張磊（內(nèi)蒙古大唐國際克什克騰煤制天然氣有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 赤峰 025350）

低溫甲醇洗工藝是一項(xiàng)非常重要的現(xiàn)代化工工藝，尤其是在煤化工領(lǐng)域，得到了充分的應(yīng)用。結(jié)合我國“煤多、油貧、氣少”的能源國情，低溫甲醇洗工藝具有更加深刻的實(shí)用價(jià)值。

1 低溫甲醇洗工藝概述

低溫甲醇洗工藝出現(xiàn)在上世紀(jì)50年代，有德國魯奇公司和林德公司共同開發(fā)形成。作為一種氣體凈化工藝，其原理是利用低溫下的甲醇物理特性，是一種純粹的物理吸收過程，因此不需要復(fù)雜的工藝和裝置。

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及對(duì)能源多樣性的需求加劇，這讓原本儲(chǔ)量不多的石油和天然氣資源日趨供應(yīng)緊張。為了緩和這一矛盾，充分發(fā)揮煤炭資源豐富的優(yōu)勢(shì)，大力發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)就成了必然選擇。

以煤炭為主要原來的化工生產(chǎn)主要包括合成氨、合成甲醇、合成天然氣等，粗合成氣中含有大量需要凈化的成分，如二氧化碳、硫化氫、二氧化硫等酸性氣體，如果不加以凈化是無法直接應(yīng)用的。低溫甲醇洗工藝的應(yīng)用環(huán)境很寬泛，無論是直接液化、間接液化以及煤氣化，都可以進(jìn)行酸性氣體凈化作業(yè)，并且具有物美價(jià)廉的特征。

2 低溫甲醇洗工藝原理及特點(diǎn)

2.1 低溫甲醇洗工藝原理

針對(duì)煤化工工藝而言，無論生產(chǎn)對(duì)象是氣態(tài)或液態(tài)，凈化的目的都是保留有效成分，減少有害氣體的存留。

根據(jù)這一需求，在凈化過程中去除掉粗合成氣中的酸性氣體成分，該過程是在-60℃完成的。在這一低溫環(huán)境下，甲醇作為吸收液發(fā)揮物體特點(diǎn)，二氧化碳、硫化氫和其他碳硫化合物由于可溶性較強(qiáng)，被充分吸收；而一氧化碳、氫氣等有效成分的溶解性較弱，損失程度較小；經(jīng)過反復(fù)的操作和催化作用，即可完成酸性氣體的分離。

2.2 低溫甲醇洗工藝特點(diǎn)

第一，低溫甲醇洗工藝可以確保凈化粗合成氣中的酸性氣體成分，尤其是徹底分離硫化物的特性，保障了煤化工產(chǎn)品的安全性。在整個(gè)過程中，低溫甲醇洗工藝屬于物理性吸收，并沒有與酸性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此不會(huì)產(chǎn)生新的產(chǎn)物；為了加速反應(yīng)狀態(tài)，提高反應(yīng)程度，可以通過加入催化劑的方式實(shí)現(xiàn)。

第二，不同低溫環(huán)境下，低溫甲醇洗工藝發(fā)揮的分離效果不同。在-30℃到-70℃之間，甲醇可以脫除大量無效氣體，包括二氧化硫、硫化氫、氨氣、一氧化氮、石蠟烴、芳香烴等，同時(shí)完成氣體脫水和干燥。

第三，由于低溫甲醇洗工藝發(fā)揮的是其物理吸收特性，由此后期可以回收被吸收的硫化氫和二氧化碳等氣體，實(shí)現(xiàn)綜合生產(chǎn)利用。

當(dāng)然，在研究和應(yīng)用中也不能忽視低溫甲醇洗工藝的不足。研究發(fā)現(xiàn)，低溫甲醇洗工藝在操作過程中為降低能量損耗，需要較多的換熱設(shè)備增加流程，這讓原本簡(jiǎn)單的物理原理操作變得復(fù)雜；特別是在低溫條件下操作，對(duì)反應(yīng)設(shè)備的要求很高。

除此之外，甲醇本身是有劇毒的一種化工原料，如果操作不當(dāng)，很容易造成操作人員的身體傷害?，F(xiàn)實(shí)中，人體吸入10mL的甲醇溶劑就會(huì)導(dǎo)致失明，而甲醇又是一種容易揮發(fā)的液體，所以在設(shè)備安裝和環(huán)境通風(fēng)方面要格外小心。

3 低溫甲醇洗工藝的研究進(jìn)展與應(yīng)用

我國針對(duì)低溫甲醇洗工藝的研究開始于上世紀(jì)70年代，這一時(shí)期也是我國煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的起步階段。截至目前，我國已經(jīng)生產(chǎn)了多套大型酸性氣體凈化裝置，大多采用低溫甲醇洗工藝原理，并隨著不斷的實(shí)踐開拓了適應(yīng)于我國化工環(huán)境的工藝流程。

低溫甲醇洗工藝與其他酸性氣體分離工藝相比，其優(yōu)勢(shì)是選擇性好、吸收能力強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單且費(fèi)用消耗少。與起步階段引進(jìn)國外裝置而言，在成本上做到了大量的節(jié)約，并邁出了自主創(chuàng)新和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵性步伐。

如上世紀(jì)80年代開始，在我國高等院校和科研機(jī)構(gòu)的配合下，中國石化等企業(yè)開始了低溫甲醇洗項(xiàng)目的檢測(cè)工藝研究，并獲得了國內(nèi)專利；進(jìn)入20世紀(jì)90年代，我國的低溫甲醇洗工藝已經(jīng)取得了國際先進(jìn)水平，與德國魯奇工藝相比，無論在制冷設(shè)備和精華投資方面，都做到了效率提升和成本降低。

總體而言，在低溫甲醇洗工藝的研究和應(yīng)用中，有兩個(gè)問題是必須要考慮的。

其一是硫化物的徹底吸收。硫化物是大氣污染的主要原因，通過對(duì)煤化工化肥生產(chǎn)的研究，提高低溫甲醇洗的脫硫能力，是實(shí)現(xiàn)煤炭資源有效利用的重點(diǎn)，同時(shí)可以延長(zhǎng)催化劑的應(yīng)用周期。

其二是低溫甲醇洗工藝中原料的消耗，即甲醇的消耗和冷量問題。不同的自然環(huán)境對(duì)低溫甲醇洗工藝的原料消耗影響是不同的，如北方地區(qū)和南方地區(qū)，這涉及到低溫甲醇洗工藝的推廣趨向。

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