一种密相流态化反应控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种密相流态化反应控制装置及方法，包括密相流态化反应气供给系统和密相流态化反应控制系统，密相流态化反应气供给系统包括原料气I单元、原料气II单元、惰性气单元和密相流态化反应气分配单元；密相流态化反应控制系统包括密相床层流态化监控单元、流态化监控数据计算分析单元、专家判定单元、目标控制器单元和其他仪表信号单元；本发明专利技术还提供一种计算机自主学习的密相流态化反应控制方法，通过分析反应床层的流态特征，控制进入反应器密相区原料气的流量和反应活性，进而控制密相流态化反应过程。本发明专利技术自动化程度高、数据分析高效便捷，具有机器学习的特征，在密相流态化反应控制领域有广阔的应用前景。流态化反应控制领域有广阔的应用前景。流态化反应控制领域有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种密相流态化反应控制装置及方法


[0001]本专利技术涉及能源化工领域，具体涉及一种密相流态化反应控制装置及方法。

技术介绍

[0002]固态的反应介质在流体的作用下呈现出与流体相似的流动性能的现象称之为流态化。基于流体流速的不同，流态化的床层具有不同的床层密度，发生于这种流态化床层的反应，称之为流态化反应。现代能源化工领域中，密相流态化床层可以为反应介质提供超高的传质传热速率、循环倍率和接触面积，非常有利于气固两相流反应的进行。理想的流态化反应床层行为是稳定可控的，但实际运行过程中，由于流动截面上的流速扰动、气泡在密相接触上发生的猛烈冲击和夹带效应、床层的“环
‑
核”特征，导致密相流态化床层经常出现返混、沟流、腾涌、节涌等现象，床层局部流态化失稳，进而出现床层局部热点和混合不匀，从而影响流态化反应平稳运行。
[0003]现有公开的技术，密相流态化反应控制装置及方法主要存在如下问题：一、很难实时、有效地控制进入床层的流态化反应原料气的反应活性；二、对气固两相流的识别方法极其有限，缺乏实时、有效的密相床层流态化监控手段；三、缺乏对流态化床层气固两相流流动分析的预测系统和方法。流态化的床层的运行特征参数变化极快，需要将实时床层数据监控与流态化数据分析和机器学习进行结合，对床层流动分析进行预判才能较好的控制密相流态化反应过程。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种密相流态化反应控制装置及方法，解决了在密相流态化反应领域存在的原料气反应活性控制困难、实时有效的密相床层流态化监控手段匮乏、流态化床层气固两相流流动分析预测手段有限的问题。
[0005]为了实现以上目的，本专利技术提供了一种密相流态化反应控制装置，包括密相流态化反应气供给系统和密相流态化反应控制系统，所述密相流态化反应气供给系统包括原料气I单元、原料气II单元、惰性气单元和密相流态化反应气分配单元；所述原料气I单元和所述原料气II单元均连接至高效混合装置，所述高效混合装置连接至所述密相流态化反应气分配单元，所述密相流态化反应气分配单元包括R、T和P三路，所述R、T和P三路分别一一对应的设置有上部气体混合器、中部气体混合器和下部气体混合器，所述惰性气单元的出口包括J、K和H三路，所述J、K和H三路分别一一对应的连接至所述上部气体混合器、所述中部气体混合器和所述下部气体混合器，所述R、T和P三路的末端分别通过流化气末端增速控量装置连接至反应器密相区；
[0006]所述密相流态化反应控制系统包括密相床层流态化监控单元、流态化监控数据计算分析单元、专家判定单元、目标控制器单元和其他仪表信号单元；所述密相床层流态化监控单元包括床层回馈监控装置、床层上部压差监控、床层上部温度监控、床层上部压力监控、床层上部残料监控、床层下部压差监控、床层下部温度监控、床层下部压力监控和床层
下部残料监控，所述密相床层流态化监控单元监测连接所述反应器密相区；
[0007]所述目标控制器单元控制连接所述原料气I单元、所述原料气II单元、所述惰性气单元和所述密相流态化反应气分配单元；所述其他仪表信号单元监测连接所述原料气I单元、所述原料气II单元、所述惰性气单元和所述密相流态化反应气分配单元；所述密相床层流态化监控单元和其他仪表信号单元均接入所述流态化监控数据计算分析单元，所述流态化监控数据计算分析单元的下发信号接入到所述专家判定单元，所述专家判定单元的信号经内置的指令过滤条件过滤后接入所述目标控制器单元控制所述目标控制器单元进行相应动作。
