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。建立方法包括：获取催化重整反应的反应网络，反应网络包括若干化学反应，反应网络中反应物和生成物包括碳十以下的烷烃集总组分、碳六到碳十的芳烃集总组分碳六到碳十的环烷烃集总组分，若干化学反应包括环烷烃脱氢芳构化反应、链烷烃脱氢环化反应、异构化反应、正构烷烃与异构烷烃加氢裂化反应和芳烃加氢裂化反应；基于反应网络，建立催化重整反应动力学模型，催化重整反应动力学模型包括反应网络中各个化学反应的动力学参数的取值，动力学参数为影响化学反应速率的参数。该方法中集总组分的划分贴合油品的实际特点，反应网络贴近实际催化重整反应。近实际催化重整反应。近实际催化重整反应。

【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。重整汽油作为高辛烷值汽油调合组分，在欧美等发达国家的汽油中的份额已达到1/3，在我国的汽油中的份额约为15％，重整汽油的份额在我国的提升空间巨大；芳烃是化纤、塑料和橡胶的基础原料，产自重整的芳烃量占全球芳烃产量的70％以上。催化重整过程中还富产氢气，氢气是廉价氢源，占炼化企业氢气需求量的50％以上，并且根据能源危机和全球变暖引发的问题，氢气有可能彻底改变运输，甚至有可能改变我们整个能源系统。
[0003]为了提高催化重整产品的生产效率，需对催化重整工艺流程进行优化设计。目前，一般是借助模拟优化软件(如Aspen HYSYS)模拟催化重整工艺流程，预测催化重整产品的分布，并对催化重整的实际工艺流程进行优化。模拟优化软件是采用集总反应动力学模型对工艺流程进行模拟，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集总反应动力学模型是进行工艺流程模拟的关键。相关技术提供了一种包含38个集总组分、86个反应的动力学模型，但该动力学模型存在以下缺陷：
[0004]一、集总组分的划分较为复杂，部分集总组分在当今油品中含量极低，该集总组分的划分未贴合油品的实际特点。
[0005]二、包含了86个反应的反应网络详细化程度不足，无法对油品分布进行准确预测。

