低溫甲醇洗技術(shù)及其在煤化工中的應(yīng)用

孫大釗（中國神華煤制油鄂爾多斯煤制油分公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017209）

低溫甲醇清洗技術(shù)在煤化工產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用，能夠在很大程度上促進(jìn)煤氣化制成合成氣行業(yè)的發(fā)展，并且能夠有效的緩解我國能源資源緊張的局面，所以其發(fā)展?jié)摿κ鞘志薮蟮?，故在本文中主要就低溫甲醇洗技術(shù)及其在煤化工中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析。

1 低溫甲醇洗技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)介

低溫甲醇洗氣體凈化技術(shù)是20世紀(jì)50年代初期林德公司和魯奇公司聯(lián)合開發(fā)的利用低溫甲醇處理含高濃度酸性氣體的凈化工藝。首先在煤加壓氣化的粗煤氣凈化方面獲得了應(yīng)用，隨后又被應(yīng)用到了城市煤氣、渣油氣化等領(lǐng)域。低溫甲醇洗技術(shù)作為物理吸收的代表方法在我國煤化工氣體凈化領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。低溫甲醇洗裝置的優(yōu)點(diǎn)較多，對(duì)于煤化工裝置來說，主要具備如下優(yōu)勢(shì)：第一，因?yàn)槲锢砦諞]有化學(xué)反應(yīng)，故可以處理含有多種雜質(zhì)的煤制合成氣而不會(huì)產(chǎn)生常見的起泡，溶劑中毒等現(xiàn)象；第二，低溫甲醇洗技術(shù)可以選擇性脫硫，這樣就為采用克勞斯工藝大量回收硫磺提供了條件；第三，低溫甲醇洗裝置的凈化程度較高，這就節(jié)省了后續(xù)的干法凈化工段，大大的縮短了煤化工的流程；第四，因?yàn)榈蜏夭僮?，故氣體的溶解度高，甲醇循環(huán)量小，單套裝置處理能力大，系統(tǒng)能耗較低;第五，甲醇的蒸氣壓低，損失量降低。

正是這些優(yōu)勢(shì)，低溫甲醇洗凈化技術(shù)在大型煤制甲醇和煤制油、煤制天然氣、煤制烯烴等新興煤化工裝置中得到了大規(guī)模的應(yīng)用。在國內(nèi)化工界，低溫甲醇洗裝置基本上已經(jīng)成了煤化工的標(biāo)配。目前，我國已有多套低溫甲醇洗裝置運(yùn)行和在建，其操作壓力范圍較寬2.4-8.0MPa（G）左右壓力下的裝置均有運(yùn)行。我公司采用林德公司經(jīng)典五塔流程，即在甲醇洗滌塔中分段完成酸性氣體的吸收，在H2S濃縮塔完成CO2的氣體再生和富甲醇液中H2S、COS濃縮，在汽提塔中完成CO2氣體的氣提再生，在熱再生塔中主要完成H2S、COS的熱再生，在甲醇脫水塔中完成甲醇溶液吸收水份的分離。

2 低溫甲醇洗技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

低溫甲醇洗技術(shù)的本質(zhì)是物理方法，利用了硫化氫、二氧化碳以及COS等氣體在低溫高壓下能高度溶解于甲醇，當(dāng)壓力降低或溫度升高時(shí)又容易釋放出來，而對(duì)于H2和CO來說不利溶于甲醇的特性。

此技術(shù)的主要特點(diǎn)如下：

2.1 低溫甲醇洗技術(shù)對(duì)酸性氣體具有很強(qiáng)的凈化能力，并且氣體的凈化效果很好，主要是對(duì)于硫化氫、二氧化碳以及COS等氣體。

2.2 甲醇對(duì)于硫化氫、二氧化碳以及COS氣體有很強(qiáng)的選擇吸收性，高效率地對(duì)氣體進(jìn)行脫硫與脫碳。

2.3 低溫甲醇洗技術(shù)在吸收的過程中，不會(huì)發(fā)生起泡等不穩(wěn)定現(xiàn)象，其化學(xué)穩(wěn)定性比較強(qiáng)。

