[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（公告）號(hào): CN110245434B
• 公開（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

本發(fā)明涉及MIHA純氣動(dòng)操作條件下氫氣傳輸調(diào)控模型建模方法，考慮了兩種輸氫機(jī)制對(duì)氫氣傳輸量的影響，建立的模型綜合反映了反應(yīng)器結(jié)構(gòu)、體系物性、操作參數(shù)等對(duì)氫氣傳輸?shù)挠绊懀捎糜陬A(yù)測氫氣傳輸量隨反應(yīng)器設(shè)計(jì)參數(shù)的變化，有利于MIHA反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和放大。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于反應(yīng)器、建模技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及MIHA純氣動(dòng)操作條件下氫氣傳輸調(diào)控模型建模方法。

背景技術(shù)

氫氣泡在渣油體系停留時(shí)間內(nèi)，氫氣傳輸量是決定渣油反應(yīng)效率的關(guān)鍵參數(shù)。氫氣在渣油中的傳輸一般認(rèn)為由亨利定律和菲克定律共同決定，但渣油加氫反應(yīng)器微界面體系中氫氣的傳輸過程尚未見報(bào)導(dǎo)，因此需建立分析渣油加氫反應(yīng)器內(nèi)的氫氣傳輸模型，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)MIHA反應(yīng)器設(shè)計(jì)及MIHA的反應(yīng)體系設(shè)計(jì)的指導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供MIHA純氣動(dòng)操作條件下氫氣傳輸調(diào)控模型建模方法，以研究反應(yīng)器結(jié)構(gòu)、體系物性以及操作參數(shù)對(duì)氫氣傳輸?shù)挠绊懀瑥亩鴮?shí)現(xiàn)對(duì)MIHA反應(yīng)器設(shè)計(jì)及MIHA的反應(yīng)體系設(shè)計(jì)的指導(dǎo)。

MIHA微氣泡形成可采用三種方式，即：純液動(dòng)、純氣動(dòng)以及氣液聯(lián)動(dòng)。純液動(dòng)和純氣動(dòng)操作條件下，體系運(yùn)行以及微氣泡形成所需能量完全由液體機(jī)械能或氣體靜壓能提供；氣液聯(lián)動(dòng)操作條件下，氣體靜壓能和液體機(jī)械能同時(shí)提供體系運(yùn)行及微氣泡形成所需能量。本發(fā)明探討了純氣動(dòng)操作條件下氫氣傳輸調(diào)控模型建模方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

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，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NT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；

NT＝Na+Np(3)

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，且通過相界面的傳輸速率相同，那么，通過氣液相界面所傳輸?shù)臍浞肿涌偭縉_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：

通過對(duì)渣油在反應(yīng)器內(nèi)的運(yùn)動(dòng)過程分析，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：