低温甲醇洗技术在煤化工中的应用

量碳化物和硫化物等污染物，必须对这些气体进行净化回收再利用。低温甲醇洗技术是应用最广泛的

气体净化技术之一，从低温甲醇洗技术原理、特点、工艺流程、影响因素,及其在煤化工中的应用出发,概 述了低温甲醇洗技术。关键词：低温甲醇洗煤化工应用1低温甲醇洗的原理吸收和解吸过程中无气泡现象,工艺运行安全稳定。

研究发现，低温条件下甲醇对硫化氢、二氧化

3低温甲醇洗的工艺流程碳等酸性气体的溶解度较高，而对一氧化碳、甲烷、

低温甲醇洗工艺主要由气体吸收装置和溶剂

氢气等有效气体溶解度较小,且对其他杂质气体具 的再生装置组成。装置主要有吸收塔、中压闪蒸 有较好选择性，所以在低温甲醇洗技术中，将甲醇 罐、二氧化碳解析塔、热再生塔、共沸塔、精憎塔，以

作为吸收溶剂，在低温高压的情况下，对气体进行

及一系列的换热器。低温甲醇洗装置工艺流程主

吸收,在高温低压的情况下，对气体进行解吸，从而

要有两种,一种是一步法，另一种是两步法，其中一 达到将原料气中硫化氢、二氧化碳等杂质气体脱除

步法应用最多，主要流程有：原料气冷却、脱硫、脱 目的。碳、有效气热再生、二氧化碳解吸、甲醇热再生、甲 2低温甲醇洗的特点醇除水，以及尾气洗涤。低温甲醇洗技术属于物理吸收和解吸过程，其

