低温甲醇洗技术在煤化工中的应用

孙洪涛（南京诚志永清能源科技有限公司，江苏 南京

210000）

我国的煤炭储量比较大，天然气和石油的含量比较少，资源储量决定了我国的煤炭使用量高于其他不可再生能源的使用量，石油、天然气甚至是石油化产业链很大一部分的运行需要进口来实现。减少对国外进口的石油和天然气，增加内部原料的产量，是国家能源部门需要攻克的难题。先进的煤化工可以实现清洁生产，是顺利代替石油化工的非常重要的产品。

溶液吸收法在化学工艺中的应用非常广泛，溶液吸收法具体来说是化学和物理吸收两类[1]。物理方式的吸收手法是将H2S、CO2、CS2等可以溶于水或者能溶于一些特定溶剂的方法。化学吸收法是运用H2S、CO2等气体，这些气体具有一定的酸性，用氨水、有机氨等碱性物质制成的溶液将对应的物质吸收。

1 低温甲醇洗技术的工艺原理

1.1 低温甲醇洗技术工艺原理

（1）低温高压状态下，甲醇溶液中加入酸性气体，其溶解性很大，甲醇的循环量有限，动力消耗值比较高。

（2）在这个过程中含有非常大的净化值，甲醇洗的处理塔内排出的CO2经过处理后仅含有7 mg/L，CH3OH 的含量约为9mg/L，S的含量低于1mg/L，因此工艺的优势比较明显[2]。

（3）选择性较好，在这个工艺中，甲醇内具有酸性的气体的溶解度非常高，大约是H2的100 倍以上，在反应的过程中消耗的气体总量可以忽略不计。

（4）甲醇是非常优质的吸收剂，甲醇在制取的过程中价格比较便宜，费用比较低，制取的原料也容易获取。

1.2 低温甲醇洗的工艺原理

（1）变换气从进料器中经过后，然后分别进入分离器、冷却器，分离器中分离的气体进入CO2吸收塔里，经过H2S、CS2和CO2后，处理后的气体上升排出塔外，再穿过一级和二级冷却器，气体温度升高后进入甲醇合成单元之中，压缩成一个单元[3]。

（2）多次冷却过后，含量较低的甲醇到CO2吸收塔的上部区域，甲醇液体从上而下与变换气逆流进行充分的接触，将气体中的CO2除去，CO2的含量通过甲醇循环量的大小进行调节。在中间过程中引出的甲醇液使用氨冷器进行冷却，从而减少溶解热引起的升温的不利影响。

（3）在吸收塔底部，甲醇的液体几乎都能流入闪蒸罐之中，余下的少量液体先经过氨冷器，再经过回流后运送至脱硫处内，在这个过程中H2S 和CS2被吸收，从塔内流出的含硫液体重新回到硫甲醇的蒸汽罐之中。

（4）为了节省CO和H2的使用量，从闪蒸罐中出来的气体通过进行加压出来然后运送至进料冷却器前和气体进行混合，实现H2S 和CS的回收。

（5）闪蒸罐的下方在运行的过程中会产生无硫甲醇富液、含硫甲醇富液，这些液体进入H2S的浓缩塔之中。将N2输送至塔内，把CO2运送到塔的顶端，经过处理后，使用尾气冷却器将气体送至高空中放出。

（6）甲醇中含有的少量CO2和

溶解的H2S 通过再沸器提供的热量实行热再生，塔顶出来的气体，经过多次的分离和冷却、甲醇经过一级冷凝液回流、二级冷凝液回流的换热，H2S进入浓缩塔的底部。

2 低温甲醇洗技术在煤化工的实际应用

2.1 煤制甲醇工艺

甲醇属于饱和醇，他是醇中最简单的构造，是化工原料的重要材料之一，是非常清洁的液体染料，已经在工业中运用的非常多。目前约有三成左右的甲醇用来生产工业产品甲醛，另一个重要用途是生产甲基化剂，同时也生产甲氨、丙烯酸甲酯等衍生产物，甲醇也能生成醋酐、碳酸二甲酯、醋酸、甲酸甲酯等一系列衍生物。化工行业的进步有目共睹，甲醇也成功的制成了乙醛、乙二醇等衍生物。通过近些年来化工实践的不断发展，低温甲醇洗技术在煤制工艺中，具有明显的优势，具体表现为以下几个方面。

