沸腾床渣油加氢裂化装置投产对重油制氢装置的影响

沸腾床渣油加氢裂化装置投产后,将溶剂脱沥青装置的原料由常减压装置洗涤油和减压渣油调整为渣油加氢裂化装置未转化油,作为重油制氢装置原料的脱油沥青性质由此发生变化。对比重油制氢装置原料油性质、主要操作参数、技术经济指标、气化炉运行周期等参数,结果表明,渣油加氢裂化装置投产后,以脱油沥青为原料的重油制氢装置气化炉油气分布更均匀,气化单元有效气含量提高2.12个百分点,有效气产率提高0.20个百分点,碳转化率提高0.18个百分点,氢气产率提高1.21个百分点,吨氢标油能耗下降140 kg,装置各项技术经济指标均有较大幅度提升,气化炉烧嘴运行周期明显延长。

考虑碳交易机制与氢混天然气的园区综合能源系统调度策略

综合能源系统有利于实现多能互济、能源高效利用。以含电、热、冷、氢负荷的园区综合能源系统为研究对象,分析了可再生能源制氢系统及掺氢燃气轮机运行中多种能源的耦合及梯级利用特性,考虑了掺氢比对燃气轮机效率以及热电比的影响,以系统运行成本最小为目标函数,建立了阶梯式碳交易机制下的园区综合能源系统优化调度模型。采用分段线性化和大M法将包含多个0–1变量和连续变量的非线性模型转化为混合整数规划模型,并调用Cplex求解器实现快速求解。算例分析表明,所提调度策略可有效提高园区能源系统运行经济性,合理调控燃气轮机掺氢比有利于降低园区系统的碳排放。

耦合绿电煤气化生产化学品过程CO_(2)减排潜力

耦合可再生能源生产的绿电为煤气化反应供热以消除燃烧供热实现自热平衡的影响,不仅可有效降低气化过程CO_(2)排放量,还能提高合成气氢碳比(H/C),从而降低以煤气化为源头生产化学品的水煤气变换工段中CO_(2)排放。对不同类型的常规气化反应器和相应的耦合绿电反应器进行建模与模拟,判明合成气组分的主要影响因素,分析了温度对合成气组分的影响,探讨合成气H/C随温度变化规律,并计算不同化学品生产过程的CO_(2)减排潜力。结果表明,耦合绿电的气化反应器合成气中CO_(2)排放较常规气化反应器分别减少了12.63%(固定床)、11.01%(气流床)、9.23%(输运床)和5.12%(流化床),且H/C呈上升趋势;温度对合成气组分影响较大,热解解耦和气化反应的反应器一定程度上影响合成气组分;温度低于1500 K时,H/C随温度升高而降低;温度高于1500 K时,H/C随温度升高而缓慢升高;耦合绿电煤基化学品生产过程CO_(2)排放大幅减少,操作在更低温度和压力的气化反应器具有更高的合成气H/C和CO_(2)减排潜力;耦合绿电的固定床系统效率优势明显;考虑到耦合绿电的高温反应器存在的技术困难,耦合绿电的固定床、流化床和输运床反应器更具可行性。

天然气水蒸汽重整制氢的PROII模拟分析

天然气水蒸汽重整作为最重要的制氢工艺之一,需要消耗大量天然气,通过优化重整工艺,能有效减少天然气消耗。应用化工模拟软件PROII,对天然气水蒸汽重整制氢工艺中转化及中变反应过程进行了模拟。反应后残余甲烷干基含量(物质的量分数)的模拟值与实测值的误差小于1.5%,表明模型可靠有效。利用模型对转化及中变反应过程的操作参数进行了灵敏度分析。结果表明,当水碳比(物质的量之比)为3.0、转化炉出口温度为820℃、转化气出口压力为1.2 MPa时,天然气甲烷转化率较高(约87%),燃料消耗量较少(约70 m^(3)/h),此时是最佳重整条件,可作为该场景下实际生产的工艺控制指标。

多变量预测控制(MPC)在甲醇合成氢碳比调节的应用分析

以中煤榆林205万t/a甲醇合成系统为研究对象,针对实际操作过程中氢碳比调整滞后导致合成塔温度波动及人工操作频繁等问题,引入多变量预测控制(MPC)系统,并结合实际操作中的控制难点和氢碳比影响因素,确定被控变量和操作变量,实现对甲醇合成装置的精细化控制。实践应用情况表明:MPC系统能够提升装置生产平稳性,提高装置的自动化水平,降低生产过程操作人员的劳动强度,提升装置效益。

碳三加氢反应器影响因素分析及工艺操作条件优化

某炼厂乙烯装置碳三加氢反应器采用中国石化北京化工研究院自主研发的BC-H-30AG氧化铝浸钯催化剂,通过单段床层液相加氢技术脱除碳三馏分中的MAPD,使丙烯产品中MAPD含量合格,产出合格的丙烯产品。2023年装置开车后,由于催化剂投用初期活性较高,导致副反应较多,副反应产物大量聚合,反应器出口及丙烯精馏塔釜C4、C6含量高,因此通过探讨碳三加氢反应器氢炔比、入口温度、循环量以及反应压力得出最优反应条件,高效实现碳三馏分中MAPD的脱除。

