一種催化裂化反應(yīng)產(chǎn)率軟測(cè)量方法

專利名稱：一種催化裂化反應(yīng)產(chǎn)率軟測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油化工之重質(zhì)油加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及重質(zhì)油催化裂化裝置反應(yīng)-再生系統(tǒng)中產(chǎn)品產(chǎn)率分布的軟測(cè)量，具體的講是一種催化裂化反應(yīng)產(chǎn)率軟測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
催化裂化裝置FCCU(Fluid Catalytic Cracking Unit)是現(xiàn)代煉油廠的關(guān)鍵裝置，重質(zhì)石油餾分被輕質(zhì)化，生成汽油、柴油和液化氣等目的產(chǎn)品。由于FCCU裝置轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，利潤(rùn)高，具有極大的經(jīng)濟(jì)效益。隨著煉油工業(yè)的不斷發(fā)展，催化裂化(FCCU)日益成為石油深度加工的重要手段，在煉油工業(yè)中占有舉足輕重的地位。
催化裂化反應(yīng)產(chǎn)物中的產(chǎn)品產(chǎn)率是無法實(shí)時(shí)測(cè)量得到的，目前，催化裂化反應(yīng)產(chǎn)品產(chǎn)率的計(jì)算方法主要是利用分餾塔及相關(guān)設(shè)備的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型和實(shí)測(cè)產(chǎn)品流量觀測(cè)計(jì)算反應(yīng)產(chǎn)物中各種產(chǎn)品的產(chǎn)率，構(gòu)成產(chǎn)率觀測(cè)子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)率的實(shí)時(shí)觀測(cè)。
但是，目前催化裂化反應(yīng)產(chǎn)品產(chǎn)率的計(jì)算方法存在著很多弊端(一)利用分餾塔分離后的實(shí)測(cè)產(chǎn)品流量觀測(cè)計(jì)算反應(yīng)產(chǎn)物中的產(chǎn)品產(chǎn)率，存在很大的時(shí)間滯后，無法實(shí)時(shí)反映當(dāng)前反應(yīng)產(chǎn)物中各組分的產(chǎn)率；(二)由于受分餾塔操作條件的影響，經(jīng)分餾塔分離后的各餾分流量也不能正確反映反應(yīng)產(chǎn)物各組分的產(chǎn)率；(三)用于分餾塔分離后的各餾分流量測(cè)量的累積計(jì)量表往往出現(xiàn)故障而無法正常工作，使得利用實(shí)測(cè)產(chǎn)品流量觀測(cè)計(jì)算反應(yīng)產(chǎn)物中的產(chǎn)品產(chǎn)率的方法無法進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種催化裂化反應(yīng)產(chǎn)率軟測(cè)量方法，用機(jī)理分析的方法建立提升管反應(yīng)器和再生器的數(shù)學(xué)模型，通過該數(shù)學(xué)模型實(shí)時(shí)計(jì)算各反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)率，不存在時(shí)間滯后，避免了分餾塔等后續(xù)設(shè)備操作條件的影響，及時(shí)反映提升管反應(yīng)器內(nèi)部反應(yīng)進(jìn)行的狀況，為進(jìn)一步實(shí)施反應(yīng)深度的優(yōu)化和先進(jìn)控制提供了必要的條件。
本發(fā)明的技術(shù)方案為一種催化裂化反應(yīng)產(chǎn)率軟測(cè)量方法，其中包括，在重質(zhì)油催化裂化裝置反應(yīng)-再生系統(tǒng)中，根據(jù)反應(yīng)器的機(jī)理建立反應(yīng)器的機(jī)理數(shù)學(xué)模型；根據(jù)再生器的機(jī)理建立再生器的機(jī)理數(shù)學(xué)模型；通過所述的再生器的機(jī)理數(shù)學(xué)模型得出再生催化劑含炭量；通過所述的反應(yīng)器的機(jī)理數(shù)學(xué)模型得出反應(yīng)器中各反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)率；通過對(duì)所述反應(yīng)器的產(chǎn)品產(chǎn)率的實(shí)際測(cè)量對(duì)反應(yīng)溫度進(jìn)行校正。
所述的反應(yīng)器和再生器的機(jī)理數(shù)學(xué)模型是指從反應(yīng)器和再生器的機(jī)理出發(fā)，也就是從反應(yīng)器和再生器內(nèi)在的物理和化學(xué)規(guī)律出發(fā)，建立的反應(yīng)器和再生器的數(shù)學(xué)模型。
反應(yīng)器為普通的提升管式反應(yīng)器，其數(shù)學(xué)模型按提升管內(nèi)氣固平推流、氣固無滑落的分布參數(shù)模型，由于氣固在提升管內(nèi)停留時(shí)間只有2-5秒，比起催化劑在其它各處停留時(shí)間短得多，故對(duì)原料未轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)品分布和催化劑含炭量等建立擬穩(wěn)態(tài)模型。
再生器的工程設(shè)計(jì)變化較多，可分為一段再生、兩段再生或多段再生，其數(shù)學(xué)模型也各自不同；目前高效再生器一般為兩段再生的形式，對(duì)于一種常用的雙器兩段再生方式，其數(shù)學(xué)模型可以簡(jiǎn)化為對(duì)第一個(gè)再生器，采用兩個(gè)虛擬的連續(xù)全返混釜式反應(yīng)器(CSTRContinuous-Stirred Tank Reactor)串聯(lián)模型來描述，對(duì)第二個(gè)再生器，采用一個(gè)虛擬的CSTR描述；對(duì)第一個(gè)再生器再生燒焦反應(yīng)中，考慮燒碳燒氫反應(yīng)，而對(duì)第二個(gè)再生器再生燒焦反應(yīng)中，二再中的燒氫過程可以忽略，只考慮燒碳反應(yīng)，這是因?yàn)闊龤浞磻?yīng)速率比燒碳反應(yīng)速率快，焦炭中的氫基本上已在一再中全部燒去。
所述的利用再生器的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出再生催化劑含炭量是指以提升管反應(yīng)器出口的催化劑含炭量作為入口條件，利用再生器的數(shù)學(xué)模型(一再第一個(gè)CSTR燒碳燒氫反應(yīng)、一再第二個(gè)CSTR燒碳燒氫反應(yīng)、二再燒碳反應(yīng))計(jì)算出再生催化劑含炭量、再生催化劑溫度以及再生催化劑循環(huán)量等出口條件作為提升管反應(yīng)器計(jì)算的入口條件，其中催化劑循環(huán)量利用滑閥開度前后壓差和滑閥前后壓差計(jì)算，并利用熱平衡進(jìn)行校正。
