低溫甲醇洗技術在煤制甲醇項目中的應用

胥經輝

摘 要：隨著科學技術的發展以及人們對環境問題的日益重視，在酸性氣體脫除技術的研究上取得了顯著成果，其中低溫甲醇洗技術憑借其簡單方便、實用性強、效果突出的特點在國內外得到了廣泛的應用。本文結合實際，從基本原理和特點出發，對低溫甲醇洗技術做了簡要介紹，以便于為后期工作做相應鋪墊。

關鍵詞：低溫甲醇洗技術；煤制甲醇；煤化工；

1 低溫甲醇洗技術

1.1 低溫甲醇洗技術的原理

低溫甲醇洗技術作為一種物理吸收方法，可以使酸性氣體溶解于有機溶劑甲醇中。低溫甲醇洗工藝使用冷甲醇作為酸性氣體的吸收液體，這也是利用了低溫條件下甲醇對酸性氣體具有較大的溶解度的特性，在溶解的同時還可以分段選擇吸收原料氣中的二氧化碳和硫化氫氣體。低溫甲醇洗技術主要包括多段吸收和解吸兩個部分。以煤氣化為例，低溫甲醇洗工藝流程主要包括：1）吸收：在吸收工藝之前首先除去水分以防止后期工藝出現水東街現象。吸收的主要作用在于將二氧化碳和硫化氫氣體溶解于甲醇之中。2）解吸：解吸工藝的目的是將二氧化碳、硫化氫等氣體從吸收液中釋放出來。該過程通常需要3個塔10個分離段實現。3）溶劑回收：溶液中往往會存在不易溶解的雜質，低溫甲醇洗作業所需溶液量也較大，二氧化碳和硫化氫釋放會帶出少量甲醇，因此必須回收，溶劑回收過程往往需要兩個塔來完成。

1.2 低溫甲醇洗技術的特點

低溫甲醇洗技術的應用具有十分明顯的優點，主要表現在：1）具有良好的選擇性，尤其是對二氧化碳、硫化氫等酸性氣體的選擇性，可以使氣體的脫碳和脫硫工藝在同個或者兩個吸收塔內分段進行，同時回收相應氣體以繼續利用。2）在溫度較低的環境下，甲醇溶液的再生所需能耗較少，可以節約一定溶劑，降低生產費用，此外由于甲醇原料具有較弱的腐蝕性，實際運用中無需設置防腐材料即可保證安全，因此操作費用較低。3）吸收能力強，對酸性氣體具有較強的吸收性，氣體凈化性能強。4）有較強的化學穩定性和優異的熱穩定性，在吸收氣體時，可以避免起泡現象的發生，對生產過程的穩定具有明顯的意義。5）在低溫下操作，甲醇溶液再生能耗小，節省溶劑的循環量，操作費用低。6）甲醇溶劑低廉易得，來源廣泛。但低溫甲醇洗技術也有不足之處，如工藝流程較長、甲醇的再生過程比較復雜，這給操作和維修帶來一定困難。

1.3工藝流程

在生產過程中，甲醇洗滌塔會對裝置中的低溫甲醇進行脫碳和脫硫，然后在第一閃蒸分離器和第二閃蒸分離器中通入富甲醇液，在經過循環壓縮及加壓處理之后，再將閃蒸氣輸送到甲醇洗滌塔入口。富甲醇在經過閃蒸之后輸送到硫化氫濃縮塔，在常壓狀態下完成氣提和閃蒸，再生出二氧化碳。富硫半貧甲醇隨后進入熱再生塔，通過再沸器所產生的熱量完成熱再生。最后將產生的硫化氫氣體輸送到硫回收裝置，而再生完成后的貧甲醇在貧甲醇泵進行加壓處理之后，輸入甲醇洗滌塔。

