一种石油催化裂化反应再生部分的建模方法

摘要

本发明涉及一种石油催化裂化反应再生部分的建模方法，还涉及运用该方法建立的石油催化裂化反应再生部分的模拟系统，并涉及运用该系统对异常工况进行动态模拟的方法。本发明通过建立催化裂化反应再生系统的动态机理模型并估算出所用的动力学参数，建立仿真系统模拟正常工况和多种异常工况，并分析了异常工况对进料温度的影响。而且，本发明通过进料温度的变化查找出原油带水量或含烃量，能够对反应器、再生器的稳态特性和动态特性进行详细的分析，进而提高生产效率和安全性。

主权项

一种石油催化裂化反应再生部分的建模方法，其特征在于，包括如下步骤：1)通过现场操作或者实验采集整个石油催化裂化反应过程再生部分的数据，将其作为建模数据；2)基于集总理论，将反应物料细分为5个集总组分：原料油、柴油、汽油、气体、焦炭；3)关于再生部分，取烧焦罐内微元高度做物料和能量衡算：基于下述方程建立模型框架：待生催化剂上含炭量动态偏微分方程：待生催化剂上含氢量动态偏微分方程：烧焦气中含氧量动态常微分方程：再生反应温度动态偏微分方程：烧焦罐模型边界条件：待生催化剂上烧碳反应动力学方程：其中，Cat是烧焦罐单位截面积催化剂的摩尔流量；ρ_Cat是催化剂颗粒密度；是快速床中处的孔隙率；Z是烧焦罐无因次长度，其中，Z＝Z’/Z_T，Z_T为烧焦罐高度；p_es是固体传质普朗特准数；p_eg是气体传质普朗特准数；p_eh是传热普朗特准数；k_CO是烧碳反应之前因子；k_HO是烧氢反应之前因子；k_w是烧焦罐外壁散热系数；E_C是烧碳活化能；E_H是烧氢活化能；P是烧焦罐压力；C_ps是催化剂比热；C_pg是气体比热；R_g是气体单位截面积的摩尔流量；R是气体常数；T是反应温度；是气体中的氧含量(摩尔分率)；C₀′为催化剂碳含量、H₀′为催化剂氢含量；ρ_g是气体密度；ΔH_C是烧碳热效应；ΔH_H是烧氢热效应；ΔT_w是环境温度与烧焦罐外壁温差；D_T是烧焦罐直径；k_C是烧碳反应速率常数，为1.67·10⁸·exp(‑161.2·10³/R·T)；p是氧分压；4)根据步骤1)所收集的数据，以各集总组分收率与实测值的残差为目标函数，引用 工程软件MATLAB进行动力学参数的求解，以最优化的方法反复迭代，最后使模拟的产率结果与实际产率结果相对误差最小，选取Nelder‑Mead单纯形法计算出动力学参数，将所得数值代入步骤3)的模型框架中，形成石油催化裂化反应再生部分的数学模型。