综合能源系统低碳经济优化调度研究

为实现碳中和目标,应大力发展清洁能源,需要建设综合能源系统(integrated energy system,IES)并对其进行优化。首先提出了一种IES低碳经济运行策略。该策略关注碳交易市场,并引入阶梯式碳交易机制,以促使IES更有效地控制碳排放;其次提出了一种基于电解槽、甲烷反应器和氢燃料电池的电转气(power-to-gas,P2G)过程。这种新方法可有效提高氢能利用率,降低运行成本;最后,还提出了供需灵活侧双响应机制。在供应侧,通过热电比可调的热电联产来提高能源利用率。在需求侧,提出电、热、气负荷均具备时间维度上需求响应的同时,还具备可替代性。通过这一机制,能够进一步提升IES环保性和可行性。

计及阶梯碳交易及热电比的沿海城市综合能源系统优化调度

针对沿海城市综合能源系统存在多类型能源供需不平衡的问题,提出了计及阶梯碳交易及热电比的沿海城市综合能源系统调度优化策略。首先,引入海水淡化电解水制氢模型、阶梯式碳交易机制、热电比可调的模型;其次,采用CPLEX求解器,以购能成本、碳排放成本和弃风成本最小为优化目标,设定多种运营场景;最后,对计及阶梯碳交易及热电比的沿海城市综合能源系统调度优化策略进行了仿真实验。仿真结果表明:所提模型能在灵活提供各种能源的同时,降低系统运行的弃风成本、购能成本及碳交易成本。

生产低硫残渣型船用燃料的加氢反应条件研究

为生产低硫残渣型船用燃料油,采用典型高硫渣油原料在中型渣油加氢装置上开展了反应条件(体积空速、氢分压、反应温度及氢油比等)对渣油加氢脱硫及残炭加氢转化过程影响规律的研究,并进行了反应条件优化试验。结果表明:在相同催化剂体系下,体积空速、氢分压和反应温度是影响渣油选择性加氢脱硫的关键因素,而氢油比的影响较小;在兼顾加氢催化剂体系的加氢脱硫性能和稳定性的前提下,较高且适宜的体积空速(0.20~0.24 h^(-1))、适合的氢分压(13~15 MPa)以及不高于380℃的反应温度更有利于渣油选择性加氢脱硫。基于以上结果,通过综合调整匹配不同反应参数,在满足加氢产品硫质量分数低于0.50%的情况下,残炭提升了11.3百分点、降残炭率降低了5.1百分点。

多模型自动切换技术应用于丁辛醇装置氢碳比智能控制

运用先进控制技术实现了丁辛醇装置多变量预估控制,提高了装置运行平稳率,羰基合成反应器反应温度、缩合反应加热器出口温度、丁醛蒸发器塔釜液位等主要工艺参数波动方差平均降低了70%以上。优化了产品质量,先进控制投用后丙烯消耗下降2.79 kg/t,单耗下降0.46%,每年节约丙烯获得的经济效益200多万元。针对丁辛醇装置氢碳比指标存在控制不稳定、操作强度高等问题,对氢碳比3种自动控制方案和实际运行效果进行了对比研究,创新性采用多模型自动切换技术,实现了丁辛醇氢碳比的智能和平稳控制,提高了氢碳比抗干扰能力。

计及电-气-热-氢需求响应的综合能源系统多时间尺度低碳运行优化策略

为更好地促进综合能源系统(IES)的低碳经济运行,提升多时间尺度运行优化管理水平,提出了一种考虑电-气-热-氢需求响应与阶梯式碳排放费用机制的多时间尺度低碳运行优化策略。综合考虑阶梯式碳排放费用机制,关注电、气、热之外的氢负荷需求,通过优化耦合设备中的燃气轮机热电比的可调性,建立了日前-日内滚动-实时三阶段的多时间尺度优化模型。以IES整体运行成本、碳排放费用成本、弃风弃光成本最小为经济目标,并将原非线性问题转化为混合整数线性问题,调用Gurobi求解器求解。通过仿真对比分析各类情形下的优化结果,验证了所提策略在促进低碳运行、发挥系统设备灵活性与促进清洁能源消纳方面的有效性。

富氢原料气综合减碳应用研究

分析我国不同地区、不同企业的合成气组分差异,采取合适的流量配比,可调配出符合各类化学品合成所需的合适氢碳比。此策略符合原子经济学,能大幅减少在化学品合成过程中的CO_(2)排放,并有效降低投资和消耗。

补碳技术在焦炉煤气制甲醇工艺中的应用

为解决焦炉煤气制备甲醇工艺实施过程中氢气利用率低、原料单一的问题,在对焦炉煤气制备甲醇工艺现阶段存在问题进行综合分析的基础上提出了补碳的改造目标和原则;确定了补碳方式,并重点对纯二氧化碳和闪蒸气两种补碳技术和工艺以及最终的效果进行综合评估,最终确定采用闪蒸气的补碳方式为最佳。

