煤化工行业中的低温甲醇洗技术

煤化工行业中的低温甲醇洗技术

李明珠

双鸭山龙煤天泰煤化工有限公司 黑龙江省双鸭山市 155113

摘 要：随着市场经济的快速发展，人们的生活水平全面提高，对生活环境的要求不断提高，社会各行各业都得到了全面发展，但对于社会产业的发展来说，其对环境的污染也在逐步增加，包括煤化工、石油化工和化工化肥化工是一个污染比较严重的领域。因此，全面推行低温甲醇洗涤技术具有重要意义。低温甲醇洗工艺能耗低具有净化效率高、运行稳定等优点，因此在当前煤化工行业中，全面加强低温甲醇洗涤技术的应用，对于化工行业的改进具有意义。

关键词：低温甲醇洗技术；煤化工；应用

低温甲醇洗是一种利用甲醇低温净化CO2、H2S和COS的工艺，属于物理吸附和解吸工艺，不涉及任何化学反应。它具有吸附能力强、选择性强、廉价易得、能耗低、工艺操作稳定等特点。1954年，南非萨索尔公司在南非建立了第一个低温甲醇洗工业装置，而我国低温甲醇洗技术的研究始于20世纪70年代，与煤化工的发展基本同步。经过多年的理论探索和实践，它已广泛应用于石油化工、煤化工、化肥工业等领域。特别是在煤化工领域，它已成为一种适合我国多煤少油资源结构的有竞争力的天然气净化技术。

一、低温甲醇洗涤技术综述

1.1工艺原理

低温甲醇洗是利用甲醇对CO2、H2S等酸性气体具有高溶解度，CO、H2等有效气体组分溶解度低，对杂质组分选择性好。吸附在低温高压下完成，解吸在高温低压下完成，从而达到脱除原料气中酸和杂质组分的目的。吸收过程遵循修正的亨利定律。低温甲醇洗除酸气的效果受温度、压力、甲醇循环和甲醇质量的影响。酸气在甲醇中的溶解度随着温度的升高而降低，因此在实际操作中，在尽可能降低综合能耗的前提下，尽可能降低甲醇的温度，可以有效地提高酸气的脱除率。提高吸收过程的压力，可以提高酸气组分的分压，从而提高吸收的驱动力和速度，同时提高甲醇对酸气的吸收能力。因此，在实际操作中，适当提高吸收压力，可以有效提高原料气的净化效果。在一定的温度和压力下，适当增加甲醇循环量，可以降低气液比，使气液两相充分接触，提高传质效果，提高净化效果。如果甲醇中的水、硫化物等杂质含量过高，甲醇的吸收能力将大大降低。当甲醇含水率达到5%时，CO2的吸收能力将降低15%以上。此外，如果焦炉煤气中的苯和萘不能有效去除，这些杂质会逐渐积聚在低温甲醇洗涤系统中，不仅会逐渐降低甲醇的纯度，影响其吸收效果，还会结晶出来，堵塞塔板和泵滤网，甚至导致紧急关闭。

二、工艺流程

低温甲醇洗工艺主要分为七个阶段。首先，原料气通过管道输送到换热场所，换热场所加入净化气。换热后用氮气冷却，温度控制在8-12℃。第二步是脱除原料气中的氢和硫，即从吸收塔底部吸入原料气至预洗段脱除污染气体。吸收塔分为两级。不同阶段对污染气体的处理是不同的。经过两个阶段的清洗和更换，可以完成清除污染气体的任务。第三步是清除一氧化碳。经吸收塔处理后的气体除去了相关的硫化氢等污染气体，但仍含有氧化塔的气体。因此，需要通过粗洗、主洗、精洗三种方式送至氧化塔吸收塔进行一氧化碳的洗涤。净化后的气体从一氧化碳吸收塔顶部排出。第四部分是有效的气体再生，即两组洗涤器完成的净化气体经管道送至冷却器冷却，冷却后的气体送至闪蒸塔闪蒸，以利于部分二氧化碳和氮气的回收。第五步是有效气体的处理。经过两轮处理和吸收，有效气体可通过两种方式处理。首先，将甲醇吸收的纯有效气体输送到后段，将甲醇吸收的另一部分含其他气体的有效气体重新吸收后排放到尾气塔，完成尾气洗涤。第六步是甲醇的再利用。从解吸塔出来的甲醇在一定温度下加热，释放出被吸收的酸性气体，成为甲醇和酸性气体的分离形式，甲醇被送回吸收塔再利用。第七步是净化甲醇。由于所用甲醇中含有一部分水，在处理过程中需要将甲醇送入精馏塔进行蒸馏分离，将蒸馏后的甲醇作为吸收塔的气体介质送入热再生塔。

