[發明專利]變壓吸附裝置最優吸附時間確定方法及系統

有效

• 申請號: 201710563851.0
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN109248542B
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 王陽峰;張英;張龍;張勝中;孟凡忠;高明
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司大連石油化工研究院
• 主分類號: B01D53/047
• 分類號: B01D53/047;G06F30/20;G06F111/10
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1.一種變壓吸附裝置最優吸附時間確定方法，其特征在于，包括：

步驟S1：根據變壓吸附裝置裝填吸附劑類別的不同，將變壓吸附裝置劃分成不同的吸附層，并采用吸附平衡方程、傳質速率方程和總傳質平衡方程，建立所述變壓吸附裝置的數學模擬模型；

步驟S2：根據所述變壓吸附裝置的設計參數和操作參數，設定所述變壓吸附裝置的數學模擬模型的吸附平衡動力學參數初始值；

步驟S3：對所述變壓吸附裝置的數學模擬模型進行數學求解，獲取產品氫組成和流量，同時獲取原料氣中預定組分氣體穿透預定吸附層的時間；

步驟S4：判斷步驟S3求解結果中的產品氫組成和流量是否滿足預設計算要求，若未滿足預設計算要求，則修正步驟S2中的吸附平衡動力學參數初始值；若滿足預設計算要求，則執行步驟S5；

步驟S5：建立所述變壓吸附裝置的非線性規劃模型；

步驟S6：對所述變壓吸附裝置的非線性規劃模型進行求解；在求解時，以所述變壓吸附裝置的吸附時間為優化變量，以最大化產品氫回收率為目標函數值，以產品氫氫純度大于或等于預設純度值以及原料氣中預定組分氣體不能穿透預定吸附層為約束條件；其中，所述變壓吸附裝置的吸附時間的初始值根據理論計算的穿透時間進行設置；

步驟S7：判斷步驟S6的求解是否達到退出條件，其中，退出條件為：總增加吸附時間達到預設限制條件或連續兩次非線性規劃優化目標函數值沒有改進；若是，則退出求解過程，并將此時得到的吸附時間作為所述變壓吸附裝置的最優吸附時間；否則，修改所述非線性規劃模型中的吸附時間變量，并返回步驟S6；

其中，所述步驟S1中的吸附平衡方程為：

其中，θ_i表示待吸附的混合氣體中，某層吸附劑上氣體組分i的覆蓋率；P_i表示待吸附的混合氣體中，氣體組分i的分壓；B_i表示氣體組分i在該層吸附劑上的蘭格繆爾吸附常數；B_ij表示包含組分i和組分j的二元氣體混合物中組分i在該層吸附劑上的蘭格繆爾吸附常數；K_ij表示包含組分i和組分j的二元氣體混合物在該層吸附劑上吸附時組分j對組分i吸附作用的影響程度；K_i,mix表示待吸附的混合氣體中所有氣體組分對氣體組分i的吸附作用影響參數；

其中，所述步驟S2中的變壓吸附裝置的設計參數包括變壓吸附裝置高度、內徑及吸附劑裝填量、類別、孔容和比表面積；變壓吸附裝置的操作參數包括原料氣流量、組成及吸附操作溫度、壓力和理論穿透時間。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S2中的變壓吸附裝置的數學模擬模型的吸附平衡動力學參數包括：擴散系數、傳質系數、pelect數和蘭格繆爾吸附平衡常數。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S4中判斷產品氫組成和流量是否滿足預設計算要求是指判斷步驟S3求解結果中的產品氫組成和流量與工業實際裝置獲取的產品氫組成和流量的相對偏差是否控制在1％～5％以內。