所述的利用反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型計(jì)算反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)率是指已知提升管出口溫度，結(jié)合已知提升管反應(yīng)器入口溫度導(dǎo)出提升管沿管長(zhǎng)方向溫度分布，由該溫度分布利用提升管反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型和入口條件(產(chǎn)率、催化劑含炭量、催化劑活性)、從入口到出口逐段計(jì)算出提升管沿管長(zhǎng)方向的產(chǎn)率分布、催化劑含炭量和活性分布，最終得到提升管反應(yīng)器出口的產(chǎn)率分布以及催化劑含炭量和活性。這種由已知提升管反應(yīng)器出口溫度計(jì)算出口產(chǎn)率分布的方法，稱之為提升管反應(yīng)器溫度-產(chǎn)率正算方法。
提升管反應(yīng)器沿管長(zhǎng)方向溫度分布的獲得按照以下方式通過工藝計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得提升管反應(yīng)器沿管長(zhǎng)方向溫度分布的原始曲線，該曲線可以作為提升管反應(yīng)器溫度分布的初始解，每次計(jì)算要利用已知的入口溫度和出口溫度對(duì)該溫度分布進(jìn)行在線修正，用修正后的溫度分布代入提升管反應(yīng)器離散化模型中計(jì)算產(chǎn)率分布、催化劑含炭量和催化劑活性。
所述的利用實(shí)測(cè)產(chǎn)品產(chǎn)率對(duì)反應(yīng)溫度進(jìn)行校正是指由于提升管反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型的不精確性以及提升管反應(yīng)器出口溫度測(cè)點(diǎn)位置往往不能正確地反映真實(shí)出口溫度，利用實(shí)測(cè)出口溫度計(jì)算得到的產(chǎn)率分布與真實(shí)產(chǎn)品產(chǎn)率相比往往存在偏差，所以在利用實(shí)測(cè)出口溫度進(jìn)行模型計(jì)算時(shí)需要對(duì)提升管反應(yīng)器實(shí)測(cè)出口溫度進(jìn)行校正，利用校正后的出口溫度而不是直接利用實(shí)測(cè)出口溫度代入模型進(jìn)行計(jì)算。
校正方法為把分餾塔觀測(cè)計(jì)算得到的反應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)率作為提升管反應(yīng)器出口實(shí)測(cè)產(chǎn)品產(chǎn)率，由提升管反應(yīng)器出口實(shí)測(cè)產(chǎn)率通過提升管反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型反算提升管反應(yīng)器出口溫度，利用反算得到的提升管出口溫度和實(shí)際提升管出口溫度的差值通過一定的校正算法獲得提升管出口溫度校正量，把提升管出口溫度校正量加到實(shí)測(cè)提升管出口溫度上作為校正后的提升管出口溫度，采用該出口溫度進(jìn)行提升管反應(yīng)器溫度-產(chǎn)率正算。
所述的提升管反應(yīng)器反算是指已知提升管出口某產(chǎn)品產(chǎn)率，可以得出提升管沿管長(zhǎng)方向該產(chǎn)品產(chǎn)率分布，由該產(chǎn)率分布利用提升管反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型從下而上由入口溫度逐段計(jì)算出提升管沿管長(zhǎng)方向的溫度分布，最終計(jì)算出提升管反應(yīng)器出口溫度，這種由已知提升管反應(yīng)器出口產(chǎn)品產(chǎn)率分布計(jì)算出口溫度的方法，稱之為提升管反應(yīng)器產(chǎn)率-溫度反算方法。
提升管反應(yīng)器沿管長(zhǎng)方向某產(chǎn)品產(chǎn)率分布的獲得方法與沿管長(zhǎng)方向溫度分布的獲得方法類似，通過工藝計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得提升管反應(yīng)器沿管長(zhǎng)方向該產(chǎn)品產(chǎn)率分布的原始曲線，該曲線可以作為提升管反應(yīng)器該產(chǎn)品產(chǎn)率分布的初始解，每次計(jì)算要利用已知該產(chǎn)物的入口產(chǎn)率和出口產(chǎn)率對(duì)該產(chǎn)率分布進(jìn)行在線修正，用修正后的該產(chǎn)品產(chǎn)率分布代入提升管反應(yīng)器離散化模型中計(jì)算溫度分布。
提升管反應(yīng)器連續(xù)數(shù)學(xué)模型的求解需要進(jìn)行空間離散化處理，在提升管高度上進(jìn)行差分離散化，離散為n段；考慮到提升管反應(yīng)器中的裂化反應(yīng)并不隨提升管高度線性變化，入口處反應(yīng)變化劇烈，出口處反應(yīng)基本不發(fā)生變化，所以按照提升管高度等距離散為n段不合理；而反應(yīng)溫度的變化比較恰當(dāng)?shù)姆从沉颂嵘芊磻?yīng)器中的裂化反應(yīng)的劇烈程度，所以將連續(xù)數(shù)學(xué)模型空間離散化時(shí)，采用等溫度差離散化的方法，從入口到出口按溫度變化劃分為不等距的n段。
本發(fā)明的有益效果為提供了一種基于機(jī)理數(shù)學(xué)模型的重質(zhì)油催化裂化裝置反應(yīng)-再生系統(tǒng)產(chǎn)品產(chǎn)率實(shí)時(shí)軟測(cè)量方法，可以實(shí)時(shí)計(jì)算反應(yīng)-再生裝置反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)率，不存在時(shí)間滯后，不受分餾塔后續(xù)設(shè)備等其他操作條件的影響，及時(shí)反映提升管反應(yīng)器內(nèi)部反應(yīng)進(jìn)行的狀況，為進(jìn)一步實(shí)施反應(yīng)深度的優(yōu)化和先進(jìn)控制提供了必要的條件，從而提高了經(jīng)濟(jì)效益。
