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基于Aspen Plus对F-T合成油尾气蒸汽重整的模拟及优化

2013-09-13栗少卿张泳建孟凡会冯永发盛团秀王东飞

太原理工大学学报 2013年3期

栗少卿,张泳建,孟凡会,李 忠,冯永发,盛团秀,王东飞

(1.山西潞安集团有限责任公司,山西 襄垣046204;2.太原理工大学 煤科学与技术教育部和山西省重点实验室,太原030024)

我国能源的结构为“富煤贫油少气”,利用F-T合成油技术将煤炭转化为烃类油品,可在一定程度上缓解油品供需矛盾,并实现煤炭的清洁利用[1]。众所周知,F-T合成油过程的不凝性尾气中富含甲烷和氢气等气体,可以分离获得氢气和甲烷燃气等;但是也可以通过烃类物质的蒸汽重整反应,将尾气中烃类化合物转化为CO和H2,返回F-T合成单元进一步合成烃类油品,从而提高油品的收率。然而,在实际生产工艺过程中,蒸汽重整气中H2严重过量,摩尔分数超过了70.0%,CO摩尔分数较低,只有16.0%,水碳摩尔比n(H2O)∶n(C)达到4.22,远高于合成油进料比n(H2)∶n(CO)的要求;而CO2的摩尔分数高达11.0%,也会引起重整气的净化过程能耗过高。因此,优化工艺条件,减少水气变换反应,提高CO含量是提高油收率和降低CO2含量的关键因素之一。

蒸汽重整是以甲烷为主的烃类物质在催化剂的作用下与蒸汽发生反应生成合成气(CO+H2),一般分为两步进行。在一段转化炉中用蒸汽将大部分烃转化分解,然后进入二段转化炉中进行深度转化,一段转化反应所需的热量由二段炉出口的高温气体提供[2,3]。Ruiz等通过对甲烷自热重整的实验研究表明,不同的反应温度和水碳摩尔比条件下,n(H2)∶n(CO)及CH4转化率也随之变化[4]。Soria等在催化剂Ru/ZrO2-La2O3条件下,结合实验及热力学进行研究;结果表明,水蒸气量的增加,可以提高CH4的转化率和 H2收率,但是CO收率降低[5]。……

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