三、常见问题及解决办法

3.1净化气总硫超标

如果净化气总硫超标，将导致催化剂中毒和设备腐蚀。主要原因如下：①甲醇循环量太低；②甲醇再生效果不好；③甲醇中有水或其他杂质积聚，导致甲醇纯度降低；④甲醇吸收温度过高；⑤实际运行中设备泄漏等，控制总硫含量可采取以下措施：①适度增加热再生塔和甲醇/水精馏塔负荷，根据甲醇纯度排放和更换，保证甲醇质量；②合理调整甲醇循环和吸收温度；③保证氮气的抽气量；④适度减少酸气的抽气量；⑤防止原料气/净化气换热器等泄漏的措施，净化气中总硫含量可控制在指标范围内（≤1 mg/Nm3）。

3.2劣质甲醇水含量超标。劣质甲醇水含量超标，会降低甲醇吸收能力，使净化气中酸性气含量超标。甲醇含水量超标的主要原因是：①整个系统干燥不合格；②甲醇/水精馏塔运行不稳定；③转化气含水量高；④新鲜甲醇含水量高；⑤换热器内漏，等在实际运行中，可采取以下措施控制含水量：①在系统初次启动前或长期停车（甲醇排放）后，用氮气彻底吹扫并干燥系统；②停车后完全再生甲醇；③ 甲醇/水精馏塔稳定运行；④根据实际情况更换酒精排放口；⑤防止换热器泄漏；⑥保证进料系统新鲜甲醇含水率不超标，将贫甲醇水分控制在指标范围内（<1.5%）。

3.3 CO2产品气量不足的主要原因是工艺操作：①中压闪蒸塔压力控制低，导致部分CO2闪蒸出系统放空；②H2S吸收塔上部甲醇主洗量控制过大，导致酸性气体中二氧化碳含量增加。在实际操作中，为保证CO2产品的含气量，可采取以下措施：①适当减少H2S吸收塔上部甲醇主洗量；② 在净化气总硫、CO2含量不超标的前提下，适度增加CO2吸收塔甲醇量，减少中压闪蒸塔第一段再吸收量；③适当增加中压闪蒸压力等。

3.4甲醇消耗高

低温甲醇洗操作中的甲醇损失主要来自：①净化气、二氧化碳产品气及尾气的输送；②甲醇/水从塔排污口的输送；③甲醇从甲醇热再生塔回流罐的输送；④运行、排放，在实际运行中，可采取以下措施降低甲醇消耗：①适当提高吸收压力，降低吸收温度；②根据原料气体积和具体情况及时调整甲醇消耗量酒精循环；③消除泄漏；④含酒精废水的回收甲醇等。

四、低温甲醇洗涤技术的发展

上世纪50年代，德国林德公司和鲁奇公司联合开发了低温甲醇洗涤技术，建成了世界上第一台低温甲醇洗涤工业装置。利用低温甲醇洗工艺的物理吸收特性，去除了加压低温下的酸性气体，吸收的杂质也可在后续再生过程中循环利用。鲁奇公司低温甲醇洗工艺流程主要包括气化、脱硫、转化和脱碳。然而，林德的低温甲醇洗涤技术在转化过程中继续选择性地脱硫脱碳。随着工艺技术装置在工业中的广泛应用，各种工艺流程也在不断地发展和完善。不同原料的气化液化、工艺的不断优化和设备的进一步改进，使低温甲醇洗工艺越来越高效。上世纪70年代，国外数百台低温甲醇洗涤技术净化装置引进我国，并在产业化领域得到应用。到目前为止，已经取得了巨大的工业成就，几乎达到了与国外工业同等的水平。未来，由于工业技术的不断研发，低温甲醇洗涤技术的应用范围将不断扩大。

结 语：随着煤化工的进一步发展，发展有独立的具有自主知识产权和国际先进性的大型低温甲醇洗涤技术相信企业、高校、科研院所的共同努力刻不容缓同时，我们将能够开发出适合中国国情的大规模低温甲醇洗技术。

参考文献：

[1]王卫峰.煤化工行业中低温甲醇洗技术分析[J].化工设计通讯,2019,45(01):12-13.

[2]金秀明.煤化工行业中的低温甲醇洗技术[J].河南化工,2017,34(12):18-21.