胥經(jīng)輝

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及人們對環(huán)境問題的日益重視，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)憑借其簡單方便、實用性強(qiáng)、效果突出的特點在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。本文結(jié)合實際，從基本原理和特點出發(fā)，對低溫甲醇洗技術(shù)做了簡要介紹，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酸性氣體具有較大的溶解度的特性，在溶解的同時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。該過程通常需要3個塔10個分離段實現(xiàn)。3）溶劑回收：溶液中往往會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帶出少量甲醇，因此必須回收，溶劑回收過程往往需要兩個塔來完成。

1.2 低溫甲醇洗技術(shù)的特點

低溫甲醇洗技術(shù)的應(yīng)用具有十分明顯的優(yōu)點，主要表現(xiàn)在：1）具有良好的選擇性，尤其是對二氧化碳、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或者兩個吸收塔內(nèi)分段進(jìn)行，同時回收相應(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)費用，此外由于甲醇原料具有較弱的腐蝕性，實際運用中無需設(shè)置防腐材料即可保證安全，因此操作費用較低。3）吸收能力強(qiáng)，對酸性氣體具有較強(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，可以避免起泡現(xiàn)象的發(fā)生，對生產(chǎn)過程的穩(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，操作費用低。6）甲醇溶劑低廉易得，來源廣泛。但低溫甲醇洗技術(shù)也有不足之處，如工藝流程較長、甲醇的再生過程比較復(fù)雜，這給操作和維修帶來一定困難。

1.3工藝流程

在生產(chǎn)過程中，甲醇洗滌塔會對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。鑒于國民經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)快速發(fā)展，甲醇將保持較高的剛性需求。同時隨著原油價格不斷波動，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。煤制甲醇是一個涉及諸多化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜工藝過程，煤炭經(jīng)過煤氣化、CO 變換、低溫甲醇洗、甲醇合成等過程可制得甲醇，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。

兗礦國宏化工有限責(zé)任公司 5×105t/a 甲醇項目，以高硫煤為原料，通過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，整個低溫甲醇洗系統(tǒng)運行穩(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)積液問題，通過適當(dāng)提高系統(tǒng)操作壓力，減少甲醇循環(huán)量等措施，有效地解決了積液問題。神華寧煤 8.3×105t/a 二甲醚項目一期工程，以寧東磁二礦、羊場灣礦煤為原料，由對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高影響催化劑使用壽命，該項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、運行費用、技術(shù)可靠性、環(huán)保性等多方面對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。因此在煤制甲醇項目中運用低溫甲醇洗技術(shù)，可以促進(jìn)煤化工產(chǎn)品的生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，最終帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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