2.4 甲醇的化學(xué)腐蝕作用不強(qiáng)，在生產(chǎn)的過程中，不需要進(jìn)行相應(yīng)的防腐蝕的處理，省略防腐蝕技術(shù)開發(fā)的步驟，節(jié)省了防腐技術(shù)的開支。

2.5 甲醇的造價(jià)很低，工業(yè)上的甲醇生產(chǎn)來源很廣泛，容易獲得，成本低。

3 低溫甲醇洗工藝簡(jiǎn)介

3.1 工藝原理簡(jiǎn)介

凈化裝置的目的是去除變換氣中的酸性氣體成分。該過程是一種物理過程,用低溫甲醇作為吸收劑。在溫度-50℃左右時(shí),甲醇對(duì)于CO2,H2S和COS具有較高的可溶性。吸收中的控制因素是溫度和壓力。富甲醇通過閃蒸和氮?dú)鈿馓嵩偕?。富甲醇的閃蒸為該過程提供額外的冷卻。閃蒸氣通過循環(huán)壓縮,然后再循環(huán)到洗滌塔,其損耗量最低。甲醇脫水塔保持甲醇循環(huán)中的水平衡。尾氣洗滌塔使隨尾氣的甲醇損耗降低到最大限度。酸性氣體到硫回收裝置。

3.2 工藝流程簡(jiǎn)介

裝置中低溫甲醇在甲醇洗滌塔中(3.1MPa)脫硫脫碳,之后富甲醇液進(jìn)入第一閃蒸分離器和第二閃蒸分離器（1.3MPa）,閃蒸氣通過循環(huán)壓縮機(jī)加壓送回到甲醇洗滌塔入口前。閃蒸后的富甲醇液進(jìn)入H2S濃縮塔,在常壓下進(jìn)行閃蒸、氣提,實(shí)現(xiàn)CO2再生。然后富硫的半貧甲醇進(jìn)入熱再生塔利用再沸器中產(chǎn)生的熱量進(jìn)行熱再生,產(chǎn)生的H2S氣體送至硫回收裝置，完全再生后的貧甲醇經(jīng)貧甲醇泵加壓后進(jìn)入甲醇洗滌塔。

3.3 操作要點(diǎn)

3.3.1 進(jìn)氣量與甲醇量的調(diào)節(jié)

當(dāng)進(jìn)氣量＞162000Nm3/h時(shí),甲醇循環(huán)量=1.67×進(jìn)氣量;當(dāng)進(jìn)氣量≤162000Nm3/h時(shí),甲醇循環(huán)量為常量271T/H,最終控制裝置凈化氣出口CO2≤2.0%,H2S+COS≤0.1ppm。

3.3.2 噴淋甲醇量的調(diào)節(jié)

正常值為1.62t/h一般不隨負(fù)荷的變化而變化

3.3.3 H2S增濃量的調(diào)節(jié)

當(dāng)酸性氣出口的H2S含量降低時(shí),調(diào)節(jié)酸性氣返回線的流量控制閥,增大酸性氣回流量,最終保證酸性氣中H2S的最小濃度為25%。

3.3.4 系統(tǒng)甲醇的補(bǔ)入調(diào)整

正常生產(chǎn)時(shí)控制調(diào)節(jié)低溫甲醇洗系統(tǒng)內(nèi)各塔器液位基本維持在50%左右，依據(jù)甲醇貯槽的液位變化及系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行負(fù)荷狀況，可粗略判斷系統(tǒng)甲醇損失情況，并決定是否需要補(bǔ)充適量甲醇，以保證甲醇循環(huán)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3.5 系統(tǒng)甲醇含水量的調(diào)整

進(jìn)入甲醇脫水塔的甲醇液流量控制在約4900Kg/h，只有當(dāng)水含量過高時(shí)，可采取提高流量調(diào)整措施，控制系統(tǒng)水含量在0.5%以下。

3.3.6 蒸汽流量調(diào)節(jié)

