低溫甲醇洗工藝的研究進(jìn)展與應(yīng)用

郭新新（惠生（南京）清潔能源股份有限公司，江蘇 南京 210000）

低溫甲醇洗工藝的研究進(jìn)展與應(yīng)用

郭新新（惠生（南京）清潔能源股份有限公司，江蘇 南京 210000）

低溫甲醇洗工藝是一項(xiàng)非常重要的現(xiàn)代化工工藝，尤其是在煤化工領(lǐng)域，得到了充分的應(yīng)用。結(jié)合我國(guó)“煤多、油貧、氣少”的能源國(guó)情，低溫甲醇洗工藝具有更加深刻的實(shí)用價(jià)值。我國(guó)利用低溫甲醇洗工藝的范圍包括合成甲醇、合成氨、煤制氣、工業(yè)制氫等，其中以煤炭為主要原材料的化工生產(chǎn)工藝中，對(duì)低溫甲醇洗工藝的依賴(lài)性很大，本文以下針對(duì)這一工藝的研究進(jìn)展和應(yīng)用進(jìn)行研究。

低溫甲醇洗；研究進(jìn)展；技術(shù)應(yīng)用；酸性氣體；凈化

1 低溫甲醇洗工藝概述

低溫甲醇洗工藝出現(xiàn)在上世紀(jì)80年代，有德國(guó)魯奇公司和林德公司共同開(kāi)發(fā)形成。作為一種氣體凈化工藝，其原理是利用低溫下的甲醇物理特性，是一種純粹的物理吸收過(guò)程，因此不需要復(fù)雜的工藝和裝置。

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及對(duì)能源多樣性的需求加居」，這讓原本儲(chǔ)量不多的石油和天然氣資源日趨供應(yīng)緊張。為了緩和這一矛盾，充分發(fā)揮煤炭資源豐富的優(yōu)勢(shì)，大力發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)就成了必然選擇。

以煤炭為主要原來(lái)的化工生產(chǎn)主要包括合成氨、合成甲醇、合成天然氣等，粗合成氣中含有大量需要凈化的成分，如二氧化碳、硫化氫、二氧化硫等酸性氣體，如果不加以?xún)艋菬o(wú)法直接應(yīng)用的。低溫甲醇洗工藝的應(yīng)用環(huán)境很寬泛，無(wú)論是直接液化、間接液化以及煤氣化，都可以進(jìn)行酸性氣體凈化作業(yè)，并且具有物美價(jià)廉的特征。

2 低溫甲醇洗工藝原理及特點(diǎn)

2.1 低溫甲醇洗工藝原理

針對(duì)煤化工工藝而言，無(wú)論生產(chǎn)對(duì)象是氣態(tài)或液態(tài)，凈化的目的都是保留有效成分，減少有害氣體的存留。

根據(jù)這一需求，在凈化過(guò)程中去除掉粗合成氣中的酸性氣體成分，該過(guò)程是在一60℃完成的。在這一低溫環(huán)境下，甲醇作為吸收液發(fā)揮物體特點(diǎn)，二氧化碳、硫化氫和其他碳硫化合物由于可溶性較強(qiáng)，被充分吸收;而一氧化碳、氫氣等有效成分的溶解性較弱，損失程度較小;經(jīng)過(guò)反復(fù)的操作和催化作用，即可完成酸性氣體的分離。

2.2 低溫甲醇洗工藝特點(diǎn)

第一，低溫甲醇洗工藝可以確保凈化粗合成氣中的酸性氣體成分，尤其是徹底分離硫化物的特性，保障了煤化工產(chǎn)品的安全性。在整個(gè)過(guò)程中，低溫甲醇洗工藝屬于物理性吸收，并沒(méi)有與酸性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此不會(huì)產(chǎn)生新的產(chǎn)物;為了加速反應(yīng)狀態(tài)，提高反應(yīng)程度，可以通過(guò)加入催化劑的方式實(shí)現(xiàn)。

第二，不同低溫環(huán)境下，低溫甲醇洗工藝發(fā)揮的分離效果不同。在一30℃到一70℃之間，甲醇可以脫除大量無(wú)效氣體，包括二氧化硫、硫化氫、氨氣、一氧化氮、石蠟烴、芳香烴等，同時(shí)完成氣體脫水和干燥。

