[发明专利]催裂化装置常规再生的再生烟气成份动态软测量方法

权利要求书

1.催裂化装置常规再生工艺的再生烟气成分动态软测量方法，其特征在于，是在上位机上按照以下步骤实现的：

步骤(1)所述上位机利用实时数据库RTDB在线地从分布式控制系统DCS取得现场数据，实验室信息管理系统LIMS取得化验数据，其中，

现场数据：包括再生器内温度，主风流量，原料进料量，反应器出口温度，

化验数据：包括CO含量，CO₂含量，再生定碳，待生定碳；

步骤(2)建立再生器机理分析动态模型，并基于生产过程的实时测量数据，在线按以下步骤进行计算：

步骤(2.1)得到含有总耗氧速率R₀的方程，具体求解R₀需要和步骤(2.2)的方程联立，

Ro(kd)=0.21Ra1(kd)-Ra2(k)ωoi(kd)]]>

=0.21Ra1(kd)-Ra2(k)((ωoo(k+1))-EXP(-Ra2(k)Ts/Vrg)ωoo(k))1-EXP(-Ra2(k)Ts/Vg),m3/h]]>

其中，k_d＝k-T_d/T_s，

R_a1：再生器进口总风量，m³/h，

R_a2：再生器出口烟气总流量，m³/h，

R_O：总耗氧速率，m³/h，

ω_oo：再生器出口烟气氧含量，％，

ω_oi：进再生器稀相氧含量，％，

k：表示第k个离散时刻，

T_s：采样时间，h，

V_rg：再生器稀相容积，m³，

T_d：烟气进入再生器稀相到离开再生器的延时时间，h，

步骤(2.2)按下式估计再生烟气的组成性质，其中包括再生器出口烟气比热和再生器出口烟气密度，

再生器出口烟气比热：

再生器出口烟气密度：

ρa2=ρCO2×ωCO2+ρCO×ωCO+ρO2×ωO2+ρH2O×ωH2O+ρN2×ωN2,kg/m3]]>

其中，再生器出口烟气的一氧化碳含量：ω_co＝u_CO/R_a2，％，

再生器出口烟气的二氧化碳含量：ωCO2=uCO2/Ra2,%,]]>

再生器出口烟气的水蒸气含量：ωH2O=uH2O/Ra2,%,]]>

再生器出口烟气的氧气含量：ωO2=uO2/Ra2,%,]]>

再生器出口烟气的氮气含量：ωN2=1-ωO2-ωCO2-ωCO-ωH2O,%,]]>

再生器出口烟气的一氧化碳流量：

u_CO＝R_O(1/(1+β))/((0.5+β)/(1+β)+3α)，m³/h，

其中，α为吸附在催化剂上的焦炭的氢、碳质量比，为已知值，

β为再生反应烟气中CO₂与CO含量之比，其值将通过迭代校正的方法逼近真值，初始值由下式估计：

β＝10PY[1+(T-793)×0.001797]，T＞793K

T：再生反应温度，℃，

P：再生反应压力，N/m²，

Y：氧的摩尔分数，％，

β具体迭代校正的过程将在步骤(4)中介绍，

再生器出口烟气的二氧化碳流量：

uCO2=RO(β/(1+β))/((0.5+β)/(1+β)+3α),m3/h,]]>

再生器出口烟气的水蒸气流量：uH2O=6αRO/(((0.5+β)/(1+β)+3α),m3/h,]]>

再生器出口烟气的氧气流量：uO2=Ra2×ωO2,m3/h,]]>

再生器出口烟气的氮气流量：uN2=0.79Ra1,m3/h,]]>

再生器出口烟气总流量：Ra2=uH2O+uCO2+uCO+uO2+uN2,m3/h,]]>

上式中除N₂外，其它气体的流量都用R_a2来表示，将上面再生器出口烟气总流量R_a2计算式和步骤(2.1)中关于总耗氧速率R₀的方程联立，可解出R_a2和总耗氧速率R_0，C_a2：再生器出口烟气比热，J/kg/℃，

