加氫裂化反應(yīng)器的建模和仿真.pdf

1、近年來，隨著含硫油和重質(zhì)油處理需求的增加和成品油含硫量等質(zhì)量指標(biāo)的提高，加氫裂化越來越受到業(yè)內(nèi)重視，現(xiàn)已成為煉油工業(yè)中重要的二次加工工藝。目前新上的煉化項(xiàng)目多包含加氫裂化裝置。隨之增加的是對工業(yè)加氫裂化過程進(jìn)行模擬優(yōu)化和仿真培訓(xùn)的需求，因此工業(yè)加氫裂化反應(yīng)器的建模與仿真研究越顯重要。 基于以上認(rèn)識，本文以中國石化集團(tuán)公司廣州石油化工總廠加氫裂化反應(yīng)器為研究對象，對其進(jìn)行建模與仿真研究。 首先，分析了加氫裂化反應(yīng)的特點(diǎn)，研

2、究認(rèn)為同一集總組分所參與的所有裂化生成反應(yīng)，反應(yīng)機(jī)理相同，活化能相同，通過對每一反應(yīng)單獨(dú)列反應(yīng)速率方程，提出了簡化了的反應(yīng)動力學(xué)體系，該體系按照集總動力學(xué)原則將原料和產(chǎn)品分別集總，即原料油、柴油、航空煤油、重石腦油、輕石腦油、氣體，總共6個(gè)虛擬集總組分。在反應(yīng)動力學(xué)模型基礎(chǔ)上，通過分析工業(yè)加氫裂化反應(yīng)器的工藝特點(diǎn)，考慮了物料平衡、能量平衡，采用機(jī)理建模的方法，建立了加氫裂化反應(yīng)器六集總動態(tài)機(jī)理模型。模型由42個(gè)偏微分方程和5個(gè)代數(shù)方程組

3、成。 為了估算模型的反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)，選取了一定數(shù)量有代表性的工業(yè)裝置實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以各集總組分收率和各段出口溫度計(jì)算值與實(shí)測值的殘差為目標(biāo)函數(shù)，引用工程數(shù)學(xué)軟件MATLAB7.0中Nelder—Mead單純形算法程序進(jìn)行多元回歸求解；將所得的參數(shù)代入模型中進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明，計(jì)算值與工業(yè)實(shí)際值吻合得較好，說明所估算的反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)是可靠的。 為驗(yàn)證所建模型穩(wěn)態(tài)預(yù)測精度，選擇工業(yè)裝置不同工況下穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)預(yù)測計(jì)算。選擇

4、MATLAB7.0中的ode15s算法對模型進(jìn)行穩(wěn)態(tài)求解，預(yù)測結(jié)果表明，模型具有一定的穩(wěn)態(tài)預(yù)測精度，能模擬和預(yù)測加氫裂化產(chǎn)品在不同操作條件下的產(chǎn)率分布和反應(yīng)器溫度分布，每次模擬計(jì)算時(shí)間不超過1.5秒。 最后，為仿真操作條件變化對反應(yīng)器溫度分布和產(chǎn)品收率分布的動態(tài)影響，本文以某一工況為例，在各主要操作條件變動不大的情況下，用所開發(fā)的模型在Matlab7.0軟件平臺上對反應(yīng)器進(jìn)行了動態(tài)仿真。由于有限差分法、有限元法、MOL法等方法在