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低温甲醇洗技术及其在煤化工中的应用

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  摘 要:低温甲醇洗技术主要利用冷甲醇作为主要溶剂,是专门脱除COS、CO2、H2S等酸性气体的重要气体净化方法。本文中简单分析了低温甲醇洗技术的基本特征,并分析了低温甲醇洗技术在煤化工中的核心技术应用。
  关键词:低温甲醇洗技术;煤化工生产;特点;技术应用
  低温甲醇洗技术具有相当优质的酸性气体选择性与吸收性,而且整体运行稳定,所以它可在石油化工、煤化工以及化肥工业等等领域中应用并发挥重要作用。低温甲醇洗技术目前在合成气COS、CO2、H2S等酸性气体脱除过程中具有较大优势,而它对于煤制合成氨、粗煤气的净化与节能降耗也具有重要价值意义。
  1 低温甲醇洗技术的基本概念与特征
  1.1 低温甲醇洗技术的基本概念
  低温甲醇洗技术(rectisol)主要是以甲醇有机溶剂作为吸收剂,充分利用甲醇在低温条件下针对H2S、CO2、COS等酸性气体溶解度相对较大的物理特性,对原料气中的酸辛气体进行分段脱除与净化。目前该技术在石油化工、煤化工、城市煤气工业以及化肥工业等等领域都有广泛应用。就以当前煤化工企业为例,它的低温甲醇洗技术主要采用到了林德公司(低温甲醇洗技术创始公司)和鲁奇公司的低温甲醇洗工艺流程,应用技术相当成熟。
  1.2 低温甲醇洗技术的基本特征
  作为一种典型的物理吸收方法,它与H2S、CO2、COS等酸性气体的气液平衡关系良好,且遵循亨利定律。根据亨利定律分析可以得出结论,如果气体分压越大,它在溶液中的溶解度就越大,所以说增加酸性气体组分的分压是非常利于酸性气体吸收的,而且随着甲醇溶液溶解度随温度逐渐下降,其酸性气体的吸收能力会明显增加,液体温度则会随之降低,同时H2S、CO2、COS等酸性气体的溶解度则会快速增长,因此可以了解到该方法适合于在低温环境下操作。总体来讲,低温甲醇洗技术是具有以下6点特点的。
  第一,它对酸性气体具有较强的吸附能力,而且针对气体的净化度极高。在净化过程中,净化气体中的总硫可降低到0.1μL/L以内,同时CO2也可脱除到10μL/L指标以内。
  第二,它的选择性良好,当甲醇溶剂在吸收H2S、CO2、COS等酸性气体过程中,它的选择性较好,能够确保气体脱硫与脱碳两项内容在同一个吸收塔中分段同时进行,而且可确保有选择性进行。
  第三,它的化学稳定性与热稳定性性能相当优异,在吸收过程中溶剂是不会起泡的,这对煤化工企业的稳定生产非常有利。
  第四,如果在低温操作环境中,考虑到甲醇溶液本身的再生能耗相对偏小,通过该方法可节省溶剂循环量,降低技术操作成本费用。
  第五,该技术方法所采用的甲醇溶液腐蚀性较小,不需要采用任何特殊防腐材料,能够节省大量的设备投资。
  第六,技术应用中所使用到的甲醇溶剂价格相对低廉且来源广泛,但是它的工艺实施流程相对较长,其甲醇的再生过程也相对复杂,这会为设备技术应用与维修带来极大困难[1]。
  2 低温甲醇洗技术在煤化工企业中的具体应用
  以山西某化工公司为例,该公司就采用到低温甲醇洗技术,专门用于公司工厂的煤化工生产活动中。以下主要介绍该公司利用该技术的两点工业生产应用。
  2.1 低温甲醇洗技术在煤制甲醇生产中的应用
  该公司在煤制甲醇生产中专门采用到了鲁奇低温甲醇洗技术,以脱除H2S、CO2、COS等酸性气体。它的出工序中总硫含量在0.1mg/L,且CO2含量在3%以内,基本满足煤化工生产脱硫酸性气体脱除需求。另外,该公司生产中主要以低硫煤作为原料,利用德士古气化炉制造原料气,然后进行耐硫变换,保证低温甲醇洗脱硫、碳等技术流程环节快速,并能够获得高质量净化气。在获得净化气候,要将其压缩到7.5MPa左右并传输到合成塔反应中制备形成粗甲醇,如此操作可保证有效控制净化气中酸性气体含量及浓度,有效延長催化剂的使用寿命。在技术应用中,该公司工厂主要利用低温甲醇洗技术来处理大约2.4×105m3/h的变换气,快速脱除H2S、CO2、COS等气体酸性组分,最后获得净化气,保持总硫含量始终在0.1μL/L以内,同时保持其CO2的摩尔分数在2.5%以内[2]。
  2.2 低温甲醇洗技术在煤制天然气生产中的应用
  该化工公司在煤制天然气的生产过程中也采用到了低温甲醇洗技术。在公司的煤制天然气项目中主要以煤作为基础原料,在经过煤气化加工处理后产生大量粗煤气等待气体变换,并实施煤气净化。净化后的气体进入甲烷化合成塔进行再处理。在再处理过程中该公司就才用到了英国戴维甲烷化工工艺制造煤制天然气。低温甲醇洗技术在该制造过程中要发挥作用,即对粗煤气进行净化,该公司所采用的是林德低温甲醇洗技术快速脱除H2S、CO2酸性气体组分,然后实施脱硫净化处理,获得纯净煤制天然气。
  3 总结
  除上述煤制甲醇、煤制天然气生产制造中会运用到低温甲醇洗技术以外,在煤制合成氨、煤制氢等等工业化生产中也会运用到该技术,利用它的冷甲醇作为基本容积,成功脱除大量酸性气体,全面实现气体净化,为煤化工企业节能降耗,同时提高企业经济效益、社会效益与生态效益。
  参考文献:
  [1]李柏良,赵丹.低温甲醇洗技术及其在煤化工中的应用探讨[J].山东工业技术,2016(15):2-2.
  [2]赵越.低温甲醇洗技术及其在煤化工中的应用研究[J].能源与节能,2016(12):40-41.
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