低温甲醇洗工艺在煤化工中的应用分析

低温甲醇洗工艺在煤化工中的应用分析

李文凯

关键词：低温甲醇洗工艺；煤化工技术；现状；特征；工艺流程；应用

煤化工过程中的一项重要装置是用来去除变换气中酸性杂质的净化装置设备。在整个净化装置的物理反映过程中，作为吸收剂吸收酸性杂质的物质就是低温甲醇洗工艺。低温甲醇洗工艺在煤化工中的应用，一定程度上解决了我国能源资源紧缺的现状。

一、低温甲醇洗工艺的概述

煤化工在合成氨生产工艺中，原料气中除用于合成氨反应的氢气、氮气外，还含有较多的二氧化碳、一氧化碳、甲烷以及硫化氢等硫化物。含氧化合物与含硫化合物是氨合成触媒的毒物，气体在进入合成工序之前，必须将其脱除干净；并且后续工序采用液氮洗脱除CO、CH4等，为防止CO2与水份等冻结堵塞管道和设备，也必须将其脱除干净。目前国内脱除酸性气体的工艺大多采用低温甲醇洗工艺。低温甲醇洗工艺是一种对于酸性气体的净化工艺，由德国林德（Linde）公司和鲁奇（Lurgi）公司研发。其主要采用低温甲醇作为溶剂，吸收酸性气体，达到原料气净化的目的。低温甲醇洗工艺中，一般采用-60℃左右的低温，甲醇在该温度下，对酸性气体的溶解度极大，这样就可以有选择的吸收原料气中过多的酸性气体，如硫化氢、二氧化碳以及多种有机硫物质。

二、煤化工技术的现状分析

煤化工技术的现状分析:（1）煤制油技术的现状。煤液化技术又称为煤基液体燃料合成技术，按合成工艺的不同，煤制油可以分为煤直接液化燃油和煤间接液化燃油两种。煤直接液化燃油是指先将煤磨成煤粉，然后通过高温、高压，在催化剂的作用下加氢裂解，转化成液体燃油；煤间接液化燃油煤间接液化燃油是指先将煤转化成合成气，然后在一定温度、压力及催化剂的作用下合成生产出的煤油。（2）煤制烯烃技术的现状。煤基制烯烃工艺为粉煤在高温、高压条件下气化成主要成分为一氧化碳和氢气的粗合成气，再经过变换及净化工序合成粗甲醇，粗甲醇精制除去水、二甲醚、甲酸甲酯等轻于甲醇的低沸点物质得到精甲醇，最后将精甲醇转化为低碳烯烃。（3）煤制乙二醇的技术现状。煤制乙二醇技术是将煤制成合成气，再以合成气中的一氧化碳和氢气为原料制取乙二醇。目前，我国在世界上已率先实现了煤制乙二醇成套技术的工业化应用。而国外技术未能实现工业化，其原因在于没能获得核心催化剂的关键制备技术和工业一氧化碳深度脱氢净化等系列关键工艺和技术，以及关键单元的技术集成。（4）煤制二甲醚的技术现状。目前工业上应用的主要是甲醇脱水工艺和合成气直接合成二甲醚工艺。甲醇脱水法先由合成气制得甲醇，然后甲醇在固体催化剂作用下脱水制得二甲醚，甲醇脱水法又分为甲醇气相催化脱水法和液相催化脱水法；合成气一步法以合成气为原料，合成甲醇和甲醇脱水反应在同一反应器中完成，同时伴随一氧化碳的变换反应，一步法多采用双功能催化剂。甲醇气相催化脱水法是目前国内外使用最多的二甲醚工业生产方法。合成气一步法合成二甲醚工艺主要有日本NKK公司的液相一步法新工艺、大连化学物理研究所的固相新工艺、美国空气化学品公司浆态床一步法合成二甲醚工艺等。