可見，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過機(jī)理數(shù)學(xué)模型對(duì)催化裂化裝置反應(yīng)-再生系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，通過溫度-產(chǎn)率正算法由反應(yīng)溫度計(jì)算產(chǎn)品產(chǎn)率，計(jì)算實(shí)時(shí)性強(qiáng)，不存在時(shí)間滯后，不受反應(yīng)-再生系統(tǒng)以外其他裝置操作條件的影響，便于實(shí)施反應(yīng)深度的優(yōu)化和先進(jìn)控制；通過產(chǎn)率-溫度反算法由實(shí)測(cè)產(chǎn)率計(jì)算反應(yīng)溫度，用反算的反應(yīng)溫度校正實(shí)測(cè)反應(yīng)溫度，削弱了數(shù)學(xué)模型不準(zhǔn)確對(duì)軟測(cè)量的影響，提高了計(jì)算的準(zhǔn)確性。


圖1為本發(fā)明產(chǎn)率計(jì)算和溫度校正功能框圖。
具體實(shí)施例方式
(一)再生器數(shù)學(xué)模型及計(jì)算再生器的工程設(shè)計(jì)變化較多，可分為一段再生、兩段再生或多段再生，其數(shù)學(xué)模型也各不相同；目前高效再生器一般為兩段再生的形式，對(duì)于一種常用的雙器兩段再生方式，其數(shù)學(xué)模型形式如下對(duì)第一個(gè)再生器，采用兩個(gè)虛擬的CSTR串聯(lián)模型來描述，每個(gè)虛擬的CSTR的催化劑藏量均相同，為Wrg1/2，停留時(shí)間均為 待生催化劑上焦炭為催化炭、附加炭、可汽提炭之和，焦炭中碳?xì)浣M成為恒定，假定氫碳比為η；一再中貧氧燒焦，燒焦產(chǎn)物中有CO2、CO和H2O，假設(shè)各級(jí)出口煙氣具有相同的CO/CO2。
對(duì)第二個(gè)再生器，采用一個(gè)虛擬的CSTR描述，由于焦炭中的氫基本上已在一再中全部燒去，二再中的燒氫過程可以忽略，而只考慮燒碳反應(yīng)；二再富氧燒焦，燒碳產(chǎn)物中僅有CO2，因而是等氣體分子反應(yīng)。
1.再生反應(yīng)動(dòng)力學(xué)對(duì)于分子篩催化劑再生反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，燒碳反應(yīng)速率對(duì)催化劑含碳量C和氧分壓PO2均為一級(jí)-dCdt=kCCPO2--(1)]]>燒氫反應(yīng)速率對(duì)催化劑上氫含量和氧分壓亦均為一級(jí)反應(yīng)-dHdt=kHHPO2--(2)]]>計(jì)算表明，當(dāng)碳轉(zhuǎn)化率約為85％時(shí)，焦炭中的氫幾乎已全部燒去。
2.再生器虛擬CSTR燒焦反應(yīng)數(shù)學(xué)模型物料衡算燒碳反應(yīng)速率方程為Gcat(Cin-C)W=kC·C·pyO2--(3)]]>燒氫反應(yīng)速率方程為Gcat(Hin-H)W=kH·H·pyO2--(4)]]>耗氧方程Vin·yO2_in-Vout·yO2=Gcat(Hin-H)4+Gcat(Cin-C)12·γ--(5)]]>熱量衡算燒焦放熱(扣除焦炭脫附吸熱)＝焦炭升溫吸熱+催化劑升溫吸熱+煙氣升溫吸熱(含主風(fēng)中水蒸氣升溫吸熱)+催化劑帶入水汽吸熱+吹掃、松動(dòng)蒸汽升溫吸熱+熱損失(忽略催化劑帶入煙氣放熱+吹掃、松動(dòng)蒸汽升溫吸熱)(Gcat+Gcoke)Cp_cat(T-Tin)+VoutCp_airT-VinCp_airTair＝(6)0.937Gcat(Cin-C)(-ΔHc)+0.937Gcat(Hin-H)(-ΔHH)-KAΔT假設(shè)催化劑比熱和焦炭比熱相同以上各式中符號(hào)含義如下Gcat為催化劑循環(huán)量(kg/s)W為催化劑藏量(kg)p為反應(yīng)器壓力(Pa) yO2為氧氣含量(mol％)
Cin為入口催化劑含碳量(wt％) C為出口催化劑含碳量(wt％)Hin為入口催化劑含氫量(wt％) H為出口催化劑含氫量(wt％)Vin為入口氣體流量(kmol/s)Vout為出口氣體流量(kmol/s)yO2_in為入口氧氣含量(mol％) yO2為出口氧氣含量(mol％)γ為CO/CO2引起的修正系數(shù) Gcoke為進(jìn)入CSTR催化劑焦炭量(kg/s)Cp_cat為催化劑比熱(kJ/kg K) Cp_air為氣體比熱(kJ/kmol K)Tin為催化劑入口溫度(K) Tair為CSTR出口溫度(K)-ΔHc為燒碳熱效應(yīng)(kJ/kg) -ΔHH為燒氫熱效應(yīng)(kJ/kg)T為CSTR出口溫度(K)ΔT為反應(yīng)器外壁與大氣平均溫差(K)K為外壁散熱系數(shù)(kJ/m2Ks) A為外壁散熱面積(m2)3.催化劑循環(huán)量的計(jì)算利用滑閥開度和滑閥前后壓差計(jì)算，輔以熱平衡計(jì)算循環(huán)量加以校正。
Gcat=C1urcΔP+C21+C3u2rc+C4---(7)]]>其中ΔP為滑閥前后壓差(Pa)，urc為滑閥開度(％)，C1C2C3C4為系數(shù)，對(duì)不同的滑閥其值不同。
4.再生器數(shù)學(xué)模型的求解計(jì)算前述建立的再生器數(shù)學(xué)模型均為穩(wěn)態(tài)模型，所以其數(shù)學(xué)方程均為代數(shù)方程，求解方法比較簡(jiǎn)單，只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的代數(shù)運(yùn)算就可以求解。已知提升管反應(yīng)器出口的催化劑含炭量和溫度，依次利用一再第一個(gè)CSTR燒焦反應(yīng)模型方程、一再第二個(gè)CSTR燒焦反應(yīng)模型方程、二再CSTR燒焦反應(yīng)模型方程最終計(jì)算出再生催化劑含炭量、再生催化劑溫度，利用滑閥開度和滑閥前后壓差計(jì)算出再生催化劑循環(huán)量，從而完成再生器部分的模型計(jì)算，為提升管反應(yīng)器計(jì)算提供了必要的入口條件。
(二)提升管反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型本計(jì)算方案采用五集總反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，動(dòng)力學(xué)模型表示如下 取提升管反應(yīng)器內(nèi)微元高度進(jìn)行物料和熱量衡算，由于提升管內(nèi)氣固停留時(shí)間僅2-5s，忽略氣固物料在提升管內(nèi)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，而采用擬穩(wěn)態(tài)處理，并且考慮了原料性質(zhì)對(duì)裂化反應(yīng)影響，五集總反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型為原料未轉(zhuǎn)化率yA(wt/wt)dyAdX=-STGCrg2FOkA0yA(1+KhCA)(1+D1)δ1(1+D2)δ2exp(-EARTra)praφ--(8)]]>柴油產(chǎn)率yD(kg柴油/kg原料油)
