一种应用于重油加工工业反应器实时反应状态监控的系统技术方案

本发明专利技术专利公开了一种应用于重油加工工业反应器实时反应状态监控的系统，具体为包括四个模块：反应器中心测温模块，外壁测温模块，比热分析模块，数据处理模块以及显示模块，通过对反应系统内部、外部各个测温点，通过程序计算得到模型曲线，最终通过模型曲线的变化可以对反应器内部反应状态进行实时监控。本发明专利技术具有操作方便、实时性强、指向准确、抗干扰能力强的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于重油加工工业反应器实时反应状态监控的系统
本专利技术涉及化学工程
，特别涉及一种应用于重油加工工业反应器实时反应状态监控的系统。
技术介绍
根据近些年来统计显示，全球探明石油可采储量中，基本以重质和中质油为主，轻质原油占比逐年下降。未来新增原油供应将以重劣质油为主，原油资源的重质化、劣质化趋势明显。随着这一趋势的逐渐加深，目前重质油加工工艺技术成为研究开发重点，受到了广泛的重视。由于重质油难加工的特点，重质油加工工艺技术通常温度较高、压力较大，应相应的重劣质油原料通常具有非常大的结焦倾向，即极高的胶质沥青质含量以及残炭值，这就给反应工艺系统带来了较大的安全风险以及不稳定因素，因此，对于反应器内部真实反应状态的有效实时监控很有必要。对于重劣质油轻质化转化反应，其构成复杂，裂化、临氢裂化、加氢反应等都具有非常明显的热效应，结焦阶段的热效应与加氢状态下的热效应具有非常明显的差别，稳定反应阶段由于加氢深度的不同亦会造成吸放热的差别，利用反应系统的热效应对反应系统进行实时监控可以对反应系统的稳定性以及转化效率进行有效的控制以及预测。中国专利(CN110314634A)中公开了一种应用于管式反应器内部反应状态实时监控的方法，该方法通过五个模块(反应器中心测温模块，外壁测温模块，比热分析模块，数据处理模块，显示模块)的整合系统，对反应器内部、外部各个测温点以及输出功率的测量，通过预订程序计算得到模型曲线，根据该模型曲线的变化可以对反应器内部反应状态进行实时监控。但是该专利技术中的方法必须需要提供反应器加热部件的输出功率，对于大部分工业反应器来说，反应器上通常不具备电加热系统，并不具备该方法所必须的各项基本条件，无法提供该专利技术计算所需各项参数。对于一般的重油加工工业反应器来说，采用原料预热并进入类绝热反应器内部进行反应的操作方式，与中试反应相比，由于反应温度的不均衡造成了反应工况的更加复杂，反应风险相应更加加剧，对于内部反应状态的监控更加有必要，因此，需要新的方法进行工业反应系统放热曲线的模拟计算。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种应用于重油加工工业反应器实时反应状态监控的系统，可以对重油加工工业反应器内部反应状态和效果进行实时评价。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种应用于重油加工工业反应器实时反应状态监控的系统，包括位于重油加工工业反应器外壳内部的工业反应器中心测温模块，设置在重油加工工业反应器外壳外侧的工业反应器外壳测温模块，所述的工业反应器中心测温模块和工业反应器外壳测温模块用于将测量的实时数据传递至数据处理模块，通过显示模块进行显示，所述的重油加工工业反应器外壳顶部和底部分别设置有比热分析模块，比热分析模块将离线或在线分析所得数据传递至数据处理模块。所述的工业反应器中心测温模块，为伸入反应器管内的若干热敏电偶，从上之下分布有测温点L个测温点，L≥4。所述的工业反应器外壳测温模块，为分布于重油加工工业反应器外壳上的反应器加热套，反应器加热套外壁上设置L个测温点，对应内部测温点，共计L个测温点，L≥4。所述的数据处理模块为统合上述各个测量点测量数据，进行整合处理、实时积分的器件。所述的物料比热分析模块，可通过离线或在线的方法将反应器进口端以及出口端油品的比热数据输入数据处理模块进行后续分析。所述的数据处理模块，对于工业反应器主体上的第n个测温点之处，可采用如下公式进行数据处理程序编程：QR－QA－QE＝CnvtTn－Cn-1vtTn-1其中QR为反应放热量(kJ)，QA为反应吸热量(kJ)，QE为对流散热量(kJ)，Cn为重油物料流经第n个测温点处的恒压热容(kJ·kg-1K-1)，v为原料进料速度(kg·h-1)，t为反应时间(h)，Tn为反应中心第n个测温点处温度(K)；所述的反应放热量以及反应吸热量，定义Q为反应净放热量，令Q＝QR－QA。所述的对流散热量采用如下公式计算：QE＝αTF(TW,n－TS)tαT＝33.5+0.21TW,n其中αT为加热套外表面散热系数(kJ·m-2h-1K-1)，F为对应测温点处反应器的外表面积(m2)，TW，n为加热套外表面温度(K)，TS为环境温度(K),t为时间(h)；重油在反应时间t时刻，流经第n个测温点时，在该处的反应净放热量Qn有：Qn＝CnvtTn-Cn-1vtTn-1+(33.5+0.21TW，n)F(TW，n-TS)t即：Qn＝(CnvtTn)′+(33.5+0.21TW，n)F(TW，n-TS)t＝Cnvt(Tn)′+(Cn)′vtTn+(33.5+0.21TW，n)F(TW，n-TS)t对于任意选定的一个时间段t2-t1，定义fn(t)表示第n个测温点处温度随时间t变化的连续函数；如上所述的热容数据以及热容导数数据，由比热分析模块分析提供，反应器进口分析比热结果记为Cin，反应器出口分析比热结果即为Cout；则:Cn＝Cin+R(n)/L如上所述的比热变化公式中的R(n)，与物料性质有关，可通过离线分析得到，且有：CL＝Cout易得，(Cn)′＝R′(n)/L定义单位时间净放热量将Tn、(Tn)’、Cn、(Cn)’代入Qn计算公式，有：最终有：所述的时间段t2-t1，可以为1s-6h。本专利技术的有益效果：本专利技术通过程序计算得到模型曲线，最终通过模型曲线的变化可以对反应器内部反应状态进行实时监控。本专利技术具有操作方便、实时性强、指向准确、抗干扰能力强的优点。附图说明图1为本专利所述的流程简图。其中1、重油加工工业反应器外壳；2、工业反应器中心测温模块；3、工业反应器外壳测温模块；4、物料比热分析模块；5、数据处理模块；6、显示模块。图2为在不同的反应稳定状态条件下，按照本专利技术所述方法计算得到的随时间变化的反应状态曲线。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示：本实时监控系统主要包括以下几部分：反应器中心测温模块、外壁测温模块、比热分析模块、数据处理模块以及显示模块。其中数据处理模块通过接受重油加工工业反应器中心测温模块以及外壁测温模块测量的实时数据，结合比热分析模块离线或在线分析所得数据，通过预定计算方法计算，得到状态曲线，显示于显示模块上，通过状态曲线就可以对重油加工工业反应器内部的反应状态进行实时监控和评价。如上所述的实时监控系统，可以为一套独立的系统，亦可以包含在反应工艺的整体DCS控制系统之中。如上所述的重油加工工业反应器，可以为鼓泡床、浆态床、沸腾床等反应器。如上所述的反应器中心测温模块，为伸入反应器管内的若干热敏电偶，从上之下分布有测温点L个测温点，L≥4，可根据实际情况酌情增加。...