二氧化碳气体比热，J/kg/℃，

C_CO：一氧化碳气体比热，J/kg/℃，

氧气比热，J/kg/℃，

水蒸气比热，J/kg/℃，

氮气比热，J/kg/℃，

ρ_a2：再生器出口烟气密度，kg/m³，

二氧化碳气体密度，kg/m³，

ρ_CO：一氧化碳气体密度，kg/m³，

氧气密度，kg/m³，

水蒸气密度，kg/m³，

氮气密度，kg/m³，

步骤(2.3)按下式估计待生催化剂循环量R_C1、再生催化剂循环量R_C2，

R_C1-R_C2＝(H(k_d)-H(k_d-1))/T_S

Q_C＝R_C2C_CT_C2-R_C1C_CT_C1＝Q_O-Q_a-Q_L-Q_T-Q_D-Q_q

R_C1：待生催化剂循环量，kg/h，

R_C2：再生催化剂循环量，kg/h，

H：再生器藏量，kg，

Q_C：催化剂带走热量，J/h，

T_C1：进再生器的催化剂温度，℃，

T_C2：出再生器的催化剂温度，℃，

Q_O：单位时间总烧焦热，J/h，

Q_a：烟气带走热量，J/h，

Q_L：热散失，J/h，

Q_T：脱附热，J/h，

Q_D：动态蓄热，J/h，

Q_q：取热器散热，J/h，

步骤(2.4)估算总生焦量W_c生焦率φ：

WC=R0×122.4(0.5+β1+β+3α)×12,kg/h]]>

φ=WCRC1,%]]>

其中，α为吸附在催化剂上的焦炭的氢、碳质量比，为已知值，

步骤(2.5)估算待生定碳C_i和再生定碳C_rg：

Crg(kd)=kDO2uaDNRa(kd)log(21/ωOM(kd))/((-Hrgm(kd)(Prg(kd)+Pa)×kDO2×kRO2×uaDN]]>

×EXP(-ECB/R(Trg(kd)))-log(21/ωOM(kd))×Ra×kRO2×EXP(-ECB/R(Trg(kd))),%]]>

Ci=(RC2Crg(kd)+DHC)/RC1,%]]>

ω_OM：再生器密相氧气含量，计算时用ω_oi近似，％，

H_rgm：再生器密相藏量，kg，

P_rg：再生器内表压，N/m²，

Pa：大气压，N/m²，

k_DO2：扩散系数，

k_RO2：反应速率系数，

ECB：活化能，kJ，

T_rg：再生器温度，℃，

DHC：单位时间的生焦量，t/h；

步骤(3)建立再生器外部焚烧炉热量平衡模型，细估CO含量φ_CO，在焚烧炉中通入瓦斯辅助燃料的条件下：

φCO=ρa2Ra2Ca2(Tso-Tsi)+RaaCaa(Tso-Taa)+ρwpRwpCwp(Tso-Tw)-qwRwpRa2ρcoqCO,%]]>

ρ_a2：再生器出口烟气密度，kg/m³，

R_a2：再生器出口烟气总流量，m³/h，

C_a2：再生器出口烟气比热，J/kg/℃，

T_so：出焚烧炉的烟气温度，℃，

T_si：进焚烧炉的烟气温度，℃，

R_aa：通入焚烧炉的空气流量，m³/h，

C_aa：空气比热，J/kg/℃，

ρ_wp：瓦斯密度，kg/m³，

R_wp：瓦斯流量，m³/h，

C_wp：瓦斯比热，J/kg/℃，

T_w：进焚烧炉前的瓦斯温度，℃，

q_w：瓦斯的热值，J/m³，

ρ_co：一氧化碳密度，kg/m³，

q_CO：一氧化碳热值，J/kg；

步骤(4)迭代校正过程，

步骤(4.1)通过焚烧炉热量平衡，计算得到更加准确的CO含量，再利用该CO含量计算出更准确的β值，

步骤(4.2)采用步骤(4.1)得到的更新后的β值，对再生器的各烟气成分，包括一氧化碳，二氧化碳，氧气，氮气和水蒸气，按照步骤(2)进行重新估计，得到新的烟气比热和密度，

步骤(4.3)把步骤(4.2)得到的新的烟气比热和密度，代入步骤(3)中的焚烧炉热量平衡模型，反复迭代直至收敛，然后送到DCS显示和使用，收敛条件为：

|φ_CO(k)-φ_CO(k-1)|≤ε

φ_CO(k)---当前步再生CO浓度计算值，

φ_CO(k-1)---上一步再生CO浓度计算值，

ε---按照实际生产的精度要求设定，0.1％-0.5％；

步骤(5)根据包括CO含量，CO₂含量，再生定碳，待生定碳的化验值，在线校正上述各量的估计值，利用寻优方法对参数进行调整，从而达到动态跟踪实际工况变化的目的，

步骤(5.1)将化验数据直接输入至上位机中，手工选择化验数据的日期和时间，程序将根据输入的日期和时间，查找到对应的历史数据，历史数据包括当时的现场变量和估计值，

步骤(5.2)比较化验数据和估计值，将偏差补偿于原模型中，

步骤(5.3)在程序中手工设定新历史数据时间T₁和总历史数据时间T₂，T₂＞T₁，每输入时间跨度达到T₁的化验数据，程序将对最近T₂时间内的化验数据，按照步骤(2)到步骤(4)的过程，进行新的参数估计，从而有效跟踪当前的工况动态变化。