一种催化裂化再生器稳态模型的优化方法及装置制造方法及图纸

一种催化裂化再生器稳态模型的优化方法及装置，涉及到催化裂化的再生器操作条件优化领域。该优化方法是利用待生催化剂定碳与再生催化剂氢碳的摩尔比、烧焦速率和四阶龙格库塔法对再生器稳态模型进行优化，以杜绝再生烟气中氧含量和再生催化剂定碳为负数的情况。本发明专利技术提出的催化裂化再生器稳态模型优化方法，能够准确预测再生烟气组成和再生催化剂定碳，对指导催化裂化再生装置优化运行具有重要意义。指导催化裂化再生装置优化运行具有重要意义。指导催化裂化再生装置优化运行具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种催化裂化再生器稳态模型的优化方法及装置


[0001]本专利技术涉及到催化裂化的再生器操作条件优化领域，具体的说是一种催化裂化再生器稳态模型的优化方法及装置。

技术介绍

[0002]在工业催化裂化装置中，再生器烧焦速率常常是决定装置处理能力的关键因素，特別是分子筛催化剂出现以后，为了充分发挥其优越性，要求再生器强化烧焦，降低再生剂含碳量。通过优化再生器操作条件强化再生器烧焦的前提，是建立催化裂化再生系统模型。再生器操作条件的优化，往往对再生系统模型精度提出较高要求。催化裂化再生系统模型预测精度越高，预测的结果越可靠。
[0003]目前，再生系统模型预测可能遇到的问题包括：(1)在贫氧再生的工艺条件下，可能预测出烟气中氧气含量为负值；(2)再生系统模型往往分别计算碳原子和氢原子燃烧反应，因此在富氧再生的工艺条件下，可能预测出再生催化剂上碳原子含量或氢原子含量为负值，以及再生催化剂定碳为负值。
[0004]再生烟气组成以及再生催化剂定碳与再生催化剂温度、再生催化剂活性密切相关，再生催化剂温度对催化裂化反应剂油比有直接影响，催化裂化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种催化裂化再生器稳态模型的优化方法，其特征在于：利用待生催化剂定碳与再生催化剂氢碳的摩尔比、烧焦速率和四阶龙格库塔法对再生器稳态模型进行优化，以杜绝再生烟气中氧含量和再生催化剂定碳为负数的情况。2.根据权利要求1所述的一种催化裂化再生器稳态模型的优化方法，其特征在于，所述待生催化剂定碳与再生催化剂氢碳的摩尔比对再生器稳态模型进行优化的方法为：A1)利用已知的初始条件通过再生器稳态模型计算出烟气组成、再生催化剂碳原子摩尔量和氢原子摩尔量；所述已知的初始条件包括再生器入口主风流量、再生器温度、待生催化剂定碳；A2)当步骤A1)中计算出的再生催化剂碳原子的摩尔量n
C
小于0时，设定再生器稳态模型中的w
ck,D
＝exp(n
C
)
·
w
ck,D
，并重新通过再生系统模型计算出烟气组成、再生催化剂碳原子摩尔量和氢原子摩尔量；A3)当步骤A1)中计算出的再生催化剂氢原子的摩尔量n
H
小于0时，设定再生器稳态模型中的q＝exp(n
H
)
·
q，并重新通过再生系统模型计算出烟气组成、再生催化剂碳原子摩尔量和氢原子摩尔量。3.根据权利要求1所述的一种催化裂化再生器稳态模型的优化方法，其特征在于，所述烧焦速率对再生器稳态模型进行优化的方法为：B1)依据再生器稳态模型计算出和并设定烧焦速率校正函数式中，为氧气的摩尔流量，单位为kmol/s；为氮气的摩尔流量，单位为kmol/s；B2)将步骤B1)的烧焦速率校正函数θ乘以再生器稳态模型中的反应速率常数k，将两者的乘积替换再生器稳态模型中的反应速率常数k，完成对再生器稳态模型的优化。4.根据权利要求1所述的一种催化裂化再生器稳态模型的优化方法，其特征在于，所述四阶龙格库塔法对再生器稳态模型进行优化的方法为：在再生系统模型中，已知初始值计算下一个时间间隔h后的值其中，k1＝f(y
n
)
ꢀꢀꢀꢀ
(38)(38)k4＝f(y
n
+hk3)
ꢀꢀꢀꢀ
(41)为规避氧含量为负数的情况，计算(38)时，当时，设定计算(39)时，当时，设定
计算(40)时，当hk3(4)+y
n,4
＜0时，设定k3＝k3·
exp(hk3(4)+y
n,4
)。5.根据权利要求1所述的一种催化裂化再生器稳态模型的优化方法，其特征在于，所述催化裂化再生器稳态模型的建立方法为：S1、建立烧焦反应动力学模型将失活催化剂表面附着的焦炭设定为碳原子和氢原子的混合物，在燃烧反应过程中碳原子被氧化生成一氧化碳和二氧化碳，氢原子被氧化生成水，碳原子反应生成的一氧化碳会继续被氧化生成二氧化碳，依据这四个反应分别建立烧焦反应动力学模型；S2、建立再生器稳态模型依据步骤S1中建立的烧焦反应动力学模型和催化裂化再生系统的工艺流程，建立再生器稳态模型。6.根据权利要求5所述的一种催化裂化再生器稳态模型的优化方法，其特征在于，所述S1的燃烧反应过程中，碳原子被氧化生成CO和CO2，氢原子被氧化生成H2O的反应方程如下：O的反应方程如下：O的反应方程如下：式中，r1、r2、r3分别表示碳原子氧化生成CO、CO2和H原子氧化成H2O时的反应速率，单位kmol焦炭/(m3催化剂
·
s)；上述反应均在密相区内发生，计算公式如下：上述反应均在密相区内发生，计算公式如下：上述反应均在密相区内发生，计算公式如下：式中，k为反应速率常数，单位m3/(kmol
·
s
‑1)；σ表示生成的CO2和CO的摩尔比值，单位kmol/kmol；ρ
c
表示密相区内催化剂颗粒密度，单位kg
·
m
‑3；w
ck
表示催化剂上的焦炭含量，单位kg焦炭/kg催化剂；MW
C
表示碳原子的摩尔分子质量，单位kg/kmol；MW
H
表示氢原子的摩尔分子质量，单位kg/kmol；q为焦炭中的氢碳摩尔比；c
i,j
表示在j区域内的气体组分i的摩尔浓度，单位kmol/m3，j区域为密相区D或稀相床F，气体组分i为CO、CO2、H2O、O2或N2；ε
c,D
表示密相区催化剂体积分数，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙世源，王龙延，孟凡东，闫鸿飞，杨鑫，王慧，
申请(专利权)人：中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：