1. 凈化技術在合成氨（甲醇）生產中重要性

合成氨甲醇簡稱氨醇，其生產系統除了造氣、壓縮、合成之外其余全是凈化范圍，包涵有除塵、除油、脫硫（半脫、變脫、精脫）、變換、脫碳（含碳化）脫氯、氨、羰基鐵等）、精制（銅洗、醇烴化、醇烷化）、低溫甲醇洗、液氨洗等多個工藝過程。涉及面很廣。

合成氨與甲醇行業隨著國民經濟的發展，前幾年處于快速發展，產量均為全球第一，由于產能過剩，近二年發展速度有所放緩（見表1），進入一個調整階段。

環繞氨醇行業凈化所耗用的脫硫劑、脫碳劑、吸附劑、催化劑等輔助化學用品是有相當數量，其所耗費用達20億元之多。另外，這些凈化過程消耗了大量能耗（水電汽等），相當于每年消耗掉450多萬噸標準煤。其凈化生產成本約占整個產品成本的10%左右，而目前行業中各種凈化技術的選擇與使用水平還存在高低不一、差距較大，有的還很不完全，造成了對生產、消耗與成本的影響，固此如何提高氨醇行業凈化工藝技術的應用水平與研究開發新型高效凈化工藝技術，對促進氨醇行業的健康發展具有十分意義。

2. 除塵與除油

2.1除塵：這里講的是固定床造氣爐的煤氣除塵

造氣爐出口配有旋風除塵器，加以除塵，使用中效果如何是表示該設備的效果好否？往往企業是自行設計加工，在使用后效果好壞沒有數。在除塵器設計時要注意考慮的是，造氣采用的原料品種與煤氣帶出物狀況、煤氣氣量的不均勻性，固此除塵器的相關條件有所不同，從而對其尺寸與結構也有所不同，故不能盲目套用別的企業圖紙資料，要結合本廠條件煤種、發氣量加以設計制造使用。

2.2除油：這里講的是半水煤氣至合成前的新鮮氣均有除油要求

（1）半水煤氣除油

半水煤氣除油是指除半水煤氣中的含塵焦油：目前采用的方法主要是采用靜電除焦油器除油，靜電除焦油工藝技術，看上去好像很簡單，就那么一臺設備，實際上并非如此，它涉及到設備、電氣、工藝等三個專業知識，它的使用好壞又涉及到設計、制造質量、設備安裝調試、工藝設計使用等有關。使用效果目前一般因沒有檢測除油效率而難以分析，但可以從氫氮壓縮機換閥片的間隔時間長短間接來判斷，我的意見是≥2個月時間為好，否則要找原因，加以改進。尤其是隨著生產規模的不斷擴大，一次停車給生產帶來的影響與損失隨機組大型后，越來越明顯，因此除油好壞將直接關系到穩定生產與產品能耗及維修成本。

（2）除上面所述除焦油外，還要在變換、合成工段中對進系統的煤氣加以除油，這部分油是壓縮機潤滑油帶入煤氣中，不除去會直接影響到變換與合成二種催化劑的活性與使用壽命。進變換的半水煤氣除油目前采用的是二種方法，一是焦炭過濾器，二是活性炭除油器。進合成的新鮮氣除油有三種方法，一是機械式油分離器，二是超濾式油分離器，三是機械與超濾組合式油分離器。

3. 脫硫

煤造氣所產的半水煤氣（水煤氣）含有一定量的硫化氫與有機硫，對這些硫化物都需采用不同方式加以脫除，以確保后工序的正常進行。

3.1脫硫工藝

目前有半水煤氣脫硫（簡稱半脫）、變換氣脫硫（簡稱變脫）、精脫硫（簡稱精脫）三個脫硫工序。

（1）半脫：方法很多，目前主要采用的是堿法的栲膠與888二種催化劑濕式催化氧化脫硫法（或二種催化劑組合）。

（2）變脫：主要采用堿法的栲膠、888、DDS催化劑濕式催化氧化脫硫法（采用前二者為多）。

（3）精脫：主要采用常溫精脫硫工藝，目前有湖北化學研究院的常溫精脫硫工藝（JTL-1、JTL-4、JTL-5、EH-2+JTL-1等組合工藝）和山西科靈催化凈化技術發展公司的CLEAN精脫硫工藝（TGC-3與TGX脫硫劑組合）。四川天一科技有限公司常溫精脫與工藝（CNJT-01與XNL-1、XNS-1的組合）等，（采用湖北化學研究院為最多）。

（4）以上三個工序如何匹配：

從合成氨（醇）行業幾十年的發展與生產實踐來看，至今對脫硫的認識有很大的提高，三個工序的設置有其各個作用、半脫為變換、變脫為脫碳、精脫為精制等要求而設立，其控制的工藝指標也因變換、脫碳、精制三個工段的工藝不同而不同。目前從提高整個生產工藝技術水平、有利長周期穩定生產的角度考慮，大部分企業都應設置這三個工序。

