一种加氢反应流出物系统失效控制参数的建模方法

摘要

本发明公开了一种加氢反应流出物系统失效控制参数的建模方法。失效控制参数建模包括Kp值、NH4HS浓度、理论注水量、NH4HS沉积温度、NH4Cl沉积温度、空冷器平均流速等共六个部分。通过DCS控制系统数据库读取加氢反应流出物系统运行参数，结合原料化验分析数据、加氢反应原则流程图，针对具体加氢反应流出物系统变工况运行中的失效控制参数进行建模，确定Kp值、NH4HS浓度、理论注水量、NH4HS沉积温度、NH4Cl沉积温度、空冷器平均流速，可供现场操作人员对加氢反应流出物系统失效控制参数进行有效地监控，避免加氢反应流出物系统失效引发的非计划停工事故，确保加氢反应流出物系统的长周期、安全、稳定运行。

主权项

1.一种加氢反应流出物系统失效控制参数的建模方法，其特征在于：失效控制参数包括六个部分：Kp值、NH₄HS浓度、理论注水量、NH₄HS沉积温度、NH₄Cl沉积温度、空冷器平均流速；其中：1)Kp值：首先，通过DCS控制系统数据库读取加氢反应流出物系统原料油进料量实际值W_f、循环氢流量mX₁和新氢流量mX₂，结合原料油进料量设计值空冷器入口混合物流量设计值mH₁，确定空冷器入口混合物流量实际值mH：$\mathrm{mH}={\mathrm{mH}}_1\times \frac{W_f}{W_{f_1}}$其次，输入加氢反应流出物系统原料化验分析数据，结合原料油进料量实际值W_f和循环氢流量mX₁分别确定H₂S和NH₃的摩尔流量：${\mathrm{mNH}}_3=\frac{W_f\times F_n}{\left(\mathrm{mwN}\right)}$${\mathrm{mH}}_{2}S=\frac{W_f\times F_s}{\left(\mathrm{mwS}\right)}+{\mathrm{mX}}_1\times F_s^{\prime }$式中：F_n为原料中N的含量；F_s为原料中S的含量；F′_s为脱硫前循环氢中的H₂S含量；最后，分析空冷器入口混合物流量实际值mH、H₂S和NH₃的摩尔流量确定加氢反应流出物系统的Kp值：$\mathrm{Kp}=\left(H_{2}S\right)\mathrm{mol}\%\times \left({\mathrm{NH}}_3\right)\mathrm{mol}\%=\frac{{\mathrm{mH}}_{2}S}{\mathrm{mH}}\times 100\times \frac{{\mathrm{mNH}}_3}{\mathrm{mH}}\times 100$2)NH₄HS浓度：通过DCS控制系统数据库读取加氢反应流出物系统的实际注水量WW′_r，结合加氢反应流出物系统原料化验分析数据，确定NH₄HS浓度：${\mathrm{Wt}}_{{\mathrm{NH}}_4\mathrm{HS}}\%=\frac{\left({\mathrm{mwNH}}_4\mathrm{HS}\right)\times W_f\times F_n}{\left({\mathrm{mwNH}}_4\mathrm{HS}\right)\times W_f\times F_n+{{\mathrm{WW}}^{\prime }}_r\times \left(\mathrm{mwN}\right)}$3)理论注水量：通过DCS控制系统数据库读取加氢反应流出物系统注水点处的平均温度T，查饱和水蒸汽的绝对压力表通过插值可得温度T时饱和水蒸汽的绝对压力P_satstm；其次，根据注水点处工艺介质的相分率Z_c和Kp值建模过程中空冷器入口混合物流量实际值mH，确定注水点处气相摩尔流量H_c：H_c＝z_c×mH最后，结合温度T时饱和水蒸汽的绝对压力P_satstm、注水点处工艺压力P_system及工艺压力系数F_c，确定理论注水量WW_r：${\mathrm{WW}}_r=F_c\times H_c\times \frac{P_{\mathrm{satstm}}/P_{\mathrm{system}}}{(1-P_{\mathrm{satstm}}/P_{\mathrm{system}})}\times 1.25\times \left({\mathrm{mwH}}_{2}O\right)$4)NH₄HS沉积温度：根据理论注水量建模过程中计算得出的注水点处气相摩尔流量H_c、注水点处工艺压力P_system、Kp值建模过程中计算得出的H₂S和NH₃的摩尔流量，确定NH₄HS沉积温度系数K₁：$K_1=\frac{{\mathrm{mNH}}_3\times {\mathrm{mH}}_{2}S}{{(H_c\times 6.89)}^2}\times P_{\mathrm{system}}^2$通过NH₄HS沉积温度曲线确定NH₄HS沉积温度；5)NH₄Cl沉积温度：根据理论注水量建模过程中计算得出的注水点处气相摩尔流量H_c，结合原料化验分析数据、注水点处工艺压力P_system、原料油进料量实际值W_f确定NH₄Cl沉积温度系数K₂：$\mathrm{mHCl}=\frac{W_f\times F_e}{\left(\mathrm{mwCl}\right)}$$K_2=\frac{{\mathrm{mNH}}_3\times \mathrm{mHCl}}{{(H_c\times 6.89)}^2}\times P_{\mathrm{system}}^2$式中：F_e为原料中Cl的含量；通过NH₄Cl沉积温度曲线确定NH₄Cl沉积温度；6)空冷器平均流速：根据空冷器入口混合物流量实际值mH、原料油进料量实际值W_c、实际注水量WW′_r、新氢流量mX₂、循环氢流量mX₁及原料化验分析数据，分析确定空冷器平均流速v：$v=\frac{W_f+{{\mathrm{WW}}_r}^{\prime }+{\mathrm{mX}}_1\times \left({\mathrm{mwX}}_1\right)+{\mathrm{mX}}_2\times \left({\mathrm{mwX}}_2\right)}{\rho \times m\times n\times \pi \times {(d/2)}^2\times 3600}$式中：ρ为空冷器入口混合物的密度；m为空冷器的个数；n为每台空冷器管束数量；d为管束内径。