[发明专利]一种催化汽油脱硫反应器分配盘抗流致磨损设计方法

说明书

本发明公开了一种催化汽油脱硫反应器分配盘抗流致磨损设计方法。选定若干可调变量；对可调变量筛选获得影响变量；对影响变量进行抽样构建不同设计方案，并数值模拟计算获得对应的流致磨损率和气固接触效率；按照多元线性回归表达式建立代理模型，代入求解确定代理模型；建立目标函数，对目标函数进行求解获得各个影响变量的最佳取值，以各个影响变量的最佳取值作为催化汽油脱硫反应器分配盘抗流致磨损设计结果。本发明方法通过统计分析筛选出显著性变量，获得样本值后通过线性回归得到代理模型，根据两者的关系通过线性加权的方式组合成目标函数，实现了快速准确的催化汽油脱硫反应器分配盘抗流致磨损结构设计。

技术领域

本发明涉及炼化工业流程设备系统的一种内部流动特性设计处理方法，尤其是涉及一种基于智能优化算法的催化汽油脱硫反应器分配盘抗流致磨损设计方法。

背景技术

催化裂化汽油吸附脱硫(S Zorb)技术是石化工业领域生产超低硫清洁汽油的核心技术之一，主要用于催化裂化汽油全组分脱硫，具有脱硫深度高、氢耗低、辛烷值损失少等优点。目前国内已经建成了30余套工业化装置，总加工能力超过40Mt/a，应用十分广泛，具有重大的经济和社会效益。

S Zorb装置的原料主要为催化裂化汽油，主要通过吸附剂选择性的吸附含硫化物中的硫原子来达到脱硫目的，其核心工艺主要为脱硫反应。具体的工艺部分可以表述为：由催化装置或罐区来的含硫汽油经过滤器后进入原料缓冲罐，经反应进料泵升压后与循环氢混合，然后分两路进入吸附进料换热器，与反应器顶部产物进行换热，换热后的混氢原料去进料加热炉进行加热，达到预定的温度后进入脱硫反应器底部并在脱硫反应器中进行吸附脱硫反应。脱硫反应器内装设有吸附剂，混氢原料在反应器内部自下而上流动使反应器内形成流化状态，原料经吸附剂作用后将其中的有机硫化物脱除。为了防止吸附剂带入到后续系统，在反应器顶部设置有过滤器和反吹措施，用于分离产物中携带的吸附剂粉尘和在线清洗(反吹)过滤器。在该工艺过程中，含氢汽油经加热炉加热后，温度高于400℃，氢气流量大于6000m³/h。泡罩下方分配盘处含氢汽油流向180°转向，分配盘上表面受高温、高压气固两相流(携带吸附剂)的综合影响，流致磨损效应明显，长期作用下出现流致磨损失效。

鉴于反应器进料分配器由分配盘及安装于分配盘上的泡罩组成，泡罩的使用可以均匀分配反应介质，改善其内部流动状况，实现与催化剂的良好接触，从而达到径向和轴向的均匀分布。但是通过常规的试凑法，设计效率低，且难以精准找到较佳的结构特性参数，以达到避免或降低流致磨损率，提升气固接触效率的目的。为此，本发明的目的在于提供一种基于智能优化算法的催化汽油脱硫反应器分配盘抗流致磨损设计方法，基于智能优化算法对分配盘的结构参数进行优化选择，从而降低分配盘表面的流致磨损率，提升气固两相流的气固接触效率，提高催化裂化汽油的脱硫深度，达到国家环境保护的要求。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种基于智能优化算法的催化汽油脱硫反应器分配盘抗流致磨损设计方法。

本发明所采用的技术方案包括：

步骤1)根据催化汽油脱硫反应器的原始结构参数，初步选定若干可调变量并对各个可调变量的具体阈值进行设定；

步骤2)采用筛选试验设计方法对催化汽油脱硫反应器分配盘的可调变量进行筛选，筛选保留的可调变量作为影响变量；

步骤3)采用拉丁超立方抽样方法对步骤2)获得的各个影响变量进行抽样构建不同设计方案，并对不同的设计方案进行数值模拟计算获得流致磨损率E和气固接触效率C_E；

具体是通过将给定的影响变量随机化，即将步骤1)中的影响变量划分为相等的概率区间，从每个区间中生成随机值，每个区间中值的数量与区间中的值出现概率呈正比。