dyDdX=GCrg2FOST1+KhCA[υADkA0yA(1+D1)δ1(1+D2)δ2-kD0yD]exp(-EARTra)praφ--(9)]]>汽油產(chǎn)率yN(kg汽油/kg原料油)dyNdX=GCrg2FOST1+KhCA[υANkA0yA(1+D1)δ1(1+D2)δ2+υDNkD0yD-kN0yN]exp(-EARTra)praφ--(10)]]>氣體產(chǎn)率yG(kg氣體/kg原料油)dyGdX=GCrg2FOST1+KhCA[υAGkA0yA(1+D1)δ1(1+D2)δ2+υDGkD0yD+υNGkN0yN]exp(-EARTra)praφ--(11)]]>催化劑上催化焦含量Cca(wt催化炭/wt催化劑)dCcadX=ST1+KhCA[υACkA0yA(1+D1)δ1(1+D2)δ2+υDCkD0yD]exp(-EARTra)praφ--(12)]]>其中，X＝x/xT為反應(yīng)器無因次長(zhǎng)度；ST=ΩraρoixT/Fo]]>為空時(shí)，s；Ωra為反應(yīng)器截面積，m2；ρoi為油氣密度，kg/m3；Fo為進(jìn)料流量，kg/s，為新鮮原料Fo_fresh、回?zé)捰虵o_hco和回?zé)捰蜐{Fo_slurry之和；φ為催化劑相對(duì)活性；Tra為提升管反應(yīng)器溫度，K；Pra為反應(yīng)壓力，Pa；GCrg2為進(jìn)入提升管反應(yīng)器的再生催化劑外循環(huán)速率，kg/s；按Krishnaswamy反應(yīng)-失活模型，有EA≡ED≡EN，即原料、柴油和汽油的裂化活化能均相等；考慮新鮮原料重芳環(huán)吸附的影響，對(duì)反應(yīng)速度常數(shù)指前因子進(jìn)行修正k0′=k01+KhCA;]]>考慮回?zé)挷僮鞯挠绊懀瑢?duì)原料裂化反應(yīng)速度常數(shù)指前因子進(jìn)行修正，kA0′′=kA0′(1+D1)δ1(1+D2)δ1;]]>式中，回?zé)挶菵1＝回?zé)捰?新鮮原料，回?zé)挶菵2＝回?zé)捰蜐{/新鮮原料，δ1為與新鮮原料、回?zé)捰托再|(zhì)有關(guān)的常數(shù)，δ2為與新鮮原料、回?zé)捰蜐{性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)，總回?zé)挶菵＝(回?zé)捰?回?zé)捰蜐{)/新鮮原料＝(D1+D2)。
熱量衡算方程
dTradX=STΛ1+KhCA{GCrg2Fo[ΔHARkA0yA(1+D1)δ1(1+D2)δ2+ΔHDR+kD0+yD+ΔHNRkN0yN-ΔHAA[υACkA0yA(1+D1)δ1(1+D2)δ2+υDCkD0yD]}--(13)]]>exp(-EARTra)praφ]]>其中，Λ=1CPO+(GCrg2FO)CPS+(FWFO)CPW]]>稱為熱容校正系數(shù)；ΔHAR為原料油裂化反應(yīng)熱，kJ/kg原料油；ΔHDR為柴油裂化反應(yīng)熱，kJ/kg柴油；ΔHNR為汽油裂化反應(yīng)熱，kJ/kg汽油；ΔHAA為焦炭吸附的放熱量，kJ/kg催化炭；CPS為催化劑比熱，kJ/kg·K；CPW為水蒸汽比熱，kJ/kg·K；CPO為總原料油平均比熱，kJ/kg·K。
催化劑降活速率方程dφdX=STkφ01+KhCAexp(-EcaRTra)prayAφ--(14)]]>微分方程入口邊界條件為未轉(zhuǎn)化率yA0＝1，汽油產(chǎn)率yN0＝0，柴油產(chǎn)率yD0＝0，氣體產(chǎn)率yG0＝0，焦炭產(chǎn)率Cca0＝Crg2，催化劑活性φ0＝g(Crg2)，入口溫度Tra0可由新鮮原料、回?zé)捰秃突責(zé)捰蜐{的預(yù)熱溫度、預(yù)提升蒸汽溫度、霧化蒸汽溫度以及再生催化劑溫度計(jì)算得到。
在求解數(shù)學(xué)模型進(jìn)行空間離散化處理時(shí)，考慮到提升管反應(yīng)器中的裂化反應(yīng)并不隨提升管高度線性變化，入口處反應(yīng)變化劇烈，出口處反應(yīng)基本不發(fā)生變化，所以按照提升管高度等距離散為n段不合理；而反應(yīng)溫度的變化比較恰當(dāng)?shù)姆从沉颂嵘芊磻?yīng)器中的裂化反應(yīng)的劇烈程度，所以在進(jìn)行空間離散化時(shí)，采用等溫度差離散化的方法，從入口到出口按溫度變化劃分為不等距的n段。
離散化后的數(shù)學(xué)模型如下yAi+1=yAi-ΔXi·STGCrg2FOkA0yAi(1+KhCA)(1+D1)δ1(1+D2)δ2exp(-EARTrai)praφi--(15)]]>yDi+1=yDi+ΔXi·GCrg2FOST1+KhCA[υADkA0yAi(1+D1)δ1(1+D2)δ2-kD0yDi]exp(-EARTrai)praφi--(16)]]>yNi+1=yNi+ΔXi·GCrg2FOST1+KhCA[υANkA0yAi(1+D1)δ1(1+D2)δ2+υDNkD0yDi-kN0yNi]--(17)]]>exp(-EARTrai)praφi]]>yGi+1=yGi+ΔXi·GCrg2FOST1+KhCA[υAGkA0yAi(1+D1)δ1(1+D2)δ2+υDGkD0yDi+υNG+kN0yNi]--(18)]]>exp(-EARTrai)praφi]]>Ccai+1=Ccai+ΔXi·ST1+KhCA[υACkA0yAi(1+D1)δ1(1+D2)δ2+υDCkD0yDi]exp(-EARTrai)praφi--(19)]]>Trai+1=Trai-ΔXi·STΛ1+KhCA{GCrg2Fo[ΔHARkA0yAi(1+D1)δ1(1+D2)δ2+ΔHDRkD0yDi+ΔHNRkN0yNi-ΔHAA[υACkA0yAi(1+D1)δ1(1+D2)δ2+υDC+kD0+yDi]}--(20)]]>exp(-EARTrai)praφi]]>φi+1=φi-ΔXi·STkφ01+KhCAexp(-EcaRTrai)prayAiφi--(21)]]>(三)提升管反應(yīng)器溫度-產(chǎn)率正算方法溫度-產(chǎn)率正算方法要求在已知提升管反應(yīng)器出口溫度和入口條件的情況下，計(jì)算出口產(chǎn)率、催化劑含炭量以及催化劑活性。
1、求解思路如果提升管反應(yīng)器從入口到出口各段溫度已知，利用入口已知條件(產(chǎn)率、催化劑含炭量、催化劑活性)，利用離散化模型由入口至出口自下而上逐段計(jì)算出產(chǎn)率、催化劑含炭量和催化劑活性。通過工藝計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得提升管反應(yīng)器沿管長(zhǎng)方向溫度分布的原始曲線，該曲線可以作為提升管反應(yīng)器溫度分布的初始解，每次計(jì)算要利用已知的入口溫度和出口溫度對(duì)該溫度分布進(jìn)行在線修正，用修正后的溫度分布代入提升管反應(yīng)器離散化模型中計(jì)算產(chǎn)率分布、催化劑含炭量和催化劑活性。
