大型煤制甲醇装置合成气净化技术

大型煤制甲醇装置合成气净化技术

魏超1 ,杨东春2   ,杨家明2

1.联泓（山东）化学有限公司 山东滕州 277527

2.联泓格润（山东）新材料有限公司 山东滕州 277527

摘要：目前，我国煤制甲醇项目的工艺路线基本固定，通过煤气化、转化、精制、合成反应生产。 此时汽化装置必须快速去除氢气、一氧化碳、氮气和硫化氢等杂质气体的一些活性成分，甚至重金属气体，因此甲醇合成过程中催化剂的质量是否降低或失活. 这凸显了净化过程在煤制甲醇项目中的重要性。 为了进一步研究煤制甲醇项目净化技术的选择，我们来分析一下净化技术的特点。

关键词：煤制甲醇；合成气；净化技术

引言

随着中国经济的不断发展，国内煤化工项目正式启动，促进了相关产品的多样化。各种煤炭产品和气化工艺的改进，促进了煤气净化技术的不断发展。迄今为止，工业煤焦油合成气的提纯主要采用物理吸收法，分为热吸收法和冷吸收法。其中硒技术是最具代表性的方法，NHD技术是由华南集团研发中心开发的，与上述大体相似，冷却方法是用低温甲醇洗涤。通常，在气体净化方案中，煤制合成气单位是热重甲烷，是相应的氢气产生装置，用冷法洗涤甲醇是一种非常好的方法。针对国内现有相关装置出口净化不完善的情况，结合煤制甲醇装置鲁奇低温甲醇洗装置的实际情况，对合成气净化工艺进行了深入探讨。

1气体净化技术

由于气化原煤的特性，气化转化后的原合成气中的一氧化碳含有H2S、二氧化碳、有机硫等有害物质。为保证甲醇合成催化剂的活性和稳定性，必须从原料合成气中去除有害物质。目前用于纯化合成气的通用技术是物理溶剂吸收，包括冷却法和热法。冷法以低温甲醇洗法为代表，典型的加工工艺是林德和鲁奇低温甲醇洗法。琳达低温甲醇在CO转化后完成一步脱硫脱碳，采用高效盘管换热器自主研发。鲁奇低温甲醇洗脱炭分两阶段完成：转化前脱硫、转化后脱碳、换热器作为壳式换热器。热法采用聚乙二醇二甲醚溶剂吸收法，这种方法在国外是典型的，国内采用的是NHD法。 NHD 工艺与 SELESO 工艺相同，但使用不同的吸收溶剂。从CO2和H2S吸收来看，NHD溶剂解吸效果优于SELESO溶剂，NHD溶剂解吸差异难以回收，再生能耗高。与低温甲醇洗法、税法、NHD法和税法相比，需要进口溶剂，投资最大。 NHD法的投资低于低温甲醇洗法，但公用工程和NHD的消耗较大，低温甲醇洗法优于NHD法和天然Silas法。气体净化。因此，甲醇和NHD的综合低温净化更适合我国煤制甲醇的气体净化。其中，NHD适用于中小型煤甲醇气化净化工艺，低温甲醇净化更适用于甲醇规模化生产的现代煤化工。

2工艺描述

原煤在微粉机上磨，煤粉通过CO2气体引入气化炉，形成气化炉中的生化气。原油热回收产生蒸汽或高压汽轮机能量。为了在甲醇合成中实现理想的氢碳比，需要提高水气转化反应，将co和H2O转化为H2和CO2，得到系数为2的H2/CO合成气。废气转换装置的合成气体进入酸性气体处理装置。酸性气体处理单元通过低温甲醇洗分离大量二氧化碳和几乎所有硫气体，满足氢碳比的纯气体进入甲醇合成单元合成粗甲醇。从甲醇蒸馏装置中纯化原甲醇。传统的煤层气工艺主要包括空气分离、气体转化、酸性气体去除、甲醇合成和甲醇蒸馏。煤气化装置采用煤粉气化技术，煤气化装置的反应包括热解气化。热解过程采用ryield反应器，而气化过程采用碳转化率超过99%的rgibbs反应器。以Cu/Zn/Al2O3为催化剂合成动态脉冲反应器中甲醇。文献中描述了反应速度和动态参数的表示。从甲醇反应单元中预处理出的原甲醇，并输入甲醇蒸馏单元。甲醇蒸馏装置采用柳钢提出的三级蒸馏工艺，由预定塔、高压塔和恒压塔组成，用于高压塔和恒压塔的双效应热集成。短期煤和甲醇排放新工艺主要包括煤气化、单工艺酸性气体去除、甲醇合成和甲醇蒸馏装置。煤气化所需的氧气由水电解电池供给，新工艺产生的合成原料气体不通过转换装置，直接进入低温甲醇洗厂，工艺短，含硫气体几乎完全分离，生物氧化去除率高应在甲醇合成反应器前添加氢，控制氢碳比。压缩预处理氢气和纯合成气后，氢气进入甲醇合成装置合成甲醇。最后从蒸馏装置中回收原料甲醇。传统技术和新技术的煤气化、甲醇合成和甲醇蒸馏装置模拟工艺是相同的。

