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摘要:主要介绍了低温甲醇洗技术,重点介绍了低温甲醇洗技术在煤化工中的应用。低温甲醇洗技术具有净化度高,选择性好,容易再生等诸多方面的优势,在煤制天然气、煤制甲醇和煤制油中得到了广泛应用。通过对低温甲醇洗技术的各方面进行分析研究,以便优化各种工艺流程,使其在煤化工应用方面更加完善,进而帮助解决我国的能源短缺问题。
关键词:低温甲醇洗技术;优势;煤化工
引言
近年来,随着不可再生能源的消耗量不断增加,燃煤资源已受到社会的广泛关注。将低温甲醇洗技术应用到煤化工中,可以有效地回收和再利用部分能源,一定程度上减少煤化工在生产中的损耗,这样就可以缓解天然气和石油资源短缺的状况。因此,要高度重视低温甲醇洗技术在煤化工中的应用。
一、低温甲醇洗技术优势分析
低温甲醇洗技术的原理是物理吸收。温度在零下60度时,以甲醇为溶剂来吸收气体中的硫化氢、二氧化碳和二氧化硫等酸性气体,达到净化气体的目的。甲醇可通过氮气汽提塔或者闪蒸等方式再生富甲醇,循环到装置中,最后甲醇可回收再循环。低温甲醇洗技术相比其他气体净化技术具有很大优势。具体表现为①选择性好,低温甲醇洗技术在工业应用时能选择性的吸收气体中的二氧化碳和硫化氢,且能在同一个塔中进行。②吸收效率高,在适当的压力和温度下,甲醇溶液能最大程度的吸收二氧化碳和二氧化硫,且吸收速度快,净化能力强,其吸收效率比其他吸收剂高很多。同时吸收后的二氧化碳气体在解吸后生产尿素,硫化氢能生产硫酸或者硫酸。③生产装置安全性好,甲醇具有受热稳定,化学性质强,生产吸收过程中溶液不会因为受热而气泡,能保证装置稳定生产。④操作费用低,甲醇是一种厂家化学品,比较容易获得且价格便宜,酸性低,毒性小,腐蚀性小,设备维护成本低;另甲醇在低温下能再生富甲醇,提供冷却介质,节省循环甲醇量。综上所述,甲醇在适当条件下作为吸收剂的甲醇低温洗工艺流程运行稳定,净化尾气,原材料便宜易得,能回收再利用,污染小,生产中能产生富甲醇节约能源,虽设备投入成本高,但维护费用低,既经济又环保,故甲醇低温洗技术能广泛应用在气体净化领域。
二、低温甲醇洗技术存在的问题
1.工艺运行过程中的冷却不充分
工业合成甲醇是一个及其复杂的过程,而在这一过程中起到决定性作用的就是冷却效果。冷却效果的质量能够直接影响低温甲醇洗技术对杂志气体的净化效果,进而影响整一个工作流程的作用发挥。然而,在利用低温甲醇洗技术进行气体净化时,大多数煤化工企业在工艺过程中都会出现冷却不充分的现象。尤其是在温度较高的状态下,这种问题出现的可能性进一步加大。冷却不充分产生的最直接后果,就是会影响到甲醇对酸性气体的吸收能力,进而导致酸性气体吸收的不够充分,而吸收量的不足又会导致设备功能出现一系列问题。因此,低温甲醇洗技术中对于冷却技术和效果的关注是重点。
2.硫对设备的腐蚀危害
大多数煤化工企业在其实际的生产过程中,经常会出现原料中的硫元素含量过高的现象。作为一种腐蚀性极强的元素,硫不仅会对设备造成较大程度的腐蚀,而且硫元素会导致众多的催化剂中毒,从而失去活性。硫元素导致的设备腐蚀会带来一系列不利影响:一方面,设备的腐蚀破坏首先会给企业的生产活动造成影响,这也是最直接最严重的一种危害;另一方面,设备在遭到腐蚀和破坏之后,需要煤化工企业对设备加强维修和保养,这也间接的说明了企业付出了一定的人力成本和维修保养成本。
3.甲醇循环率不足问题
