低温甲醇洗技术及其在煤化工中的应用

发表时间:2021/4/29   来源:《科学与技术》2021年29卷3期   作者:边志飞
[导读] 煤化工与社会的发展和人们的生活关系密切,
        边志飞
        内蒙古中煤远兴能源化工有限公司 内蒙古鄂尔多斯市 017000
        摘要:煤化工与社会的发展和人们的生活关系密切,低温甲醇洗技术因具有净化气体效果显著的优点,因此在煤化工中得到了广泛应用。文章阐述了低温甲醇洗技术的工艺特点,在此基础上详细分析了低温甲醇洗技术在煤化工中的具体应用,以期为相关产业的发展提供理论参考。
        关键词:低温甲醇洗技术;煤化工;应用;探讨
        1低温甲醇洗技术的基本概念与特征
        1.1低温甲醇洗技术的基本概念
        低温甲醇洗技术(rectisol)主要是以甲醇有机溶剂作为吸收剂,充分利用甲醇在低温条件下针对H2S、CO2、COS等酸性气体溶解度相对较大的物理特性,对原料气中的酸辛气体进行分段脱除与净化。目前该技术在石油化工、煤化工、城市煤气工业以及化肥工业等等领域都有广泛应用。就以当前煤化工企业为例,它的低温甲醇洗技术主要采用到了林德公司(低温甲醇洗技术创始公司)和鲁奇公司的低温甲醇洗工艺流程,应用技术相当成熟。
        1.2低温甲醇洗技术的基本特征
        作为一种典型的物理吸收方法,它与H2S、CO2、COS等酸性气体的气液平衡关系良好,且遵循亨利定律。根据亨利定律分析可以得出结论,如果气体分压越大,它在溶液中的溶解度就越大,所以说增加酸性气体组分的分压是非常利于酸性气体吸收的,而且随着甲醇溶液溶解度随温度逐渐下降,其酸性气体的吸收能力会明显增加,液体温度则会随之降低,同时H2S、CO2、COS等酸性气体的溶解度则会快速增长,因此可以了解到该方法适合于在低温环境下操作。总体来讲,低温甲醇洗技术是具有以下6点特点的。
        第一,它对酸性气体具有较强的吸附能力,而且针对气体的净化度极高。在净化过程中,净化气体中的总硫可降低到0.1μL/L以内,同时CO2也可脱除到10μL/L指标以内。
        第二,它的选择性良好,当甲醇溶剂在吸收H2S、CO2、COS等酸性气体过程中,它的选择性较好,能够确保气体脱硫与脱碳两项内容在同一个吸收塔中分段同时进行,而且可确保有选择性进行。
        第三,它的化学稳定性与热稳定性性能相当优异,在吸收过程中溶剂是不会起泡的,这对煤化工企业的稳定生产非常有利。
        第四,如果在低温操作环境中,考虑到甲醇溶液本身的再生能耗相对偏小,通过该方法可节省溶剂循环量,降低技术操作成本费用。
        第五,该技术方法所采用的甲醇溶液腐蚀性较小,不需要采用任何特殊防腐材料,能够节省大量的设备投资。
        第六,技术应用中所使用到的甲醇溶剂价格相对低廉且来源广泛,但是它的工艺实施流程相对较长,其甲醇的再生过程也相对复杂,这会为设备技术应用与维修带来极大困难。
2低温甲醇洗技术简介
        2.1低温甲醇洗技术的工作原理
        在煤化工企业进行作业时,容易产生一些杂质气体,为了去除其中所含的酸性气体,需要煤化工企业借助一定的净化装置。具体而言,低温甲醇洗技术在进行气体净化时主要会经历以下三个阶段:第一,需要确保低温甲醇洗技术的工作环境为-50℃左右,这是低温甲醇洗技术充分发挥作用的一大基础条件,能够使甲醇在这一环境下大量吸收并溶解二氧化碳、硫化羰以及硫化氢等酸性气体。甲醇对酸性气体吸收的程度并非一成不变的,它可以在吸收的过程中通过对温度解压力进行调整来控制酸性气体吸收的程度;第二,通过减压闪蒸,氮气气提和热再生,能够帮助富甲醇实现再生,而富甲醇又能够进一步在反应的过程中提供更多的冷却条件,使气体净化的环境条件得以优化。另外。

氮气等气体在进行完闪蒸之后,能够被循环压缩,进而能够进入洗涤再次循环,确保了低温甲醇洗技术的高效作业,同时也最大限度地降低了能耗损量;第三,甲醇在循环的过程中会经过脱水塔,这一步骤能够维持甲醇作业过程中的水平衡。
        2.2低温甲醇洗技术在煤化工应用中的意义