【技术保护点】
1.一种应用于重油加工工业反应器实时反应状态监控的系统，其特征在于，包括位于重油加工工业反应器外壳内部的工业反应器中心测温模块，设置在重油加工工业反应器外壳外侧的工业反应器外壳测温模块，所述的工业反应器中心测温模块和工业反应器外壳测温模块用于将测量的实时数据传递至数据处理模块，通过显示模块进行显示，所述的重油加工工业反应器外壳顶部和底部分别设置有比热分析模块，比热分析模块将离线或在线分析所得数据传递至数据处理模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于重油加工工业反应器实时反应状态监控的系统，其特征在于，包括位于重油加工工业反应器外壳内部的工业反应器中心测温模块，设置在重油加工工业反应器外壳外侧的工业反应器外壳测温模块，所述的工业反应器中心测温模块和工业反应器外壳测温模块用于将测量的实时数据传递至数据处理模块，通过显示模块进行显示，所述的重油加工工业反应器外壳顶部和底部分别设置有比热分析模块，比热分析模块将离线或在线分析所得数据传递至数据处理模块。


2.根据权利要求1所述的一种应用于重油加工工业反应器实时反应状态监控的系统，其特征在于，所述的工业反应器中心测温模块，为伸入反应器管内的若干热敏电偶，从上之下分布有测温点L个测温点，L≥4。


3.根据权利要求1所述的一种应用于重油加工工业反应器实时反应状态监控的系统，其特征在于，所述的工业反应器外壳测温模块，为分布于重油加工工业反应器外壳上的反应器加热套，反应器加热套外壁上设置L个测温点，对应内部测温点，共计L个测温点，L≥4。


4.根据权利要求1所述的一种应用于重油加工工业反应器实时反应状态监控的系统，其特征在于，所述的数据处理模块为统合上述各个测量点测量数据，进行整合处理、实时积分的器件。


5.根据权利要求1所述的一种应用于重油加工工业反应器实时反应状态监控的系统，其特征在于，所述的物料比热分析模块，可通过离线或在线的方法将反应器进口端以及出口端油品的比热数据输入数据处理模块进行后续分析。


6.根据权利要求1所述的一种应用于重油加工工业反应器实时反应状态监控的系统，其特征在于，所述的数据处理模块，对于工业反应器主体上中的第n个测温点之处，可采用如下公式进行数据处理程序编程：
QR－QA－QE＝CnvtTn－Cn-1vtTn-1
其中QR为反应放热量(kJ)，QA为反应吸热量(kJ)，QE为对流散热量(kJ)，Cn为重油物料流经第n个...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩信有，霍鹏举，黄传峰，戴鑫，刘树伟，张轩，朱永红，
申请(专利权)人：陕西延长石油集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61