【关键词】：煤化工；低温甲醇洗；技术运用
引言
近年来，煤化工行业受环保形势影响严重，环境问题越来越被重视，一些技术落后、消耗高的小型煤化工装置陆续被淘汰，大型煤化工发展势头强劲，一些技术含量高、消耗低的高端技术被应用，低温甲醇洗工艺就是其中的一种，此技术对杂质气体的清除效果比较好。
1、低温甲醇洗工艺原理
低温甲醇洗装置用于脱除粗煤气中的CO2，H2S和有机硫、HCN、石油、水以及其它杂质，为液氮洗脱除CO，CH4创造条件。而甲醇吸收CO2，H2S是物理吸收。即：利用甲醇溶液对CO2，H2S能进行选择吸收的特性来脱除粗煤气中的CO2，H2S。
甲醇吸收CO2，H2S的原理符合硬、软酸碱理论。按此理论，酸碱反应的基本原则为：“硬亲硬、软亲软、软硬交界不分亲近”。
甲醇：CH3-OH是由甲基CH3+和轻基-OH-二个官能团组成的分子，而甲基是一软酸官能团，经基是一硬碱官能团。
H2S属于硬酸软碱类，CO2属于硬酸类。所以甲醇吸收H2S，CO2应是：
CH3-OH
︰︰
H-HSCO2
这也反应了甲醇既可吸收CO2又可吸收H2S之特性。
实验证明：甲醇对CO2，H2S，CO2有高的溶解度，而对H2，CH4，CO等溶解度小，说明甲醇有高的选择性，并且随着压力的升高和温度的降低，甲醇对H2S、CO2的溶解度将成数倍的增加。低温甲醇洗吸收酸性气体以及溶液再生、解吸回收有用气体的基础就是各种气体在甲醇中的溶解度不同，操作条件变化时溶解度也变化。
2、煤化工中低温甲醇洗技术的运用
2.1粗煤气冷却和H2S吸收
粗煤气进入低温甲醇洗装置后，经两个热交换器（W-501和W-503）和两个氨冷器（W-502和W-504）冷却至-36℃。冷粗煤气进入H2S吸收塔K-501的预洗段，在此用来自甲醇冷却器W-506的1.61m3/h的冷甲醇洗涤。洗涤煤气后的甲醇收集于预洗段底部，然后送到预洗再生系统处理。粗煤气通过升气塔盘进入H2S吸收塔K-501的主洗段。在H2S吸收塔K-501的主洗段，粗煤气中的HZS/COS被来自CO2吸收塔K-502的富含CO2的甲醇脱除掉。洗涤后的煤气总硫含量大约为1.0ppm，含H2S/COS的甲醇富液收集于H2S吸收塔K-501的升气塔盘底部并送至H2S再吸收塔K-504。
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图1 粗煤气冷却和H2S吸收工艺流程简图
2.2CO2吸收和闪蒸再生
脱硫气经过CO2吸收塔K-502进一步净化处理，残余的硫化物被洗涤至0.1PPm总硫含量，CO2含量小于1PPm。离开CO2吸收塔的净化气送至液氮洗装置作进一步处理。
由于吸收热会导致K-502塔温度升高，为提高甲醇的吸收能力，将甲醇自塔盘上引出，在甲醇循环冷却器W-505中冷却至-40℃，之后，冷却了的甲醇送回塔内用于再吸收CO2。
富含CO2的甲醇富液收集于CO2吸收塔的底部并分成两股物流，一股甲醇送至CO2膨胀塔K-503以闪蒸再生，另一股甲醇经H2S吸收塔给料泵P-501和H2S吸收塔给料冷却器W-506进入HzS吸收塔K-501塔吸收H2S。
含有CO2和微量H2S，CO，H2和CH4的甲醇溶液离开CO2吸收塔K-502，进入CO2膨胀塔K-503进行三级减压闪蒸再生。再生后的甲醇一部分送入CO2吸收塔主洗段以脱除CO2。另一部分分别进入CO2膨胀塔K-503I段和再吸收塔K-504的顶部。
2.3H2S再吸收和热再生
离开H2S吸收塔K-501的甲醇溶液主要含有H2S.COS，CO2，CO，H2，CH4，这股含H2S富液在再吸收塔K-504中闪蒸再生，大量CO2闪蒸出来从塔顶排出，而H2S被甲醇吸收下来，送至热再生塔K-505顶部的热闪蒸段，在0.35Mpa（A）下闪蒸.H2S富闪蒸气再循环至H2S再吸收塔K-504第II段以富集硫化氢。
在热再生塔K-505第II段中，溶液中溶解的气体被热再生塔再沸器W-515产生的甲醇蒸汽气提出来。然后，自热再生段顶部出来的甲醇蒸汽/酸气混合气通过一系统的冷却、分离甲醇后，得到高浓度H2S气体（30%）又称为克劳斯气，经复热后送至界区克劳斯装置生产硫磺。
热再生塔K-505完全再生的甲醇经一系列热交换器冷却之后送至CO2吸收塔K-502的顶部。工艺流程简图如图2所示。
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图2 H2S再吸收和热再生工艺流程简图
2.4预洗再生
H2S吸收塔预洗段底部的石脑油和预洗甲醇分别进入萃取器B-502把甲醇中的石脑油萃取分离出来，然后甲醇水进入K-507共沸塔把甲醇水中微量石脑油分离掉。最终的甲醇水经K-508甲醇水精馏塔把甲醇和水分离，甲醇送入系统，废水送至界区作生化处理。工艺流程简图如图3。
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图3 石脑油脱除和甲醇水分离工艺流程简图
结语
综上所述，随着我国煤化工行业的迅速发展，我国的煤化工生产水平也正在突飞猛进地发展，而作为煤化工生产中的一项重要技术，低温甲醇洗技术有着极大的发展前景。目前低温甲醇洗技术已经在煤制天然气、煤制甲醇、煤制合成氨等中得到了十分广泛的应用，它的优势主要在于净化度高、选择性好以及容易再生，能够很好地解决酸性气体脱除问题。但在实际运用中，也依然存在着一些问题，所以低温甲醇洗技术未来的发展仍然任重而道远。
参考文献
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论文作者:冶文浩
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年1期
论文发表时间:2020/3/25
标签：甲醇论文; 吸收塔论文; 低温论文; 闪蒸论文; 技术论文; 煤气论文; 煤化工论文; 《工程管理前沿》2020年1期论文;