2 在煤制天然气中的应用

天然气是一种生活必须的清洁能源，我国天然气资源难以满足国人生活需求。煤制天然气技术正好解决了我国天然气缺口，同时也使煤深度被利用。煤制天然气技术的工艺流程大致可概括为：煤气化成粗煤气后冷却，冷却后的气体进入低温甲醇洗装置脱除杂志气体变成净化气，然后再到甲烷化装置中合成甲烷。由于煤气化形成的粗煤气中含有大量的酸性气体杂质，如直接进入甲烷合成装置会影响甲烷产品质量，因此进入前必须净化气体。粗煤气经低温甲醇洗装置后，可以有效的除去二氧化碳和二氧化硫等杂质气体，同时能使回收的有害气体再利用形成有机化学品，提高经济价值又保护环境。因此在煤制天然气中应用低温甲醇洗技术保障了甲烷的安全环保生产，使得煤制天然气技术路线既经济高效又环保，符合我国国情发展需要。

3.3 在煤制油中的应用

在煤制油工艺中使用低温甲醇洗技术也是为了除去粗煤气中的酸性气体，净化粗煤气，净化气在进入合成塔在制备纯净的油制品。这样形成的经燃烧后不会产生大量废气污染环境，低温甲醇洗技术在煤制油中的应用大大改善了此项技术的环保问题，足见低温甲醇洗技术的重要性。

3.4 煤制合成氨中的应用

工业上生产氨主要是为了制备化肥，解决国情需要。目前氨的生产方式主要是煤制合成氨，通过煤炭转化成为水煤气，再经低温甲醇洗装置，吸收不需要的气体得纯净的净化气，为合成氨提供主要的原料二氧化碳。因此，低温甲醇洗技术在煤制合成氨中有着举足轻重的作用。

4 结束语

煤化工项目对水、电的消耗巨大，同时会造成大量污染，不利于节能减排。现代煤化工的发展要以可持续发展为基础前提，在资源充足的地区合理开发。在符合我国当前发展形式下做好风险分析，以期能够获得更好的经济效益。

参考文献：

[1]田建辉，韩舟.现代煤化工产业技术发展现状与风险[J].石化技术，2017，24（09）：142-142.

[2]孟艳芳，关建锁.对国内常见低温甲醇洗工艺的分析与论述[J].山东化工，2015（15）：87-88.

[3]张魁.低温甲醇洗装置出口合成气总硫超标原因分析及对策[J].天津化工，2014，28（6）：35-38.

[4]王峰，李侠，石锐.低温甲醇洗工艺的技术优势及运用实践探微[J].化工设计通讯，2018，44（11）28.

[5]崔永兵.低温甲醇洗技术的煤化工中的应用[J].化工设计通讯，2019（4）：24-25.

作者简介：

杜艳（1983- ），女，汉族，籍贯：山西省长治市沁县，本科，工程师，研究方向：煤化工发展。