煤化工是煤炭深加工的一条主线, 一般工艺流程为煤炭气化→变换→粗煤气净化→合成产品 (如甲醇、天然气、柴油、汽油、烯烃等) 。低温甲醇洗工艺作是粗煤气净化的一种优良的工艺, 具有可循环、低成本、负荷处理量大等优点。粗煤气中酸性气体吸收, 常常会选择使用冷甲醇, 主要的原理就是利用甲醇的物理特性, 借助在零下50摄氏度的低温状况之下, 甲醇对部分酸性气体有着非常大的溶度, 原料气中的氨、硫化氢、二氧化碳以及各种有机硫杂质进行分段选择性地吸收。这样的合成气净化工艺常常会被应用在以煤为原料的大型费托合成、甲醇合成、天然气合成及合成氨装置中。
1 低温甲醇洗工艺技术在国外的概况分析
低温甲醇洗工艺技术在国外的概况, 最值得人们关注的就是1954年在南非Sasol公司以德国鲁奇工艺建成了低温甲醇洗示范装置, 这是世界工业化的第一套。然而, 在国外现在有投入生产运行中的低温甲醇洗装置100套左右。一直以来, 国外所建的大型合成氨装置原料主要是重油以及煤, 最常利用的脱除酸性气体工艺就是低温甲醇洗工艺。鲁奇低温甲醇洗工艺整个工艺的流程是:煤经气化后, 将煤气化后将部分有机硫还原成硫化氢, 经过降温后利用低温甲醇洗脱硫、脱碳。之后, 低温甲醇洗工艺就逐渐广泛地应用在工业化装置中, 采用不一样的气化以及原料方法, 又有很多样化的工艺流程被开发出来, 在不断改进设备以及优化原有流程的过程中, 使得整个低温甲醇洗流程有效地将效率提高了, 可以更加合理以及充分地利用能量。鲁奇低温甲醇洗工艺通过富碳循环甲醇系统解析提供冷量, 不足的冷量可以用丙烯或液氨提供, 促使整个操作更加便捷, 同时设计出全新的新型塔板, 可以将塔的操作弹性提高。如果甲醇溶液吸收温度高, 相应的就有比较大的循环量, 比较高的能耗以及较大的吸收塔体积。鲁奇公司近期又新设计的低温甲醇洗装置可以组合有关的设备为一体, 输送液体主要依靠重力液位, 这样可以将装置投资费用减少, 还可以将管道以及机泵的数量减少。
2 低温甲醇洗净化工艺技术在国外的概况在国内的进展分析
从1983年开始, 大连理工大学就开始研究低温甲醇洗工艺过程, 在浙江大学以及中石化公司的共同努力之下, 低温甲醇洗工艺这个研究成果获得中石化的鉴定, 同时还取得国内两项专利的申请。在对其改进之后的这项工艺采用六塔流程。低温甲醇洗在湖北中石化化肥公司的设计中, 鲁奇公司只是向其提供了工艺软件包, 最后由兰州设计院完成详细的设计以及基础设计。
最近几年, 低温甲醇洗工艺在设备制造上, 上海焦化有限公司通过大连冰山集团金州重型机器有限公司将鲁奇公司低温甲醇洗装置引进来, 并且还制造出特大型成套设备, 主要含有罐类以及塔器换热器一起有设备23台和种类23个, 关键设备有变换气吸收塔、硫化氢浓缩塔、二氧化碳解析塔、甲醇再生塔等。此外, 河南制造有限公司制造出低温甲醇洗的高压绕管式换热器等关键设备。
3 低温甲醇洗净化工艺应用的技术特点分析
3.1 操作费用低
甲醇溶液具有非常好的热稳定性以及化学稳定性, 还有非常小的腐蚀性以及黏度, 这样就不需要另外加入消泡剂, 并且在运行的时候还不容易出现分解或者是降解现象, 以及比较少的使用补充量。低温甲醇洗装置需要非常高的一次性投资费用, 然而因为在生产运行中有着非常高的净化度, 以及非常低的能耗, 所以在长时间、大负荷、操作弹性较大运行时, 总体经济性方面相比NHD工艺会更具有优势, 这也是在新建装置中大量应用这项工艺的主要原因。
3.2 净化度高
低温甲醇洗净化工艺技术具有非常高的净化度。通过洗脱硫脱碳后的净化气, 有着产品纯度高、二氧化碳的回收率高、硫化氢浓度高等优点。这样能够杜绝出现很多后续合成工序中催化剂中毒的问题, 特别是合成氨、甲醇合成、费托合成工序中不需要再另外设置精脱硫反应器。精脱硫工艺主要使用氧化锌作为脱硫剂, 无疑会增加成本还会缩短检修周期。
3.3 选择性好
低温甲醇洗净化工艺技术具有非常好的选择性, 低温甲醇洗可以脱除硫化氢、二氧化硫, 以及有机硫等杂质。其具有的非常好的选择性在对硫化氢以及二氧化碳选择吸收的过程中能够明显体现出来, 同时在选择吸收的过程还具有非常大的硫化氢吸收速度。
3.4 吸收能力大
在低温环境之下, 甲醇具有非常大的硫化氢、二氧化碳、二氧化硫的溶解度。甲醇溶液吸收硫化氢是NHD溶液吸收能力的三倍至五倍。在等量酸性气体进行吸收的过程中, 低温甲醇洗具有较少的设备数量和较小的溶液循环量, 还具有较低的总能耗。
4 结语
综上所述, 低温甲醇洗具有比较低的操作费用, 比较高的净化度、比较好的选择性以及非常大的吸收能力等特点, 尤其被广泛地应用在很多大型工业化装置上, 例如:净化天然气、费托合成、烯烃合成、甲醇合成、合成氨等。低温甲醇洗工艺在以后的运用时, 相关技术人员应该和生产工厂建立良好的合作, 在理解与消化国外很多先进技术的基础之上, 再创造出更多的核心技术来满足我国的生产模式, 创造出更多属于自身的专利技术以及知识产权, 将市场的竞争力有效提高, 同时还可以增强社会效益。
摘要：本文对低温甲醇洗工艺技术进展及应用进行分析, 主要探析了低温甲醇洗工艺技术在国外的概况, 低温甲醇洗工艺技术在国内的进展, 以及低温甲醇洗工艺应用的技术特点。
关键词：低温甲醇洗工艺,应用,技术进展
参考文献
[1] 汪家铭.低温甲醇洗工艺技术进展及应用[J].石化技术, 2007, 04:48-51.
[2] 汪家铭.低温甲醇洗净化工艺技术进展及应用概况[J].泸天化科技, 2007, No.11302:120-124.
[3] 汪家铭.低温甲醇洗净化工艺技术进展及应用概况[J].化肥工业, 2008, No.20804:11-15.