[發(fā)明專利]MIHA純氣動(dòng)操作條件下氫氣傳輸調(diào)控模型建模方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910528046.3
• 申請(qǐng)日: 2019-06-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110245434B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張志炳;李大鵬;周政;門存貴;田洪舟;黃傳峰;李磊;高亞男;張鋒;高偉;孟為民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京延長(zhǎng)反應(yīng)技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務(wù)所 32230
• 代理人: 徐蓓;尹妍

1.一種MIHA純氣動(dòng)操作條件下氫氣傳輸調(diào)控模型建模方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)分析MIHA純氣動(dòng)操作條件下渣油加氫反應(yīng)體系中氫氣傳輸?shù)挠绊憛?shù)；

假定在渣油加氫反應(yīng)體系中，渣油的主要成分為含硫?yàn)r青質(zhì)，其反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率由體系液相中氫分子總傳輸量N_T決定；基于壓力傳輸和界面?zhèn)鬏攦煞N機(jī)制確定氫氣在反應(yīng)器內(nèi)的質(zhì)量傳遞；

N_T＝N_a+N_p???(1)

其中N_a為界面?zhèn)鬏斄浚琺ol；N_p為壓力傳輸量，mol；

(2)獲取基于界面?zhèn)鬏數(shù)臍錃赓|(zhì)量傳遞；

假定體系中氫氣氣泡大小均一，且通過(guò)相界面的傳輸速率相同，那么，界面?zhèn)鬏斄縉_a由體系中穩(wěn)定存在的氣泡總數(shù)量n₀、及渣油在反應(yīng)器內(nèi)的平均停留時(shí)間t_e所決定，如方程(2)所示：

通過(guò)對(duì)渣油在反應(yīng)器內(nèi)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析，渣油平均停留時(shí)間t_e表示為：

其中，V_L為渣油液相主體體積，m³；Q_L為新鮮渣油流量，m³/s；

V_L由氫氣-渣油兩相相對(duì)運(yùn)動(dòng)決定，通過(guò)對(duì)氣液兩相運(yùn)動(dòng)的分析后得：

H₀為反應(yīng)器高度，m；S₀為反應(yīng)器橫截面積，m²；v₃₂為氣泡上升速度，m/s；

將式(4)代入式(3)得：

體系中穩(wěn)定存在的氣泡總數(shù)量n₀由氣體體積守恒及氣泡運(yùn)動(dòng)分析得到，即：

其中Q_G為氫氣流量，m³/s；d₃₂為氣泡Sauter平均直徑，m；

相界面的傳輸速率基于菲克定律獲取，即：

其中J_z＝0指氣泡液膜內(nèi)側(cè)邊界處氫氣傳質(zhì)通量，mol/m²；D_L為氫氣在渣油中的液相擴(kuò)散系數(shù)，m²/s；

C_H^*為氣液界面處氫氣飽和濃度，mol/m³；

其中P_m為操作壓力，Pa；H_A為亨利系數(shù)，Pa.m³/mol；

將方程(5)～(8)代入方程(2)后得：

(3)獲取基于壓力傳輸?shù)臍錃赓|(zhì)量傳遞；

壓力傳輸量N_P及其極限值均由Henry定律決定，與渣油液相主體體積V_L、操作壓力P_m及渣油平均停留時(shí)間t_e有關(guān)：

N_p＝V_L×C_H^*?????(10)

當(dāng)渣油的摩爾質(zhì)量為M₁?kg/mol時(shí)，C_H^*與渣油中氫氣的摩爾分?jǐn)?shù)x有如下關(guān)系：

其中，ρ_L為渣油密度，kg/m³；

由方程(4)、(10)、(11)得：

(4)獲取氫分子總傳輸量；

由方程(1)(9)(12)得：

2.權(quán)利要求1所述方法設(shè)計(jì)的反應(yīng)器。