王耀麟， 馬秀平， 楊晉垣

(山西潞安煤基清潔能源有限責任公司，山西 長治 046031)

引 言

煤制油項目中氮氣(N2)和二氧化碳(CO2)對于費托合成反應來說是惰性組分，它們不參與費托合成反應。但是費托反應中入塔氣中N2和CO2的含量會影響費托合成有效組分H2和CO含量的變化，進而影響費托合成反應效率。山西潞安煤基清潔能源有限責任公司油品合成裝置經(jīng)歷了多次系統(tǒng)開車過程中的凈煤氣高氮氣工況。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)對費托合成反應的影響進行了考察和分析。

為了考察費托入塔氣中N2和CO2含量對反應的影響，分析了開車階段費托合成單元的運行數(shù)據(jù)，以當日耗氣量以及油蠟產(chǎn)量對比，具體數(shù)據(jù)見表1。

1 氮氣含量對費托反應系統(tǒng)影響

由表1可知，運行期間入塔氣中N2含量有所波動，范圍在34.475%～43.62%，跨度范圍達到9.145%。將入塔氣按照氮氣體積分數(shù)進行劃分，分為34%～37%，37%～40%，40%～43%以及43%以上四檔進行分析，數(shù)據(jù)見第67頁表2。

表1 費托合成單元運行記錄

針對表2對入塔氣不同氮氣含量的費托反應情況進行分析。從不同工況下接氣量與日產(chǎn)量曲線基本可以看出，相近接氣負荷條件下，入塔氣氮氣含量低的工況一般具有更高的日產(chǎn)量，反映出入塔氣氮氣含量增加不利于費托合成反應發(fā)生；入塔氣氮氣含量變化不大的條件下，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，催化劑保有量超過系統(tǒng)接氣負荷的匹配量，還具有繼續(xù)提升接氣負荷的能力。 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，入塔氣氮氣含量35%時的日產(chǎn)量明顯高于入塔氣氮氣含量高于42%工況下的日產(chǎn)量，入塔氣氮氣含量高于42%時氮氣含量的增高對日產(chǎn)量的影響不明顯。

表2 入塔氣中不同濃度的N2工況下費托合成單元生產(chǎn)情況對比

2 CO2含量對費托反應系統(tǒng)影響

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

針對表3對入塔氣中不同二氧化碳含量的費托反應情況進行分析。從不同工況下接氣量與日產(chǎn)量曲線基本可以看出，相近接氣負荷條件下，入塔氣CO2含量在所選范圍內(nèi)對日產(chǎn)量的影響無一定規(guī)律。這可能是由于，所選入塔氣CO2含量范圍均未對費托合成反應有明顯影響所致；入塔氣氮氣含量變化不大的條件下，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，催化劑保有量超過系統(tǒng)接氣負荷的匹配量，還具有繼續(xù)提升接氣負荷的能力。 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工況下費托合成單元生產(chǎn)情況對比

3 結(jié)論

通過對潞安煤化電熱一體化項目費托合成裝置工況分析可知，受氣化爐運行影響，費托入塔氣N2含量遠超設計值，通過分析入塔氣N2體積分數(shù)34.475%～ 43.62%內(nèi)的運行數(shù)據(jù)，可發(fā)現(xiàn)在同等負荷下隨著入塔氣N2的增加，產(chǎn)品日產(chǎn)量有著明顯的下降趨勢；在入塔氣N2含量接近的情況下，隨著接氣負荷的提升，產(chǎn)品日產(chǎn)量有著明顯增加的規(guī)律。

通過考察該工況下入塔氣CO2對產(chǎn)品日產(chǎn)量的影響，未發(fā)現(xiàn)明顯規(guī)律，說明在該工況下入塔氣CO2的含量不是影響費托合成反應發(fā)生的重要因素。