[发明专利]一种渣油气化炉炉膛内气体组分浓度在线软测量方法

摘要

一种渣油气化炉炉膛内气体组分浓度在线软测量方法，所建立的模型基于气化炉内流体下行流动的特性，将反应器分解为以平推流或全混流来描述其流动状况的理想反应器的串联组合，利用反应过程的动力学模型建立理想反应器的机理模型，通过在线求解数学模型得到气化炉内气体组分浓度的实时数据，分为三个部分：运行数据采集部分、数学模型部分和在线计算部分，其中运行数据采集部分包括采集原料渣油元素分析及工业分析、渣油及气化剂进料量与进料温度、气化炉结构参数的实时数据；数学模型部分包括根据反应器模型中气固相质量、能量和动量衡算建立气化炉的动态数学模型；在线计算部分通过接收采集数据、编程计算、输出炉内气体组分分布信息。

主权项

1.一种壳牌渣油气化炉炉膛内气体组分浓度在线软测量方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：根据气化炉内发生的化学反应对气化炉进行分区，包括热解区和气化区；步骤2：根据模型计算精度及计算速度的要求确定气化区全混流反应器个数，确定气化区建模时存在返混段采用的全混流反应器个数，同时确定平推流段采用正交配置法求解时的内配置点数；步骤3：采集实际工业装置气化炉的操作数据及原料渣油组成作为模型输入变量；步骤4：根据进料参数对气化炉热解区作元素平衡分析及能量衡算，以获得进入气化区物料的初始组成及温度；步骤5：根据气化区发生的化学反应及相关反应的动力学方程计算均相反应及非均相反应速率：式中，代表均相反应m的反应速率，k_m代表均相反应m的反应速率常数，C_A、C_B代表均相反应物浓度，x、y代表反应级数，代表非均相反应m的反应速率，K_diff,m代表非均相反应m中气体扩散到炭黑表面的速率常数，K_s,m代表非均相反应m中炭黑表面的化学反应速率常数，K_dash,m代表非均相反应m中气体通过灰层扩散到未反应核表面的速率常数，Y代表非均相反应m中未反应核的直径与初始炭黑直径的比值，P_i‑P_i^*代表非均相反应m中的气体组分有效分压力；步骤6：计算气化区内的反应源项，包括质量和能量源项；步骤7：计算气化炉的热损失，即为气化炉壁面与空气的自然对流传热；步骤8：分别对全混流段和平推流段作质量、能量和动量衡算，其中平推流段进口物料为全混流段出口物料，并计算反应段内气固相流速与固体颗粒浓度；步骤9：求解微分方程，输出当前时刻气化炉内气体组分浓度的计算结果，再重复步骤3～步骤8计算下一时刻气化炉内的气体组分浓度分布。