[發明專利]一種分子級加氫裝置模擬及優化方法

有效

• 申請號: 201910111090.4
• 申請日: 2019-02-12
• 公開（公告）號: CN109815616B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 劉松軍;艾雙;何愷源
• 申請（專利權）人: 廣東辛孚科技有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 杭州之江專利事務所(普通合伙) 33216
• 代理人: 張慧英

1.一種分子級加氫裝置模擬及優化方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)建立加氫裝置模型，所述的加氫裝置模型包括動力學模型、多維催化劑模型、加氫反應器模型；所述建立加氫裝置模型的方法具體如下：

(1.1)建立一個涵蓋煉化生產過程中加氫精制、加氫改質、加氫裂化裝置所涉及的所有可能的原料、中間產物、產品的總分子庫；其中

總分子庫由上述各裝置的原料、中間產物、產品各流股的分子組成合并而成；

(1.2)根據所模擬的裝置種類、原料種類，自適應的生成模型所需的分子庫；其中該分子庫為步驟(1.1)所構建的總分子庫的子集；

(1.3)采用分子濃度預測算法與實驗室分析方法相結合的策略，確定步驟(1.2)所確定的分子庫中各分子的質量百分數；

(1.4)基于步驟(1.2)所確定的分子庫中的分子種類，結合加氫裝置所涉及化學反應種類，確立反應規則，并使用計算機算法自動生成反應網絡；

(1.5)針對步驟(1.4)所生成的反應動力學網絡中每個化學反應，建立動力學模型的速率方程；

(1.6)在步驟(1.5)所建立的速率方程基礎上，加入多維催化劑模型，包括脫硫、脫氮、脫金屬、飽和、開環、裂化中的一種或多種；并針對催化劑失活的原因，包括積炭、金屬聚集、中毒、載體倒塌，對每個原因各自設定失活速率模型，描述催化劑的不同功能受不同失活原因的影響；

(1.7)建立加氫反應器模型，包括熱量平衡、質量平衡、動量平衡模型中的一種或多種；

(2)根據實際數據，對步驟(1)所建立模型的參數進行校正；

(3)在步驟(2)完成參數校正的基礎上，進行裝置操作條件的優化計算；其中，優化計算包括根據優化的需求建立優化目標函數，并采用柵格化方法進行優化計算，所述進行柵格化方法時，運用并行計算方式，以提升計算速度；

(4)通過步驟(2)與步驟(3)在生產過程中與加氫裝置的實時數據建立通訊機制，實時讀取裝置數據并進行模型校正，再根據當前工況優化計算最優操作條件，從而實現實時優化。

2.根據權利要求1所述的一種分子級加氫裝置模擬及優化方法，其特征在于：所述步驟(1.3)在確定各分子的質量百分數時，在當具備分析加氫裝置的原料、中間產物、產品的分子質量百分數的實驗室設備時，使用實驗室分析所得數據確定分子質量百分數；當不具備上述實驗室設備時，使用分子濃度預測算法進行計算獲得分子質量百分數。

3.根據權利要求1所述的一種分子級加氫裝置模擬及優化方法，其特征在于：所述動力學模型的速率方程形式為冪級數反應速率方程，其表達式如下：

r＝k[S1]^m1[S2]^m2...[Sn]^mn

其中，r為反應速率；k為反應速率常數；[S1]至[Sn]表示第1到第n個反應物的濃度；m1至mn表示第1到第n個反應物的冪；或者，在上述冪級數反應速率方程基礎上，加入分子吸附所帶來的影響，其表達式如下：

r＝k[S1]^m1[S2]^m2...[Sn]^mn/(1+K1[SA1]+K2[SA2]+...+Kj[SAj])^c

其中，K1至Kj表示競爭吸附的第1到第j個分子的吸附系數；[SA1]至[SAj]表示競爭吸附的第1到第j個分子的濃度；c為模型參數。