3大型煤制甲醇装置合成气净化技术

3.1NHD净化法

该方法是由华南集团研发中心开发的。它主要使用聚乙二醇二甲醚混合物作为溶剂，这与以前的方法基本相似，因此两种方法的纯化过程也基本相同。该方法可以吸收硫化氢和一氧化碳，硫化氢可以在室温下以低周期吸收，一氧化碳可以在相对较低的温度下吸收。该方法具有溶剂消耗少、无腐蚀、无起泡等明显优点。良好的热稳定性和化学稳定性。此外，工艺简单、成本低、易操作，溶剂可长期保持良好的性能。但这种方法也有缺点。也就是说，一氧化碳回收率不高，解吸是在硫化氢浓度低的情况下获得的，因此很难回收。该方法主要应用于中小型合成氨企业，具有良好的应用前景。

3.2低温甲醇洗技术

低温甲醇洗涤技术属于以物理吸收技术为主的提纯技术。该工艺采用冷甲醇作为酸性气体吸收介质，吸收-60℃以下的酸性气体。在此温度下，酸性气体的溶解度大大提高，溶解效果也大大提高。在此温度下选择性吸收可有效去除各种有机、无机杂质，提高产品纯度。近年来，随着甲醇洗涤技术的不断改进，为有针对性地去除各种原料，提高酸性气体去除效果，获得了许多新的技术等级。我国低温甲醇洗技术最早出现于1970年代，此前，借助国外先进技术，结合浙江大学、兰州中石化设计院、大连理工大学等联合开发的国内技术研究现状科研院所，在理论和实践上都取得了一些进展。其中，上海化工大学实现了科研成果转化，在热力​​学和基础数据测量方面取得了一定成果，提高了实际工作效果。目前，国内相关领域技术不断成熟，采用低温甲醇洗技术后净化装置的稳定性得到有效提升，低温甲醇洗技术、设计和施工取得了长足进步.

3.3Selexol法

20世纪60年代，烯属植物研究了这种方法。它主要使用聚乙二醇和二聚体的混合物作为溶剂，也称为天麻素。它对不同气体的溶解度有一定的差异。在 1980 年代初期，它主要用于从合成气中去除 CO2，然后从气体中去除酸性气体成分。二氧化碳在Elexol溶剂中的溶解度非常高，是其他有效气体的50倍以上，硫化氢的溶解度明显高于二氧化碳，因此不仅可以去除二氧化碳，还可以去除硫化物.具有比较稳定的物理和化学性质，不分解、不起泡。同时这种溶剂蒸发损失小，能耗低，不腐蚀设备，所以很多企业在生产过程中将其作为清洗吸收溶剂。该方法适用于以下条件：18～60℃，0.7～10 MPa，可用闪光灯和气泡进行再生。回顾该溶剂高度依赖进口且价格较高。

结束语

综上所述，本文对低温甲醇提纯和NHD气体提纯两种方法进行了深入分析，介绍了国内煤炭行业的甲醇提纯和煤制气改造。 两种方法都具有较高的吸收能力，但 NHD 方法没有积累太多的实践经验，而且溶剂成本相对较高，因此需要消耗大量的能量。 相反，甲醇洗在实战中效果好，运行稳定，技术成熟度高，净化程度相对较低，但相关设施的初期投资较大。

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