[发明专利]一种用于蜡油加氢裂化过程建模和优化方法

说明书

本发明涉及用于蜡油加氢裂化过程建模和优化方法。本发明的建模方法包括根据工业加氢裂化装置确定建模所需的设计参数和运行数据，并确定加氢裂化集总划分方法，其中，所述设计参数包括各个床层长度和直径，所述运行数据包括进料流量、各个床层进出口温度、进料和产品的相对密度和馏程数据和产品收率；确定加氢裂化反应网络、反应动力学方程、物料平衡方程及能量平衡方程；加氢裂化机理模型的求解；基于实际工业运行数据矫正加氢裂化集总动力学参数。本发明适应性较为广泛，可用于模拟和优化具有不同反应床层数和产品收率要求的加氢裂化工业反应器。

技术领域

本发明涉及一种用于蜡油加氢裂化过程建模和优化方法，该方法可用于工业加氢裂化过程模拟仿真和操作优化。

背景技术

加氢裂化是指在高温、高压、氢分压和加氢裂化催化剂存在条件下，重质油发生加氢、裂化和异构化等反应，生成轻质油的过程，同时还伴有脱硫、氮、氧和金属等杂质的反应。加氢裂化的主要特点可以概括如下：

(1)加氢裂化是大量生产优质中间馏分油和调整油品结构的重要手段；并且，它是唯一能在轻质化的同时直接制取低硫、低芳烃清洁燃料油的重要手段；

(2)加氢裂化不需要对原料进行预处理，可以直接加工含硫量高的重质馏分油；

(3)加氢裂化可以最大量生产芳烃潜含量高的优质重整原料，以进一步制取BTX轻质芳烃或高辛烷值组分；

(4)加氢裂化尾油是制取乙烯的优质原料，此外还可以作为催化裂化工艺的低硫原料；

(5)对二次转化油品可以通过芳烃开环和深度脱芳烃等加氢改质技术制取清洁柴油产品；和

(6)对原料的适应性很强，原料通常为常减压蒸馏所得到的重质馏分油，也可以为渣油。

这些特点使得加氢裂化在原油二次加工过程中的地位越来越重要。

图1是典型的加氢裂化流程图，原料油与加热后的氢气混合，依次进入加氢精制反应器(R1)和加氢裂化反应器(R2)。每个反应器均有多个反应床层，由于反应放出大量热，所以通过向每个床层注入温度较低的循环氢的方法降低反应温度。反应产物依次经过高压分离器(HPS)和低压分离器(LPS)分离出循环氢和轻端(包括液化气、酸性气、干气)，再经过分馏塔(T-1)，由侧线抽出各个产品。

在蜡油加氢裂化装置的实际工况操作中，技术人员主要关注如何根据原料性质确定合适的操作条件，使装置的液体收率达到最大，或使高附加值产品收率最大，提高经济效益。然而加氢裂化反应过程机理复杂，操作变量多且耦合性强，很难对其进行系统的分析，因此一直以来就缺乏较为有效的方法来为实际工况确定原料配置以及操作条件。

目前，许多学者基于集总理论对炼油过程中的反应单元开展了部分建模与操作优化的研究，如连续重整、催化裂化、延迟焦化等。加氢裂化也有集总相关的理论研究，由于已有的集总模型或过于复杂，求解困难；或过于简单，不能准确反应实际生产装置运行情况。

因此，本领域仍然需要一种加氢裂化建模方法，用以解决上述问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种用于蜡油加氢裂化过程建模和优化的方法，该方法基于集总理论，将原料和产品分为原料/尾油、柴油、航煤、重石脑油、轻石脑油、轻端六个集总(其中，尾油和原料为同一集总，尾油可视为未转化的原料，轻端集总包括液化气、酸性气、干气等)，考虑反应过程的压力和氢油比稳定不变，建立加氢裂化集总动力学模型，并且基于该模型采用多目标差分进化算法对加氢裂化装置的各床层进口温度进行优化，发挥了现有装置的潜能，提高整体效益，为提高加氢裂化装置运行水平提供指导。本方法适应性较为广泛，可用于模拟和优化具有不同反应床层数和产品收率要求的加氢裂化工业反应器。

具体而言，本发明的蜡油加氢裂化过程建模和优化方法包括：