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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