[發明專利]用于工業乙烯蒸汽裂解爐設計驗證和優化的耦合建模方法

無效

• 申請號: 201310289930.9
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN103310123A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 錢鋒;胡貴華;杜文莉;李進龍;張禹
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;C10G9/00;C10G9/36
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 俞瀅

1.一種用于工業乙烯蒸汽裂解爐設計驗證和優化的耦合建模方法，其特征在于，

步驟1：確定工業烴類蒸汽裂解爐的設計操作數據，包括裂解爐爐膛、爐管的詳細尺寸結構，裂解原料進料量、溫度和壓力，裂解原料屬性，裂解氣出口溫度，出口壓力，以及出口主要產物收率，燃料氣的組成、進料量、溫度和壓力，過?？諝庀禂?；

步驟2：將乙烯裂解爐的建模過程分為爐膛建模和爐管建模；

步驟2.1：爐膛建模采用計算流體力學方法，對爐膛進行準確的結構建模和網格劃分，在燒嘴及爐管附近等流速變化大的部分采用細化的網格進行描述；在此基礎上建立爐膛內的流動、燃燒、輻射模型，計算得到輻射段煙氣的速度、溫度、壓力、各組分濃度分布，以及爐膛對爐管外壁的熱通量；

步驟2.2：爐管模型根據裂解原料的PONA值以及餾程屬性，通過神經網絡方法對原料組分進行刻畫，并建立自由基反應動力學網絡；爐管采用一維平推流模型，建立質量、能量和動量守恒方程；通過爐管模型計算可以得到沿管長的管壁溫度分布，裂解氣溫度、壓力和各組分濃度隨管長的變化，以及出口溫度，出口壓力及出口處各組分的收率；

步驟3：爐膛與爐管模型存在能量的耦合關系，根據經驗或者初始化爐管外壁溫度分布的初值，作為邊界條件帶入爐膛模型中進行計算，然后將爐膛計算獲得的管壁熱通量分布再作為邊界條件代入爐管模型中計算，獲得新的爐管外壁溫度分布，如此反復迭代直至收斂。

2.根據權利要求1所述的耦合建模方法，其特征在于，所述爐膛模型包含了爐管和燒嘴的詳細三維結構，建立與實際爐膛的幾何結構完全一致的模型。

3.根據權利要求2所述的耦合建模方法，其特征在于，所述燒嘴的詳細三維結構參數可進行修改，以來考察改變爐膛燒嘴結構對結果的影響。

4.根據權利要求2所述的耦合建模方法，其特征在于，所述三維結構參數包括燒嘴的直徑、長度、個數、排布、位置、或傾角；或進風口的個數、排布、位置或幾何尺寸。

5.根據權利要求1所述的耦合建模方法，其特征在于，所述爐膛模型的燃燒模型采用計算非預混燃燒的概率密度函數模型對該過程進行模擬。

6.根據權利要求1所述的耦合建模方法，其特征在于，所述自由基反應網絡學，為基于β、μ和βμ三類自由基分類的自由基反應網絡。

7.根據權利要求1所述的耦合建模方法，其特征在于，所述迭代收斂判據為一前后兩次計算獲得的爐管外壁溫度最大值的差距是否小于一預設閾值，如小于該閾值，則為收斂。