具體過程如下假設(shè)上一步計(jì)算獲得提升管反應(yīng)器溫度分布為Train-1(i=0,1,···N),]]>本次計(jì)算已知的入口溫度為Tra0n，出口溫度為TraNn。
現(xiàn)在要利用Tra0n、TraNn修正Train-1(i=0,1,···N)]]>獲得本次計(jì)算所需要的提升管反應(yīng)器溫度分布Train(i=0,1,···N),]]>由于兩次計(jì)算間隔時(shí)間很短，假設(shè)溫度分布變化不大，溫度偏差呈線性分布，定義ΔTraNn=TraNn-TraNn-1,]]>ΔTra0n=Tra0n-Tra0n-1,]]>ΔTrain=Train-Train-1,]]>根據(jù)假設(shè)溫度偏差呈線性分布，得到ΔTrain=ΔTra0n+ΔXi(ΔTraNn-ΔTra0n)(...ΔXN=1)--(22)]]>Train=Train-1+ΔTrain--(23)]]>利用以上兩式可以獲得經(jīng)過出入口溫度修正后的本次計(jì)算所需要的提升管反應(yīng)器溫度分布，然后利用入口已知條件(產(chǎn)率、催化劑含炭量、催化劑活性)，利用離散化模型產(chǎn)率遞推計(jì)算(15)-(18)、催化劑含炭量(19)和活性遞推計(jì)算式(21)由入口至出口自下而上逐段計(jì)算出產(chǎn)率、催化劑含炭量和催化劑活性，完成本次計(jì)算。
由于假設(shè)溫度偏差呈線性分布與實(shí)際情況不符，以此為根據(jù)進(jìn)行修正后得到的溫度分布也必然不符合實(shí)際情況，如果直接作為下一步計(jì)算的初始溫度分布，經(jīng)過多步計(jì)算誤差累積后，必然引起溫度分布中間各段的較大偏差，需要在每次計(jì)算完畢后及時(shí)進(jìn)行驗(yàn)算，把驗(yàn)算結(jié)果作為下一步計(jì)算的初始溫度分布。
驗(yàn)算方法利用離散化模型的溫度遞推計(jì)算式(20)，把本次計(jì)算得到的各段產(chǎn)率和催化劑活性分布代入此算式，利用入口溫度由入口至出口自下而上逐段計(jì)算出各段溫度，獲得的溫度分布作為下一步計(jì)算的初始溫度分布。
2、計(jì)算步驟①準(zhǔn)備工作計(jì)算入口溫度，讀入出口溫度，準(zhǔn)備其他入口條件②用入口溫度和出口溫度利用(22)式、(23)式修正保存在內(nèi)存中的上次計(jì)算溫度分布，獲得本次計(jì)算溫度分布。
③由入口條件(產(chǎn)率、催化劑含炭量、催化劑活性)和溫度分布，根據(jù)(15)式、(16)式、(17)式、(18)式、(19)式、(21)式由入口至出口自下而上逐段計(jì)算出產(chǎn)率、催化劑含炭量和催化劑活性。
④利用本次計(jì)算得到的各段產(chǎn)率和催化劑活性分布代入(20)式，返算各段溫度，計(jì)算得到的溫度分布結(jié)果作為下次計(jì)算的初始溫度分布。
(三)提升管反應(yīng)器產(chǎn)率-溫度反算方法產(chǎn)率-溫度反算方法要求在已知提升管反應(yīng)器反應(yīng)產(chǎn)物出口產(chǎn)率和入口條件的情況下，計(jì)算提升管反應(yīng)器出口溫度。
1、求解思路與由出口溫度計(jì)算出口產(chǎn)率的正算法類似，如果提升管反應(yīng)器從入口到出口某產(chǎn)品產(chǎn)率已知，由入口已知條件，利用離散化模型由入口至出口自下而上逐段計(jì)算出提升管反應(yīng)器溫度分布和其它反應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)率分布。提升管反應(yīng)器沿管長(zhǎng)方向該產(chǎn)品產(chǎn)率分布的獲得方法與沿管長(zhǎng)方向溫度分布的獲得方法類似，通過工藝計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得該產(chǎn)品產(chǎn)率沿提升管高度分布的原始曲線作為提升管反應(yīng)器該產(chǎn)品產(chǎn)率分布的初始解，利用已知的該產(chǎn)品入口產(chǎn)率和出口產(chǎn)率對(duì)該產(chǎn)率分布進(jìn)行在線不斷修正，用修正后的產(chǎn)率分布代入離散化模型計(jì)算溫度分布。
具體過程如下假設(shè)上一步計(jì)算獲得提升管反應(yīng)器柴油產(chǎn)率分布為yDin-1(i=0,1,···N),]]>已知的入口柴油產(chǎn)率yD0n=0,]]>本次計(jì)算出口柴油產(chǎn)率為yDNn，利用yD0n、yDNn修正yDin-1(i=0,1,···N)]]>獲得本次計(jì)算所需要的柴油產(chǎn)率分布yDin(i=0,1,···N).]]>由于兩次計(jì)算間隔時(shí)間很短，假設(shè)產(chǎn)率分布變化不大，產(chǎn)率偏差呈線性分布，定義ΔyDin=yDin-yDin-1,]]>ΔyD0n=0,]]>ΔyDNn=yDNn-yDNn-1]]>根據(jù)假設(shè)柴油產(chǎn)率偏差呈線性分布，得到ΔyDin=ΔyD0n+ΔXi(ΔyDNn-ΔyD0n)]]>(因?yàn)棣N＝1)因?yàn)?amp;Delta;yD0n=0,]]>進(jìn)一步得到ΔyDin=ΔXi·ΔyDNn]]>yDin=yDin-1+ΔyDin]]>同理可以得到未轉(zhuǎn)化率、汽油產(chǎn)率的修正公式，歸結(jié)如下ΔyAin=ΔXi·ΔyANn,yAin=yAin-1+ΔyAin--(24)]]>ΔyDin=ΔXi·ΔyDNn,yDin=yDin-1+ΔyDin--(25)]]>ΔyNin=ΔXi·ΔyNNn,yNin=yNin-1+ΔyNin--(26)]]>利用(24)式、(25)式、(26)式可以獲得經(jīng)過出入口產(chǎn)率修正后的本次計(jì)算溫度所需要的反應(yīng)器未轉(zhuǎn)化率、柴油產(chǎn)率和汽油產(chǎn)率。獲得產(chǎn)率分布曲線后，可以以某一產(chǎn)率曲線為基準(zhǔn)，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的提升管溫度曲線。
以柴油為例，柴油產(chǎn)率曲線已知，入口條件已知，代入離散化模型(15)式、(17)式、(20)式、(21)式可以由入口至出口自下而上逐段計(jì)算出提升管反應(yīng)器各段未轉(zhuǎn)化率、汽油產(chǎn)率、溫度分布和催化劑活性，從而獲得以柴油產(chǎn)率曲線為基準(zhǔn)計(jì)算得到的溫度分布曲線。
同理，也可以利用未轉(zhuǎn)化率曲線和汽油產(chǎn)率曲線進(jìn)行計(jì)算分別得到以未轉(zhuǎn)化率曲線和汽油產(chǎn)率曲線為基準(zhǔn)計(jì)算的溫度分布曲線，三條溫度分布曲線可以進(jìn)行加權(quán)平均得到最終的溫度分布曲線，最后完成本次計(jì)算。