探究费托合成装置氢气对反应过程的影响

费托合成是以合成气(一氧化碳和氢气)为原料,在铁基或钴基等催化剂的作用下合成出油品的工艺技术。本文详细分析了费托合成反应装置内氢气在费托反应、催化剂还原和产品提质等操作单元对产物和催化剂等性能的影响。研究结果表明,氢气不但能够影响催化剂还原质量,同时还会影响产物分布。通过适当调整氢气比例从而减轻下游装置的负荷,对反应装置安全稳定运行有着极其重要的意义。

氢油体积比对柴油加氢烃类碳数分布的影响

以不同氢油体积比下加氢前后的柴油为研究对象,在对其进行烃类组成分析的基础上,借助气相色谱-场电离飞行时间质谱(GC-FI TOF MS),对加氢反应前后的柴油进行烃类碳数分布组成分析。结果表明:烃类组成分析可以反映柴油加氢前后1环、2环等环烷烃,以及烷基苯等芳烃的组成变化;氢油体积比超过500∶1后,精制柴油的烃类组成无明显变化,可用于指导工艺条件的初步优化;而GC-FI TOF MS的分析结果可以定量化地反映不同氢油体积比对柴油加氢精制过程中烃类碳数分布组成的影响,如氢油体积比由500∶1继续提高时,精制柴油中不同碳数下单环芳烃等烃类组成的变化趋于平缓;集中分布的低碳数多环芳烃通过逐环的加氢反应,转化为低碳数的单环芳烃、2环和3环环烷烃,如原料柴油中C_(10)~C_(15)萘类加氢转化为精制柴油中C_(10)~C_(15)茚满/四氢萘和C_(11)~C_(15)2环环烷烃等反应。

吸热型碳氢燃料热裂解焦的性质研究

采用挂片测焦的方法,测定了吸热型碳氢燃料S-1结焦速率随裂解时间的变化,结果显示随反应时间的延长,燃料的结焦速率基本呈现增加趋势。利用能量弥散X射线分析对金属挂片渗碳现象的考察结果显示,挂片焦中明显有金属原子的迁移。还利用仪器分析手段对吸热型碳氢燃料S-1在700℃时裂解所生成焦的性质进行了考察,元素分析结果显示随反应时间的延长焦的氢碳比变低,扫描电镜对焦表面形态结构的研究结果显示热处理温度对焦的结构有着很大的影响。对可溶焦的分析结果显示,S-1裂解结焦并不是单一历程,结焦过程的中间产物基本分芳烃类与非芳烃类两种。

炉煤气“补碳”制甲醇可行性论证

由于焦炉煤气氢碳比高于甲醇合成的理想比例,使生产规模受到限制。大量过剩氢存在于驰放气中,降低了氢资源的利用率。采用氢碳摩尔比低的气源,与焦炉煤气双气制甲醇可以解决这一问题。从氢碳比和实际应用角度对此进行了分析,并对某煤化工企业甲醇补碳的合理性及可行性进行了论证。

基于神经网络-遗传算法优化制氢工艺水碳比

根据某炼油厂制氢车间的生产数据 ,用人工神经网络 (ANN)的反向传播 (BP)算法建立了制氢装置转化生产中的水碳比神经网络预测模型 ,生产数据的检验表明 ,ANN方法能准确地关联和预报制氢装置转化生产中的水碳比 ,水碳比预测平均相对误差为 2 83% ;

MgO改性Ni/γ-Al_2O_3催化剂用于甲烷重整制取合成气研究

采用分步浸渍法制备了不同MgO含量改性的γ-Al2O3载体Ni基催化剂，并利用XRD、H2-TPR对催化剂进行表征。在γ-Al2O3中添加适量的MgO，使得γ-Al2O3表面形成MgAl2O4尖晶石，改善催化剂的反应性能。考察了催化剂MgO添加量，反应温度和压力对甲烷蒸汽重整以及甲烷二氧化碳重整反应的影响，以及原料气CO2.CH4比对甲烷．二氧化碳-水蒸汽三重整制得的合成气的H2/CO比的影响。催化剂最佳的MgO添加量为10％质量分数。在甲烷-水蒸汽-二氧化碳混合重整反应中，当n（H2O）／n（CH4）为1时，n（CO2）／n（CH4）在0．4-0．5之间能得到n（H2）／n（CO）约为2的合成气。

结焦催化剂上焦炭氢碳比的测定方法

提出了一种测定裂化结焦催化剂上焦碳H C的方法———酸溶 元素分析法。该方法主要利用HF和HCl将焦碳从催化剂上进行剥离 ,然后利用元素分析仪测定焦碳中的碳含量和氢含量 ,从而可以得到结焦催化剂上焦碳的H C质量比。这种测定方法避免了在测氢过程中催化剂结晶水和吸附水对测定结果的影响 ,大大提高了催化剂上焦碳H