當(dāng)熱再生塔蒸汽流量控制與甲醇循環(huán)量投用比率控制時(shí)，進(jìn)入熱再生塔再沸器的蒸汽流量根據(jù)甲醇循環(huán)量自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，該流量與熱再生塔中甲醇的硫含量有關(guān)，控制再生甲醇的硫含量不應(yīng)超過0.5ppm。

甲醇脫水塔的蒸汽流量要根據(jù)甲醇中的水含量進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證塔頂水含量不應(yīng)超過0.1%。

3.3.7 氣提氮?dú)饬康恼{(diào)整

H2S濃縮塔的氣提氮?dú)馓峁├淞?，并且主要根?jù)甲醇的循環(huán)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。適當(dāng)?shù)脑黾託馓岬獨(dú)饬髁?，塔?nèi)解析氣量增加，循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)部的冷量需求有所降低，但過高的話可能會(huì)造成塔頂尾氣的H2S含量升高及物料的大量消耗。

氣提塔的氣提氮?dú)饬繘Q定酸性氣送出界區(qū)的流量，為了降低氮?dú)夂牧亢臀矚猱a(chǎn)量，可以按照負(fù)荷降低1%，氮?dú)夂牧拷档?.5%的比例進(jìn)行調(diào)節(jié)。

為避免熱再生塔負(fù)荷過大，氣提氮?dú)饬烤筒荒苓^少，要保證氣提塔底部甲醇的CO2含量低于0.12%（wt）。一旦氣提氮?dú)饬窟^低，熱再生塔解析CO2量加大，就可能造成酸性氣中H2S含量過低和酸氣壓力超高。

4 低溫甲醇洗技術(shù)的煤氣方面的應(yīng)用

4.1 煤制甲醇

甲醇是基礎(chǔ)的石化產(chǎn)業(yè)原料，同時(shí)是成產(chǎn)二乙醚、乙酸等化工產(chǎn)品的主要原料。因此，原油價(jià)格攀升的趨勢(shì)下，也會(huì)帶動(dòng)傳統(tǒng)甲醇、二甲醚等生產(chǎn)成本的增加，促進(jìn)了煤制甲醇的發(fā)展。煤制甲醇的工藝比較復(fù)雜，包括許多化學(xué)反應(yīng)環(huán)節(jié)，將煤炭進(jìn)行煤氣化、CO變換、低溫甲醇洗、甲醇合成等處理后，能夠制成甲醇，再次進(jìn)行加工形成二乙醚、乙酸、甲醛等化工原料。

另外，針對(duì)煤制甲醇裝置酸性氣體脫除的通用技術(shù)研究表明，低溫甲醇洗相對(duì)于聚乙二醇二甲醚技術(shù)流程，在投入、技術(shù)穩(wěn)定性、環(huán)保等方面具有很大優(yōu)勢(shì)，尤其運(yùn)用在大型甲醇裝置上，效果更佳明顯。

4.2 煤制天然氣

天然氣是我國日常需求量越來越多的一種氣體，然而我國的天然氣儲(chǔ)備量卻特別匱乏，所以煤制天然氣在這個(gè)關(guān)鍵的時(shí)期起到了至關(guān)重要的作用。把煤轉(zhuǎn)換成天然氣是一個(gè)特別復(fù)雜的過程，需要考慮在煤礦的坑口，選擇合適的煤氣化技術(shù)，集中設(shè)置多套大型化的煤氣化裝置，經(jīng)過變換、低溫甲醇洗、甲烷化等化工處理產(chǎn)生CH4。

5 結(jié)語

低溫甲醇洗技術(shù)不僅在我國有廣泛的應(yīng)用，其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在全世界的煤化工業(yè)中均有明顯的體現(xiàn)。通過本文對(duì)低溫甲醇洗技術(shù)的應(yīng)用分析，我們了解了其應(yīng)用特點(diǎn)與應(yīng)用方法，并且簡(jiǎn)要介紹了低溫甲醇洗操作要點(diǎn)，希望對(duì)各位同行在工作中有所參考和幫助。

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