[0008]进一步地，所述原料气I单元包括通过管道依次相连的原料气I、总控制器、入口流量监控器、压力监控器、入口温度监控器、原料气I换热器、出口流量监控器和出口温度监控器；
[0009]所述原料气II单元包括通过管道依次相连的原料气II、总控制器、入口流量监控器、压力监控器、入口温度监控器、原料气II换热器、出口流量监控器和出口温度监控器；
[0010]所述原料气I单元和所述原料气II单元均连接于高效混合装置后通过总流量监控器和温度总控连接于密相流态化反应气分配单元。
[0011]进一步地，所述惰性气单元包括通过管道依次相连的惰性气、总控制器、入口流量监控器、压力监控器、入口温度监控器、惰性气换热器、出口流量监控器和出口温度监控器，且所述J、K和H三路均包括依次连接的惰性气分支流量控制阀和惰性气分支流量监控器。
[0012]进一步地，所述R路包括依次连接的所述上部气体混合器、流化气分支控制器、流化气分支流量监控器、流化气分支温度监控器和流化气末端增速控量装置；
[0013]所述T路包括依次连接的所述中部气体混合器、流化气分支控制器、流化气分支流量监控器、流化气分支温度监控器和流化气末端增速控量装置；
[0014]所述P路包括依次连接的所述下部气体混合器、流化气分支控制器、流化气分支流量监控器、流化气分支温度监控器和流化气末端增速控量装置；
[0015]所述流化气末端增速控量装置均连接至所述反应器密相区。
[0016]进一步地，所述R路的末端分为N组，每一组与所述反应器密相区的夹角为γ；所述T路的末端分为M组，每一组与所述反应器密相区的夹角为β；所述P路的末端分为Y组，每一组与所述反应器密相区的夹角为α；所述α、β和γ的角度均为0～180
°
；所述N组、M组和Y组均为0～50组，所述N组、M组和Y组中的每组均设置所述流化气末端增速控量装置。
[0017]进一步地，所述目标控制器单元包括所有的所述总控制器、所述惰性气分支流量控制阀和所述流化气分支控制器。
[0018]进一步地，所述其他仪表信号单元接收包括所有的所述入口流量监控器、所述压力监控器、所述入口温度监控器、所述出口流量监控器、所述出口温度监控器、所述总流量监控器、所述温度总控、所述惰性气分支流量监控器、所述流化气分支流量监控器和所述流化气分支温度监控器的信号。
[0019]进一步地，所述原料气I换热器、所述原料气II换热器、所述惰性气换热器均包括电辅助加热、低压蒸汽加热、中压蒸汽加热、循环气加热和油浴加热中的一种或几种的组合。
[0020]进一步地，所述床层回馈监控装置包括微波床层回馈监控装置、声波床层回馈监
控装置和电信号床层回馈监控装置中的一种或几种的组合，所述床层回馈监控装置在所述反应器密相区的轴向布置0～30组；
[0021]所述床层上部压差监控、所述床层上部温度监控、所述床层上部压力监控、所述床层上部残料监控、所述床层下部压差监控、所述床层下部温度监控、所述床层下部压力监控和所述床层下部残料监控按从上到下的布局在所述反应器密相区的径向平面均匀分布0～30组；所述床层上部残料监控和所述床层下部残料监控均包括二氧化碳含量监控、一氧化碳含量监控、氮气含量监控、氧含量监控、氢含量监控、碳含量监控、水含量监控、甲烷含量监控和乙/丙烯含量监控的一种或几种的组合。
[0022]本专利技术还提供了一种密相流态化反应控制方法，采用上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种密相流态化反应控制装置，其特征在于，包括密相流态化反应气供给系统和密相流态化反应控制系统，所述密相流态化反应气供给系统包括原料气I单元(1)、原料气II单元(2)、惰性气单元(3)和密相流态化反应气分配单元(4)；所述原料气I单元(1)和所述原料气II单元(2)均连接至高效混合装置(11)，所述高效混合装置(11)连接至所述密相流态化反应气分配单元(4)，所述密相流态化反应气分配单元(4)包括R、T和P三路，所述R、T和P三路分别一一对应的设置有上部气体混合器(12a)、中部气体混合器(12b)和下部气体混合器(12c)，所述