        第一,净化之后的气体能够实现更加高效的利用。低温甲醇洗技术的最大优势,就是对酸性气体的吸收作用极强,而且在进行吸收之后能够实现很大程度的净化功能。在这种作用效果之下,气体的精华纯度得以提升,从而使其能够有效的利用到工业领域中;第二,低温甲醇洗技术在煤化工企业的应用中能够有效提高工作效率。低温甲醇洗技术的一大特点,就是对于酸性气体的吸收具有极高的选择性。第三,低温甲醇洗技术能耗较低。这一优势主要体现在低温甲醇洗技术的工艺流程操作环境中,即该技术在温度极低的环境下也能高效有序运转。
3低温甲醇洗技术在煤化工中的应用
        3.1甲醇相关应用
        低温甲醇洗技术可用于甲醇自身的制备,一般流程为:煤炭的气化、一氧化碳转化、低温甲醇处理、合成。在低温甲醇处理环节,要求将甲醇溶液的温度控制在零下50℃左右,借助动力设备,将气化、转化后的混合气体,置入甲醇溶液的底部,持续提供少许动力,使甲醇溶液可以与混合溶液充分反应,再利用煤气密度低的特点,使硫化氢、二氧化碳脱离后的洁净气体能够自然上浮,通过收集器进行气体收集即可。在此过程中,一算、丙烯、二甲醚等物质也可同步得到分离和制备。甲醇制备过程中,需要重视的因素包括溶液温度、动力水平等,一般溶液温度在零下50℃左右,动力水平不超过0.2MPa,以免气体快速溢出,无法得到收集。
        3.2天然气相关应用
        天然气的制备也可借助低温甲醇洗技术进行。煤中含有大量的可燃物质,气化后利用价值高,制备为天然气有利于煤的充分燃烧和利用。我国天然气用量较大,煤制天然气也有助于解决资源短缺问题。工艺流程上,首先对煤进行气化处理,选取合适的碳氢配比后,去除酸性气体,最后将脱除后的气体输入甲烷反应器中制备纯度较高的天然气。该工艺下甲醇的温度一般在零下40℃到零下50℃之间,碳氢配比可维持在3.05-3.15之间。酸性气体脱除环节,也需要借助设备提供少量动力,实现溶液与混合气体的充分接触,要求反应过程中维持温度环境的稳定。最后通过碳吸附工艺实现杂志的优化脱除,以甲烷合成设备制备天然气。该过程中,应强调设备的密闭性,避免出现天然气、煤气泄漏问题,并原理明火和电源等危险源。
        3.3氮相关应用
        氮类物质的制备,主要通过氮单质、苯胺、硝酸等物质的联合生产实现。该技术的基本流程为,将煤加工为气体,提供基础的甲醇溶液脱离酸性气体,之后改变反应温度,将生成物置入另一个反应室中,添加其他元素和催化剂,利用化学反应进行氮元素和相关物质的制备。在此过程中,甲醇溶液的作用在于早期进行酸性物质脱离,可视作氮类物质制备的辅助性技术。该工艺的核心点在于保证反应温度的可控性,确保不同反应室之间存在物理形式的连接,且可以通过参数调整的方式随时控制反应进度和速率。如添加的催化剂中,包括盐类物质,反应物则包括液体、气体等多种形式,应在进行生产作业前核准参数,用量,反应开始后通常采用远程操控的方式,智能化适应工作需求,进行原料和各类物质比例的计算、调控,确保工作高效率和安全性。此外,氮类物质制备完成后也要求做好保存,避免氧化。
总结
        综上,现代煤化工生产活动对技术的要求越来越高,低温甲醇洗技术因此得到应用和重视,该技术的原理是酸性气脱除技术,特点在于溶剂廉价、气体吸收能力极强、净化度高、技术成熟。在煤炭工生产活动中,甲醇、天然气以及氮等均可借助低温甲醇洗技术进行生产,了解、应用该技术也是工业发展的需要。
        参考文献:
        [1]康健.低温甲醇洗技术及其在煤化工中的应用[J].能源技术与管理,2017,42(04):154-155.
        [2]井长慧.试论低温甲醇洗技术在煤化工中的应用策略[J].中国石油和化工标准与质量,2017,37(09):88-89.
         [3]杨钊.浅析低温甲醇洗技术在煤化工中的应用[J].炼油与化工,2017,28(06):32-34.
        [4]孙文峰.低温甲醇洗技术及其在煤化工中的应用[J].化工设计通讯,2017,43(10):13+18.
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