催化重整反应动力学模型的建立、产物的预测方法和装置制造方法及图纸

本公开提供了一种催化重整反应动力学模型的建立、产物的预测方法和装置，属于催化重整技术领域。方法：获取催化重整反应动力学模型方程，所述催化重整反应动力学模型方程包括各个催化重整反应中反应物的浓度、催化重整装置的工况、各个催化重整反应的动力学参数和各个催化重整反应中生成物的浓度之间的函数关系；获取催化重整装置的原料分布数据、工况数据和实际的产品分布数据，所述原料分布数据包括各种反应物的浓度，所述产品分布数据包括各种生成物的浓度；基于获取的催化重整装置的原料分布数据、工况数据和实际的产品分布数据，确定催化重整反应动力学模型方程中各个催化重整反应的动力学参数的取值。重整反应的动力学参数的取值。重整反应的动力学参数的取值。

【技术实现步骤摘要】
催化重整反应动力学模型的建立、产物的预测方法和装置


[0001]本公开涉及催化重整
，特别涉及一种催化重整反应动力学模型的建立、产物的预测方法和装置。

技术介绍

[0002]催化重整是一种以石脑油为原料生产高辛烷值汽油及轻芳烃的原油二次加工过程。催化重整产品的经济效益巨大。为了提高催化重整产品的生产效率，需对催化重整反应机理进行研究，并基于研究结果优化相应的工艺流程。目前，一般是建立集总反应动力学模型对催化重整反应器的反应机理进行模拟，即将原料及产品人为划分为多个集总组分，并将这些集总组分流量及组成的变化视为原料及产品流量及组成的变化。因此，建立基于重整反应机理的反应动力学模型是优化相应的工艺流程的关键。
[0003]相关技术提供了一种动力学模型的建立方法，包括以下步骤：首先，将反应物料划分为若干个集总组分，并基于划分的集总组分，建立集总反应网络(包括若干重整反应)；其次，拟写动力学模型方程组，方程组涉及的变量(也称动力学参数)包括各个重整反应对应的反应频率因子、反应活化能和压力指数；然后，获取各个动力学参数的取值，其获取方式为，从相关文献中获取各个重整反应对应的反应活化能和压力指数的取值，再结合已获取到的各个重整反应对应的反应活化能和压力指数的取值，估算各个重整反应对应的反应频率因子的取值。
[0004]该动力学参数的获取方法存在以下缺陷：由于相关文献提供的集总反应网络与相关技术建立的集总反应网络存在差异，相关文献提供的重整反应对应的反应活化能和压力指数的取值将与相关技术中重整反应对应的反应活化能和压力指数的实际取值存在差异，将相关文献中各个重整反应对应的反应活化能和压力指数的取值的应用在相关技术的动力学模型方程组后，所估算出的重整反应对应的反应频率因子的取值也将存在差异，动力学参数的差异将降低动力学模型的准确度。