對三個工序脫硫后硫化氫控制指標，半脫一般仍采用≤70mg/Nm³，但采用全低變工藝的可適當提高。變脫一般取是≤10mg/Nm³，但采用變壓吸附脫碳工藝的可適當提高。精脫硫一般取是≤0.1ppm，對于大型裝置企業可取是≤0.05ppm。至于這三個工序脫硫控制指標的角度，應是在確保變換、甲烷化、氨（甲醇）催化劑一定使用壽命要求前提下，對其建設投資、能耗與物耗、生產成本加以綜合經濟技術分析而定，如何經濟合理有待進一步研究探討。

3.2新型高效的設備

近幾年在脫硫系統研發并已應用的主要新型高效設備 ：

（1）超重力機在變脫中應用：該設備是山西豐喜肥業公司與北京化工研究院、北京化工大學共研發，2006年1月投運在豐喜肥業公司P3.2Mpa位阻胺溶液的變脫工序中作變脫塔使用。

①使用實績：變換氣量V=6500Nm³/h、進口H₂S 20mg/Nm³、脫硫率：98.33%

②主要對比：見表2

③特點：(Ⅰ)傳質強度高、減少設備體積、降低設備投資。（Ⅱ）停留時間短、選擇性吸收H₂S。（Ⅲ）循環量少節電、并節省再生用蒸汽。（Ⅳ）不易堵塞、維修方便、填料易換。（Ⅴ）開停車容易、數秒鐘達穩定。

（2）QYD復合傳質變脫塔：該技術系長春東獅科貿實業有限公司研發，2007年11月首次在山東寧陽飛達化工科技有限公司P0.8Mpa的變脫工序中使用。

①使用實績與對比：見表3。

②特點：(Ⅰ)硫容增加一倍以上，循環量降50%左右。（Ⅱ）塔高度可降低1/3左右，溶液泵揚程可降10m左右。（Ⅲ）NaHCO₃生成率降低、不堵塞。（Ⅳ）節電明顯比原來節省50%以上。（Ⅴ）建設投資可節省50%左右。

（3）硫泡沫過濾新設備

使用單位舉例如下：

山東禹城中農潤田化工有限公司使用江西萍鄉金輝環保有限公司生產的陶瓷膜超濾機，山東青島天柱化肥有限公司使用的長春東獅科貿實業有限公司研發的MS型硫泡沫專用過濾器、山西豐喜華瑞煤化工有限公司使用的硫泡沫陶瓷毛細過濾器。

通過使用硫泡沫過濾新設備，使濾餅中水份含量大幅下降（達＜30%），減少脫硫劑等化學品用量，濾液中SS含量降至1g/L以下，可直接循環利用，減少再生負荷，節約再生用蒸汽，設備占地面積小，安裝維修方面，環境清潔無污染。

（4）熔硫殘液過濾機

廣西桂林澄宇通用設備有限公司多年來在研究開發銅液過濾機和脫碳液過濾機的基礎上，又研發了LHTLⅡ型脫硫液過濾機；可用于熔硫殘液與脫硫貧液過濾。廣西柳化使用在熔硫殘液過濾、取得很好效果，解決了副鹽的累積，確保脫硫液的純潔，也解決了脫硫塔填料及有關部位的堵塞，避免因堵塞而使脫硫塔阻力增大。

4. 變換與脫碳

4.1變換

合成氨行業目前采用的主要工藝技術系節能型的全低變工藝與中低低工藝二種，尤其是全低變工藝隨著不斷使用、總結、提高以及節能降耗的深入要求，加上該工藝具有變換率高、流程簡單、系統阻力低、蒸汽耗少等優點，采用單位不斷在增加。

采用全低變工藝其噸氨蒸汽耗可達到≤250kg，一些廠使用情況見表4。

對于全低變與中低低二種工藝如何選用，則視各企業的原有的合成氨（醇）生產工藝前后條件及操作管理水平綜合考慮而定。從對節能降耗要求越來越高的情況下，變換工段采用全低變工藝將是會越來越多。

對于全低變工藝是否要取消飽和熱水塔問題，則要視變換后對CO的含量高低，并結合變換壓力、蒸汽的價格作技術經濟對比分析后再決定。一般情況下不要輕易取消飽和熱水塔。

4.2脫碳

合成氨（醇）行業目前應用的脫碳方法較多，除碳化之外主要使用的有碳丙（PC）法、NHD法、PSA法、MDEA法等，這些方法在不同工況要求下有不同的優缺點。這幾種方法主要對比見表5。