惰性气单元(3)的出口包括J、K和H三路，所述J、K和H三路分别一一对应的连接至所述上部气体混合器(12a)、所述中部气体混合器(12b)和所述下部气体混合器(12c)，所述R、T和P三路的末端分别通过流化气末端增速控量装置(28)连接至反应器密相区(42)；所述密相流态化反应控制系统包括密相床层流态化监控单元(43)、流态化监控数据计算分析单元(13)、专家判定单元(14)、目标控制器单元(44)和其他仪表信号单元(41)；所述密相床层流态化监控单元(43)包括床层回馈监控装置(32)、床层上部压差监控(33)、床层上部温度监控(34)、床层上部压力监控(35)、床层上部残料监控(36)、床层下部压差监控(37)、床层下部温度监控(38)、床层下部压力监控(39)和床层下部残料监控(40)，所述密相床层流态化监控单元(43)监测连接所述反应器密相区(42)；所述目标控制器单元(44)控制连接所述原料气I单元(1)、所述原料气II单元(2)、所述惰性气单元(3)和所述密相流态化反应气分配单元(4)；所述其他仪表信号单元(41)监测连接所述原料气I单元(1)、所述原料气II单元(2)、所述惰性气单元(3)和所述密相流态化反应气分配单元(4)；所述密相床层流态化监控单元(43)和其他仪表信号单元(41)均接入所述流态化监控数据计算分析单元(13)，所述流态化监控数据计算分析单元(13)的下发信号接入到所述专家判定单元(14)，所述专家判定单元(14)的信号经内置的指令过滤条件(46)过滤后接入所述目标控制器单元(44)控制所述目标控制器单元(44)进行相应动作。2.根据权利要求1所述的一种密相流态化反应控制装置，其特征在于，所述原料气I单元(1)包括通过管道依次相连的原料气I(5)、总控制器(15)、入口流量监控器(16)、压力监控器(17)、入口温度监控器(18)、原料气I换热器(8)、出口流量监控器(19)和出口温度监控器(20)；所述原料气II单元(2)包括通过管道依次相连的原料气II(6)、总控制器(15)、入口流量监控器(16)、压力监控器(17)、入口温度监控器(18)、原料气II换热器(9)、出口流量监控器(19)和出口温度监控器(20)；所述原料气I单元(1)和所述原料气II单元(2)均连接于高效混合装置(11)后通过总流量监控器(21)和温度总控(22)连接于密相流态化反应气分配单元(4)。3.根据权利要求2所述的一种密相流态化反应控制装置，其特征在于，所述惰性气单元(3)包括通过管道依次相连的惰性气(7)、总控制器(15)、入口流量监控器(16)、压力监控器(17)、入口温度监控器(18)、惰性气换热器(10)、出口流量监控器(19)和出口温度监控器(20)，且所述J、K和H三路均包括依次连接的惰性气分支流量控制阀(23)和惰性气分支流量监控器(24)。4.根据权利要求3所述的一种密相流态化反应控制装置，其特征在于，所述R路包括依次连接的所述上部气体混合器(12a)、流化气分支控制器(25)、流化气分支流量监控器(26)、流化气分支温度监控器(27)和所述流化气末端增速控量装置(28)；
所述T路包括依次连接的所述中部气体混合器(12b)、流化气分支控制器(25)、流化气分支流量监控器(26)、流化气分支温度监控器(27)和所述流化气末端增速控量装置(28)；所述P路包括依次连接的所述下部气体混合器(12c)、流化气分支控制器(25)、流化气分支流量监控器(26)、流化气分支温度监控器(27)和所述流化气末端增速控量装置(28)；所述流化气末端增速控量装置(28)均连接至所述反应器密相区(42)。5.根据权利要求4所述的一种密相流态化反应控制装置，其特征在于，所述R路的末端分为N组(29)，每一组与所述反应器密相区(42)的夹角为γ；所述T路的末端分为M组(30)，每一组与所述反应器密相区(42)的夹角为β；所述P路的末端分为Y组(31)，每一组与所述反应器密相区(42)的夹角为α；所述α、β和γ的角度均为0～...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴升潇，杨会民，黄勇，张月明，靳皎，王研，张晓欠，孔少亮，
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：