[發明專利]一種用于蠟油加氫裂化過程建模和優化方法

有效

• 申請號: 201810035060.5
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108108572B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 錢鋒;楊明磊;范琛;鐘偉民;杜文莉
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/10
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 韋東

本發明涉及用于蠟油加氫裂化過程建模和優化方法。本發明的建模方法包括根據工業加氫裂化裝置確定建模所需的設計參數和運行數據，并確定加氫裂化集總劃分方法，其中，所述設計參數包括各個床層長度和直徑，所述運行數據包括進料流量、各個床層進出口溫度、進料和產品的相對密度和餾程數據和產品收率；確定加氫裂化反應網絡、反應動力學方程、物料平衡方程及能量平衡方程；加氫裂化機理模型的求解；基于實際工業運行數據矯正加氫裂化集總動力學參數。本發明適應性較為廣泛，可用于模擬和優化具有不同反應床層數和產品收率要求的加氫裂化工業反應器。

技術領域

本發明涉及一種用于蠟油加氫裂化過程建模和優化方法，該方法可用于工業加氫裂化過程模擬仿真和操作優化。

背景技術

加氫裂化是指在高溫、高壓、氫分壓和加氫裂化催化劑存在條件下，重質油發生加氫、裂化和異構化等反應，生成輕質油的過程，同時還伴有脫硫、氮、氧和金屬等雜質的反應。加氫裂化的主要特點可以概括如下：

(1)加氫裂化是大量生產優質中間餾分油和調整油品結構的重要手段；并且，它是唯一能在輕質化的同時直接制取低硫、低芳烴清潔燃料油的重要手段；

(2)加氫裂化不需要對原料進行預處理，可以直接加工含硫量高的重質餾分油；

(3)加氫裂化可以最大量生產芳烴潛含量高的優質重整原料，以進一步制取BTX輕質芳烴或高辛烷值組分；

(4)加氫裂化尾油是制取乙烯的優質原料，此外還可以作為催化裂化工藝的低硫原料；

(5)對二次轉化油品可以通過芳烴開環和深度脫芳烴等加氫改質技術制取清潔柴油產品；和

(6)對原料的適應性很強，原料通常為常減壓蒸餾所得到的重質餾分油，也可以為渣油。

這些特點使得加氫裂化在原油二次加工過程中的地位越來越重要。

圖1是典型的加氫裂化流程圖，原料油與加熱后的氫氣混合，依次進入加氫精制反應器(R1)和加氫裂化反應器(R2)。每個反應器均有多個反應床層，由于反應放出大量熱，所以通過向每個床層注入溫度較低的循環氫的方法降低反應溫度。反應產物依次經過高壓分離器(HPS)和低壓分離器(LPS)分離出循環氫和輕端(包括液化氣、酸性氣、干氣)，再經過分餾塔(T-1)，由側線抽出各個產品。

在蠟油加氫裂化裝置的實際工況操作中，技術人員主要關注如何根據原料性質確定合適的操作條件，使裝置的液體收率達到最大，或使高附加值產品收率最大，提高經濟效益。然而加氫裂化反應過程機理復雜，操作變量多且耦合性強，很難對其進行系統的分析，因此一直以來就缺乏較為有效的方法來為實際工況確定原料配置以及操作條件。

目前，許多學者基于集總理論對煉油過程中的反應單元開展了部分建模與操作優化的研究，如連續重整、催化裂化、延遲焦化等。加氫裂化也有集總相關的理論研究，由于已有的集總模型或過于復雜，求解困難；或過于簡單，不能準確反應實際生產裝置運行情況。

因此，本領域仍然需要一種加氫裂化建模方法，用以解決上述問題。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種用于蠟油加氫裂化過程建模和優化的方法，該方法基于集總理論，將原料和產品分為原料/尾油、柴油、航煤、重石腦油、輕石腦油、輕端六個集總(其中，尾油和原料為同一集總，尾油可視為未轉化的原料，輕端集總包括液化氣、酸性氣、干氣等)，考慮反應過程的壓力和氫油比穩定不變，建立加氫裂化集總動力學模型，并且基于該模型采用多目標差分進化算法對加氫裂化裝置的各床層進口溫度進行優化，發揮了現有裝置的潛能，提高整體效益，為提高加氫裂化裝置運行水平提供指導。本方法適應性較為廣泛，可用于模擬和優化具有不同反應床層數和產品收率要求的加氫裂化工業反應器。

具體而言，本發明的蠟油加氫裂化過程建模和優化方法包括：