低温甲醇洗技术在煤制甲醇项目中的应用

胥经辉

摘 要：隨着科学技术的发展以及人们对环境问题的日益重视，在酸性气体脱除技术的研究上取得了显著成果，其中低温甲醇洗技术凭借其简单方便、实用性强、效果突出的特点在国内外得到了广泛的应用。本文结合实际，从基本原理和特点出发，对低温甲醇洗技术做了简要介绍，以便于为后期工作做相应铺垫。

关键词：低温甲醇洗技术；煤制甲醇；煤化工；

1 低温甲醇洗技术

1.1 低温甲醇洗技术的原理

低温甲醇洗技术作为一种物理吸收方法，可以使酸性气体溶解于有机溶剂甲醇中。低温甲醇洗工艺使用冷甲醇作为酸性气体的吸收液体，这也是利用了低温条件下甲醇对酸性气体具有较大的溶解度的特性，在溶解的同时还可以分段选择吸收原料气中的二氧化碳和硫化氢气体。低温甲醇洗技术主要包括多段吸收和解吸两个部分。以煤气化为例，低温甲醇洗工艺流程主要包括：1）吸收：在吸收工艺之前首先除去水分以防止后期工艺出现水东街现象。吸收的主要作用在于将二氧化碳和硫化氢气体溶解于甲醇之中。2）解吸：解吸工艺的目的是将二氧化碳、硫化氢等气体从吸收液中释放出来。该过程通常需要3个塔10个分离段实现。3）溶剂回收：溶液中往往会存在不易溶解的杂质，低温甲醇洗作业所需溶液量也较大，二氧化碳和硫化氢释放会带出少量甲醇，因此必须回收，溶剂回收过程往往需要两个塔来完成。

1.2 低温甲醇洗技术的特点

低温甲醇洗技术的应用具有十分明显的优点，主要表现在：1）具有良好的选择性，尤其是对二氧化碳、硫化氢等酸性气体的选择性，可以使气体的脱碳和脱硫工艺在同个或者两个吸收塔内分段进行，同时回收相应气体以继续利用。2）在温度较低的环境下，甲醇溶液的再生所需能耗较少，可以节约一定溶剂，降低生产费用，此外由于甲醇原料具有较弱的腐蚀性，实际运用中无需设置防腐材料即可保证安全，因此操作费用较低。3）吸收能力强，对酸性气体具有较强的吸收性，气体净化性能强。4）有较强的化学稳定性和优异的热稳定性，在吸收气体时，可以避免起泡现象的发生，对生产过程的稳定具有明显的意义。5）在低温下操作，甲醇溶液再生能耗小，节省溶剂的循环量，操作费用低。6）甲醇溶剂低廉易得，来源广泛。但低温甲醇洗技术也有不足之处，如工艺流程较长、甲醇的再生过程比较复杂，这给操作和维修带来一定困难。

1.3工艺流程

在生产过程中，甲醇洗涤塔会对装置中的低温甲醇进行脱碳和脱硫，然后在第一闪蒸分离器和第二闪蒸分离器中通入富甲醇液，在经过循环压缩及加压处理之后，再将闪蒸气输送到甲醇洗涤塔入口。富甲醇在经过闪蒸之后输送到硫化氢浓缩塔，在常压状态下完成气提和闪蒸，再生出二氧化碳。富硫半贫甲醇随后进入热再生塔，通过再沸器所产生的热量完成热再生。最后将产生的硫化氢气体输送到硫回收装置，而再生完成后的贫甲醇在贫甲醇泵进行加压处理之后，输入甲醇洗涤塔。

2 低温甲醇洗技术在煤制甲醇项目中的应用

甲醇不仅是石油及化工产业的基础原料，也是生产二甲醚、乙酸、乙烯及丙烯等化工产品的重要原料。鉴于国民经济和社会可持续快速发展，甲醇将保持较高的刚性需求。同时随着原油价格不断波动，传统甲醇、二甲醚、烯烃等生产成本也逐渐攀升，这使的煤制甲醇路线得到了极大发展。煤制甲醇是一个涉及诸多化学反应的复杂工艺过程，煤炭经过煤气化、CO 变换、低温甲醇洗、甲醇合成等过程可制得甲醇，之后甲醇进一步深加工，可得二甲醚、乙酸、甲醛、乙烯、丙烯等化工原料。

兖矿国宏化工有限责任公司 5×105t/a 甲醇项目，以高硫煤为原料，通过德士古气化制得原料气，经中温部分变换，采用鲁奇七塔流程低温甲醇洗工艺对变换气进行脱硫脱碳，净化气经联合压缩机加压至 8.2 MPa 进入合成塔制得粗甲醇。气体净化指标直接影响甲醇的产量及催化剂的使用寿命，通过采用低温甲醇洗技术，在变换气压力 5.4 MPa、贫甲醇温度-50℃、水含量小于 1%的条件下，合理调控多段吸收和闪蒸组合，整个低温甲醇洗系统运行稳定，达到出工段总硫小于 0.1 mg/L、CO2小于 3%净化工艺目标。另外，兖矿国宏化工有限责任公司甲醇装置配套的低温甲醇洗主洗塔上塔段经常出现积液问题，通过适当提高系统操作压力，减少甲醇循环量等措施，有效地解决了积液问题。神华宁煤 8.3×105t/a 二甲醚项目一期工程，以宁东磁二矿、羊场湾矿煤为原料，由对置式多喷嘴气化装置制备原料气，经中温部分变换，采用鲁奇低温甲醇洗技术对合成气中 CO2、H2S、COS 等酸性气体进行脱除，出工序的总硫小于 0.1 mg/L，CO2小于3%，此与兖矿国宏化工有限责任公司甲醇装置工艺指标相一致，也满足下一工段进入合成塔制备粗甲醇的要求。兖州煤业榆林能化有限公司6×105 t/a 煤制甲醇项目，以低硫煤为原料，经德士古气化炉制得原料气，之后经耐硫变换、低温甲醇洗脱硫脱碳获得净化气，净化气压缩至 7.5 MPa进入合成塔反应制备粗甲醇。为了避免净化气中酸性气体含量过高影响催化剂使用寿命，该项目采用低温甲醇洗技术处理2.6×105Nm3/h 变换气，脱除CO2、H2S、COS 等酸性组分，获得净化气中总硫含量不大于 0.1 mg/L，CO2摩尔分数不大于 2.5%，满足工艺指标。此外，根据煤制甲醇装置酸性气体脱除的常用工艺技术分析，从投资、运行费用、技术可靠性、环保性等多方面对低温甲醇洗和聚乙二醇二甲醚工艺（NHD）工艺流程进行比较论证后证明，对于大型甲醇装置（2×105 t/a 以上）原料气酸性气体脱除工艺，采用低温甲醇洗技术具有极大的优越性。

总结：低温甲醇洗技术作为应用较为广泛的技术之一，其在煤化工领域中扮演着至关重要的角色。在低温的情况下，甲醇可以吸收大量酸性气体，净化程度好，净化效率高。因此在煤制甲醇项目中运用低温甲醇洗技术，可以促进煤化工产品的生产，提高生产效率，最终带来更多的经济效益和社会效益。

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