由于假設(shè)產(chǎn)率偏差呈線性分布與實(shí)際情況不符，以此為根據(jù)進(jìn)行修正后得到的產(chǎn)率分布也必然不符合實(shí)際情況，為了避免多步計(jì)算累積誤差，需要在每次計(jì)算完畢后用計(jì)算得到的溫度分布結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)算，把驗(yàn)算結(jié)果作為下一步計(jì)算的初始產(chǎn)率分布。
驗(yàn)算方法利用(15)式、(16)式、(17)式、(21)式，把本次計(jì)算得到的各段溫度分布代入(15)式、(16)式、(17)式、(21)式，利用入口條件由入口至出口自下而上逐段計(jì)算出各段產(chǎn)率和催化劑活性，計(jì)算得到的各段產(chǎn)率作為下一步計(jì)算的初始產(chǎn)率分布。
2、計(jì)算步驟①準(zhǔn)備工作讀入出口產(chǎn)率，計(jì)算入口溫度②用入口產(chǎn)率和出口產(chǎn)率利用(24)式、(25)式、(26)式修正保存在內(nèi)存中的上次計(jì)算產(chǎn)率分布，獲得本次計(jì)算產(chǎn)率分布。
③分別以未轉(zhuǎn)化率、柴油產(chǎn)率、汽油產(chǎn)率為基準(zhǔn)由入口至出口自下而上逐段計(jì)算各自相應(yīng)的溫度分布，并進(jìn)行加權(quán)平均獲得最終的溫度分布。
④利用本次計(jì)算得到的各段溫度分布代入(15)式、(16)式、(17)式、(21)式，返算各段產(chǎn)率和催化劑活性，計(jì)算得到的產(chǎn)率分布結(jié)果作為下次計(jì)算的初始產(chǎn)率分布。
由于產(chǎn)率測(cè)量存在純滯后的影響，當(dāng)前測(cè)量的產(chǎn)率實(shí)際為前幾步的產(chǎn)率，所以計(jì)算得到的溫度并非當(dāng)前時(shí)刻溫度，而是前幾步的溫度，計(jì)算中使用到的所有參數(shù)和初始條件均應(yīng)為前幾步的參數(shù)和初始條件，需要保存在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中。
(四)反應(yīng)溫度校正利用實(shí)測(cè)產(chǎn)品產(chǎn)率進(jìn)行產(chǎn)率-溫度反算得到提升管反應(yīng)器反算出口溫度，由反算出口溫度，通過一定的校正算法獲得提升管出口溫度校正量，把提升管出口溫度校正量加到實(shí)測(cè)提升管出口溫度上作為校正后的提升管出口溫度。
具體校正算法為ΔTcor(k+1)＝ΔTcor(k)+α·[Trev(k)-T(t-τ)] (27)T(k)＝Tm(k)+ΔTcor(k)(28)其中ΔTcor(k)為本次提升管出口溫度校正量Tm(k)為本次提升管出口實(shí)測(cè)溫度Trev(k)為本次提升管反算出口溫度T(k)為本次校正后的提升管出口溫度，用于提升管溫度-產(chǎn)率正算α為溫度校正系數(shù)(0≤α≤1)由于產(chǎn)率測(cè)量存在純滯后的影響，當(dāng)前測(cè)量產(chǎn)率反算的出口溫度Trev(k)并非當(dāng)前時(shí)刻出口溫度，而是幾步前的溫度，所以計(jì)算溫度差時(shí)所用的是幾步前的校后提升管出口溫度T(k-τ)。
如果忽略純滯后的影響，把式(28)代入式(27)，得ΔTcor(k+1)＝(1-α)·ΔTcor(k)+α·[Trev(k)-Tm(k)](29)T(k)＝Tm(k)+ΔTcor(k)如果α＝1，ΔTcor(k+1)＝Trev(k)-Tm(k)T(k)＝Tm(k)+ΔTcor(k)出口溫度T(k)將在一步之后直接被校正反算出口溫度Trev(k)；如果α＝0，ΔTcor(k+1)＝ΔTcor(k)T(k)＝Tm(k)+ΔTcor(k)提升管出口溫度校正量ΔTcor(k)將為固定值，出口溫度T(k)將為出口實(shí)測(cè)溫度Tm(k)疊加一固定的校正量；如果0≤α≤1，
ΔTcor(k+1)＝(1-α)·ΔTcor(k)+α·[Trev(k)-Tm(k)]T(k)＝Tm(k)+ΔTcor(k)在模型準(zhǔn)確的情況下，Trev(k)＝Tm(k)，ΔTcor(k+1)＝(1-α)·ΔTcor(k)ΔTcor(k)將在若干步之后衰減為零，T(k)＝Tm(k)＝Trev(k)，溫度-產(chǎn)率正算的提升管出口溫度最終等于產(chǎn)率-溫度反算的提升管出口溫度，由此溫度-產(chǎn)率正算的產(chǎn)率分布將最終等于實(shí)測(cè)產(chǎn)率分布。
在模型不準(zhǔn)確的情況下，若Trev(k)-Tm(k)＝con，ΔTcor(k+1)＝(1-α)·ΔTcor(k)+α·conΔTcor(k)在輸入為con的作用下在若干步之后等于con，T(k)＝Tm(k)+con＝Trev(k)溫度-產(chǎn)率正算的提升管出口溫度最終被校正為產(chǎn)率-溫度反算的提升管出口溫度，由此溫度-產(chǎn)率正算的產(chǎn)率分布也將最終等于實(shí)測(cè)產(chǎn)率分布。
綜上所述，利用校正后的出口溫度而不是直接利用實(shí)測(cè)出口溫度代入模型進(jìn)行溫度-產(chǎn)率正算，減弱了數(shù)學(xué)模型不準(zhǔn)確對(duì)軟測(cè)量的影響，提高了計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。
本軟測(cè)量策略具體實(shí)施的步驟為(以本發(fā)明在某廠的實(shí)施為例進(jìn)行說明)實(shí)施前模型的工程化，包括(1)模型的建立和離散化；(2)離線仿真；(3)模型參數(shù)的調(diào)整。
工程實(shí)施包括(1)DCS組態(tài)。這一部分由廠方協(xié)助完成，主要任務(wù)是為軟測(cè)量軟件包的實(shí)施提供必要的條件；(2)軟測(cè)量軟件包的實(shí)施及調(diào)試。實(shí)施要求1)常規(guī)儀表工作正常；2)工況平穩(wěn)；3)實(shí)測(cè)產(chǎn)率測(cè)量運(yùn)行正常；4)DCS系統(tǒng)正常。
本發(fā)明的有益效果為提供了一種基于機(jī)理數(shù)學(xué)模型的重質(zhì)油催化裂化裝置反應(yīng)-再生系統(tǒng)產(chǎn)品產(chǎn)率實(shí)時(shí)軟測(cè)量方法，可以實(shí)時(shí)計(jì)算反應(yīng)-再生裝置反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)率，不存在時(shí)間滯后，不受分餾塔后續(xù)設(shè)備等其他操作條件的影響，及時(shí)反映提升管反應(yīng)器內(nèi)部反應(yīng)進(jìn)行的狀況，為進(jìn)一步實(shí)施反應(yīng)深度的優(yōu)化和先進(jìn)控制提供了必要的條件，從而提高了經(jīng)濟(jì)效益。
