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煤化工行业中低温甲醇洗技术分析

发表时间：2020/11/9 来源：《建筑科技》2020年6月下作者：马凡波马涛

[导读] 环境问题一直以来都是各个国家重点关注的，而环境问题在煤化工中尤为严峻。

新疆乌鲁木齐市兖矿新疆煤化工有限公司马凡波马涛 830000

摘要：环境问题一直以来都是各个国家重点关注的，而环境问题在煤化工中尤为严峻。煤化工的作业过程中会产生大量的酸性气体，这些酸性气体会对环境造成极大的污染，同时也是严重危害人们的身体健康。因此，对这些酸性气体进行脱尘处理是极为重要的，在众多脱尘处理的方法中，首推简便又实用的低温甲醇洗技术。相关的技术研究人员十分有必要对低温甲醇洗技术及其在煤化工行业中的实际应用加以分析并通过技术改善，使得低温甲醇洗技术更加有利于煤化工行业的发展。
关键词：低温；甲醇洗技术；煤化工；应用
        引言:低温甲醇洗技术应用于煤化工行业中,能够在很大程度上促进煤化气制成合成气行业的发展,对于我国能源紧张的局面起到一定的缓解作用。低温甲醇洗技术不仅在煤化工行业的发展具有突出贡献，在国内的其他行业中也具有一定的贡献。
        1.概述
        1.1工艺原理
        低温甲醇洗是利用甲醇对CO2、H2S等酸性气体的溶解度较高，而对CO、H2等有效气组分的溶解度较低，且对杂质组分选择性较好的特性，在低温和高压条件下完成吸收，在高温和低压条件下完成解吸，从而实现对原料气中酸性和杂质组分脱除的目的，其吸收过程遵循修正后的亨利定律。低温甲醇洗技术对酸性气脱除的效果受温度、压力、甲醇循环量、甲醇质量等因素的影响。酸性气在甲醇中的溶解度随温度的升高而降低，所以在实际运行中，在尽量减少综合能耗的前提下，尽量降低甲醇的温度，可有效提高酸性气的脱除率。提高吸收过程的压力，可增加酸性气组分的分压，从而提高吸收的推动力和速率，同时可增加甲醇对酸性气的吸收能力，所以在实际运行中，适当提高吸收压力，可有效改善原料气的净化效果。在一定的温度和压力条件下，适当增加甲醇循环量，可降低气液比，使气液两相充分接触，增强传质效果，从而提高净化效果。甲醇中的水分、硫化物和其它杂质含量过高，会极大地降低甲醇的吸收能力，如果甲醇的含水量达5%,则其对CO2的吸收能力将降低15%以上。另外一些以焦炉气为原料的工艺，如果不能将焦炉气中的苯、萘有效脱除，这些杂质会在低温甲醇洗系统中逐渐累积，不但会使甲醇的纯度逐步降低，影响其吸收效果，还会结晶析出，堵塞塔盘和机泵滤网，严重时会造成紧急停车。
        1.2工艺流程
        低温甲醇洗主要流程有七阶段，首先将原料气通过管道输送到换热地点，在当中加入净化气，完成换热后由氮气进行冷却降温，将温度控制在8~12℃。第二步将原料气中存在的氢、硫进行脱，即将原料气从吸收塔底部吸入到预洗段，除去当中的污染气体，吸收塔分为两阶段，不同阶段对污染气体的处理不同，经过两阶段洗换，可以完成污染气体排除的任务。第三步为脱出一氧化碳，经过吸收塔处理的气体,已经脱相关的硫化氢等污染气体，但是在当中仍然包含一氧化塔气体，所以需要将其送入到一氧化塔吸收塔中，经历粗洗、主洗、精洗的方式，洗出一氧化碳。完成后将净化后的气体从一氧化碳吸收塔顶部送出。第四部为有效气体再生，即是将经过两组洗换塔完成的净化气体，通过管道送入到冷却器冷却，将冷却结束后的气体送入闪蒸塔进行闪蒸，方便将部分二氧化碳和氮气等进行回收。第五步为有效气的处理，经过两轮处理和吸收的有效气可以经过两种处理方式，首先是将经过甲醇吸收的纯净有效气运输到后工段，将另一部分由甲醇吸收的含有其他气体的有效气进行再吸收，将其排放至尾气塔，完成尾气洗涤。第六步为甲醇再利用，将解吸塔送出的甲醇，进行温度加热，使其将吸收的酸性气体放出，成为甲醇和酸性气体的分离形式，将甲醇送回吸收塔进行再利用。第七步为净化甲醇，由于使用过后的甲醇当中存在一部分的水分，所以在处理过程中，需要将甲醇放入蒸馏塔中，对其进行蒸馏分离，在将蒸馏出的甲醇送入热再生塔作为吸收塔的气体介质。

