煤制油尾气综合利用技术分析

白明强

摘 要：在煤制油进行液化的过程中，会产生一定的尾气排放，为了响应国家的可持续发展战略，需要让产生的废气再次使用在生产中，减少对环境的破坏。由于内部具备H2、CO、N2，与烃类等物质，需要合理提升对其的使用。基于此，本文重点分析了煤制油尾气在使用之前的脱碳工艺，以及对该工作产生的影响与优化措施，同时细致地阐述了国内当前對其的利用技术，供参考。

关键词：煤制油尾气;闪蒸槽温度;制氢工艺

引言：在目前看来，油、气资源较少，煤矿多是国内的基本情况，同时煤炭还是国内中、长期发展进步的关键依靠。当下，开展煤制油的项目非常多，根据国家7年前的规划内容，预计在去年煤制油的生产总量能够达到3000万吨，与此同时产出的尾气将会超过4100m3/d。煤制油尾气市场具备非常良好的发展前景。

一、煤制油尾气使用前的脱碳工艺

在进行脱碳工作时，使用的原理是：二氧化碳与塔内的碳酸钾溶液在高压强、低温的环境内发生反应，并因此生成碳酸氢钾，通过吸收内部的溶液进入再生塔内部，并在高温度、低压强的环境条件下生成了碳酸钾与二氧化碳，其再经过放空系统向外排放出，碳酸钾便在再生后，重新被循环使用[1]。

二、煤制油尾气的脱碳工艺影响与优化

（一）吸收塔压力

伴随着吸收塔压力值的不断提升。净化气中存在的二氧化碳体积分数呈现逐渐下降的趋势。但吸收塔设备中的压力数值会受到设计、上下游压力等方面的影响，不能在实验的过程中被无限制提升，依据费托反应设备的压力数值显示，最佳的压力为2.469Mpa。

（二）闪蒸槽温度

在正常的情况下，如果提升试验环境的温度，势必会减少在反应过程中使用的时间。但是内部存在的二氧化碳，会在整体的吸收反应过程中，放射一定的热量，过高的温度会导致平衡转化率下降。同时该使用装置在实验的过程中，属于联合操作的类型，再生塔的内部如温度过高，会对吸收工作产生影响，过低的情况下，还会对溶液的再生功能产生破坏，使其没办法进行再生。溶液内部的循环系统测温点相对较多，同时在压力数值不同时，还会产生各异的影响，由于在贫液闪蒸槽内的变化并不明显，还能够对二氧化碳的体积分数发挥决定性作用，为此便将其作为分析温度点[2]。

从图中能够看出尾气值在6.50*105m3/h时，吸收塔的压力是2.469Mpa，在温度为达到98.52摄氏度时，碳酸钾溶液没办法进行再生，吸收二氧化碳的能力逐步降低;在温度高于98.52摄氏度时，平衡转化率下降、二氧化碳体积分数剧增，由此能够看出98.52为最佳。

（三）脱碳尾气量

脱碳尾气数量主要是指进入到吸收塔内部，并且被脱除的气体总量。在吸收塔内部的压力数值达到2.469Mpa，同时贫液闪蒸槽的温度在98.52摄氏度时，脱碳尾气的处理总量最小;在尾气超过6.50*105m3/h时，净化气内部二氧化碳的体积明显增加，超过该时间之后，虽然相应气体的体积依旧在增加，但容易产生塔外的液泛情况。为此整体处理总量不能大于6.50*105m3/h。

（四）活性剂浓度

当吸收塔内的压力在2.469Mpa、贫液闪蒸槽的温度在98.52摄氏度、脱碳尾气6.50*105m3/h、活化剂浓度为68.21g/L的基础上时，随着碳酸钾的浓度不断提高。净化气中的二氧化碳体积分数降低，但浓度过高的碳酸钾会提高使用的成本，还会增加溶液自身密度，从而发生结晶的情况。

由于碳酸钾在高温条件下，会降低对二氧化碳的吸收速率。为了改善该情况可在溶液内部加定量的活化剂，以此加快二氧化碳的吸收、分解速度，在碳酸钾的浓度达到333g/L时，同时伴随着活化剂的浓度提高，净化气中的二氧化碳体积分数降低。

从真实操作数据中能够得出，碳酸钾、活化剂质量浓度在达到321.37与68.21时，净化气内部二氧化碳低至0.17%，从而能够看出碳酸钾、活化剂浓度在324.78g/L为最佳。