第三，由于低溫甲醇洗工藝發(fā)揮的是其物理吸收特性，由此后期可以回收被吸收的硫化氫和二氧化碳等氣體，實(shí)現(xiàn)綜合生產(chǎn)利用。

當(dāng)然，在研究和應(yīng)用中也不能忽視低溫甲醇洗工藝的不足。研究發(fā)現(xiàn)，低溫甲醇洗工藝在操作過(guò)程中為降低能量損耗，需要較多的換熱設(shè)備增加流程，這讓原本簡(jiǎn)單的物理原理操作變得復(fù)雜;特別是在低溫條件下操作，對(duì)反應(yīng)設(shè)備的要求很高。

除此之外，甲醇本身是有劇毒的一種化工原料，如果操作不當(dāng)，很容易造成操作人員的身體傷害?，F(xiàn)實(shí)中，人體吸入10mL的甲醇溶劑就會(huì)導(dǎo)致失明，而甲醇又是一種容易揮發(fā)的液體，所以在設(shè)備安裝和環(huán)境通風(fēng)方面要格外小心。

3 低溫甲醇洗工藝的研究進(jìn)展與應(yīng)用

我國(guó)針對(duì)低溫甲醇洗工藝的研究開(kāi)始于上世紀(jì)70年代，這一時(shí)期也是我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的起步階段。截至目前，我國(guó)己經(jīng)生產(chǎn)了多套大型酸性氣體凈化裝置，大多采用低溫甲醇洗工藝原理，并隨著不斷的實(shí)踐開(kāi)拓了適應(yīng)于我國(guó)化工環(huán)境的工藝流程。

低溫甲醇洗工藝與其他酸性氣體分離工藝相比，其優(yōu)勢(shì)是選擇性好、吸收能力強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單且費(fèi)用消耗少。與起步階段引進(jìn)國(guó)外裝置而言，在成本上做到了大量的節(jié)約，并邁出了自主創(chuàng)新和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵性步伐。

如上世紀(jì)80年代開(kāi)始，在我國(guó)高等院校和科研機(jī)構(gòu)的配合下，中國(guó)石化等企業(yè)開(kāi)始了低溫甲醇洗項(xiàng)目的檢測(cè)工藝研究，并獲得了國(guó)內(nèi)專(zhuān)利;進(jìn)入20世紀(jì)90年代，我國(guó)的低溫甲醇洗工藝己經(jīng)取得了國(guó)際先進(jìn)水平，與德國(guó)魯奇工藝相比，無(wú)論在制冷設(shè)備和精華投資方面，都做到了效率提升和成本降低。

總體而言，在低溫甲醇洗工藝的研究和應(yīng)用中，有兩個(gè)問(wèn)題是必須要考慮的。

其一是硫化物的徹底吸收。硫化物是大氣污染的主要原因，通過(guò)對(duì)煤化工化肥生產(chǎn)的研究，提高低溫甲醇洗的脫硫能力，是實(shí)現(xiàn)煤炭資源有效利用的重點(diǎn)，同時(shí)可以延長(zhǎng)催化劑的應(yīng)用周期。

其二是低溫甲醇洗工藝中原料的消耗，即甲醇的消耗和冷量問(wèn)題。不同的自然環(huán)境對(duì)低溫甲醇洗工藝的原料消耗影響是不同的，如北方地區(qū)和南方地區(qū)，這涉及到低溫甲醇洗工藝的推廣趨向。

[1]趙鵬飛,李水弟,王立志.低溫甲醇洗技術(shù)及其在煤化工中的應(yīng)用[J].北工進(jìn)展，2012,11:2442-2448.

[2]宋勇,胡瑜飛,江艷紅.低溫甲醇洗工藝技術(shù)的最新研究現(xiàn)狀[J].中國(guó)井礦鹽,2014,04:11-13+33.

[3]汪家銘.低溫甲醇洗工藝的技術(shù)優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用進(jìn)展[J].化肥設(shè)計(jì)，2013,06:1-6+10.

[4]付建立.低溫甲醇洗裝置甲醇污染分析和控制措施[J].廣州化工，2013,16:190-191.