張 娜

（潞安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西長(zhǎng)治 046204）

低溫甲醇洗技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，特別是引入到煤化工領(lǐng)域中取得了極其顯著的成果。近段時(shí)間以來(lái)，我國(guó)在低溫甲醇洗技術(shù)的應(yīng)用方面已經(jīng)取得突破性進(jìn)展，并逐漸掌握了部分設(shè)備的自主研發(fā)能力，然而目前的技術(shù)只能在中小型設(shè)備中起到作用，且實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中遇到的技術(shù)難題仍未解決，唯一的辦法就是從國(guó)外引進(jìn)，但需要有雄厚的資金實(shí)力，所以，隨著煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度的不斷加快，研發(fā)出大型低溫甲醇洗技術(shù)是我國(guó)目前面臨的重大課題。在煤化工企業(yè)中引入低溫甲醇洗技術(shù)，需要相關(guān)技術(shù)人員加強(qiáng)監(jiān)督和管理，及時(shí)找出現(xiàn)階段存在的主要問(wèn)題，并制定相應(yīng)措施進(jìn)行改進(jìn)和處理，唯有照此堅(jiān)持下去，低溫甲醇洗技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用才能更加成熟，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、健康的發(fā)展。低溫甲醇洗技術(shù)對(duì)酸性氣體有著較強(qiáng)的吸收性和選擇性，加上其具備整體運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)，在如今的石油化工、化肥工業(yè)、煤化工等領(lǐng)域，都應(yīng)用了低溫甲醇洗技術(shù)。特別在合成氣COS、硫化氫和二氧化碳等酸性氣體的脫除過(guò)程中，應(yīng)用低溫甲醇洗技術(shù)總能取得理想的效果，此外，對(duì)煤制合成氨、粗煤氣的凈化和節(jié)能減排，低溫甲醇洗技術(shù)也是目前最好的選擇。

近段時(shí)間以來(lái)，隨著相關(guān)企業(yè)對(duì)不可再生能源需求量的持續(xù)增長(zhǎng)，社會(huì)各界都開(kāi)始關(guān)注到燃煤資源的消耗問(wèn)題。在煤化工中引入低溫甲醇洗技術(shù)，是一種回收再利用有限資源的可行手段，它能使煤化工在生產(chǎn)中的損耗得以控制，隨著該技術(shù)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，天然氣、石油資源短缺的壓力將會(huì)明顯減緩。所以，對(duì)煤化工中應(yīng)用低溫甲醇洗技術(shù)要引起足夠的重視，爭(zhēng)取盡快推廣和普及，實(shí)現(xiàn)真正的環(huán)保低耗生產(chǎn)。

1 低溫甲醇洗技術(shù)的基本概念和特征

1.1 低溫甲醇洗技術(shù)的基本概念

低溫甲醇洗技術(shù)是以冷甲醇為溶劑，在重要?dú)怏w的凈化過(guò)程中，它可以將其中夾雜的酸性氣體清除干凈，如COS、硫化氫和二氧化碳等。在煤化工企業(yè)中，大部分都是以林德公司、魯奇公司研發(fā)出的低溫甲醇洗工藝流程為主（圖1），經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐的完善與優(yōu)化，目前已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)成熟的地步。

圖1 低溫甲醇洗工藝流程圖

1.2 低溫甲醇洗技術(shù)的主要特征

低溫甲醇洗技術(shù)屬于物理吸收法的范疇，其與各酸性氣體都有著良好的氣液平衡關(guān)系，該技術(shù)完全遵循亨利定律。結(jié)合亨利定律分析可知，當(dāng)氣體分壓較大時(shí)，氣體在溶液中更容易溶解，因此，要想增加對(duì)酸性氣體的吸收量，可以從提高酸性氣體組分的分壓入手，同時(shí)，隨著甲醇溶液溶解度隨溫度不斷變小，它對(duì)酸性氣體的吸收能力反而變得更強(qiáng)，液體溫度此時(shí)將越來(lái)越低，但各酸性氣體的溶解度會(huì)不斷上升，低溫環(huán)境是應(yīng)用低溫甲醇洗技術(shù)的必要條件。經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單梳理和歸納，得出有關(guān)該技術(shù)的六點(diǎn)特征，具體內(nèi)容如下：

（1）它可以有效吸附出原始?xì)怏w中的酸性氣體，從而提高氣體的凈化度。在凈化過(guò)程中，所得氣體的總硫不會(huì)超出0.1μL/L，二氧化碳含量則低于10μL/L。

（2）它具有良好的選擇性，當(dāng)使用甲醇溶劑對(duì)原始?xì)怏w中的酸性氣體進(jìn)行吸收時(shí)，正是因?yàn)樵撎匦缘拇嬖冢拍茏寶怏w脫硫、脫碳這兩個(gè)重要環(huán)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)在同一個(gè)吸收塔中，獨(dú)立進(jìn)行，互不影響，即有選擇性進(jìn)行。