技术实现思路

[0005]本公开实施例提供了一种催化重整反应动力学模型的建立、产物的预测方法和装置，能够提升催化重整反应动力学模型的准确度。所述技术方案如下：
[0006]第一方面，提供了一种催化重整反应动力学模型的建立方法，所述建立方法包括：
[0007]获取催化重整反应动力学模型方程，所述催化重整反应动力学模型方程包括各个催化重整反应中反应物的浓度、催化重整装置的工况、各个催化重整反应的动力学参数和各个催化重整反应中生成物的浓度之间的函数关系；
[0008]获取催化重整装置的原料分布数据、工况数据和实际的产品分布数据，所述原料分布数据包括各种反应物的浓度，所述产品分布数据包括各种生成物的浓度；
[0009]基于获取的催化重整装置的原料分布数据、工况数据和实际的产品分布数据，确定催化重整反应动力学模型方程中各个催化重整反应的动力学参数的取值。
[0010]可选地，所述催化重整反应动力学模型方程包括反应网络中各个化学反应的速率方程，
[0011]所述速率方程是利用反应物浓度、催化重整装置的工况和动力学参数计算化学反应的反应速率的方程，
[0012]所述反应网络包括若干化学反应，且所述反应网络中反应物和生成物分为若干种集总组分。
[0013]可选地，所述工况数据包括催化重整装置的反应温度和反应物中的氢分压；
[0014]相应地，获取的所述反应网络中各个化学反应的速率方程如下，
[0015]所述反应网络中不可逆反应的速率方程为，
[0016][0017]所述反应网络中可逆反应的速率方程为，
[0018][0019]r
j
表示第j个化学反应的反应速率，j的取值范围为1～反应网络中化学反应的数量，x
f
表示第j个化学反应的反应物的摩尔流量，x
m
表示第j个化学反应的生成物的摩尔流量，k
j
表示第j个化学反应的反应速率常数，k
ep,j
表示第j个化学反应的可逆反应平衡常数，
[0020][0021]k'
j
为第j个化学反应的频率因子，E
j
为第j个反应的反应活化能，b
j
为第j个反应的压力指数，R为摩尔气体常数，T为反应温度，P为氢分压，exp表示以自然常数e为底的指数函数。
[0022]可选地，所述基于获取的催化重整装置的原料分布数据、工况数据和实际的产品分布数据，确定催化重整反应动力学模型方程中各个催化重整反应的动力学参数的取值，包括：
[0023]基于获取的催化重整装置的原料分布数据、工况数据和实际的产品分布数据，采用禁忌搜索算法估算各个化学反应的速率方程的动力学参数的取值。
[0024]可选地，在所述采用禁忌搜索算法估算各个化学反应的速率方程的动力学参数的取值之前，所述建立方法还包括：
[0025]获取各个催化重整反应的动力学参数的初始取值，所述各个催化重整反应的动力学参数的初始取值提供各个化学反应的速率方程的动力学参数的候选取值的起始范围；
[0026]相应地，所述采用禁忌搜索算法估算各个化学反应的速率方程的动力学参数的取值，包括：
[0027]以获取的各个催化重整反应的动力学参数的初始取值作为相应化学反应的速率方程的动力学参数的初始取值，采用禁忌搜索算法估算各个化学反应的速率方程的动力学参数的取值。
[0028]可选地，所述禁忌搜索算法的目标函数KPOF为，
[0029][0030]X为催化重整装置的反应器的数量，I为催化重整反应产物的组分的数量，F
m,out,cal
为采用催化重整反应动力学模型预测出的组分m的含量，F
m,out,act
为催化重整反应产物的组分m的实际含量。
[0031]第二方面，提供了一种催化重整产物的预测方法，所述预测方法包括：
[0032]获取催化重整反应动力学模型，所述催化重整反应动力学模型是采用前述催化重整反应动力学模型的建立方法得到的；
[0033]根据所述催化重整反应动力学模型，对催化重整反应产物的分布进行预测。
[0034]第三方面，提供了一种催化重整反应动力学模型的建立装置，所述建立装置包括：
[0035]获取模块，用于获取催化重整反应动力学模型方程，所述催化重整反应动力学模型方程包括各个催化重整反应中反应物的浓度、催化重整装置的工况、各个催化重整反应的动力学参数和各个催化重整反应中生成物的浓度之间的函数关系；获取催化重整装置的原料分布数据、工况数据和实际的产品分布数据，所述原料分布数据包括各种反应物的浓度，所述产品分布数据包括各种生成物的浓度；
[0036]确定模块，用于基于获取的催化重整装置的原料分布数据、工况数据和实际的产品分布数据，确定催化重整反应动力学模型方程中各个催化重整反应的动力学参数的取值。
[0037]第四方面，提供了一种催化重整产物的预测装置，所述预测装置包括：
[0038]获取模块，用于获取催化重整反应动力学模型，所述催化重整反应动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种催化重整反应动力学模型的建立方法，其特征在于，所述建立方法包括：获取催化重整反应动力学模型方程，所述催化重整反应动力学模型方程包括各个催化重整反应中反应物的浓度、催化重整装置的工况、各个催化重整反应的动力学参数和各个催化重整反应中生成物的浓度之间的函数关系；获取催化重整装置的原料分布数据、工况数据和实际的产品分布数据，所述原料分布数据包括各种反应物的浓度，所述产品分布数据包括各种生成物的浓度；基于获取的催化重整装置的原料分布数据、工况数据和实际的产品分布数据，确定催化重整反应动力学模型方程中各个催化重整反应的动力学参数的取值。2.根据权利要求1所述的建立方法，其特征在于，所述催化重整反应动力学模型方程包括反应网络中各个化学反应的速率方程，所述速率方程是利用反应物浓度、催化重整装置的工况和动力学参数计算化学反应的反应速率的方程，所述反应网络包括若干化学反应，且所述反应网络中反应物和生成物分为若干种集总组分。3.根据权利要求2所述的建立方法，其特征在于，所述工况数据包括催化重整装置的反应温度和反应物中的氢分压；相应地，获取的所述反应网络中各个化学反应的速率方程如下，所述反应网络中不可逆反应的速率方程为，所述反应网络中可逆反应的速率方程为，r
j
表示第j个化学反应的反应速率，j的取值范围为1～反应网络中化学反应的数量，x
f
表示第j个化学反应的反应物的摩尔流量，x
m
表示第j个化学反应的生成物的摩尔流量，k
j
表示第j个化学反应的反应速率常数，k
ep,j
表示第j个化学反应的可逆反应平衡常数，k'
j
为第j个化学反应的频率因子，E
j
为第j个反应的反应活化能，b
j
为第j个反应的压力指数，R为摩尔气体常数，T为反应温度，P为氢分压，exp表示以自然常数e为底的指数函数。4.根据权利要求2所述的建立方法，其特征在于，所述基于获取的催化重整装置的原料分布数据、工况数据和实际的产品分布数据，确定催化重整反应动力学模型方程中各个催化重整反应的动力学参数的取值，包括：基于获取的催化重整装置的原料分布数据、工况数据和实际的产品分布数据，采用禁忌搜索算法估算各个化学反应的速率方程的动力学参数的取值。5.根据权利要求4所述的建立方法，其特征在于，在所述采用禁忌搜索算法估算各个化学反应的速率方程的动力学参数的取值之前，所述建立方法还包括：获取各个催化重整反应的动力学参数的初始取值，所述各个催化...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，衣晓阳，接瑜，胡长禄，金龙，
申请(专利权)人：中国石油集团石油化工研究院有限公司中石油华东设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：