费-托合成催化剂CNFT-1的工业试验

费-托合成催化剂CNFT-1的工业试验在4 Mt/a煤制油装置的两个系列费-托合成反应器中分两个阶段进行,第一阶段为逐步替换原有催化剂的工业试验,最终置换率超过了95%,结果表明：催化剂CNFT-1性能满足工业生产要求。第二阶段基于工业替换试验数据,采用浆态床费-托合成反应器模拟软件,对采用100%催化剂CNFT-1运行的工艺条件进行优化,指导工业试验。在最优条件,即新鲜气负荷102.34%、催化剂藏量69.3 t、有效新鲜气空速5112 m³/(h.t)、温度273 ℃、压力2.81 MPa、循环比2.4、脱碳比0.156、新鲜气H₂/CO体积比1.66下,CO总转化率为97.4%,CO₂选择性为18.8%,CH₄选择性为2.0%,有效气耗为5630 m³/t。     

CNFT-1费托合成催化剂长周期运行性能研究

利用催化剂百吨级中试评价装置,对自主开发的费托合成CNFT-1浆态床铁基催化剂进行了工业运行条件下的2 000 h长周期连续运转试验。催化剂百吨级中试评价装置内浆态床反应器总高28 m,直径DN200,配备有催化剂活化系统、费托合成反应系统、蒸汽包取热系统、催化剂在线置换系统、蜡过滤系统、产物分离系统、气体循环和尾气计量系统等。2 000 h长周期连续运转试验期间CNFT-1催化剂活化温度为250～270℃,活化压力为2.5～3.0 MPa,恒温时间24 h;费托合成反应温度260～270℃,反应压力3.0 MPa,催化剂装填量15 kg。2 000 h长周期性能评价结果表明CNFT-1催化剂在置换率为质量分数13%、置换周期为5～7 d的条件下,百吨级中试评价装置稳定运行,催化剂各项性能数据平稳。其中CO总转化率为95%～96%,CO_2选择性20%,CH_4选择性为2.2%～2.4%;C~+_3收率保持在170～180 g/m~3(标准状态),C~+_3时空产率为0.94～1.05 kg/(kg·h)。当量置换周期为5 d时,每千克催化剂产C~+_3数值保持在700 kg左右,置换周期增加为7 d时,每千克催化剂产C~+_3量数值接近1 000 kg。催化剂耐磨性好,重质蜡中铁含量低于25μg/g。长周期稳定运转试验产品中轻质油品主要组分集中于C_6～C_9,重质油主要组分集中于C_(13)～C_(20),重质蜡主要组分集中于C_(25)～C_(42),合成水中含氧化合物主要组分为正构醇。2 000 h长周期连续运转试验结果表明在煤基浆态床费托合成工业装置工艺条件下,CNFT-1催化剂各项性能指标满足工业生产要求值,完全具备工业应用条件。     

石油供应链计划层优化与不确定性风险管理模型

提出了一种基于有限场景的两阶段随机混合整数线性规划（MILP）模型,来优化不确定条件下多周期、多层级的石油工业供应链的计划层管理。模型以碳排放税的形式将减少CO₂排放的环境目标融入到经济目标之中。供应链的各级节点均以黑箱的形式存在,使模型得以简化,在时间尺度相对较长的计划层获得优化结果,为供应链的计划与管理提供指导方案。并且分析了算例最优期望收益的风险性,在此基础上引入风险管理约束,得到了带有风险管理约束的供应链计划层优化模型。该模型的结果与原模型相比,期望收益附近的收益风险性降低。     

统计过程控制方法在费托合成中试运转中的应用

统计过程控制是一种采用统计技术对过程数据进行分析和控制的方法,为了提高费托合成过程关键技术指标的稳定性和过程能力,将这一方法应用到了该过程当中。以产油量100 t/a规模的费托合成中试过程为应用场景,对已经完成的试验过程参数进行控制图分析,发现并消除过程中引起参数异常波动的特殊原因。过程参数达到统计受控状态后,过程的关键技术指标稳定性和过程能力都会提高,消除异常波动后的试验结果也更加准确可信。同时,分析获得的过程参数统计受控范围也可以作为相同条件后续试验过程的参数控制限。该方法的应用对于费托中试过程异常波动的发现、消除和过程稳定性、能力的提高具有一定的指导作用。     

工艺条件对费托铁基催化剂气固流化特性的影响

传统上浆态床费托合成铁基催化剂主要采用浆态床反应器进行还原,之后转移至费托合成反应器中进行反应。随着费托合成反应器规模的扩大,配套的浆态床还原技术显现出了生产能力小,还原周期长等不足。通过对费托合成铁基催化剂气固流化特性进行研究,开发产能大、还原周期短的气固流化床还原技术能够显著提高费托合成装置的经济效益。在分析了费托铁基催化剂物性参数的基础上,利用氢气和氮气的混合气模拟还原合成气,在能够升温加压的不锈钢气固流化床反应器内,研究了工艺条件对催化剂气固流化特性的影响,包括温度、压力条件对床层压差脉动幅值的影响,温度、表观气速对反应器床层内气固分布的影响,并结合数值模拟揭示了加压条件下表观气速和温度条件对反应器床层轴向和径向的颗粒体积分数分布、径向颗粒速度分布的影响规律,获得了加压条件下床层从鼓泡流化态到湍动流化态的转变速度并与常压结果进行了对比。实验结果表明,压力增加能够降低床层压差脉动幅值;床层气固分布变化规律及关联计算结果表明在3.0 MPa条件下床层由鼓泡流化态转变为湍动流化态的气速为0.26 m/s。床层不同高度的径向模拟结果表明,在不同表观气速下,反应器内颗粒体积分数都沿径向呈中心稀、边壁浓的"环-核结构",颗粒速度沿径向呈中心上行、边壁下行的流动趋势;温度升高会造成床层压差脉动幅值减小,但对颗粒体积分数和颗粒速度分布的影响并不显著。在气固流化床的工业运转中适当加大操作压力,利于湍动流化态的形成及流化质量的改善。