對于如何選擇脫碳方法，首先要了解脫碳的目的，一是脫硫后原料氣中CO₂的含量要求多少；二是脫碳排出的CO₂用途的要求如何，其次要視企業原有變換壓力的高低（建新廠除外），然后根據各種脫碳方法作系統綜合經濟技術比較后再確定。

隨著對合成氨（甲醇）行業節能減排要求的不斷提高，以及氨醇聯產的增長，對脫碳工藝CO₂凈化度要求有所降低，因而采用PSA脫碳工藝顯得更為合理，故PSA法脫碳工藝將會越來越多在行業中應用。

5. 精制

5.1脫氯、氨、羰基金屬

隨著合成氨生產采用醇烷化、醇烴化精制工藝與聯醇裝置的不斷增多，普遍采用的甲醇催化劑為Cu-Zn-A1系催化劑，該催化劑活性高、選擇性好，但對毒物非常敏感，易中毒失活，使用壽命往往較短，造成中毒失活的毒物主要是硫及硫化合物、氯及氯化物、羰基金屬物、微量氨及油污等。

脫除硫及硫化合物已在精脫硫工序中處理完成使總S≤0.1ppm。

對于原料氣中氯、氨、羰基鐵等毒物的來源，一是原料煤制氣過程轉移至煤氣中，二是軟水在蒸發過程轉移至蒸汽、蒸汽在變換工段轉至變換氣中，這些毒物一般達0.1~2ppm，高的達5~6ppm，直接影響到催化劑活性與使用壽命。因此對脫除這三部分毒物，除盡可能從源頭上減少來源，另外應在生產裝置中增設脫氯、氨、羰基金屬的凈化措施（使其毒物≤0.1ppm），可與精脫硫工序組合在一個系統中考慮。目前不少企業沒有設置該措施，造成甲醇催化劑使用壽命較短，影響產品質量等問題，應該引起有關企業的重視，建議凡在上甲醇（聯醇）、醇烷化、醇烴化裝置時同時上脫氯、脫氨、脫羰基金屬的凈化器設施，以確保生產裝置長周期運行。

5.2醇烷化（也稱雙甲）、醇烴化

合成氨生產原料氣精煉原有極大部分是采用銅洗工藝，該工藝存在著污染環境（銅酸液的排放、再生氣回收中稀氨水的排放）、能耗與成本高、操作不太穩定等問題。

近幾年來，各有關單位研究開發了多種精制新工藝，取得了十分有效的成果，對各種使用的主要組合工藝示意如下：

對于有一定合成氨規模的并要求醇氨比較大的企業，為降低甲醇的生產能耗，又出現了低壓聯醇取代中壓聯醇串后面的醇烷化（或醇烴化）的組合工藝（如：福建順昌、湖北三寧、山東聯盟等企業均已采用）。

以上各種原料氣精制新工藝各有不同特點，如何選擇要根據各企業現有工藝與設備配套情況及原裝置改造還是新建裝置、生產規模與氨醇比大小等因素，從生產運行、節能環保、投資成本、經濟效益等各方面綜合考慮作經濟技術比較后確定。如果僅為精制凈化而不求甲醇產量，則如上述（4）的等高壓醇烷化的工藝方案為佳。

6. 結語

6.1總結經驗、增強認識

隨著合成氨（甲醇）企業的生產規模不斷擴大，環保與節能要求的不斷提高，近十年來不少科研技術部門研究開發的凈化方面新工藝、新設備、新技術、新催化劑等都取得不少應用成果，對提高凈化技術水平起積極促進作用。

從行業的五十多年發展的歷程，我們要充分總結歷史的經驗與教訓，增強對凈化系統技術重要性的認識，積極采用各項先進成熟可靠的新技術，盡快提高凈化系統技術水平，以適應新形勢下對企業發展的要求。

6.2加強調研，因廠制宜

各企業在采用各項凈化新技術時，要深入作好調查研究。目前現有的各種凈化新工藝、新設備、新技術、新催化劑的實際應用效果，雖有不少總結材料，但在采用前不能光看材料，要深入實地考察了解；不能人云亦云，盲目照抄照搬別人的技術，要結合企業實際條件因廠制宜；不能單從一個工序自身考慮，要從前后的系統整體優化設計。以免走彎路，造成不必要的損失。

6.3產學研合作、提高水平

目前我國合成氨（甲醇）行業凈化系統技術雖有較大提高，但是相對氣化合成系統還較落后，各企業間應用技術水平差距不小，還存在很大的提高與發展空間，因此，各有關技術開發服務單位與使用企業要進一步合作，一方面努力提高生產應用技術水平（建議開辦各種專題技術培訓班與研討學習班），另方面對還存在的有關問題與一些課題，可實行產學研合作的途徑，加以研究與開發，使具有中國自有知識產權的凈化系統技術能更好地為合成氨（甲醇）行業節能減排與低碳經濟發展發揮作用。