技术实现思路

[0006]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，建立的动力学模型中，集总组分的划分贴合油品的实际特点，反应网络贴近实际催化重整反应。所述技术方案如下：
[0007]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：
[0008]获取催化重整反应的反应网络，所述反应网络包括若干化学反应，所述反应网络中反应物和生成物包括碳十以下的烷烃集总组分、碳六到碳十的芳烃集总组分碳六到碳十的环烷烃集总组分，所述若干化学反应包括环烷烃脱氢芳构化反应、链烷烃脱氢环化反应、异构化反应、正构烷烃与异构烷烃加氢裂化反应和芳烃加氢裂化反应；
[0009]基于所述反应网络，建立催化重整反应动力学模型，所述催化重整反应动力学模型包括所述反应网络中各个化学反应的动力学参数的取值，动力学参数为影响化学反应速率的参数。
[0010]可选地，所述碳十以下的烷烃集总组分有17种，包括，甲烷、乙烷、丙烷、碳四正构
烷烃、碳四异构烷烃、碳五正构烷烃、碳五异构烷烃、碳六正构烷烃、碳六异构烷烃、碳七正构烷烃、碳七异构烷烃、碳八正构烷烃、碳八异构烷烃、碳九正构烷烃、碳九异构烷烃、碳十及以上正构烷烃、碳十及以上异构烷烃，
[0011]所述碳六到碳十的芳烃集总组分有8种，包括，苯、甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、碳九芳烃、碳十及以上芳烃，
[0012]所述碳六到碳十的环烷烃集总组分有8种，包括，甲基环戊烷、环己烷、碳七五元环烷烃、碳七六元环烷烃、碳八五元环烷烃、碳八六元环烷烃、碳九环烷烃、碳十及以上环烷烃。
[0013]可选地，所述环烷烃脱氢芳构化反应有8个，包括，
[0014][0015][0016][0017][0018][0019]所述链烷烃脱氢环化反应有16个，包括，
[0020][0021][0022][0023][0024][0025][0026]所述异构化反应有10个，包括，
[0027][0028][0029]所述正构烷烃与异构烷烃加氢裂化反应有46个，包括，
[0030]nP
X
+H2→
nP
X-a
+nP
a
，X＝4,5,6,7,8,9,10，a＝1,2,3,4,5且a<X
[0031]iP
X
+H2→
iP
X-a
+iP
X
，X＝4,5,6,7,8,9,10，a＝1,2,3,4,5且a<X
[0032]所述芳烃加氢裂化反应有22个，包括，
[0033]A
X
+H2→
A
X-a
+P
a
，X＝7,8,9,10，a＝1,2,3,4
[0034]其中，n表示正烷烃，i表示异构烷烃，N
X
表示碳数为X的环烷烃，A
X
表示碳数为X的芳烃，MB表示间二甲苯，OB表示邻二甲苯，PB表示对二甲苯，EB表示乙苯，P
X
表示碳数为X的烷烃，表示可逆反应，
→
表示不可逆反应。
[0035]可选地，所述基于所述反应网络，建立催化重整反应动力学模型，包括：
[0036]获取所述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和动力学参数计算化学反应的反应速率的方程；
[0037]确定各个化学反应的速率方程中的动力学参数的取值。
[0038]可选地，获取的所述反应网络中各个化学反应的速率方程如下，
[0039]所述反应网络中不可逆反应的速率方程为，
[0040][0041]所述反应网络中可逆反应的速率方程为，
[0042][0043]r
j
表示第j个化学反应的反应速率，j的取值范围为0～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，
[0044][0045]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。
[0046]可选地，所述获取各个化学反应的速率方程的动力学参数，包括：
[0047]采用模拟退火算法估算各个化学反应的速率方程的动力学参数的取值，所述模拟退火算法的目标函数为，
[0048][0049]s为催化重整反应产物的组分的数量，y
mc
为采用催化重整反应动力学模型预测出的组分m的含量，y
mr
为催化重整反应产物的组分m的实际含量。
[0050]第二方面，提供了一种催化重整反应产物的预测方法，所述预测方法包括：
[0051]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：获取催化重整反应的反应网络，所述反应网络包括若干化学反应，所述反应网络中反应物和生成物包括碳十以下的烷烃集总组分、碳六到碳十的芳烃集总组分碳六到碳十的环烷烃集总组分，所述若干化学反应包括环烷烃脱氢芳构化反应、链烷烃脱氢环化反应、异构化反应、正构烷烃与异构烷烃加氢裂化反应和芳烃加氢裂化反应；基于所述反应网络，建立催化重整反应动力学模型，所述催化重整反应动力学模型包括所述反应网络中各个化学反应的动力学参数的取值，动力学参数为影响化学反应速率的参数。2.根据权利要求1所述的建立方法，其特征在于，所述碳十以下的烷烃集总组分有17种，包括，甲烷、乙烷、丙烷、碳四正构烷烃、碳四异构烷烃、碳五正构烷烃、碳五异构烷烃、碳六正构烷烃、碳六异构烷烃、碳七正构烷烃、碳七异构烷烃、碳八正构烷烃、碳八异构烷烃、碳九正构烷烃、碳九异构烷烃、碳十及以上正构烷烃、碳十及以上异构烷烃，所述碳六到碳十的芳烃集总组分有8种，包括，苯、甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、碳九芳烃、碳十及以上芳烃，所述碳六到碳十的环烷烃集总组分有8种，包括，甲基环戊烷、环己烷、碳七五元环烷烃、碳七六元环烷烃、碳八五元环烷烃、碳八六元环烷烃、碳九环烷烃、碳十及以上环烷烃。3.根据权利要求2所述的建立方法，其特征在于，所述环烷烃脱氢芳构化反应有8个，包括，所述环烷烃脱氢芳构化反应有8个，包括，所述环烷烃脱氢芳构化反应有8个，包括，所述环烷烃脱氢芳构化反应有8个，包括，所述环烷烃脱氢芳构化反应有8个，包括，所述链烷烃脱氢环化反应有16个，包括，所述链烷烃脱氢环化反应有16个，包括，所述链烷烃脱氢环化反应有16个，包括，所述链烷烃脱氢环化反应有16个，包括，所述链烷烃脱氢环化反应有16个，包括，所述链烷烃脱氢环化反应有16个，包括，所述异构化反应有10个，包括，所述异构化反应有10个，包括，所述正构烷烃与异构烷烃加氢裂化反应有46个，包括，
nP
X
+H2→
nP
X-a
+nP
a
，X＝4,5,6,7,8,9,10，a＝1,2,3,4,5且a<XiP
X
+H2→
iP
X-a
+iP
X
，X＝4,5,6,7,8,9,10，a＝1,2,3,4,5且a<X所述芳烃加氢裂化反应有22个，包括，A
X
+H2→
A
X-a
+P
a
，X＝7,8,9,10，a＝1,2,3,4其中，n表示正烷烃，i表示异构烷烃，N
X
表示碳数为X的环烷烃，A
X
表示碳数为X的芳烃，MB表示间二甲苯，OB表示邻二甲苯，PB表示对二甲苯，EB表示乙苯，P
X
表示碳数为X的烷烃，表示可逆反应，
→
表示不可逆反应。4.根据权利要求1所述的建立方法，其特征在于，所述基于所述反应网络，建立催化重整反应动力学模型，包括：获取所述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和动力学参数计...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，衣晓阳，崔保林，胡长禄，接瑜，
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：