[發明專利]費托合成蠟工藝參數設計方法

在審

• 申請號: 201710910136.X
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107742059A
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 時伯建
• 申請（專利權）人: 江蘇天時新材料科技有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 吳庭祥

技術領域

本發明涉及化工領域，特別是一種費托合成蠟工藝參數設計方法。

背景技術

世界范圍內原油重質化、劣質化趨勢的加劇和市場對高質量輕質油品、化工原料需求的日益增加，使得由合成氣制備液體燃料的費－托合成反應成為人們關注的焦點。費－托合成蠟主要由C₇-C₁₂₀₊直鏈烷烴組成，具有無硫、無氮、低芳烴含量的特點，是制備噴氣燃料、清潔柴油的理想原料。費－托合成蠟加氫裂化反應是在較高的壓力、溫度和富氫環境下，使費－托合成蠟發生脫氫、加氫、異構化和裂解反應，轉化為柴油、石腦油和液化氣等輕質油，并根據生產要求調節生產條件和工藝流程，選擇性地生產某種中間餾分產品。研究結果表明，加氫裂化工藝條件顯著影響產物分布，因此制定合理的實驗設計方案探究工藝條件對加氫裂化反應過程的影響規律，通過調節工藝流程和生產條件，可以最大程度地生產中間餾分產品。

目前采用最多的實驗設計方法有正交設計和均勻設計，這兩種設計方法雖然有其自身的優點，如布點均衡、使用方便等，但數據分析一般采用線性數學模型，預測性差。采用中心復合實驗設計方法對工藝參數進行實驗優化設計，應用各影響因素的二次多項式來預測其對評價指標的作用，僅需要做特定數目的實驗即可有效地研究多變量系統，其優點主要為：優化實驗次數，正確地認識變量之間的相互作用，易于確定影響最大的因素，得到較準確描述研究對象的關聯式等。Calemma等采用中心復合設計方法考察了操作條件對費－托蠟加氫裂化轉化率的影響，并從反應機理和氣液平衡方面分析了壓力、氫油比的作用規律，但沒有具體提出提高中間餾分油產率的措施。

發明內容

針對上述技術問題，本發明旨在提供一種費托合成蠟的工藝條件設計方法，采用固定床反應器考察工藝參數對費－托合成蠟加氫裂化反應過程的作用規律，確定了一套科學的參數設定規則。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：費托合成蠟工藝參數設計方法，其特征在于，該方法根據單因素實驗結果提取影響合成過程中的關鍵因素，再通過中心復合實驗利用二次回歸方法研究得到關鍵因素及其協同項、平方項對合成過程影響規律，優化合成工藝參數。

所述二次回歸方程為：

其中，x₁至x₄分別為關鍵因素，b₀至b₁₄為回歸系數，其絕對值大小表示工藝參數對反應速率影響的強弱。

所述影響合成過程中的關鍵因素包括溫度因素、液體體積空速因素、壓力以及氫蠟比。

所述關鍵因素對合成過程的影響從強到弱順序為：溫度>液體體積空速>壓力>氫蠟比。

本發明具有如下創新：

本發明根據單因素實驗結果篩選出影響費－托合成蠟裂化深度的關鍵因素，再通過中心復合實驗設計利用完全二次回歸方法深入探究關鍵因素及其協同項、平方項對費－托合成蠟加氫裂化轉化率和產物分布的影響規律，優化工藝參數以最大限度地生產中間餾分油。

具體實施方式

本發明采用如下技術方案：費托合成蠟工藝參數設計方法，該方法根據單因素實驗結果提取影響合成過程中的關鍵因素，再通過中心復合實驗利用二次回歸方法研究得到關鍵因素及其協同項、平方項對合成過程影響規律，優化合成工藝參數。

工藝條件對費－托合成蠟加氫裂化轉化率的影響以單因素實驗結果為基礎，在表1確定的操作條件范圍內采用中心復合設計方法進行實驗，實驗安排及費－托合成蠟轉化率、中間餾分油C₁₀-C₂₂產率見表2。根據方程(1)對實驗數據進行回歸分析，費－托合成蠟轉化率的二次回歸參數見表3。從表3可以看出，4個因素即溫度、壓力、液體空速及氫蠟比對于原料蠟的轉化率都有顯著影響；溫度與壓力、溫度與液體空速、壓力與液體空速的交互作用項也顯著影響著合成蠟的轉化率。

其中，x₁至x₄分別為關鍵因素，b₀至b₁₄為回歸系數，其絕對值大小表示工藝參數對反應速率影響的強弱。

表1

表2