可見，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過機(jī)理數(shù)學(xué)模型對(duì)催化裂化裝置反應(yīng)-再生系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，通過溫度-產(chǎn)率正算法由反應(yīng)溫度計(jì)算產(chǎn)品產(chǎn)率，計(jì)算實(shí)時(shí)性強(qiáng)，不存在時(shí)間滯后，不受反應(yīng)-再生系統(tǒng)以外其他裝置操作條件的影響，便于實(shí)施反應(yīng)深度的優(yōu)化和先進(jìn)控制；通過產(chǎn)率-溫度反算法由實(shí)測(cè)產(chǎn)率計(jì)算反應(yīng)溫度，用反算的反應(yīng)溫度校正實(shí)測(cè)反應(yīng)溫度，削弱了數(shù)學(xué)模型不準(zhǔn)確對(duì)軟測(cè)量的影響，提高了計(jì)算的準(zhǔn)確性。
以上具體實(shí)施方式
僅用于說明本發(fā)明，而非用于限定本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種催化裂化反應(yīng)產(chǎn)率軟測(cè)量方法，其中包括，在重質(zhì)油催化裂化裝置反應(yīng)-再生系統(tǒng)中，根據(jù)反應(yīng)器的機(jī)理建立反應(yīng)器的機(jī)理數(shù)學(xué)模型；根據(jù)再生器的機(jī)理建立再生器的機(jī)理數(shù)學(xué)模型；通過所述的再生器的機(jī)理數(shù)學(xué)模型得出再生催化劑含炭量；通過所述的反應(yīng)器的機(jī)理數(shù)學(xué)模型得出反應(yīng)器中各反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)率；通過對(duì)所述反應(yīng)器的產(chǎn)品產(chǎn)率的實(shí)際測(cè)量對(duì)反應(yīng)溫度進(jìn)行校正。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的反應(yīng)器為提升管式反應(yīng)器，所述的反應(yīng)器的機(jī)理數(shù)學(xué)模型按照提升管內(nèi)氣固平推流、氣固無滑落的分布參數(shù)模型，對(duì)原料未轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)品分布和催化劑含炭量等建立擬穩(wěn)態(tài)模型；所述的再生器包括一段再生器、兩段再生器或多段再生器，所述的再生器的機(jī)理數(shù)學(xué)模型按照對(duì)應(yīng)的再生器機(jī)理進(jìn)行建立。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的再生器為雙器兩段再生方式，在建立再生器的機(jī)理數(shù)學(xué)模型時(shí)對(duì)第一個(gè)再生器，采用兩個(gè)虛擬的連續(xù)全返混釜式反應(yīng)器串聯(lián)模型進(jìn)行建模；對(duì)第二個(gè)再生器，采用一個(gè)虛擬的連續(xù)全返混釜式反應(yīng)器進(jìn)行建模；并且，對(duì)所述的第一個(gè)再生器的再生燒焦反應(yīng)，需將燒碳燒氫反應(yīng)計(jì)算在內(nèi)；對(duì)所述的第二個(gè)再生器的再生燒焦反應(yīng)，只將燒碳反應(yīng)計(jì)算在內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述的通過所述的再生器的機(jī)理數(shù)學(xué)模型得出再生催化劑含炭量是指以所述的提升管式反應(yīng)器出口的催化劑含炭量作為入口條件，利用再生器的機(jī)理數(shù)學(xué)模型得出再生催化劑含炭量、再生催化劑溫度以及再生催化劑循環(huán)量等出口條件，并以該出口條件作為所述提升管式反應(yīng)器的入口條件；所述的催化劑循環(huán)量利用滑閥開度前后壓差和滑閥前后壓差計(jì)算，并采用熱平衡進(jìn)行校正；所述的通過所述的反應(yīng)器的機(jī)理數(shù)學(xué)模型得出反應(yīng)器中各反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)率是指由已知提升管式反應(yīng)器出口溫度得出提升管式反應(yīng)器出口產(chǎn)率分布，即已知所述提升管式反應(yīng)器的出口溫度，結(jié)合已知提升管式反應(yīng)器入口溫度導(dǎo)出提升管沿管長(zhǎng)方向溫度分布，由該溫度分布利用提升管式反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型和入口條件從入口到出口逐段計(jì)算出提升管沿管長(zhǎng)方向的產(chǎn)率分布、催化劑含炭量和活性分布，最終得到提升管式反應(yīng)器出口的產(chǎn)率分布以及催化劑含炭量和活性。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述的通過對(duì)所述反應(yīng)器的產(chǎn)品產(chǎn)率的實(shí)際測(cè)量對(duì)反應(yīng)溫度進(jìn)行校正是指在利用實(shí)測(cè)提升管式反應(yīng)器出口溫度進(jìn)行建模時(shí)需要對(duì)提升管式反應(yīng)器實(shí)測(cè)出口溫度進(jìn)行校正，利用校正后的出口溫度代入提升管式反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型進(jìn)行處理，即把分餾塔觀測(cè)計(jì)算得到的反應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)率作為提升管式反應(yīng)器出口實(shí)測(cè)產(chǎn)品產(chǎn)率，由提升管式反應(yīng)器出口實(shí)測(cè)產(chǎn)率通過提升管式反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型反算提升管式反應(yīng)器出口溫度，利用反算得到的提升管出口溫度和實(shí)際提升管出口溫度的差值通過一定的校正算法校正提升管出口溫度，利用該校正后的提升管出口溫度進(jìn)行提升管式反應(yīng)器溫度-產(chǎn)率正算。