低温甲醇洗技术及其在煤化工中的应用

孙大钊（中国神华煤制油鄂尔多斯煤制油分公司，内蒙古 鄂尔多斯 017209）

低温甲醇清洗技术在煤化工产业中的应用，能够在很大程度上促进煤气化制成合成气行业的发展，并且能够有效的缓解我国能源资源紧张的局面，所以其发展潜力是十分巨大的，故在本文中主要就低温甲醇洗技术及其在煤化工中的应用进行了简单的分析。

1 低温甲醇洗技术发展简介

低温甲醇洗气体净化技术是20世纪50年代初期林德公司和鲁奇公司联合开发的利用低温甲醇处理含高浓度酸性气体的净化工艺。首先在煤加压气化的粗煤气净化方面获得了应用，随后又被应用到了城市煤气、渣油气化等领域。低温甲醇洗技术作为物理吸收的代表方法在我国煤化工气体净化领域中得到广泛的应用。低温甲醇洗装置的优点较多，对于煤化工装置来说，主要具备如下优势：第一，因为物理吸收没有化学反应，故可以处理含有多种杂质的煤制合成气而不会产生常见的起泡，溶剂中毒等现象；第二，低温甲醇洗技术可以选择性脱硫，这样就为采用克劳斯工艺大量回收硫磺提供了条件；第三，低温甲醇洗装置的净化程度较高，这就节省了后续的干法净化工段，大大的缩短了煤化工的流程；第四，因为低温操作，故气体的溶解度高，甲醇循环量小，单套装置处理能力大，系统能耗较低;第五，甲醇的蒸气压低，损失量降低。

正是这些优势，低温甲醇洗净化技术在大型煤制甲醇和煤制油、煤制天然气、煤制烯烃等新兴煤化工装置中得到了大规模的应用。在国内化工界，低温甲醇洗装置基本上已经成了煤化工的标配。目前，我国已有多套低温甲醇洗装置运行和在建，其操作压力范围较宽2.4-8.0MPa（G）左右压力下的装置均有运行。我公司采用林德公司经典五塔流程，即在甲醇洗涤塔中分段完成酸性气体的吸收，在H2S浓缩塔完成CO2的气体再生和富甲醇液中H2S、COS浓缩，在汽提塔中完成CO2气体的气提再生，在热再生塔中主要完成H2S、COS的热再生，在甲醇脱水塔中完成甲醇溶液吸收水份的分离。

2 低温甲醇洗技术的应用特点

低温甲醇洗技术的本质是物理方法，利用了硫化氢、二氧化碳以及COS等气体在低温高压下能高度溶解于甲醇，当压力降低或温度升高时又容易释放出来，而对于H2和CO来说不利溶于甲醇的特性。

此技术的主要特点如下：

2.1 低温甲醇洗技术对酸性气体具有很强的净化能力，并且气体的净化效果很好，主要是对于硫化氢、二氧化碳以及COS等气体。

2.2 甲醇对于硫化氢、二氧化碳以及COS气体有很强的选择吸收性，高效率地对气体进行脱硫与脱碳。

2.3 低温甲醇洗技术在吸收的过程中，不会发生起泡等不稳定现象，其化学稳定性比较强。

2.4 甲醇的化学腐蚀作用不强，在生产的过程中，不需要进行相应的防腐蚀的处理，省略防腐蚀技术开发的步骤，节省了防腐技术的开支。

2.5 甲醇的造价很低，工业上的甲醇生产来源很广泛，容易获得，成本低。

3 低温甲醇洗工艺简介

3.1 工艺原理简介

净化装置的目的是去除变换气中的酸性气体成分。该过程是一种物理过程,用低温甲醇作为吸收剂。在温度-50℃左右时,甲醇对于CO2,H2S和COS具有较高的可溶性。吸收中的控制因素是温度和压力。富甲醇通过闪蒸和氮气气提再生。富甲醇的闪蒸为该过程提供额外的冷却。闪蒸气通过循环压缩,然后再循环到洗涤塔,其损耗量最低。甲醇脱水塔保持甲醇循环中的水平衡。尾气洗涤塔使随尾气的甲醇损耗降低到最大限度。酸性气体到硫回收装置。

