摘要：低温甲醇洗技术煤化工生产中应用最广泛的气体净化技术之一，本文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
低温条件下甲醇对硫化氢、二氧化碳等酸性气体的溶解度较高，而对一氧化碳、甲烷、氢气等有效气体溶解度较小，且对其他杂质气体具有较好选择性，所以在低温甲醇洗技术中，将甲醇作为吸收溶剂，在低温高压的情况下，对气体进行吸收，在高温低压的情况下，对气体进行解吸，从而达到将原料气中硫化氢、二氧化碳等杂质气体脱除目的。
2低温甲醇洗的特点
低温甲醇洗技术属于物理吸收和解吸过程，其中没有发生化学反应，具有以下诸多特点。
2.1高选择性
甲醇对二氧化碳、硫化氢、羰基硫等酸性气体具有高选择性。
2.2强吸收性
在低温高压条件下，甲醇对二氧化碳、硫化氢等酸性气体的溶解度较高，吸收净化能力较强，能高效快速地将原料气中的杂质气体除去，而且解吸出的二氧化碳纯度高，可作为尿素生产中的原料气使用，另外回收的硫化氢可生产硫磺或硫酸。
2.3经济环保
甲醇作为吸收剂毒性低，价格低廉，容易得到，对设备腐蚀性小，降低了设备维护成本，且低温有利于吸附，有效降低循环量。甲醇再生方法简单，可循环利用。
2.4安全稳定
甲醇具有良好的化学和热稳定性，黏度小，在吸收和解吸过程中无气泡现象，工艺运行安全稳定。
3低温甲醇洗的工艺流程
低温甲醇洗工艺主要由气体吸收装置和溶剂的再生装置组成。装置主要有吸收塔、中压闪蒸罐、二氧化碳解析塔、热再生塔、共沸塔、精馏塔，以及一系列的换热器。低温甲醇洗装置工艺流程主要有两种，一种是一步法，另一种是两步法，其中一步法应用最多，主要流程有：原料气冷却、脱硫、脱碳、有效气热再生、二氧化碳解吸、甲醇热再生、甲醇除水，以及尾气洗涤[3]。
3.1原料冷却
原料在进去吸收塔之前首先经过换热器，初步降低温度；冷却后的原料气从硫化氢吸收塔底部进入，先经过下塔的洗涤吸收，初步去除硫化物及其他杂质气体，再进入上塔，进一步脱除硫化氢和羰基硫二氧化碳后由塔顶送出。
3.2脱碳
由硫化氢吸收塔送出的气体进入二氧化塔吸收塔塔底，经过下塔提取和上塔精馏洗涤，脱除二氧化碳后再送出塔。
3.3有效气热再生
吸收硫化物和二氧化碳后的甲醇从不同位置收液槽送出，经换热后送至闪蒸塔，除去部分二氧化碳，及其他有价值组分，如氢气和一氧化碳，以便回收再利用。
3.4二氧化碳解吸
闪蒸后甲醇从上下两段分别送至二氧化碳解吸塔，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，进一步解吸出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
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，得到纯净的甲醇，冷却后再送回硫化氢吸收塔。
3.6甲醇除水
经热再生后的甲醇仍有水分残留，所以热再生后的甲醇部分被送往分馏塔，除去大部分水。
3.7尾气洗涤
热再生吸收塔中产生的尾气，首先回收冷量，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。
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4影响因素
为了维护低温甲醇洗工艺的正常运行，必须严格控制工艺指标，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
低温甲醇洗是利用不同气体在甲醇中的溶解度差的原理，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
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收的关键因素。为了增加硫化氢、二氧化碳在甲醇中的溶解度，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量，导致操作温度上升，影响吸收效果。
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、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，以及定期检测。
4.4甲醇循环量
甲醇循环量调节关系着整个低温甲醇洗工艺的运行，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
甲醇在当前的发展中有着重要的地位，通过甲醇的使用，可以合成甲醚、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、甲醚、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
天然气是一种重要的资源，需求量日益增加。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，即先用煤制备主要成分为氢气和一氧化碳的合成气，然后再将合成气甲烷化。无论哪种方法都离不开低温甲醇洗技术。
5.3煤制合成氨
随着农业的不断发展，化肥的需求量也随之增大。合成氨是生产化肥的主要原料，用于生产尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵化肥，此外，以氨为原料的化学品还有聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等。煤制合成气是当前合成氨生产的主要方法，通过煤炭转换得到合成气，再利用低温甲醇洗技术，吸收净化分离合成气，为合成氨提供主要原料二氧化碳。由此可见，低温甲醇洗技术在合成氨中的地位。
6结论
在石油化工、煤化工、化肥工业中，气体净化是最重要的环节之一，低温甲醇洗作为应用最广泛的技术，与传统的干湿法相比，具有高选择性、强吸收净化性、经济环保、安全稳定的优点，已广泛用于煤化工领域，在煤制甲醇、煤制天然气、煤制合成氨、煤制乙二醇工艺生产中必不可少。
参考文献：
[1]巩守龙.低温甲醇洗工艺发展及国内研究进展[J].化工管理，2016（9）：121.
[2]庞月建，李青燕.低温甲醇洗气体净化工艺及其技术探析[J].化工设计通讯，2017，44（8）：19.
[3]金秀明.煤化工行业中的低温甲醇洗技术[J].河南化工，2017（12）：18-21.
[4]冀淑军.低温甲醇洗工艺优化探讨[J].煤化工，2017，45（6）：20-23.
论文作者:王晓晴
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/22
标签：甲醇论文; 低温论文; 气体论文; 硫化氢论文; 溶解度论文; 二氧化论文; 吸收塔论文; 《基层建设》2019年第13期论文;