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述的已知提升管出口溫度，結(jié)合已知提升管式反應(yīng)器入口溫度導(dǎo)出提升管沿管長(zhǎng)方向溫度分布是指通過工藝計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得提升管式反應(yīng)器沿管長(zhǎng)方向溫度分布的原始曲線，該曲線作為提升管式反應(yīng)器溫度分布的初始解，每次計(jì)算要利用已知的入口溫度和出口溫度對(duì)該溫度分布進(jìn)行在線修正，用修正后的溫度分布代入提升管式反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型中計(jì)算產(chǎn)率分布、催化劑含炭量和催化劑活性；在每次計(jì)算完畢后，利用計(jì)算結(jié)果及時(shí)進(jìn)行驗(yàn)算，并把驗(yàn)算結(jié)果作為下一步計(jì)算的初始溫度分布；所述的驗(yàn)算是把本次計(jì)算得到的各段產(chǎn)率和催化劑活性分布代入數(shù)學(xué)模型，利用入口溫度由入口至出口自下而上逐段計(jì)算出各段溫度，獲得的溫度分布作為驗(yàn)算結(jié)果用于下一步計(jì)算。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的由提升管式反應(yīng)器出口實(shí)測(cè)產(chǎn)率通過提升管式反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型反算提升管式反應(yīng)器出口溫度是指由已知提升管式反應(yīng)器出口產(chǎn)品產(chǎn)率分布計(jì)算出口溫度，即已知提升管出口某產(chǎn)品產(chǎn)率，得出提升管沿管長(zhǎng)方向該產(chǎn)品產(chǎn)率分布，由該產(chǎn)率分布利用提升管式反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型從下而上由入口溫度逐段計(jì)算出提升管沿管長(zhǎng)方向的溫度分布，最終計(jì)算出提升管式反應(yīng)器出口溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，利用產(chǎn)率-溫度反算得到的提升管式反應(yīng)器出口溫度和與之對(duì)應(yīng)時(shí)刻的實(shí)際提升管出口溫度的差值，通過校正算法獲得提升管出口溫度校正量，把提升管出口溫度校正量加到實(shí)測(cè)提升管出口溫度上作為校正后的提升管出口溫度；所述的校正算法為ΔTcor(k+1)＝ΔTcor(k)+α·[Trev(k)-T(t-τ)]T(k)＝Tm(k)+ΔTcor(k)其中ΔTcor(k)為本次提升管出口溫度校正量；Tm(k)為本次提升管出口實(shí)測(cè)溫度；Trev(k)為本次提升管反算出口溫度；T(k)為本次校正后的提升管出口溫度，用于提升管溫度-產(chǎn)率正算；α為溫度校正系數(shù)(0≤α≤1)；并且，計(jì)算溫度差時(shí)所用的是幾步前對(duì)應(yīng)時(shí)刻的校后提升管出口溫度T(k-τ)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述的已知提升管出口某產(chǎn)品產(chǎn)率得出提升管沿管長(zhǎng)方向該產(chǎn)品產(chǎn)率分布是指通過工藝計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得提升管式反應(yīng)器沿管長(zhǎng)方向某產(chǎn)品產(chǎn)率分布的原始曲線作為提升管式反應(yīng)器該產(chǎn)品產(chǎn)率分布的初始解，每次計(jì)算要利用已知的該產(chǎn)品入口產(chǎn)率和出口產(chǎn)率對(duì)該產(chǎn)品產(chǎn)率分布進(jìn)行在線修正，用修正后的該產(chǎn)品產(chǎn)率分布代入提升管式反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型中計(jì)算溫度分布；在每次計(jì)算完畢后，利用計(jì)算結(jié)果及時(shí)進(jìn)行驗(yàn)算，把驗(yàn)算結(jié)果作為下一步計(jì)算的初始產(chǎn)率分布；所述的驗(yàn)算是把本次計(jì)算得到的各段溫度代入數(shù)學(xué)模型，利用入口產(chǎn)率由入口至出口自下而上逐段計(jì)算出各段產(chǎn)率分布，獲得的產(chǎn)率分布作為驗(yàn)算結(jié)果用于下一步計(jì)算。
10.根據(jù)權(quán)利要求4、7所述的方法，其特征在于，利用提升管式反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型由下而上的計(jì)算是指對(duì)提升管式反應(yīng)器連續(xù)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行空間離散化處理，在提升管高度上進(jìn)行差分離散化，離散為n段，利用離散化模型進(jìn)行由下而上的遞推計(jì)算；并且采用等溫度差離散化的方法，從入口到出口按溫度變化劃分為不等距的n段。
全文摘要
本發(fā)明提供一種催化裂化反應(yīng)產(chǎn)率軟測(cè)量方法，在重質(zhì)油催化裂化裝置反應(yīng)－再生系統(tǒng)中，根據(jù)反應(yīng)器的機(jī)理建立反應(yīng)器的機(jī)理數(shù)學(xué)模型；根據(jù)再生器的機(jī)理建立再生器的機(jī)理數(shù)學(xué)模型；通過所述的再生器的機(jī)理數(shù)學(xué)模型得出再生催化劑含炭量；通過所述的反應(yīng)器的機(jī)理數(shù)學(xué)模型得出反應(yīng)器中各反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)率；通過對(duì)所述反應(yīng)器的產(chǎn)品產(chǎn)率的實(shí)際測(cè)量對(duì)反應(yīng)溫度進(jìn)行校正。用機(jī)理分析的方法建立提升管反應(yīng)器和再生器的數(shù)學(xué)模型，通過該數(shù)學(xué)模型實(shí)時(shí)計(jì)算各反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)率，不存在時(shí)間滯后，避免了分餾塔等后續(xù)設(shè)備操作條件的影響，及時(shí)反映提升管反應(yīng)器內(nèi)部反應(yīng)進(jìn)行的狀況，為進(jìn)一步實(shí)施反應(yīng)深度的優(yōu)化和先進(jìn)控制提供了必要的條件。
文檔編號(hào)G06F19/00GK1563983SQ20041003388
公開日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2004年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月15日
發(fā)明者羅雄麟, 左信, 杜殿林, 許鋒 申請(qǐng)人:石油大學(xué)(北京)