[發(fā)明專利]催化劑積碳量的在線檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810043493.1
• 申請(qǐng)日: 2008-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN101603950A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陽(yáng)永榮;虞賢波;王靖岱;鐘思青;王仰東;劉燁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司上海石油化工研究院;浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N29/34
• 分類號(hào): G01N29/34
• 代理公司: 上海東方易知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所
• 代理人: 沈 原

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種催化劑積碳量的在線檢測(cè)方法，尤其涉及反應(yīng)器內(nèi)催化劑積碳量的在線聲波檢測(cè)方法。?

背景技術(shù)

催化劑結(jié)焦現(xiàn)象廣泛存在于原油催化裂化(FCC))、甲醇制烯烴(MTO)、天然氣制烯烴(GTO)等過程中。所謂催化劑結(jié)焦是指催化劑活性中心或/和催化劑孔道內(nèi)產(chǎn)生積碳，導(dǎo)致催化劑活性降低或消失。因此在工業(yè)生產(chǎn)中，結(jié)焦催化劑必須經(jīng)過燒焦再生處理，循環(huán)使用。催化劑反應(yīng)-再生系統(tǒng)中，積碳量決定了催化劑的反應(yīng)停留時(shí)間、再生器的耗氧量和再生時(shí)間。所以催化劑積碳量的檢測(cè)對(duì)提高催化劑單程轉(zhuǎn)化率、減少再生器能源消耗、提高生產(chǎn)率和節(jié)約生產(chǎn)成本至關(guān)重要。工業(yè)上催化劑積碳主要為碳?xì)浠衔铮虼朔e碳量普遍采用定碳來表示，即單位重量催化劑上含碳量的多少。?

目前工業(yè)中測(cè)量積碳量的方法一般有取樣分析法、模型估計(jì)法等。取樣分析法間歇采取不同反應(yīng)時(shí)間、不同反應(yīng)器部位的結(jié)焦催化劑，通過實(shí)驗(yàn)室分析確定結(jié)焦催化劑的定碳量。取樣分析法的研究主要集中于如何提高實(shí)驗(yàn)室定碳分析的精確度。而模型估計(jì)法通過對(duì)反應(yīng)器、反應(yīng)條件和催化劑性質(zhì)建模，從而由催化劑反應(yīng)停留時(shí)間等參數(shù)推測(cè)結(jié)焦催化劑的積碳量。?

但是以上方法在工業(yè)應(yīng)用中存在著不足之處，如下：?

1)取樣分析法雖然可以精確地測(cè)定結(jié)焦催化劑的積碳量，但是該方法具有明顯的滯后性。取樣-實(shí)驗(yàn)室分析不能實(shí)時(shí)在線地反映反應(yīng)器中催化劑的結(jié)焦程度，因此不能快速地將結(jié)焦信息反饋到控制段。同樣地，該方法不能及時(shí)地報(bào)告異常結(jié)焦?fàn)顩r的產(chǎn)生。而且，由于采樣口的限制，只能對(duì)固定的部位進(jìn)行采樣分析，無法根據(jù)即時(shí)需要獲取特定部位的催化劑結(jié)焦信息。如果增加取樣口，則勢(shì)必改動(dòng)反應(yīng)裝置，影響反應(yīng)穩(wěn)定性及裝置安全性。?

2)模型估計(jì)法根據(jù)操作和反應(yīng)器參數(shù)能一定程度地預(yù)測(cè)到結(jié)焦催化劑的積碳程度。但是，首先模型只是實(shí)際反應(yīng)器的簡(jiǎn)化，無法完全地反映實(shí)際反應(yīng)情況，精確度不高；其次模型反映的是整體反應(yīng)器，無法獲取特定的局部反應(yīng)器段結(jié)焦催化劑的積碳信息。而且?預(yù)測(cè)模型是固定的，無法進(jìn)行自身學(xué)習(xí)改進(jìn)來提高預(yù)測(cè)精度。?

黃菊君等(廈門大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，1991，30(1)：112～114)采用氣相色譜法測(cè)定催化劑中的積碳量，通過燃燒石墨-氧化鋁混合物制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，對(duì)乙苯脫氫催化劑積碳量進(jìn)行測(cè)定，準(zhǔn)確性較好，但需取樣離線分析無法實(shí)時(shí)在線地反映催化劑積碳量的變化。孫自強(qiáng)等(華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，27(5)：568～571)采用PLS-BP算法，從工藝機(jī)理分析出發(fā)，對(duì)連續(xù)催化重整反應(yīng)器內(nèi)催化劑積碳含量進(jìn)行建模，可以較好地從影響結(jié)焦的因素估計(jì)催化劑積碳含量，但準(zhǔn)確性不高。?

因此，發(fā)展基于無接觸測(cè)試技術(shù)、瞬態(tài)實(shí)時(shí)分析技術(shù)的簡(jiǎn)易快捷、安全環(huán)保的聲波檢測(cè)方法，對(duì)提高結(jié)焦催化劑積碳檢測(cè)精度，實(shí)時(shí)在線反映特定反應(yīng)器段結(jié)焦信息，預(yù)報(bào)催化劑異常結(jié)焦，優(yōu)化反應(yīng)-再生系統(tǒng)從而降低能耗具有重要意義。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)存在的無法精確地實(shí)時(shí)在線地測(cè)定催化劑積碳量的問題，提供一種新的催化劑積碳量的在線檢測(cè)方法，該方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)對(duì)于催化劑結(jié)焦的變化非常靈敏，能夠瞬時(shí)地反映出新鮮催化劑結(jié)焦和結(jié)焦催化劑積碳量的變化，且檢測(cè)結(jié)果精度較高；2)自身能不斷反饋學(xué)習(xí)，提高預(yù)測(cè)精度，并可通過其他測(cè)量手段的結(jié)果改變樣本初始值即時(shí)調(diào)整函數(shù)估計(jì)；3)聲波檢測(cè)裝置是實(shí)時(shí)在線的；4)聲波監(jiān)測(cè)裝置是非插入式的，安裝時(shí)候只要直接貼于流化床反應(yīng)器壁面上就可以了，簡(jiǎn)易方便，因此不會(huì)影響流化床內(nèi)部的流場(chǎng)，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的流動(dòng)和反應(yīng)不會(huì)造成影響，理論上能檢測(cè)流化床反應(yīng)器段任意位置的催化劑結(jié)焦信息。?

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種催化劑積碳量的在線檢測(cè)方法，包括以下步驟：?

a、接收反應(yīng)器或再生器內(nèi)部催化劑撞擊壁面產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)；?

b、分析接收到的聲發(fā)射信號(hào)，選取聲波信號(hào)的頻率f、振幅A、能量N、各小波尺度或/和小波包尺度內(nèi)的能量分率E_i作為特征值，E_i中的i為尺度數(shù)；?

c、取上述特征值在不同時(shí)間點(diǎn)的結(jié)果分別作為訓(xùn)練樣本集Δ＝{(x_k，y^k)|k＝1，2，...，n}的輸入數(shù)據(jù)，樣本集的輸出數(shù)據(jù)y^k為不同時(shí)間點(diǎn)催化劑的積碳量，其初始值由取樣分析獲得；?