胥經(jīng)輝

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題的日益重視，在酸性氣體脫除技術(shù)的研究上取得了顯著成果，其中低溫甲醇洗技術(shù)憑借其簡(jiǎn)單方便、實(shí)用性強(qiáng)、效果突出的特點(diǎn)在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。本文結(jié)合實(shí)際，從基本原理和特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)低溫甲醇洗技術(shù)做了簡(jiǎn)要介紹，以便于為后期工作做相應(yīng)鋪墊。

關(guān)鍵詞：低溫甲醇洗技術(shù)；煤制甲醇；煤化工；

1 低溫甲醇洗技術(shù)

1.1 低溫甲醇洗技術(shù)的原理

低溫甲醇洗技術(shù)作為一種物理吸收方法，可以使酸性氣體溶解于有機(jī)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(duì)酸性氣體具有較大的溶解度的特性，在溶解的同時(shí)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(shù)主要包括多段吸收和解吸兩個(gè)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(xiàn)水東街現(xiàn)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(lái)。該過(guò)程通常需要3個(gè)塔10個(gè)分離段實(shí)現(xiàn)。3）溶劑回收：溶液中往往會(huì)存在不易溶解的雜質(zhì)，低溫甲醇洗作業(yè)所需溶液量也較大，二氧化碳和硫化氫釋放會(huì)帶出少量甲醇，因此必須回收，溶劑回收過(guò)程往往需要兩個(gè)塔來(lái)完成。

1.2 低溫甲醇洗技術(shù)的特點(diǎn)

低溫甲醇洗技術(shù)的應(yīng)用具有十分明顯的優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)在：1）具有良好的選擇性，尤其是對(duì)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(gè)或者兩個(gè)吸收塔內(nèi)分段進(jìn)行，同時(shí)回收相應(yīng)氣體以繼續(xù)利用。2）在溫度較低的環(huán)境下，甲醇溶液的再生所需能耗較少，可以節(jié)約一定溶劑，降低生產(chǎn)費(fèi)用，此外由于甲醇原料具有較弱的腐蝕性，實(shí)際運(yùn)用中無(wú)需設(shè)置防腐材料即可保證安全，因此操作費(fèi)用較低。3）吸收能力強(qiáng)，對(duì)酸性氣體具有較強(qiáng)的吸收性，氣體凈化性能強(qiáng)。4）有較強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，在吸收氣體時(shí)，可以避免起泡現(xiàn)象的發(fā)生，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)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(jié)省溶劑的循環(huán)量，操作費(fèi)用低。6）甲醇溶劑低廉易得，來(lái)源廣泛。但低溫甲醇洗技術(shù)也有不足之處，如工藝流程較長(zhǎng)、甲醇的再生過(guò)程比較復(fù)雜，這給操作和維修帶來(lái)一定困難。

1.3工藝流程

在生產(chǎn)過(guò)程中，甲醇洗滌塔會(huì)對(duì)裝置中的低溫甲醇進(jìn)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(jīng)過(guò)循環(huán)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(jīng)過(guò)閃蒸之后輸送到硫化氫濃縮塔，在常壓狀態(tài)下完成氣提和閃蒸，再生出二氧化碳。富硫半貧甲醇隨后進(jìn)入熱再生塔，通過(guò)再沸器所產(chǎn)生的熱量完成熱再生。最后將產(chǎn)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(jìn)行加壓處理之后，輸入甲醇洗滌塔。

2 低溫甲醇洗技術(shù)在煤制甲醇項(xiàng)目中的應(yīng)用

甲醇不僅是石油及化工產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)原料，也是生產(chǎn)二甲醚、乙酸、乙烯及丙烯等化工產(chǎn)品的重要原料。鑒于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)快速發(fā)展，甲醇將保持較高的剛性需求。同時(shí)隨著原油價(jià)格不斷波動(dòng)，傳統(tǒng)甲醇、二甲醚、烯烴等生產(chǎn)成本也逐漸攀升，這使的煤制甲醇路線得到了極大發(fā)展。煤制甲醇是一個(gè)涉及諸多化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜工藝過(guò)程，煤炭經(jīng)過(guò)煤氣化、CO 變換、低溫甲醇洗、甲醇合成等過(guò)程可制得甲醇，之后甲醇進(jìn)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(guó)宏化工有限責(zé)任公司 5×105t/a 甲醇項(xiàng)目，以高硫煤為原料，通過(guò)德士古氣化制得原料氣，經(jīng)中溫部分變換，采用魯奇七塔流程低溫甲醇洗工藝對(duì)變換氣進(jìn)行脫硫脫碳，凈化氣經(jīng)聯(lián)合壓縮機(jī)加壓至 8.2 MPa 進(jìn)入合成塔制得粗甲醇。氣體凈化指標(biāo)直接影響甲醇的產(chǎn)量及催化劑的使用壽命，通過(guò)采用低溫甲醇洗技術(shù)，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(diào)控多段吸收和閃蒸組合，整個(gè)低溫甲醇洗系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到出工段總硫小于 0.1 mg/L、CO2小于 3%凈化工藝目標(biāo)。另外，兗礦國(guó)宏化工有限責(zé)任公司甲醇裝置配套的低溫甲醇洗主洗塔上塔段經(jīng)常出現(xiàn)積液?jiǎn)栴}，通過(guò)適當(dāng)提高系統(tǒng)操作壓力，減少甲醇循環(huán)量等措施，有效地解決了積液?jiǎn)栴}。神華寧煤 8.3×105t/a 二甲醚項(xiàng)目一期工程，以寧東磁二礦、羊場(chǎng)灣礦煤為原料，由對(duì)置式多噴嘴氣化裝置制備原料氣，經(jīng)中溫部分變換，采用魯奇低溫甲醇洗技術(shù)對(duì)合成氣中 CO2、H2S、COS 等酸性氣體進(jìn)行脫除，出工序的總硫小于 0.1 mg/L，CO2小于3%，此與兗礦國(guó)宏化工有限責(zé)任公司甲醇裝置工藝指標(biāo)相一致，也滿足下一工段進(jìn)入合成塔制備粗甲醇的要求。兗州煤業(yè)榆林能化有限公司6×105 t/a 煤制甲醇項(xiàng)目，以低硫煤為原料，經(jīng)德士古氣化爐制得原料氣，之后經(jīng)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(jìn)入合成塔反應(yīng)制備粗甲醇。為了避免凈化氣中酸性氣體含量過(guò)高影響催化劑使用壽命，該項(xiàng)目采用低溫甲醇洗技術(shù)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?jǐn)?shù)不大于 2.5%，滿足工藝指標(biāo)。此外，根據(jù)煤制甲醇裝置酸性氣體脫除的常用工藝技術(shù)分析，從投資、運(yùn)行費(fèi)用、技術(shù)可靠性、環(huán)保性等多方面對(duì)低溫甲醇洗和聚乙二醇二甲醚工藝（NHD）工藝流程進(jìn)行比較論證后證明，對(duì)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(shù)具有極大的優(yōu)越性。

總結(jié)：低溫甲醇洗技術(shù)作為應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)之一，其在煤化工領(lǐng)域中扮演著至關(guān)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(xiàng)目中運(yùn)用低溫甲醇洗技術(shù)，可以促進(jìn)煤化工產(chǎn)品的生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，最終帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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