低溫甲醇洗技術(shù)及其在煤化工中的應(yīng)用

李 斌

(山西焦煤西山煤電多種經(jīng)營公司新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心管業(yè)公司，山西 太原 030053)

引 言

隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展，我國的能源短缺和環(huán)境污染問題愈加嚴重。尤其是在煤化工這一行業(yè)，無論制備哪一種氣體，都難免會產(chǎn)生一定的雜質(zhì)，進而對環(huán)境造成污染破壞。為了解決這一問題，很多煤化工企業(yè)都采用了低溫甲醇洗技。低溫甲醇洗技術(shù)雖然具有諸多方面的優(yōu)勢，但是其中仍然存在諸多問題。因此，煤化工企業(yè)應(yīng)該積極改進，以解決低溫甲醇洗技術(shù)中存在的問題，確保這項技術(shù)在煤化工行業(yè)中充分發(fā)揮作用。

1 低溫甲醇洗技術(shù)簡介

作為我國煤化工行業(yè)中應(yīng)用十分廣泛的一種技術(shù)，低溫甲醇洗技術(shù)能夠幫助凈化煤化工行業(yè)在作業(yè)過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)氣體，因此在很大程度上推動了煤化工合成氣的行業(yè)進步，促進我國煤化工行業(yè)繼續(xù)發(fā)展，進而在一定程度上緩解了我國能源緊張的狀況?；诖耍疚氖紫柔槍Φ蜏丶状枷醇夹g(shù)進行簡單的介紹，以便為這項技術(shù)在煤化工行業(yè)中的應(yīng)用研究奠定基礎(chǔ)。

1.1 低溫甲醇洗技術(shù)的工作原理

在煤化工企業(yè)進行作業(yè)時，容易產(chǎn)生一些雜質(zhì)氣體，為了去除其中所含的酸性氣體，需要煤化工企業(yè)借助一定的凈化裝置。低溫甲醇洗技術(shù)便是這一過程中被大多數(shù)煤化工企業(yè)采用的一種技術(shù)裝備，因為這一技術(shù)可以通過物理性反應(yīng)成為酸性氣體的吸收劑，進而達到凈化氣體的目的。具體而言，低溫甲醇洗技術(shù)在進行氣體凈化時主要會經(jīng)歷以下三個階段:第一，需要確保低溫甲醇洗技術(shù)的工作環(huán)境為-50 ℃左右，這是低溫甲醇洗技術(shù)充分發(fā)揮作用的一大基礎(chǔ)條件，能夠使甲醇在這一環(huán)境下大量吸收并溶解二氧化碳、硫化羰以及硫化氫等酸性氣體。甲醇對酸性氣體吸收的程度并非一成不變的，它可以在吸收的過程中通過對溫度解壓力進行調(diào)整來控制酸性氣體吸收的程度；第二，通過氮氣閃蒸，能夠幫助富甲醇實現(xiàn)再生，而富甲醇又能夠進一步在反應(yīng)的過程中提供更多的冷卻條件，使氣體凈化的環(huán)境條件得以優(yōu)化。另外。氮氣等氣體在進行完閃蒸之后，能夠被循環(huán)壓縮，進而能夠進入洗滌再次循環(huán)，確保了低溫甲醇洗技術(shù)的高效作業(yè)，同時也最大限度地降低了能耗損量；第三，甲醇在循環(huán)的過程中會經(jīng)過脫水塔，這一步驟能夠維持甲醇作業(yè)過程中的水平衡。加之煤化工企業(yè)在生產(chǎn)中產(chǎn)生的甲醇可以通過脫水塔進行回收利用，這就在很大程度上降低了甲醇的損耗，同時確保酸性氣體在硫的回收裝置中得以回收[1]。

1.2 低溫甲醇洗技術(shù)在煤化工應(yīng)用中的意義

作為一種典型的物理吸收技術(shù)，低溫甲醇洗技術(shù)具有諸多方面的優(yōu)勢，其中主要表現(xiàn)為以下四個方面:第一，凈化之后的氣體能夠?qū)崿F(xiàn)更加高效的利用。低溫甲醇洗技術(shù)的最大優(yōu)勢，就是對酸性氣體的吸收作用極強，而且在進行吸收之后能夠?qū)崿F(xiàn)很大程度的凈化功能。在這種作用效果之下，氣體的精華純度得以提升，從而使其能夠有效的利用到工業(yè)領(lǐng)域中；第二，低溫甲醇洗技術(shù)在煤化工企業(yè)的應(yīng)用中能夠有效提高工作效率。低溫甲醛洗技術(shù)的一大特點，就是對于酸性氣體的吸收具有極高的選擇性。具體而言，低溫甲醇洗技術(shù)在凈化雜質(zhì)氣體時，能夠促使氣體中的含硫含碳化合物在同一個吸收塔中進行吸收，這一過程不僅能夠提高吸收效率、減少繁瑣步驟，而且能夠進一步提升整個工作流程的效率，為煤化工企業(yè)帶來了極大的便利；第三，低溫甲醇洗技術(shù)能耗較低。這一優(yōu)勢主要體現(xiàn)在低溫甲醇洗技術(shù)的工藝流程操作環(huán)境中，即該技術(shù)在溫度極低的環(huán)境下也能高效有序運轉(zhuǎn)。另外，低溫甲醇洗技術(shù)在工作過程中能夠產(chǎn)生富余的甲醇，進而成為氣體冷卻的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，低溫甲醇洗技術(shù)的工作流程能耗較低，不僅能夠降低溶液的使用次數(shù)，提升整體的利用率，而且工藝流程十分穩(wěn)定、安全性高，不會發(fā)生類似于氣泡之類的不利現(xiàn)象；第四，低溫甲醇洗技術(shù)降低了工作流程的成本。一方面，甲醇對于酸性氣體的吸收效果比較好，提高了整體的工作效率；另一方面，甲醇具有較低的酸性，因此不會像硫元素那樣對設(shè)備造成極強的腐蝕，這就間接降低了企業(yè)的維修保養(yǎng)成本，促進煤化工企業(yè)進一步發(fā)展[2]。

