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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:煤炭是现代社会生产和生活中不可或缺的重要能源,其化工产业牵涉到多个方面,也需要多种技术。基于此,本文分别就低温甲醇洗技术的原理、特点以及低温甲醇洗技术在煤化工中的应用两方面进行分析,给出气体吸收能力极强、净化度高等技术优势和煤制甲醇、煤制天然气等工艺,为后续工作提供参考。
  关键词:低温甲醇洗技术;煤化工;煤制甲醇;煤制天然气
  DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.16.062
  0 前言
   煤化工是指以煤为原料,经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及其他化学品的过程。常见煤化工产业包括煤的气化、液化、焦油加工等。该过程中,各类新技术和工艺得到了催生、应用,低温甲醇洗技术是其代表之一,就低温甲醇洗技术的原理、特点、应用等内容进行分析,具有突出的现实意义。
  1 低温甲醇洗技术的原理和特点
  1.1 低温甲醇洗技术的原理
   在煤化工生产活动中,气体初步制备后往往混杂二氧化碳、硫化氢等酸性气体,对生产活动和生成物质量存在不利影响,尤其是硫化物,可能导致高污染和中毒问题,低温甲醇洗技术应用的核心原理在于酸性气体的脱除。具体作业过程中,冷甲醇被作为吸收溶剂,温度较低的情况下,甲醇的物理特点决定其可以有效吸收二氧化碳、硫化氢等酸性气体,实现煤气净化。与其他脱硫、脱碳工艺不同,甲醇只需要进行低温处理就可起效,安全性较高、原理也较为简单。在此前学者的研究中,借助低温甲醇洗技术,可实现酸性气体60%-90%的脱除,效果理想,国内外煤化工生产中均广泛应用该技术[1]。
  1.2 低温甲醇洗技术的特点
   低温甲醇洗技术的优势突出,特点体现在溶剂廉价、气体吸收能力極强、净化度高、技术成熟等方面。该技术所需的核心溶剂为低温甲醇,较容易获取和制备,但需要重视操作,避免甲醇泄露和中毒。甲醇吸收能力的强弱,主要取决于用量、对象总量以及温度,一般温度较低的情况下,甲醇吸收力较强。净化度的分析上,已有学者在研究中发现,甲醇溶液不会在正常情况下氧化或降解,二氧化碳的脱除效果可达到10ppm以下,硫化氢的脱除效果可达到0.1ppm以下。技术成熟性方面,现有技术满足溶液多次使用要求,所需设备可在多个国家进行生产、制造。值得注意的是,我国尚不具备完整生产设备的能力,进口依赖性高,也增加了工艺应用的成本[2]。
  2 低温甲醇洗技术在煤化工中的应用
  2.1 甲醇相关应用
   低温甲醇洗技术可用于甲醇自身的制备,一般流程为:煤炭的气化、一氧化碳转化、低温甲醇处理、合成。在低温甲醇处理环节,要求将甲醇溶液的温度控制在零下50℃左右,借助动力设备,将气化、转化后的混合气体,置入甲醇溶液的底部,持续提供少许动力,使甲醇溶液可以与混合溶液充分反应,再利用煤气密度低的特点,使硫化氢、二氧化碳脱离后的洁净气体能够自然上浮,通过收集器进行气体收集即可。在此过程中,一算、丙烯、二甲醚等物质也可同步得到分离和制备。甲醇制备过程中,需要重视的因素包括溶液温度、动力水平等,一般溶液温度在零下50℃左右,动力水平不超过0.2MPa,以免气体快速溢出,无法得到收集。
  2.2 天然气相关应用
   天然气的制备也可借助低温甲醇洗技术进行。煤中含有大量的可燃物质,气化后利用价值高,制备为天然气有利于煤的充分燃烧和利用。我国天然气用量较大,煤制天然气也有助于解决资源短缺问题。工艺流程上,首先对煤进行气化处理,选取合适的碳氢配比后,去除酸性气体,最后将脱除后的气体输入甲烷反应器中制备纯度较高的天然气。该工艺下甲醇的温度一般在零下40℃到零下50℃之间,碳氢配比可维持在2.05-2.15之间。酸性气体脱除环节,也需要借助设备提供少量动力,实现溶液与混合气体的充分接触,要求反应过程中维持温度环境的稳定。最后通过碳吸附工艺实现杂志的优化脱除,以甲烷合成设备制备天然气。该过程中,应强调设备的密闭性,避免出现天然气、煤气泄漏问题,并原理明火和电源等危险源。
  2.3 氮相关应用
   氮类物质的制备,主要通过氮单质、苯胺、硝酸等物质的联合生产实现。该技术的基本流程为,将煤加工为气体,提供基础的甲醇溶液脱离酸性气体,之后改变反应温度,将生成物置入另一个反应室中,添加其他元素和催化剂,利用化学反应进行氮元素和相关物质的制备。在此过程中,甲醇溶液的作用在于早期进行酸性物质脱离,可视作氮类物质制备的辅助性技术。该工艺的核心点在于保证反应温度的可控性,确保不同反应室之间存在物理形式的连接,且可以通过参数调整的方式随时控制反应进度和速率。如添加的催化剂中,包括盐类物质,反应物则包括液体、气体等多种形式,应在进行生产作业前核准参数,用量,反应开始后通常采用远程操控的方式,智能化适应工作需求,进行原料和各类物质比例的计算、调控,确保工作高效率和安全性。此外,氮类物质制备完成后也要求做好保存,避免氧化。
  3 总结
   综上,现代煤化工生产活动对技术的要求越来越高,低温甲醇洗技术因此得到应用和重视,该技术的原理是酸性气脱除技术,特点在于溶剂廉价、气体吸收能力极强、净化度高、技术成熟。在煤炭工生产活动中,甲醇、天然气以及氮等均可借助低温甲醇洗技术进行生产,了解、应用该技术也是工业发展的需要。
  参考文献:
  [1]康健.低温甲醇洗技术及其在煤化工中的应用[J].能源技术与管理,2017,42(04):154-155.
  [2]井长慧.试论低温甲醇洗技术在煤化工中的应用策略[J].中国石油和化工标准与质量,2017,37(09):88-89.
  作者简介:晋妍(1988-),女,山西长治人,硕士研究生,助教,研究方向:煤化工。
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