三、低温甲醇洗工艺的主要特征及其工艺流程

1、低温甲醇洗工艺的特征。主要表现为：（1）吸收能力强，选择性好，净化程度高，回收率高。低温甲醇洗能同时脱除二氧化碳、硫化氢、羰基硫等杂质，特别是对二氧化碳和硫化氢选择能力较强，吸收量较大，在低温下，1m?甲醇溶液能吸收160-180m?的二氧化碳，经回收后二氧化碳的产品纯度在99%以上，回收率在63%以上。（2）操作费用低。在-60℃时，甲醇蒸汽压较低，不易被出气带出，溶液损失少；甲醇的化学稳定性和热稳定性好，腐蚀性小，不会与酸性气体成分发生反应，设备和管道可用碳钢或耐低温的合金钢为材料制造；甲醇粘度小，降低了溶液输送的动力消耗，并提高了传热、传质效率；甲醇回收费用低，由于甲醇沸点较低，采用低压蒸汽回收即可；甲醇廉价易得，不易自燃。

2、低温甲醇洗工艺的工艺流程。低温甲醇洗工艺在煤化工中应用，需要进行脱碳和脱硫两项处理，其处理的空间位置为甲醇洗涤塔。在对低温甲醇进行处理后，分别向第一和第二闪蒸分离器中注入富甲醇液，通过对其循环压缩及相应的加压处理，最后闪蒸气体进入甲醇塔入口，以便循环使用。在此二氧化碳的形成过程中，在常压情况下将闪蒸后的富甲醇注入硫化氢浓缩塔进行气体和闪蒸，进而产生二氧化碳。热再生的完成主要靠再沸器提供的热量进行，而在再沸器中进行反映提供热量的为富硫半贫甲醇。在整个化工反应的最后阶段，硫化氢气体进入硫回收装置设备，在贫甲醇泵对贫甲醇进行加压处理，最后流入洗涤塔。

四、低温甲醇洗工艺在煤化工中的应用分析

1、低温甲醇洗工艺在煤制合成氨中的应用分析。氨是化肥的主要合成原料，并且由于煤制合成氨的经济效益可观，所以煤制合成氨的工业制作方法获得了快速发展。在煤制合成氨的工业生产过程中，煤是最基本的原材料，经过低温甲醇洗工艺处理，在整个化学反应过程中通过不同阶段的反应最后得出苯胺、硝酸、化肥等不同原料。在整个过程中大概可以分四步完成，首先要对煤进行气化，然后要将气化的一氧化碳进行转化，接着对转化的气体进行低温甲醇洗工艺处理，完成最后氨的合成。通过低温甲醇洗工艺的应用，有效减少了热气兑换过程中设备的消耗，促进生产、提高效率。

2、低温甲醇洗工艺在煤制甲醇中的应用分析。当前甲醇的应用范围非常广泛，特别是在化工领域将是一种不可多得的工业生产原料。通过对煤的低温甲醇洗工艺处理，在整个化学反应过程中，通过对煤的气化、一氧化碳的转化及低温甲醇洗出，然后合成甲醇，同时在不同阶段的化学反应中还会有不同化工原料的产生，如二甲醚、乙烯、乙酸等。

3、低温甲醇洗工艺在煤制天然气的应用分析。煤制天然气的整个生产过程复杂多变，首先要将煤炭经过加工进行气化，再进行一氧化碳的转化及低温甲醇洗出的过程，通过净化装置后的煤气传入甲烷反应器，于是煤制天然气形成了。天然气在人们日常生活中随处可见，与衣、食、住、行息息相关，成为日常生活必不可缺的资源。目前我国对天然气的需求量逐年增加，相反随着过度使用及不断开采，我国的天然气储存量逐年减少。为了满足人们的生活需求，解决天然气匮乏问题，低温甲醇洗工艺在煤制天然气中的应用具有重要意义。

结束语

综上所述，低温甲醇洗工艺是通过低温环境，甲醇对酸性气体进行有效吸收，其在煤化工生产过程中应用是无可替代的化工技术，同时有效地节约了能源资源，符合我国可持续发展战略的要求。

参考文献

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[4]李玉骐.低温甲醇洗技术在天然气净化中的应用[J].文化产业，2016（04）