（1）能够精准调控气体内含有CO2的具体值。煤制的甲醇工艺内含有一定量的CO2气体，这样可以减少二甲醚在反应过程中的产出量，也会在一定程度上一致CO 向CO2转化，对微调触煤床层内的稳定非常有利，防止温度过高，最大程度保护了催化剂的活性，降低催化剂的结碳，对增加催化剂的使用寿命具有积极的作用。在这个过程中需要严格控制净化空气中CO2的含量在（3.42±0.2）%之间。在实际的生产过程中，如果CO2的含量偏离范围内的值，可以实行热再生工况、控制循环量、氨冷器、精洗段气相旁路等方式微调。

（2）在快速的调整中控制空气中的硫的含量值，要低于0.1mg/L。甲醇和合成时，很多硫化物在合成的过程中，如果控制不好会使催化剂中毒，使催化剂的活性减少，降低催化剂的总体使用水平。在平时的生产时，若总硫的含量超过限定值时，使用冷却和循环量的方式可以微调，可以将总硫控制在合理的范围内。

（3）吸收的选择性比较大。CO2和H2S可以实现在同个设备的不同部位或者是不同设备进行吸收，在不同条件和设备进行回收时，在低温条件下，甲醇溶液中的CO2和H2S的溶解度都很高，吸收溶液的循环量都比较小，特别是当原料气体压力比较大时这个现象更加明显。低温时，甲醇溶液在CO 和H2的溶解度比较小，甲醇的蒸汽压也比较低，有用气体和溶剂的损失处于比较低的状态。

（4）调节H2S 的浓度。不断的调整H2S 回到浓缩塔循环气流量。使得塔内的半贫甲醇的工艺条件处于稳定和平衡的状态，实现酸性气体中H2S和回收需要硫工艺值互相平衡。

2.2 煤制天然气工艺

煤制天然气的研究工作是国家的重点工程，是国家煤化工的重点需要攻克的难题。煤制天然气会合成较高的数值，工艺简单同时制成工艺相对成熟，大力发展煤制天然气对全国能源的稳定具有非常积极的作用，同时可以在一定程度有效上缓解大气污染的问题。煤气化制造天然气的工艺的原料是煤炭，水煤浆经过加压气化后制成粗糙的煤气，低温条件下甲醇的制取装置将酸性气体去除，再进入合成单元合成天然气。在煤田中，采煤后直接合成天然气输送到最近的天然气管网，通过专业化处理将天然气运送至终端用户，这种方式可以高效使用天然气，可以将媒体变成清洁能源。

天然气的生产原料中含有很高的硫，若使用RTO 装置，经过处理后气体中的SO2含量非常高，在气体的后端加入一个装置实现脱硫，无形之中会增加设备的运营成本。运用低温甲醇的洗工艺，能有效除去原料中的硫含量，实现运营成本和设备的稳定和平衡。

2.3 煤制油工艺

采取油制取煤的方式，将煤液化然后制取油。水煤浆在加压加气的条件下制成比较粗糙的煤气，经过变化后，建立比较合适的碳氢比。甲醇经过低温的装置可以高效的除去气体中的酸性气体，再进入合成单元，合成油等产物。实现相关步骤可以使用低温甲醇洗工艺，合成煤制柴油，与传统的柴油和石油相比，煤制品属于清洁的能源，燃烧产物很清洁。

3 结语

低温甲醇洗技术在实际的生产过程中可以明显去除H2S和CO2，已经成为了煤化工项目的重要组成技术，随着国家对能源的需求越来越精细化，低温甲醇洗技术的应用空间更加广泛。