2 低溫甲醇洗技術在煤制甲醇項目中的應用

甲醇不僅是石油及化工產業的基礎原料，也是生產二甲醚、乙酸、乙烯及丙烯等化工產品的重要原料。鑒于國民經濟和社會可持續快速發展，甲醇將保持較高的剛性需求。同時隨著原油價格不斷波動，傳統甲醇、二甲醚、烯烴等生產成本也逐漸攀升，這使的煤制甲醇路線得到了極大發展。煤制甲醇是一個涉及諸多化學反應的復雜工藝過程，煤炭經過煤氣化、CO 變換、低溫甲醇洗、甲醇合成等過程可制得甲醇，之后甲醇進一步深加工，可得二甲醚、乙酸、甲醛、乙烯、丙烯等化工原料。

兗礦國宏化工有限責任公司 5×105t/a 甲醇項目，以高硫煤為原料，通過德士古氣化制得原料氣，經中溫部分變換，采用魯奇七塔流程低溫甲醇洗工藝對變換氣進行脫硫脫碳，凈化氣經聯合壓縮機加壓至 8.2 MPa 進入合成塔制得粗甲醇。氣體凈化指標直接影響甲醇的產量及催化劑的使用壽命，通過采用低溫甲醇洗技術，在變換氣壓力 5.4 MPa、貧甲醇溫度-50℃、水含量小于 1%的條件下，合理調控多段吸收和閃蒸組合，整個低溫甲醇洗系統運行穩定，達到出工段總硫小于 0.1 mg/L、CO2小于 3%凈化工藝目標。另外，兗礦國宏化工有限責任公司甲醇裝置配套的低溫甲醇洗主洗塔上塔段經常出現積液問題，通過適當提高系統操作壓力，減少甲醇循環量等措施，有效地解決了積液問題。神華寧煤 8.3×105t/a 二甲醚項目一期工程，以寧東磁二礦、羊場灣礦煤為原料，由對置式多噴嘴氣化裝置制備原料氣，經中溫部分變換，采用魯奇低溫甲醇洗技術對合成氣中 CO2、H2S、COS 等酸性氣體進行脫除，出工序的總硫小于 0.1 mg/L，CO2小于3%，此與兗礦國宏化工有限責任公司甲醇裝置工藝指標相一致，也滿足下一工段進入合成塔制備粗甲醇的要求。兗州煤業榆林能化有限公司6×105 t/a 煤制甲醇項目，以低硫煤為原料，經德士古氣化爐制得原料氣，之后經耐硫變換、低溫甲醇洗脫硫脫碳獲得凈化氣，凈化氣壓縮至 7.5 MPa進入合成塔反應制備粗甲醇。為了避免凈化氣中酸性氣體含量過高影響催化劑使用壽命，該項目采用低溫甲醇洗技術處理2.6×105Nm3/h 變換氣，脫除CO2、H2S、COS 等酸性組分，獲得凈化氣中總硫含量不大于 0.1 mg/L，CO2摩爾分數不大于 2.5%，滿足工藝指標。此外，根據煤制甲醇裝置酸性氣體脫除的常用工藝技術分析，從投資、運行費用、技術可靠性、環保性等多方面對低溫甲醇洗和聚乙二醇二甲醚工藝（NHD）工藝流程進行比較論證后證明，對于大型甲醇裝置（2×105 t/a 以上）原料氣酸性氣體脫除工藝，采用低溫甲醇洗技術具有極大的優越性。

總結：低溫甲醇洗技術作為應用較為廣泛的技術之一，其在煤化工領域中扮演著至關重要的角色。在低溫的情況下，甲醇可以吸收大量酸性氣體，凈化程度好，凈化效率高。因此在煤制甲醇項目中運用低溫甲醇洗技術，可以促進煤化工產品的生產，提高生產效率，最終帶來更多的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]王西明，張宏偉.林德低溫甲醇洗工藝在煤制氣中的應用[J].煤炭加工與綜合利用，2014，3（12）.

[2]趙鵬飛，李水弟，王立志.低溫甲醇洗技術及其在煤化工中的應用[J].化工進展，2012，11.

[3]張國民，楚文鋒，耿恒聚.低溫甲醇洗工藝的研究進展與應用[J].化學工程師，2010（10）.

[4]賀可順，范明智，周遠.低溫甲醇洗技術在煤制甲醇項目中的應用[J].大氮肥，2010，6（33）.