煤化工企业在煤制甲醇的生产过程中,很容易出现的一种问题是甲醇消耗量过高,而造成这一现象的最主要原因就是甲醇的循环率不足。从更深层次的角度进行考虑,可以将原因延伸到设备自身的方面,这时候甲醇消耗量过高则是由于设备漏气、跑气等现象造成的。因此煤化工企业在分析这一方面的问题时,应该从多个角度考虑并进一步寻找解决措施。
三、低温甲醇洗技术在煤化工中的应用
1.在煤制甲醇中的应用
甲醇是一种重要的化工原材料,利用甲醇可以生产甲醛、二甲醚、甲基化试剂等有机化学品。实际工业生产中,生产甲醇的方法很多,最主要的工业生产方法是利用煤制取甲醇。煤制甲醇的生产过程包括煤气化,气化后的CO变换为CO2,再接着粗煤气进入低温甲醇洗工序进行脱硫脱碳净化气体,净化后的气体进入甲醇合成工序得粗甲醇,再精馏得甲醇产品。在煤气化和CO变换工序中会发生副反应,产生大量的CO2和H2S等杂质气体,如将杂质气体一并引入甲醇合成工序中,将会引起生产的甲醇产品质量差,产量低,提纯难等问题。因此在气体进入甲醇合成工序前就应该净化气体,严格控制水煤气的氢碳比。在净化气体工序中低温甲醇洗技术就能实现脱碳脱硫的目的,有效的分段除去二氧化碳和硫化氢,而且回收的硫化氢能再次被利用生产硫酸等,回收的二氧化碳可利用生产尿素。在煤制甲醇中使用低温甲醇洗技术能改善甲醇产品质量,延长催化剂的使用寿命。由此可见,在煤制甲醇工艺中只有使用低温甲醇洗技术净化水煤气才实现煤炭向甲醇的转换,生产高纯度的甲醇产品。
2.在煤制天然气的应用
作为我国一种不可或缺的资源,天然气在人们的生产生活中发挥了极大的作用。天然气目前也同样是我国的一项稀缺资源,储量无法满足实际的需求需要,煤制天然气能够在一定程度上解决这一问题。首先,需要以煤为原料,对煤炭进行气化使其成为粗煤气,在经过一系列的变换单元后得到合适的碳氢配比,之后利用低温甲醇洗技术脱除酸性气体,最后将被净化的煤气输入甲烷反应器,便能制造出煤制天然气。
3.在煤制合成氨的应用
随着科技水平在农业上的广泛应用,农业产量增加快速,这就促使了化肥产业的迅猛发展,也就加大了对化肥的需求量,再加上合成氨具有的良好的广阔前景,煤制合成氨产业成为了热点。煤制合成氨主要是以煤作为原料,通过低温甲醇洗技术以及一系列化学反应,最终制得氨的工艺过程,制得的氨经过进一步加工,可以制得苯胺、硝酸等产品,这就为煤制合成氨提供了提供了一定的基础。采用低温甲醇洗技术,可以在煤制合成氨的过程中减少对换热器等设备的侵蚀,一定程度上降低了设备的成本,对提高经济效益起到了积极的作用。
4.煤化工领域的其他方面
低温甲醇洗技术除了在上述领域的应用外,还在很多其他领域也得到了广泛应用,同时也挥出了显著的作用。低温甲醇洗技术具有强大的对超强酸性气体的吸收能力,正因为如此使得低温甲醇洗技术具有非常广的应用范围。如采用低温甲醇洗技术可以制备煤制乙二醇草酸醋,可以为工业生产提供原料。此外,由于低温甲醇洗技术需要的原料容易取得、价格也较为廉价,这就降低了工业生产原料的成本,提高了企业的经济效益。
结束语
目前,对现代煤化生产活动技术的要求越来越高,因此应用了低温甲醇洗技术,低温甲醇洗技术在工业领域得到广泛应用,尤其在煤化工业中发挥了重要作用。近年来,我国低温甲醇洗技术的应用取得了重大进展。一些设备己经实现了国产化,但我国的技术仅适用于中小型设备,这项技术在应用过程中仍然存在很多问题,在国外引进髙级技术也需要大量资金,因此煤化工的持续发展成为开发大型低温甲醇洗技术的迫切问题。在煤化工应用低温甲醇洗技术的过程中,发现了该技术的不完美和存在的问题,必须有效地处理这些问题,不断深入研宄和改进,才能促进低温甲醇洗技术的持续发展。
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