入塔氣中N2和CO2含量對(duì)費(fèi)托合成反應(yīng)的影響

王耀麟， 馬秀平， 楊晉垣

(山西潞安煤基清潔能源有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 046031)

引 言

煤制油項(xiàng)目中氮?dú)?N2)和二氧化碳(CO2)對(duì)于費(fèi)托合成反應(yīng)來(lái)說(shuō)是惰性組分，它們不參與費(fèi)托合成反應(yīng)。但是費(fèi)托反應(yīng)中入塔氣中N2和CO2的含量會(huì)影響費(fèi)托合成有效組分H2和CO含量的變化，進(jìn)而影響費(fèi)托合成反應(yīng)效率。山西潞安煤基清潔能源有限責(zé)任公司油品合成裝置經(jīng)歷了多次系統(tǒng)開(kāi)車過(guò)程中的凈煤氣高氮?dú)夤r。在此工況下，本文結(jié)合入塔氣中N2和CO2含量歷史數(shù)據(jù)對(duì)費(fèi)托合成反應(yīng)的影響進(jìn)行了考察和分析。

為了考察費(fèi)托入塔氣中N2和CO2含量對(duì)反應(yīng)的影響，分析了開(kāi)車階段費(fèi)托合成單元的運(yùn)行數(shù)據(jù)，以當(dāng)日耗氣量以及油蠟產(chǎn)量對(duì)比，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

1 氮?dú)夂繉?duì)費(fèi)托反應(yīng)系統(tǒng)影響

由表1可知，運(yùn)行期間入塔氣中N2含量有所波動(dòng)，范圍在34.475%～43.62%，跨度范圍達(dá)到9.145%。將入塔氣按照氮?dú)怏w積分?jǐn)?shù)進(jìn)行劃分，分為34%～37%，37%～40%，40%～43%以及43%以上四檔進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)見(jiàn)第67頁(yè)表2。

表1 費(fèi)托合成單元運(yùn)行記錄

針對(duì)表2對(duì)入塔氣不同氮?dú)夂康馁M(fèi)托反應(yīng)情況進(jìn)行分析。從不同工況下接氣量與日產(chǎn)量曲線基本可以看出，相近接氣負(fù)荷條件下，入塔氣氮?dú)夂康偷墓r一般具有更高的日產(chǎn)量，反映出入塔氣氮?dú)夂吭黾硬焕谫M(fèi)托合成反應(yīng)發(fā)生；入塔氣氮?dú)夂孔兓淮蟮臈l件下，一般隨著接氣量的增加，日產(chǎn)量增加，這反映出在該工況條件下，催化劑保有量超過(guò)系統(tǒng)接氣負(fù)荷的匹配量，還具有繼續(xù)提升接氣負(fù)荷的能力。 表2比較了將近接氣量前提下入塔氣N2含量不同工況下的日產(chǎn)量。由表2可知，入塔氣氮?dú)夂?5%時(shí)的日產(chǎn)量明顯高于入塔氣氮?dú)夂扛哂?2%工況下的日產(chǎn)量，入塔氣氮?dú)夂扛哂?2%時(shí)氮?dú)夂康脑龈邔?duì)日產(chǎn)量的影響不明顯。

表2 入塔氣中不同濃度的N2工況下費(fèi)托合成單元生產(chǎn)情況對(duì)比

2 CO2含量對(duì)費(fèi)托反應(yīng)系統(tǒng)影響

運(yùn)行期間入塔氣中CO2含量有所波動(dòng)，范圍在2.31%～8.5%，跨度范圍達(dá)到6.19%。將入塔氣按照二氧化碳含量進(jìn)行劃分，分為2%～3%，3%～4%，5%～7%以及7%～9%四檔進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

針對(duì)表3對(duì)入塔氣中不同二氧化碳含量的費(fèi)托反應(yīng)情況進(jìn)行分析。從不同工況下接氣量與日產(chǎn)量曲線基本可以看出，相近接氣負(fù)荷條件下，入塔氣CO2含量在所選范圍內(nèi)對(duì)日產(chǎn)量的影響無(wú)一定規(guī)律。這可能是由于，所選入塔氣CO2含量范圍均未對(duì)費(fèi)托合成反應(yīng)有明顯影響所致；入塔氣氮?dú)夂孔兓淮蟮臈l件下，一般隨著接氣量的增加，日產(chǎn)量增加，這反映出在該工況條件下，催化劑保有量超過(guò)系統(tǒng)接氣負(fù)荷的匹配量，還具有繼續(xù)提升接氣負(fù)荷的能力。 表3比較了將近接氣量前提下入塔氣CO2含量不同工況下的日產(chǎn)量，由曲線也未能表現(xiàn)出在2%～7%范圍內(nèi)入塔氣CO2含量對(duì)日產(chǎn)量有明顯的規(guī)律性影響。

表3 入塔氣中不同濃度的CO2工況下費(fèi)托合成單元生產(chǎn)情況對(duì)比

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)潞安煤化電熱一體化項(xiàng)目費(fèi)托合成裝置工況分析可知，受氣化爐運(yùn)行影響，費(fèi)托入塔氣N2含量遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)值，通過(guò)分析入塔氣N2體積分?jǐn)?shù)34.475%～ 43.62%內(nèi)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，可發(fā)現(xiàn)在同等負(fù)荷下隨著入塔氣N2的增加，產(chǎn)品日產(chǎn)量有著明顯的下降趨勢(shì)；在入塔氣N2含量接近的情況下，隨著接氣負(fù)荷的提升，產(chǎn)品日產(chǎn)量有著明顯增加的規(guī)律。

通過(guò)考察該工況下入塔氣CO2對(duì)產(chǎn)品日產(chǎn)量的影響，未發(fā)現(xiàn)明顯規(guī)律，說(shuō)明在該工況下入塔氣CO2的含量不是影響費(fèi)托合成反應(yīng)發(fā)生的重要因素。