3. 1原料冷却中没有发生化学反应,具有以下诸多特点。原料在进去吸收塔之前首先经过换热器，初步

2. 1高选择性甲醇对二氧化碳、硫化氢、拨基硫等酸性气体

降低温度;冷却后的原料气从硫化氢吸收塔底部进

具有高选择性。入，先经过下塔的洗涤吸收,初步去除硫化物及其

2.2 强吸收性他杂质气体，再进入上塔，进一步脱除硫化氢和拨

在低温高压条件下，甲醇对二氧化碳、硫化氢

基硫后由塔顶送出。等酸性气体的溶解度较高，吸收净化能力较强，能 3.2 脱碳高效快速地将原料气中的杂质气体除去,而且解吸 由硫化氢吸收塔送出的气体进入二氧化塔吸

岀的二氧化碳纯度高，可作为尿素生产中的原料气

收塔塔底，经过下塔提取和上塔精憎洗涤，脱除二

使用，另外回收的硫化氢可生产硫磺或硫酸。氧化碳后再送出塔。2.3

经济环保3.3有效气热再生甲醇作为吸收剂毒性低，价格低廉，容易得到，

吸收硫化物和二氧化碳后的甲醇从不同位置

对设备腐蚀性小，降低了设备维护成本，且低温有 收液槽送出，经换热后送至闪蒸塔，除去部分二氧

利于吸附，有效降低循环量。甲醇再生方法简单,

化碳，及其他有价值组分，如氢气和一氧化碳，以便

可循环利用。回收再利用。2.4安全稳定3.4二氧化碳解吸甲醇具有良好的化学和热稳定性，黏度小，在 闪蒸后甲醇从上下两段分别送至二氧化碳解

• 18 •气体净化2019年第19卷第5期吸塔，一步甲醇解吸得到纯净的二氧化碳气体，送 至后工段用，另一部分通过氮气气提法，进一步解

4.3 甲醇纯度吸收剂甲醇的吸收能力还与其纯度相关，甲醇 的纯度越高吸收能力越强。甲醇在循环使用过程

中，不可避免地会溶解或夹带水分、油类、机械杂质

吸岀更多的二氧化碳和硫化氢气体，再送至吸收塔

再吸收，而二氧化碳和氮气的混合气体即为尾气， 送至尾气洗涤塔。3.5甲醇热再生等杂物，其中水含量是主要因素。吸收剂甲醇吸收

酸性气体的能力随甲醇中水分含量的增加而降低。

由解吸塔送出的甲醇，经过换热回收冷量后送

至热再生塔，加热除去甲醇中残余的酸性气体，得

由于甲醇中水含量增加，溶液比重变大，则动力消

耗增加，吸收能力下降，而且同时导致管道、设备、

到纯净的甲醇，冷却后再送回硫化氢吸收塔。3.6 甲醇除水阀门等金属件的腐蚀，甚至在低温区发生结冰现 象，堵塞设备、管道，导致停车或事故。因此要严格

经热再生后的甲醇仍有水分残留，所以热再生 控制甲醇中水分含量，措施包括:控制原料气的温 度、气液分离器的液位、再生甲醇的纯度，以及定期

后的甲醇部分被送往分憎塔,除去大部分水。3.7尾气洗涤检测。4.4

热再生吸收塔中产生的尾气，首先回收冷量， 甲醇循环量甲醇循环量调节关系着整个低温甲醇洗工艺

再送至洗涤塔，用脱盐水洗尾气中夹带的甲醇，洗 涤后的尾气合格后排放至大气中。4影响因素为了维护低温甲醇洗工艺的正常运行,必须严

的运行，在操作压力和温度在正常运行范围内时,

适当调节甲醇循环量有利于酸性气体的吸收，提高

气体净化的纯度和效率。遵循甲醇循环量与粗煤 气负荷相匹配的原则，严格控制循环量。当操作压

格控制工艺指标，影响低温甲醇洗脱硫脱碳工艺指

标的主要因素有压力、温度、甲醇纯度和循环量。

4. 1 压力力和温度不变，若操作条件变化需要调整循环量

时,循环量的调整幅度不能过大，否则长时间运行

低温甲醇洗是利用不同气体在甲醇中的溶解 会导致操作温度回升，不利于气体的吸收，当循环 量不易下调时，适当降负荷调整，保证工艺正常运

度差的原理,实现气液平衡，属于物理吸收过程，遵

循亨利定义。根据亨利定律可知，一定温度和平衡

状态下，一种气体在液体里的溶解度和该气体的平

行，待指标正常后再进行缓慢加负荷操作。5低温甲醇洗在煤化工中的应用5. 1 煤制甲醇衡分压成正比。根据传质动力学理论，气体分子的

运动扩散速率随着压力的增大而变快,吸收效果随 甲醇在当前的发展中有着重要的地位,通过甲

着压力的增大就越好。反之甲醇再生时，通过减压

闪蒸，降低操作压力，使气相中溶质组分的分压降

醇的使用，可以合成甲瞇、乙烯、甲醇，在工业发展

中有这不可或缺的重要地位，主要用于生产其他基

础有机原料，如甲醛、甲醛、乙烯、氯甲烷、甲胺、乙 酸。目前，甲醇工业化生产的主要方法是煤炭制甲 醇，而在煤炭制甲醇过程中低温甲醇洗是最重要的

低，从而有利于二氧化碳和硫化氢等被溶液吸收的 溶质组分解吸出来，从而达到甲醇溶剂的再生，溶

质组分的回收利用。4.2温度环节之一，必须有低温甲醇洗的参与，才能完成煤 炭向甲醇的转化。5.2煤制天然气温度高低与酸性气体在甲醇中的溶解度密切

相关，温度越低，酸性气体的溶解度越大，温度高则

溶解度越小。除了操作压力，操作温度也是气体吸

天然气是一种重要的资源，需求量日益增加。

收的关键因素。为了增加硫化氢、二氧化碳在甲醇 根据我国煤多、缺油、少气的情况，为满足天然气的

需求，煤制天然气是一种有效的解决方法。煤制天

中的溶解度,降低温度是主要手段之一。由于溶解 属于放热过程，甲醇吸收酸性气体过程中会放出热

然气的方法有两种，第一种是一步法，即以煤为原

料直接合成甲烷;另一种是两步法，即先用煤制备

量，导致操作温度上升，影响吸收效果。2019年第19卷第5期气体净化• 19 •主要成分为氢气和一氧化碳的合成气，然后再将合

最重要的环节之一，低温甲醇洗作为应用最广泛的 成气甲烷化。无论哪种方法都离不开低温甲醇洗

技术,与传统的干湿法相比，具有高选择性、强吸收

技术。净化性、经济环保、安全稳定的优点，已广泛用于煤

5.3煤制合成氨化工领域，在煤制甲醇、煤制天然气、煤制合成氨、 随着农业的不断发展，化肥的需求量也随之增

煤制乙二醇工艺生产中必不可少。大。合成氨是生产化肥的主要原料，用于生产尿

参考文献：素、硝酸镀、磷酸鞍、氯化钱化肥，此外，以氨为原料

的化学品还有聚氨酯、聚酰胺纤维和丁月青橡胶等。

[1] 巩守龙.低温甲醇洗工艺发展及国内研究进展[J]. 煤制合成气是当前合成氨生产的主要方法，通过煤 化工管理,2016(9):121.炭转换得到合成气，再利用低温甲醇洗技术，吸收

[2]

庞月建，李青燕.低温甲醇洗气体净化工艺及其技术

净化分离合成气，为合成氨提供主要原料二氧化

探析[J].化工设计通讯,2017,44(8):19.碳。由此可见，低温甲醇洗技术在合成氨中的地位。

[3] 金秀明.煤化工行业中的低温甲醇洗技术[J].河南

6结论化工,2017(12) ：18-21.在石油化工、煤化工、化肥工业中，气体净化是

[4] 冀淑军.低温甲醇洗工艺优化探讨[J].煤化工,

2017,45(6) :20-23.