三、国内煤制油尾气应用技术

（一）制氢工艺

在当下，国内投产的间接煤油工厂，例如：伊泰鄂尔多斯位置的煤制油工厂，每年能够生产16万吨产品、潞安山西长治的间接煤制油工厂，每年能够生产16万吨等，都通过低温油回收、制氢工艺的方法开展尾气处理工作。通过该方式制定成的方案特点，主要包括使用设备装置简单、投资成本数量低、剩余尾气能够供给全厂的日常使用，为此，该方法主要使用在规模范围较小的煤制油工厂内部。

（二）制氢联合变换

低温油洗及制氢并联合转化变换工艺方法使用目标主要是：对LPS、重烃、剩余尾气制氢等进行回收。该方式的主要操作流程是，先让产出的尾气经过低温油洗程序后，回收内部的重烃与LPS物质，之后再让其经过膜分离后，不具备渗透性质的气体，经过催化氧化的转化工作，成为一氧化碳与氢气。再经过低温度甲醇洗单元净化之后，与渗透性气体一起经过PSA程序，并收集其中的氢气。该方式的主要特点是，能够将剩余尾气内部的碳一化合物、碳二化合物转变成为氢气，经过加工制成的氢气主要使用在F-T合成、油品加工等方面工作装置中，同时该方法在国内在建、拟建的大型、中型煤制油工厂内，能够取得良好的效果[3]。

（三）冷凝分离发电工艺

冷凝分离及制氢并联合燃气发电工艺的主要是为了能够通过回收LPG、重烃、氢气、剩余尾气方面的气体，用于发电工作中使用。主要是通过轻烃回收手段，来达到现实工作中尾气回收LPG与C5+等物质;并利用PSA的变压吸附手段，来对氢气进行回收。LPG与C5+产品、油品精制单位等方面，都需要对其开展进一步的处理，通过将轻组分混合气送达至PSA中，对氢气地开展回收，再将剩余的尾气作为燃气发电的主要材料。该方法更加适用于当下国内处于在建、即将建设的大型、中型煤制油工厂内部。

三、膜分离及变压吸附并联合深冷工艺

在膜分离及变压吸附并联合深冷工艺使用的过程中，不仅是对LPG、重烃、氢气进行回收，還会逐渐进行回收碳一化合物、碳二化合物等相应产品。由于氢气、氮气，一氧化碳一系列气体内部能够被分离出甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷等气体，其在正常压力下的沸点是零下的252.8摄氏度、195.8摄氏度、191.5摄氏度、161.6摄氏度、103.7摄氏度、88.6摄氏度、47.4摄氏度，与42.1摄氏度等，以上组内分离范畴都是在低温的条件下，其需要在概念中依据分级冷凝、闪蒸等手法来完成工作。为能够将工作效率提升，还可使用主机冷凝中低温度分离的方法。为此，通过模拟采用膜分离与处理脱氢的方式，在预冷、中冷、深冷等多个界别的冷凝模式中回收LPG、轻油、碳二化合物与LNG。还能利用液化闪蒸气联合膜分离渗透气的方法，完成PSA制氢工作。

具体工艺手法如下：

在该工艺方案内部设计方案包括了：膜分离及其PSA、脱碳、脱水、轻烃回收、液化等多种工艺手法。原材料第一需要经过膜分离的工艺，在其中提取出大量氢气。之后再利用PSA变压吸附的方法，来将该气体进行提纯工艺，膜分离之后不具备渗透性的烃类气体，在经过脱碳、脱水等工艺之后，完成预冷、中冷、深冷等工艺，多级冷凝回收其中的LPG、轻油、碳二化合物、碳一化合物等，液化之后的闪蒸气，在完成PSA的制氢时，对相应气体进一步提取，剩余的气体均成为工厂发电的主要燃料。

总结：从以上文章中能够看出，煤制油尾气的使用，能够符合国家提出的节能减排、可持续发展的环保要求，势必会在未来的发展中具备良好前景。通过对其的脱碳处理，分析其中存在的影响与解决措施，了解到尾气处理过程中的具备过程与反应，依据国内煤制油尾气应用技术、膜分离及变压吸附并联合深冷工艺的细致讲解，了解到煤制油尾气的经济价值，防止出现资源浪费情况的出现。

参考文献：

[1]崔山山.我国煤制油技术发展现状与产业发展方向[J].山西化工，2020，v.40;NO.185（01）：29-31.

[2]步学朋，俞珠峰，王强，等.煤制油化工建设项目技术经济指标与参数研究[J].煤炭科学技术，2020，048（001）：120-124.

[3]]谭代福，李昌伦，魏亚军.低油价冲击下煤制油产业发展的思考[J].山西化工，2020，v.40;NO.186（02）：28-30+33.