（3）它有著極佳的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，在吸收酸性氣體時(shí)，作為溶劑的冷甲醇不會(huì)冒泡，使煤化工企業(yè)的安全生產(chǎn)得到充分保障。

（4）假設(shè)在低溫環(huán)境中應(yīng)用此技術(shù)，由于甲醇溶液的再生能耗較低，用這種方法可以有效控制溶劑的循環(huán)量，無(wú)形間為企業(yè)節(jié)省了大量的技術(shù)資金投入。

（5）它所用的溶劑基本沒(méi)有腐蝕性，所以在材料選購(gòu)方面也不會(huì)有太過(guò)嚴(yán)格的要求，且設(shè)備采購(gòu)資金的要求較低。

（6）所需溶劑的來(lái)源十分廣泛，購(gòu)入價(jià)格較低，但工藝的實(shí)施流程很長(zhǎng)，再加上溶劑的再生過(guò)程復(fù)雜程度偏高，所以，在設(shè)備技術(shù)應(yīng)用、后期維修等面臨許多難題。

2 低溫甲醇洗技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

2.1 對(duì)于酸性氣體的凈化能力較強(qiáng)

對(duì)于低溫甲醇洗技術(shù)來(lái)說(shuō)，液態(tài)甲醇對(duì)于氣體的酸性氣體具有很強(qiáng)的吸收性，因此在進(jìn)行甲醇?xì)怏w凈化的過(guò)程當(dāng)中擁有較為良好的氣體凈化模式，混合氣體經(jīng)過(guò)凈化后硫以及相關(guān)的二氧化碳的含量大幅度降低，得到有效的凈化。在本次實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，甲醇對(duì)于混合氣體的凈化效果明顯，經(jīng)過(guò)相關(guān)的科學(xué)計(jì)算之后可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于凈化過(guò)程的判斷和分析。

2.2 具有良好的混合氣體的選擇性

在基于低溫甲醇洗技術(shù)完成對(duì)于混合氣體以及相關(guān)酸性氣體凈化的過(guò)程當(dāng)中，會(huì)對(duì)于混合氣體當(dāng)中存在的H2S 和CO2氣體進(jìn)行溶解。低溫甲醇洗的設(shè)備當(dāng)中具有兩套完全獨(dú)立存在的脫洗凈化裝置，分別對(duì)于混合氣體當(dāng)中的硫化氫，一氧化碳，二氧化硫等酸性氣體進(jìn)行凈化，在另一套凈化模式當(dāng)中使用不同的凈化模式對(duì)于硫化氫以及一氧化碳進(jìn)行選擇性的凈化。在凈化完成之后會(huì)留下很多的二氧化碳等酸性物質(zhì)，可以對(duì)于這些物質(zhì)進(jìn)行二次的回收利用，例如二氧化碳可以用于尿素的合成，硫化氫可以用于化工產(chǎn)品的制作和回收。在低溫甲醇洗技術(shù)當(dāng)中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于硫化物氣體以及相關(guān)的碳化物氣體進(jìn)行區(qū)分，最大限度地避免凈化過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)干擾。

2.3 凈化穩(wěn)定性較強(qiáng)，能源消耗較低

在使用低溫甲醇洗技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)于混合氣體的凈化的過(guò)程當(dāng)中，液態(tài)的甲醇凈化模式可以分解掉硫化以及碳化氣體，具有非常良好的穩(wěn)定性，不會(huì)在凈化階段因?yàn)樗嵝詺怏w在實(shí)際的回收過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)的上升現(xiàn)象導(dǎo)致氣泡，這在很大程度上保證了低溫甲醇洗技術(shù)的效率和穩(wěn)定性。在具體的凈化階段，甲醇在低溫的條件下明顯提高了自身的凈化能力，這就讓低溫甲醇洗技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在超低溫的環(huán)境當(dāng)中工作，這樣的情況和環(huán)境下也會(huì)很大程度降低反應(yīng)階段能源的消耗。此外在使用低溫甲醇洗技術(shù)用于混合氣體凈化處理的過(guò)程當(dāng)中，因?yàn)橐簯B(tài)的甲醇凈化劑自身的腐蝕能力較低，在對(duì)于實(shí)際的低溫甲醇洗技術(shù)的設(shè)備腐蝕性也會(huì)明顯降低，可以不用進(jìn)行相關(guān)的防腐蝕處理，降低了成本，提高了效率。

3 低溫甲醇洗技術(shù)在煤化工企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用

在山西某化工公司中，該公司工廠的絕大部分煤化工生產(chǎn)都與低溫甲醇洗技術(shù)有著十分緊密的聯(lián)系。

3.1 在煤制甲醇生產(chǎn)過(guò)程中引入低溫甲醇洗技術(shù)

