[发明专利]基于催化剂浓度变化的分子级催化裂化反应产物预测方法和装置

说明书

本申请实施例提供一种基于催化剂浓度变化的分子级催化裂化反应产物预测方法和装置。其中，基于催化剂浓度变化的分子级催化裂化反应产物预测方法包括：将提升管反应器的裂化反应区划分为多个微分单元；根据第一催化剂浓度值，利用分子动力学反应方程，对分子组分物料在第一微分单元内的第一催化裂化反应的产物进行预测；根据第一催化裂化反应生成的每一种产物分子的摩尔含量，得到第二微分单元入口处的第二催化剂浓度值；根据第二催化剂浓度值，利用分子动力学反应方程，对分子组分物料在第二微分单元内的第二催化裂化反应的产物进行预测，直至完成多个微分单元中每一个微分单元内的催化裂化反应的产物的预测。

技术领域

本申请涉及炼油加工技术领域，特别涉及一种基于催化剂浓度变化的分子级催化裂化反应产物预测方法和装置。

背景技术

现有技术中，由于结构导向集总结构（structure oriented lumping，SOL）模型本身较为复杂，分子级别的反应模型运算量过大，受前期计算机运算能力的制约，催化裂化反应分子模拟对反应物浓度维度的分布作简化考虑：将催化裂化提升管反应器假设为一维拟均相反应器，反应组分浓度只是提升管长度的函数；所有的催化裂化反应均发生在相同的活性中心（可以使用催化剂浓度变化来表征）。

然而，催化裂化反应以裂化为主，在催化裂化反应过程中，油气沿着提升管上行过程中，反应深度逐渐加大，小分子产物的摩尔浓度逐渐增加，体系膨胀，催化剂的浓度随着变化，单位体积内的活性中心数量发生改变。假设所有的催化裂化反应均发生在相同的活性中心，会降低反应过程模拟计算的精度。

因此，如何基于提升管反应器内催化剂浓度的变化，使用反应过程模型对分子组分物料在催化裂化反应过程中的产物进行更加准确的预测，是亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种基于催化剂浓度变化的分子级催化裂化反应产物预测方法和装置，用于基于提升管反应器内催化剂浓度的变化，使用反应过程模型对分子组分物料在催化裂化反应过程中的产物进行更加准确的预测。

本申请实施例之一提供一种基于催化剂浓度变化的分子级催化裂化反应产物预测方法，所述方法包括：将提升管反应器的裂化反应区划分为多个微分单元；根据第一催化剂浓度值，利用分子动力学反应方程，对分子组分物料在第一微分单元内的第一催化裂化反应的产物进行预测；其中，所述第一催化剂浓度值为所述裂化反应区入口处的催化剂的浓度值，所述第一微分单元为位于所述裂化反应区入口处的微分单元；根据所述第一催化裂化反应生成的每一种产物分子的摩尔含量，得到第二微分单元入口处的第二催化剂浓度值；根据所述第二催化剂浓度值，利用分子动力学反应方程，对分子组分物料在第二微分单元内的第二催化裂化反应的产物进行预测，直至完成所述多个微分单元中每一个微分单元内的裂化反应的产物的预测；其中，所述第二微分单元与所述第一微分单元相邻。

在一些实施例中，所述根据所述第一催化裂化反应生成的每一种产物分子的摩尔含量，得到第二微分单元入口处的第二催化剂浓度值，包括：根据所述第一催化裂化反应生成的每一种产物分子的摩尔含量，得到所述第一催化裂化反应生成的产物的混合密度；根据所述第一催化裂化反应生成的产物的混合密度，计算得到所述第二催化剂浓度值。

在一些实施例中，所述根据所述第一催化裂化反应生成的每一种产物分子的摩尔含量，得到所述第一催化裂化反应生成的产物的混合密度，包括：根据所述第一催化裂化反应生成的每一种产物分子的摩尔含量，利用结构导向集总方法表示的结构基团的摩尔质量计算得到所述第一催化裂化反应生成的每一种产物分子的分子量；根据所述第一催化裂化反应生成的每一种产物分子的分子量，利用以下公式得到所述第一催化裂化反应生成的产物的平均分子量：

其中，为所述第一催化裂化反应生成的第i种产物分子的摩尔含量，为所述第一催化裂化反应生成的第i种产物分子的分子量，为所述第一催化裂化反应生成的产物的平均分子量；根据所述第一催化裂化反应生成的产物的平均分子量，得到所述第一催化裂化反应生成的产物的混合密度。