2 低溫甲醇洗技術(shù)存在的問題

盡管低溫甲醇洗技術(shù)具備諸多方面的優(yōu)勢，并且這一技術(shù)在我國煤化工企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。值得注意的是，其中仍然存在諸多問題，這不僅在一定程度上阻礙了低溫甲醇洗技術(shù)的發(fā)展，而且還進一步影響煤化工企業(yè)和能源問題的解決?；诖?，下面將針對低溫甲醇洗技術(shù)存在的問題進行詳細分析。

2.1 工藝運行過程中的冷卻不充分

工業(yè)合成甲醇是一個及其復(fù)雜的過程，而在這一過程中起到?jīng)Q定性作用的就是冷卻效果。冷卻效果的質(zhì)量能夠直接影響低溫甲醇洗技術(shù)對雜志氣體的凈化效果，進而影響整一個工作流程的作用發(fā)揮。然而，在利用低溫甲醇洗技術(shù)進行氣體凈化時，大多數(shù)煤化工企業(yè)在工藝過程中都會出現(xiàn)冷卻不充分的現(xiàn)象。尤其是在溫度較高的狀態(tài)下，這種問題出現(xiàn)的可能性進一步加大。冷卻不充分產(chǎn)生的最直接后果，就是會影響到甲醇對酸性氣體的吸收能力，進而導致酸性氣體吸收的不夠充分，而吸收量的不足又會導致設(shè)備功能出現(xiàn)一系列問題。因此，低溫甲醇洗技術(shù)中對于冷卻技術(shù)和效果的關(guān)注是重點。

2.2 硫?qū)υO(shè)備的腐蝕危害

大多數(shù)煤化工企業(yè)在其實際的生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)原料中的硫元素含量過高的現(xiàn)象。作為一種腐蝕性極強的元素，硫不僅會對設(shè)備造成較大程度的腐蝕，而且硫元素會導致眾多的催化劑中毒，從而失去活性。硫元素導致的設(shè)備腐蝕會帶來一系列不利影響:一方面，設(shè)備的腐蝕破壞首先會給企業(yè)的生產(chǎn)活動造成影響，這也是最直接最嚴重的一種危害；另一方面，設(shè)備在遭到腐蝕和破壞之后，需要煤化工企業(yè)對設(shè)備加強維修和保養(yǎng)，這也間接的說明了企業(yè)付出了一定的人力成本和維修保養(yǎng)成本。

2.3 甲醇循環(huán)率不足問題

煤化工企業(yè)在煤制甲醇的生產(chǎn)過程中，很容易出現(xiàn)的一種問題是甲醇消耗量過高，而造成這一現(xiàn)象的最主要原因就是甲醇的循環(huán)率不足。從更深層次的角度進行考慮，可以將原因延伸到設(shè)備自身的方面，這時候甲醇消耗量過高則是由于設(shè)備漏氣、跑氣等現(xiàn)象造成的。因此煤化工企業(yè)在分析這一方面的問題時，應(yīng)該從多個角度考慮并進一步尋找解決措施。

3 低溫甲醇洗技術(shù)在煤化工中的應(yīng)用

低溫甲醇洗技術(shù)在煤化工企業(yè)中主要應(yīng)用在三個方面:第一，煤制甲醇。作為一種十分重要的工業(yè)原料，甲醇在煤化工行業(yè)的應(yīng)用十分廣泛。煤在經(jīng)歷過一系列化學反應(yīng)之后能夠產(chǎn)生甲醇，具體而言，需要經(jīng)過煤的氣化、一氧化碳轉(zhuǎn)化、低溫甲醇洗，最后就能夠合成甲醇。另外，低溫甲醇洗技術(shù)在經(jīng)過各種不同的化學反應(yīng)之后，能夠產(chǎn)生出乙酸、丙烯、二甲醚等多種可以用于化工生產(chǎn)活動的原料；第二，煤制天然氣。作為我國一種不可或缺的資源，天然氣在人們的生產(chǎn)生活中發(fā)揮了極大的作用。天然氣目前也同樣是我國的一項稀缺資源，儲量無法滿足實際的需求需要，煤制天然氣能夠在一定程度上解決這一問題。首先，需要以煤為原料，對煤炭進行氣化使其成為粗煤氣，在經(jīng)過一系列的變換單元后得到合適的碳氫配比，之后利用低溫甲醇洗技術(shù)脫除酸性氣體，最后將被凈化的煤氣輸入甲烷反應(yīng)器，便能制造出煤制天然氣；第三，煤制合成氮。作為一個農(nóng)業(yè)大國，我國對于化肥的需求量是十分大的，煤制合成氨能夠在一定程度上提供幫助。對于煤制合成氨的制作而言，需要利用低溫甲醇洗技術(shù)進行一系列復(fù)雜的化學反應(yīng)，生產(chǎn)出化肥、苯胺以及硝酸等多種產(chǎn)品。煤制合成氨首先需要將煤炭進行氣化，其次需要進行一氧化碳的轉(zhuǎn)化工作，最后利用低溫甲醇洗技術(shù)就能夠合成氨[3]。

4 結(jié)語

低溫甲醇洗技術(shù)在我國工業(yè)領(lǐng)域，尤其是煤化工行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，它可以幫助形成煤制甲醇、煤制天然氣以及煤制合成氨，為推動煤化工行業(yè)的發(fā)展貢獻了一份力量，為解決我國的能源短缺情況提供了巨大幫助。