這家公司在煤制甲醇生產(chǎn)過(guò)程中，采用的是魯奇低溫甲醇洗技術(shù)，目的就是要把原始?xì)怏w中夾雜的酸性氣體清除干凈，比如COS、硫化氫和二氧化碳等。要求總碳含量不超過(guò)3%，總硫含量則是0.1mg/L 左右，這與煤化工生產(chǎn)脫硫酸氣體的脫除需求基本保持一致。除此之外，這家公司用于生產(chǎn)的原料大多是低硫煤，通過(guò)德士古氣化爐來(lái)獲取原始?xì)怏w，再開(kāi)展耐硫變換處理，以確保低溫甲醇洗的脫硫和脫碳流程都能短時(shí)間完成，最終得出的凈化氣純度較高。隨后，需要把凈化氣壓縮到7.5MPa 在送入合成塔中進(jìn)行反應(yīng)，這步可以得到粗甲醇，這樣一來(lái)是為了催化劑使用壽命的延長(zhǎng)，二來(lái)制備的凈化氣中也不至于夾雜過(guò)多的酸性氣體。在技術(shù)應(yīng)用方面，這家公司是通過(guò)低溫甲醇洗技術(shù)對(duì)2.4×105m3/h 的變換氣進(jìn)行處理，在將其中含有的酸性氣體脫除干凈后，就能夠得到總硫不超過(guò)0.1μL/L、二氧化碳含量低于10μL/L 的凈化氣成品。

3.2 在煤制天然氣生產(chǎn)過(guò)程中引入低溫甲醇洗技術(shù)

除了3.1中在煤制甲醇生產(chǎn)過(guò)程中引入低溫甲醇洗技術(shù)以外，這家公司在煤制天然氣生產(chǎn)方面也對(duì)低溫甲醇洗技術(shù)進(jìn)行了使用。該公司煤制天然氣項(xiàng)目的原始材料是選用煤，通過(guò)煤氣化加工處理得出粗煤氣，隨后完成氣體交換環(huán)節(jié)，才到最后一步的煤氣凈化。在二次處理方面，這家公司使用的是英國(guó)戴維甲烷化工工藝，煤制天然氣即為最終產(chǎn)品。在這個(gè)制造流程中，低溫甲醇洗技術(shù)起到的作用是凈化煤粗氣，以林德低溫甲醇洗技術(shù)將粗煤氣中夾雜的酸性氣體脫除干凈，再經(jīng)過(guò)脫煤凈化處理，最終得到純度很高的煤制天然氣。

3.3 煤制甲醇

隨著原油價(jià)格的日益增長(zhǎng)，企業(yè)生產(chǎn)甲醇、二甲醚的所需成本也會(huì)隨之上升，這為煤制甲醇的發(fā)展提供了良好機(jī)遇。煤制甲醇的工藝流程十分復(fù)雜，涉及的化學(xué)反應(yīng)步驟較多，首先煤炭需經(jīng)過(guò)氣化、一氧化碳變換和低溫甲醇洗處理，再進(jìn)行甲醇合成等過(guò)程才能得到甲醇成品，隨后還得開(kāi)展一次深度加工，方可制取出所需的化學(xué)化工原料，如乙酸、乙烯和二甲醚等。為滿足氣體凈化標(biāo)準(zhǔn)較高的需求，在氣體凈化環(huán)節(jié)可以替換為低溫甲醇洗技術(shù)，在操作期間設(shè)置好壓力與溫度，并且技術(shù)人員要全程巡視低溫甲醇洗技術(shù)的運(yùn)行狀態(tài)，確保高效、有序，從而得到純度較高的氣體成品。此外，在實(shí)際運(yùn)用低溫甲醇洗技術(shù)時(shí)，要注重對(duì)材料資源的合理使用，杜絕浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)真正的環(huán)保低耗生產(chǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

低溫甲醇洗技術(shù)一般都是應(yīng)用到煤制甲醇和煤制天然氣等生產(chǎn)制造流程中，但并不意味著它的價(jià)值僅限于此，事實(shí)上，在煤制合成氨及煤制氫這些工業(yè)化生產(chǎn)領(lǐng)域里，也應(yīng)用低溫甲醇洗技術(shù)，通過(guò)對(duì)其冷甲醇為基本溶劑進(jìn)行使用，將原始?xì)怏w中夾雜的酸性氣體脫除出來(lái)，以達(dá)到全面凈化氣體的效果，一方面實(shí)現(xiàn)了煤化工企業(yè)的節(jié)能降耗生產(chǎn)目標(biāo)，另一方面對(duì)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益以及社會(huì)效益的提升也能起到促進(jìn)作用。