神华集团鄂尔多斯市煤制油公司
内蒙古鄂尔多斯市017209
摘要：新形势下，煤化工企业面临更高的环保任务和环保目标，为了加强企业的生产工艺技术，本文围绕煤制油企业中尾气脱碳处理工艺进行了探讨，阐述了煤制油生产工艺中二氧化碳的形成，分析了煤制油尾气脱碳的必要性，最后论述了煤制油尾气脱碳处理的工艺原理，供相关人士参考。
关键词：煤制油、尾气脱碳、工艺技术、工艺原理
1引言
我国煤炭资源丰富，煤化工技术具有特殊的先天优势条件。煤制油技术是煤化工技术的一种，是以煤炭为原料经过加工得到石油产品。常见的工艺包括直接液化技术和间接液化技术两类。间接液化工艺技术中会产生二氧化碳，如何进行尾气脱碳处理是煤制油企业生产工艺的重要环节。
2煤制油工艺中CO2的形成
在煤制油工艺中，煤炭首先经过筛选然后进入到气化炉内转化为煤气，然后在甲醇的作用下为费托合成反应做好一氧化碳和氢气的准备，之后原料气在特定的温度、压力和催化剂条件下发生费托反应，得到汽油产物、水蒸气以及CO2。
3煤制油尾气脱碳必要性
煤制油直接液化工艺中随着煤炭原料的液化会释放出较多的二氧化碳，这部分二氧化碳的存在直接影响后续生产环节的效率，同时对产物的产量和质量带来影响。比如因二氧化碳导致换热效率降低、在氧气量富余的情况下极容易促进二氧化碳的生成，导致产品产量下降。为了提高煤制油生产工艺的效率同时提高产油率，对煤制油尾气进行脱碳处理是十分必要的。
4煤制油尾气脱碳处理工艺原理
（1）物理吸收法
该方法是通过交替改变操作压力和温度，促进吸收剂对尾气中二氧化碳的吸收和解吸，实现二氧化碳的分离。由于该方法没有涉及到化学反应，因此能耗少，具有一定的优势。通常情况下，随着压力的增加、温度的降低，尾气中二氧化碳的吸收效率提高，反之吸收效率降低。在工艺中技术关键在于吸收剂的选择。常见的吸收剂包括丙烯酸酯、甲醇、噻吩烷等高沸点有机溶剂，这些吸收剂的性能相对稳定、对二氧化碳的溶解度高、对尾气中其他组分的溶解度较低、对二氧化碳的吸收速率快、吸收过程循环量较小、过程中的能量消耗少、具备环境友好性。在实际生产中，物理吸收法主要应用与二氧化碳分压较高的情况。
（2）化学吸收法
利用吸收塔中的吸收剂对煤制油尾气中的二氧化碳进行吸收，实现尾气中二氧化碳的分离和回收。常见的技术包括热碱吸附和醇氨吸附。热碱吸附是采用热碱物质溶液对尾气进行洗涤，洗涤过程中尾气中的二氧化碳与热碱反应生成未定化合物从而实现脱碳的目的。常见的吸收也为碳酸钾溶液，二氧化碳遇到碳酸钾生成碳酸氢钾。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当碳酸钾溶液达到二氧化碳的饱和态时，通过改变温度和压力条件，促进反应逆向进行，分离得到二氧化碳，碳酸钾溶液得到再生并循环利用。醇氨吸附法是甲基二乙醇胺溶液中加入特殊的活化剂，在常温高压条件下促进溶液对尾气中二氧化碳的吸收。然后通过升温和降压将溶解在溶液中的二氧化碳释放处理啊，从而得到再生的醇氨吸附液。该方法在工艺中可采用贫液一段吸收的方式或者采用贫液-半贫液两段结合的吸收方式，由于前者的投资成本更低，能耗更低，因此在实际中应用更普遍。化学吸收法的优点是对二氧化碳的吸收效率高，但缺点是吸收剂的再生循环操作繁琐而且在过程中需要消耗能量或损失能量，因而导致工艺能耗很高。另外，化学吸收法对于尾气的适应性不如物理吸附法适应性强，一般需要采取特定的预处理环节，同时还要考虑设备腐蚀和二次污染的问题。
（3）变压吸附法
该方法是一种干式脱碳法，是借助活性炭或沸石等吸附剂对尾气中的二氧化碳进行吸附，由于尾气中不同组分在不同分压下表现出的吸附量有差别，因此可以通过调节压力来有选择性的对二氧化碳进行吸收。变压吸附法同样涉及到吸附剂再生，主要是通过升压吸附，减压脱吸来完成一个吸附剂再生周期。实际应用中，通过多个吸附床进行压力的循环变化，从而实现对尾气中二氧化碳连续分离的目的。变压吸附工艺一般在常温条件下即可进行，而且能耗较低，因此是一种较为经济的脱碳技术。
（4）膜分离法
膜是一种具有分离性能的材料，根据孔径的不同，可以将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜等；根据膜结构的不同，还可以将其分为平板膜、管式膜、卷式膜、中空膜、毛细管膜等。膜分离法是借助膜的选择性功能来实现不同组分的分离、纯化目标。对于煤制油尾气而言，硫化氢、二氧化碳、氢气等组分的穿透能力相对较强，而甲烷、氮气等组分的穿透力较弱。膜分离法的最大优势在于，通过膜材料的型号不同能够实现分子级别的精准分离，且分离过程不涉及化学反应，无需增加化学药剂，避免了二次污染的问题，是一种高效环保的分离技术。该方法的不足之处在于，处理量较小，操作成本较高。
（5）低温分离法
低温分离法的原理是利用尾气中不同组分的溶解性和挥发性的不同，通过对尾气进行多次压缩冷却，去除尾气中的重烃类组分，然后剩下的气体进入到吸收塔内进行二氧化碳的吸收，再通过解吸实现吸收剂的再生和二氧化碳的分离，实现尾气脱碳的目的。该方法的优势在于热量消耗少，不需要供热设备，因而投资和能耗较小，在反应过程中不需要添加化学剂，因而不存在二次污染且对设备的腐蚀等影响小。另外，该方法与传统的醇氨吸收法相比，反应过程不容易出现起泡的问题，几乎没有溶剂降解，因而具有更好的经济性。该方法的不足之处在于设备前期投入成本较高。
5结语
我国的煤制油产业起步较晚，技术水平与国外先进同行仍有一定的差距。但信息技术的发展为我国煤制油产业发展提供了更多的后发优势。煤化工企业必须抓住市场的有利机遇，加大煤制油尾气脱碳工艺技术的投入，从生产效率、经济效益、节能环保等方面进行综合考虑，推动煤制油尾气脱碳技术难题的加快攻克，在实际生产中发挥出更多的应用价值，为煤制油企业转型升级，在更大的市场竞争中赢得有利的地位奠定有力保障。
参考文献
[1]煤制油尾气脱碳处理工艺的原理分析，王永良，高辉，袁生斌，《科技咨询》。2015（28）
[2]400万吨/年煤制油脱碳装置存在问题及应对措施，张飞跃，魏红红，《山东工业技术》，2018（19）
[3]一种脱碳工艺的问题及改进措施，孙治国，王军，《内蒙古石油化工》，2015（15）
论文作者:贺赫
论文发表刊物:《科技新时代》2019年10期
论文发表时间:2019/12/6
标签：尾气论文; 脱碳论文; 二氧化论文; 煤制油论文; 工艺论文; 组分论文; 溶液论文; 《科技新时代》2019年10期论文;