孫洪濤（南京誠志永清能源科技有限公司，江蘇 南京

210000）

我國的煤炭儲量比較大，天然氣和石油的含量比較少，資源儲量決定了我國的煤炭使用量高于其他不可再生能源的使用量，石油、天然氣甚至是石油化產(chǎn)業(yè)鏈很大一部分的運行需要進口來實現(xiàn)。減少對國外進口的石油和天然氣，增加內(nèi)部原料的產(chǎn)量，是國家能源部門需要攻克的難題。先進的煤化工可以實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，是順利代替石油化工的非常重要的產(chǎn)品。

溶液吸收法在化學工藝中的應用非常廣泛，溶液吸收法具體來說是化學和物理吸收兩類[1]。物理方式的吸收手法是將H2S、CO2、CS2等可以溶于水或者能溶于一些特定溶劑的方法。化學吸收法是運用H2S、CO2等氣體，這些氣體具有一定的酸性，用氨水、有機氨等堿性物質制成的溶液將對應的物質吸收。

1 低溫甲醇洗技術的工藝原理

1.1 低溫甲醇洗技術工藝原理

（1）低溫高壓狀態(tài)下，甲醇溶液中加入酸性氣體，其溶解性很大，甲醇的循環(huán)量有限，動力消耗值比較高。

（2）在這個過程中含有非常大的凈化值，甲醇洗的處理塔內(nèi)排出的CO2經(jīng)過處理后僅含有7 mg/L，CH3OH 的含量約為9mg/L，S的含量低于1mg/L，因此工藝的優(yōu)勢比較明顯[2]。

（3）選擇性較好，在這個工藝中，甲醇內(nèi)具有酸性的氣體的溶解度非常高，大約是H2的100 倍以上，在反應的過程中消耗的氣體總量可以忽略不計。

（4）甲醇是非常優(yōu)質的吸收劑，甲醇在制取的過程中價格比較便宜，費用比較低，制取的原料也容易獲取。

1.2 低溫甲醇洗的工藝原理

（1）變換氣從進料器中經(jīng)過后，然后分別進入分離器、冷卻器，分離器中分離的氣體進入CO2吸收塔里，經(jīng)過H2S、CS2和CO2后，處理后的氣體上升排出塔外，再穿過一級和二級冷卻器，氣體溫度升高后進入甲醇合成單元之中，壓縮成一個單元[3]。

（2）多次冷卻過后，含量較低的甲醇到CO2吸收塔的上部區(qū)域，甲醇液體從上而下與變換氣逆流進行充分的接觸，將氣體中的CO2除去，CO2的含量通過甲醇循環(huán)量的大小進行調(diào)節(jié)。在中間過程中引出的甲醇液使用氨冷器進行冷卻，從而減少溶解熱引起的升溫的不利影響。

（3）在吸收塔底部，甲醇的液體幾乎都能流入閃蒸罐之中，余下的少量液體先經(jīng)過氨冷器，再經(jīng)過回流后運送至脫硫處內(nèi)，在這個過程中H2S 和CS2被吸收，從塔內(nèi)流出的含硫液體重新回到硫甲醇的蒸汽罐之中。

（4）為了節(jié)省CO和H2的使用量，從閃蒸罐中出來的氣體通過進行加壓出來然后運送至進料冷卻器前和氣體進行混合，實現(xiàn)H2S 和CS的回收。

（5）閃蒸罐的下方在運行的過程中會產(chǎn)生無硫甲醇富液、含硫甲醇富液，這些液體進入H2S的濃縮塔之中。將N2輸送至塔內(nèi)，把CO2運送到塔的頂端，經(jīng)過處理后，使用尾氣冷卻器將氣體送至高空中放出。

（6）甲醇中含有的少量CO2和

溶解的H2S 通過再沸器提供的熱量實行熱再生，塔頂出來的氣體，經(jīng)過多次的分離和冷卻、甲醇經(jīng)過一級冷凝液回流、二級冷凝液回流的換熱，H2S進入濃縮塔的底部。

2 低溫甲醇洗技術在煤化工的實際應用

2.1 煤制甲醇工藝

甲醇屬于飽和醇，他是醇中最簡單的構造，是化工原料的重要材料之一，是非常清潔的液體染料，已經(jīng)在工業(yè)中運用的非常多。目前約有三成左右的甲醇用來生產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品甲醛，另一個重要用途是生產(chǎn)甲基化劑，同時也生產(chǎn)甲氨、丙烯酸甲酯等衍生產(chǎn)物，甲醇也能生成醋酐、碳酸二甲酯、醋酸、甲酸甲酯等一系列衍生物。化工行業(yè)的進步有目共睹，甲醇也成功的制成了乙醛、乙二醇等衍生物。通過近些年來化工實踐的不斷發(fā)展，低溫甲醇洗技術在煤制工藝中，具有明顯的優(yōu)勢，具體表現(xiàn)為以下幾個方面。