3.2 工艺流程简介

装置中低温甲醇在甲醇洗涤塔中(3.1MPa)脱硫脱碳,之后富甲醇液进入第一闪蒸分离器和第二闪蒸分离器（1.3MPa）,闪蒸气通过循环压缩机加压送回到甲醇洗涤塔入口前。闪蒸后的富甲醇液进入H2S浓缩塔,在常压下进行闪蒸、气提,实现CO2再生。然后富硫的半贫甲醇进入热再生塔利用再沸器中产生的热量进行热再生,产生的H2S气体送至硫回收装置，完全再生后的贫甲醇经贫甲醇泵加压后进入甲醇洗涤塔。

3.3 操作要点

3.3.1 进气量与甲醇量的调节

当进气量＞162000Nm3/h时,甲醇循环量=1.67×进气量;当进气量≤162000Nm3/h时,甲醇循环量为常量271T/H,最终控制装置净化气出口CO2≤2.0%,H2S+COS≤0.1ppm。

3.3.2 喷淋甲醇量的调节

正常值为1.62t/h一般不随负荷的变化而变化

3.3.3 H2S增浓量的调节

当酸性气出口的H2S含量降低时,调节酸性气返回线的流量控制阀,增大酸性气回流量,最终保证酸性气中H2S的最小浓度为25%。

3.3.4 系统甲醇的补入调整

正常生产时控制调节低温甲醇洗系统内各塔器液位基本维持在50%左右，依据甲醇贮槽的液位变化及系统当前运行负荷状况，可粗略判断系统甲醇损失情况，并决定是否需要补充适量甲醇，以保证甲醇循环的稳定运行。

3.3.5 系统甲醇含水量的调整

进入甲醇脱水塔的甲醇液流量控制在约4900Kg/h，只有当水含量过高时，可采取提高流量调整措施，控制系统水含量在0.5%以下。

3.3.6 蒸汽流量调节

当热再生塔蒸汽流量控制与甲醇循环量投用比率控制时，进入热再生塔再沸器的蒸汽流量根据甲醇循环量自动进行调节，该流量与热再生塔中甲醇的硫含量有关，控制再生甲醇的硫含量不应超过0.5ppm。

甲醇脱水塔的蒸汽流量要根据甲醇中的水含量进行调节，保证塔顶水含量不应超过0.1%。

3.3.7 气提氮气量的调整

H2S浓缩塔的气提氮气提供冷量，并且主要根据甲醇的循环量进行调节。适当的增加气提氮气流量，塔内解析气量增加，循环系统内部的冷量需求有所降低，但过高的话可能会造成塔顶尾气的H2S含量升高及物料的大量消耗。

气提塔的气提氮气量决定酸性气送出界区的流量，为了降低氮气耗量和尾气产量，可以按照负荷降低1%，氮气耗量降低0.5%的比例进行调节。

为避免热再生塔负荷过大，气提氮气量就不能过少，要保证气提塔底部甲醇的CO2含量低于0.12%（wt）。一旦气提氮气量过低，热再生塔解析CO2量加大，就可能造成酸性气中H2S含量过低和酸气压力超高。

4 低温甲醇洗技术的煤气方面的应用

4.1 煤制甲醇

甲醇是基础的石化产业原料，同时是成产二乙醚、乙酸等化工产品的主要原料。因此，原油价格攀升的趋势下，也会带动传统甲醇、二甲醚等生产成本的增加，促进了煤制甲醇的发展。煤制甲醇的工艺比较复杂，包括许多化学反应环节，将煤炭进行煤气化、CO变换、低温甲醇洗、甲醇合成等处理后，能够制成甲醇，再次进行加工形成二乙醚、乙酸、甲醛等化工原料。

另外，针对煤制甲醇装置酸性气体脱除的通用技术研究表明，低温甲醇洗相对于聚乙二醇二甲醚技术流程，在投入、技术稳定性、环保等方面具有很大优势，尤其运用在大型甲醇装置上，效果更佳明显。

4.2 煤制天然气

天然气是我国日常需求量越来越多的一种气体，然而我国的天然气储备量却特别匮乏，所以煤制天然气在这个关键的时期起到了至关重要的作用。把煤转换成天然气是一个特别复杂的过程，需要考虑在煤矿的坑口，选择合适的煤气化技术，集中设置多套大型化的煤气化装置，经过变换、低温甲醇洗、甲烷化等化工处理产生CH4。

5 结语

低温甲醇洗技术不仅在我国有广泛的应用，其应用优势在全世界的煤化工业中均有明显的体现。通过本文对低温甲醇洗技术的应用分析，我们了解了其应用特点与应用方法，并且简要介绍了低温甲醇洗操作要点，希望对各位同行在工作中有所参考和帮助。

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