[發明專利]一種催化裂化貧氧再生系統的建模方法及裝置

在審

• 申請號: 202210132495.8
• 申請日: 2022-02-14
• 公開（公告）號: CN114492066A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 孫世源;王龍延;孟凡東;閆鴻飛;張亞西;武立憲;張瑞風;楊鑫
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中石化煉化工程（集團）股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;C10G11/00
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 覃蛟

1.一種催化裂化貧氧再生系統的建模方法，其特征在于，包括：

建立燒焦反應動力學模型：失活催化劑表面附著的焦炭主要包含碳元素和氫元素，在燃燒反應過程中碳元素被氧化生成一氧化碳和二氧化碳，氫元素被氧化生成水，碳元素反應生成的一氧化碳會繼續被氧化生成二氧化碳，根據這四個反應分別建立動力學模型；

建立貧氧再生系統校正模型：分別針對燒碳、燒氫和CO燃燒的反應進行校正；

建立再生器穩態模型：根據校正之后的燒焦反應動力學模型和催化再生系統工藝流程，建立再生器穩態模型。

2.根據權利要求1所述的建模方法，其特征在于，碳元素被氧化生成一氧化碳和二氧化碳，氫元素被氧化生成水的反應方程如下：

式中r₁、r₂、r₃分別表示碳元素氧化生成CO、CO₂和H元素氧化成H₂O時的反應速率，單位kmol焦炭/(m³催化劑·s)；

三個反應均在密相床內發生，計算公式如下：

式中，k為反應速率常數，單位m³/(kmol·s)；

σ表示生成的CO₂和CO的摩爾比值，單位kmol/kmol；

ρ_c表示密相區內催化劑顆粒密度，單位kg·m^-3；

ε_c,D表示密相床催化劑體積分數；

w_ck,D表示催化劑上的焦炭含量，單位kg焦炭/kg催化劑；

MW_C表示碳元素的摩爾分子質量，單位kg/kmol；

MW_H表示氫元素的摩爾分子質量，單位kg/kmol；

q為焦炭中的氫碳摩爾比；

c_i,j表示在j區域內的氣體組分i的摩爾濃度，單位kmol/m³，j區域為密相床D或稀相床F，氣體組分i為CO，CO₂，H₂O，O₂或N₂；

式(4)和式(5)中的σ的取值根據再生器內密相床溫度T確定：

式(4)-(6)中的ε_c,D根據ε_g,D的關系確定：

e_g,D表示密相床中混合氣體體積分數，ε_c,D和ε_g,D的計算公式如下：

ε_g,D＝(1-ε_c,D) (9)

式中，v_g,D表示密相區中氣體的體積流率，單位m³·s^-1，其與進入再生器的主風流量有關；Ω_RG表示再生器密相床橫截面積；

反應速率常數根據阿倫尼烏斯方程，可由下式計算得到：

式中，R表示理想氣體常數，8.314kJ/(kmol·K)；

k_i0和E_i0分別表示反應的指前因子和活化能；

T^*表示參考再生溫度。