（1）能夠精準調(diào)控氣體內(nèi)含有CO2的具體值。煤制的甲醇工藝內(nèi)含有一定量的CO2氣體，這樣可以減少二甲醚在反應過程中的產(chǎn)出量，也會在一定程度上一致CO 向CO2轉化，對微調(diào)觸煤床層內(nèi)的穩(wěn)定非常有利，防止溫度過高，最大程度保護了催化劑的活性，降低催化劑的結碳，對增加催化劑的使用壽命具有積極的作用。在這個過程中需要嚴格控制凈化空氣中CO2的含量在（3.42±0.2）%之間。在實際的生產(chǎn)過程中，如果CO2的含量偏離范圍內(nèi)的值，可以實行熱再生工況、控制循環(huán)量、氨冷器、精洗段氣相旁路等方式微調(diào)。

（2）在快速的調(diào)整中控制空氣中的硫的含量值，要低于0.1mg/L。甲醇和合成時，很多硫化物在合成的過程中，如果控制不好會使催化劑中毒，使催化劑的活性減少，降低催化劑的總體使用水平。在平時的生產(chǎn)時，若總硫的含量超過限定值時，使用冷卻和循環(huán)量的方式可以微調(diào)，可以將總硫控制在合理的范圍內(nèi)。

（3）吸收的選擇性比較大。CO2和H2S可以實現(xiàn)在同個設備的不同部位或者是不同設備進行吸收，在不同條件和設備進行回收時，在低溫條件下，甲醇溶液中的CO2和H2S的溶解度都很高，吸收溶液的循環(huán)量都比較小，特別是當原料氣體壓力比較大時這個現(xiàn)象更加明顯。低溫時，甲醇溶液在CO 和H2的溶解度比較小，甲醇的蒸汽壓也比較低，有用氣體和溶劑的損失處于比較低的狀態(tài)。

（4）調(diào)節(jié)H2S 的濃度。不斷的調(diào)整H2S 回到濃縮塔循環(huán)氣流量。使得塔內(nèi)的半貧甲醇的工藝條件處于穩(wěn)定和平衡的狀態(tài)，實現(xiàn)酸性氣體中H2S和回收需要硫工藝值互相平衡。

2.2 煤制天然氣工藝

煤制天然氣的研究工作是國家的重點工程，是國家煤化工的重點需要攻克的難題。煤制天然氣會合成較高的數(shù)值，工藝簡單同時制成工藝相對成熟，大力發(fā)展煤制天然氣對全國能源的穩(wěn)定具有非常積極的作用，同時可以在一定程度有效上緩解大氣污染的問題。煤氣化制造天然氣的工藝的原料是煤炭，水煤漿經(jīng)過加壓氣化后制成粗糙的煤氣，低溫條件下甲醇的制取裝置將酸性氣體去除，再進入合成單元合成天然氣。在煤田中，采煤后直接合成天然氣輸送到最近的天然氣管網(wǎng)，通過專業(yè)化處理將天然氣運送至終端用戶，這種方式可以高效使用天然氣，可以將媒體變成清潔能源。

天然氣的生產(chǎn)原料中含有很高的硫，若使用RTO 裝置，經(jīng)過處理后氣體中的SO2含量非常高，在氣體的后端加入一個裝置實現(xiàn)脫硫，無形之中會增加設備的運營成本。運用低溫甲醇的洗工藝，能有效除去原料中的硫含量，實現(xiàn)運營成本和設備的穩(wěn)定和平衡。

2.3 煤制油工藝

采取油制取煤的方式，將煤液化然后制取油。水煤漿在加壓加氣的條件下制成比較粗糙的煤氣，經(jīng)過變化后，建立比較合適的碳氫比。甲醇經(jīng)過低溫的裝置可以高效的除去氣體中的酸性氣體，再進入合成單元，合成油等產(chǎn)物。實現(xiàn)相關步驟可以使用低溫甲醇洗工藝，合成煤制柴油，與傳統(tǒng)的柴油和石油相比，煤制品屬于清潔的能源，燃燒產(chǎn)物很清潔。

3 結語

低溫甲醇洗技術在實際的生產(chǎn)過程中可以明顯去除H2S和CO2，已經(jīng)成為了煤化工項目的重要組成技術，隨著國家對能源的需求越來越精細化，低溫甲醇洗技術的應用空間更加廣泛。