入塔气中N2和CO2含量对费托合成反应的影响

王耀麟， 马秀平， 杨晋垣

(山西潞安煤基清洁能源有限责任公司，山西 长治 046031)

引 言

煤制油项目中氮气(N2)和二氧化碳(CO2)对于费托合成反应来说是惰性组分，它们不参与费托合成反应。但是费托反应中入塔气中N2和CO2的含量会影响费托合成有效组分H2和CO含量的变化，进而影响费托合成反应效率。山西潞安煤基清洁能源有限责任公司油品合成装置经历了多次系统开车过程中的净煤气高氮气工况。在此工况下，本文结合入塔气中N2和CO2含量历史数据对费托合成反应的影响进行了考察和分析。

为了考察费托入塔气中N2和CO2含量对反应的影响，分析了开车阶段费托合成单元的运行数据，以当日耗气量以及油蜡产量对比，具体数据见表1。

1 氮气含量对费托反应系统影响

由表1可知，运行期间入塔气中N2含量有所波动，范围在34.475%～43.62%，跨度范围达到9.145%。将入塔气按照氮气体积分数进行划分，分为34%～37%，37%～40%，40%～43%以及43%以上四档进行分析，数据见第67页表2。

表1 费托合成单元运行记录

针对表2对入塔气不同氮气含量的费托反应情况进行分析。从不同工况下接气量与日产量曲线基本可以看出，相近接气负荷条件下，入塔气氮气含量低的工况一般具有更高的日产量，反映出入塔气氮气含量增加不利于费托合成反应发生；入塔气氮气含量变化不大的条件下，一般随着接气量的增加，日产量增加，这反映出在该工况条件下，催化剂保有量超过系统接气负荷的匹配量，还具有继续提升接气负荷的能力。 表2比较了将近接气量前提下入塔气N2含量不同工况下的日产量。由表2可知，入塔气氮气含量35%时的日产量明显高于入塔气氮气含量高于42%工况下的日产量，入塔气氮气含量高于42%时氮气含量的增高对日产量的影响不明显。

表2 入塔气中不同浓度的N2工况下费托合成单元生产情况对比

2 CO2含量对费托反应系统影响

运行期间入塔气中CO2含量有所波动，范围在2.31%～8.5%，跨度范围达到6.19%。将入塔气按照二氧化碳含量进行划分，分为2%～3%，3%～4%，5%～7%以及7%～9%四档进行分析，数据见表3。

针对表3对入塔气中不同二氧化碳含量的费托反应情况进行分析。从不同工况下接气量与日产量曲线基本可以看出，相近接气负荷条件下，入塔气CO2含量在所选范围内对日产量的影响无一定规律。这可能是由于，所选入塔气CO2含量范围均未对费托合成反应有明显影响所致；入塔气氮气含量变化不大的条件下，一般随着接气量的增加，日产量增加，这反映出在该工况条件下，催化剂保有量超过系统接气负荷的匹配量，还具有继续提升接气负荷的能力。 表3比较了将近接气量前提下入塔气CO2含量不同工况下的日产量，由曲线也未能表现出在2%～7%范围内入塔气CO2含量对日产量有明显的规律性影响。

表3 入塔气中不同浓度的CO2工况下费托合成单元生产情况对比

3 结论

通过对潞安煤化电热一体化项目费托合成装置工况分析可知，受气化炉运行影响，费托入塔气N2含量远超设计值，通过分析入塔气N2体积分数34.475%～ 43.62%内的运行数据，可发现在同等负荷下随着入塔气N2的增加，产品日产量有着明显的下降趋势；在入塔气N2含量接近的情况下，随着接气负荷的提升，产品日产量有着明显增加的规律。

通过考察该工况下入塔气CO2对产品日产量的影响，未发现明显规律，说明在该工况下入塔气CO2的含量不是影响费托合成反应发生的重要因素。