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        2.煤化工行业中低温甲醇洗技术
        2.1制备甲醇
        甲醇是重要的工业原料，其需求量在各种工业生产中均一直很高。在煤化工行业中，通常都是选用煤制甲醇的技术来对甲醇进行大量制备。但是,煤制甲醇工艺的整个生产过程十分复杂，在生产过程中特别容易产生各种酸性的气体。如果用温度较低的甲醇洗技术来进行制备,就能够极大程度地减少对甲醇的消耗，从而实现对这些CO2和SO2等酸性气体的回收利用。在以前的煤化工行业当中，通常是通过甲醇来制备乙烯和二甲醚的，因此对甲醇的需求量非常大。而如今随着工业的不断发展，甲醇得到了更加广泛的应用。用低温甲醇洗技术来制备合成甲醇已经较为普遍。
        2.2建立恰当的甲醇循环量
        对CO2和H2S等气体的吸收，甲醇洗系统是依赖于甲醇的溶解度，而影响溶解度的要素，关键就在于酸性气和温度、压力之间的联系，如果保证温度和压力都能够维持在一定的条件，那么酸性气的溶解度也将会持续保持在一定的水平。基于传质动力学的理论内容，我们可以发现：液气比的值越大，酸性气的被吸收效率将会随之增强。就正常情况来说，甲醇循环量如果能够予以扩展，那么气体和液体在本系统内的接触层次将会愈加完全化，那么传质的效率也能够满足生产的需求。不过，如果过度加大甲醇循环量，有可能对冰机造成一定的磨损，进而失去对甲醇消耗的控制。所以，在设计和建立甲醇循环量的时候，一定要谨慎行事，将可能影响甲醇消耗的因素都考虑在内，进而研究和设计一个合理、准确的液气比，确保甲醇循环量与系统操作的适应能力，提升系统甲醇损耗优化效率。
        2.3煤造天然气
        我国最大的资源结构特征就是有着非常多的煤，但是缺少足够的油气资源。我国东南沿海地区有着很高的天然气用量，并且这种使用量近些年又不断增加。我国内蒙古、新疆等地煤炭资源十分丰富，但是运输的成本却非常高。将煤炭变成天然气就成为了一项有效做法。
        2.4低温甲醇洗技术在煤制合成氮的应用
        改革开放不仅促进了中国工业的高速发展，还促进了中国农业的大发展，在农业大发展的背景下，化肥被大量的使用，生产商为了满足农民的化肥需求量，都进行合成氮项目的投资，这也是前景非常好的一个投资项目。在进行合成氮的过程中把化肥、苯胺、硝酸等产品经过一系列的化学反应来制备，包括转化成一氧化碳、煤炭气化、低温洗出甲醇和氨的合成手段。煤制合成氨能够大大降低换热器的损坏，提高生产效率。
        2.5煤造乙二醇
        作为有机原料的乙二醇大多用在增塑剂、润滑剂、防冻剂、不饱和聚酯树脂、聚酯纤维的生产.有资料显示，全球最大的消费乙二醇国家就是我国。在聚酯产业快速发展的今天,过去的乙二醇产能渐渐无法支撑当前的需求。煤造乙二醇很适合我国的特色，因为我国煤炭资源多、少气缺油。生产中使用气流床作为设备，用低温甲醇洗、吸附分离、深冷等众多技术对煤进行分离和净化，得到了H2和CO，之后用亚硝酸甲酯偶联法和CO生产草酸二甲酯，通过氢的作用最后就能够拥有乙二醇。
        结语
        低温甲醇洗技术的选择性好、吸收力强并且还有较高的净化能力，能够有效排除在各种合成气体中的CO2和H2S等酸性气体。近几年来，低温甲醇洗技术在我国煤化工领域的应用十分广泛，尤其是在制备甲醇、合成氨和天然气等方面的应用有着突出的成就，能够有效缓解能源短缺的紧迫和治理环境的污染。总之,在净化酸性气体方面,低温甲醇洗技术以其独具的优势得到了广泛的应用.希望低温甲醇洗技术能更加快速地发展,造福于国家经济的发展。
参考文献
［1］张国民，楚文锋，耿恒聚．低温甲醇洗工艺的研究进展与应用［J］．化学工程师，2010(10):31－33．
［2］巩守龙．低温甲醇洗工艺发展及国内研究进展［J］．化工管理，2016(1):121．