[发明专利]变压吸附装置最优吸附时间确定方法及系统

权利要求书

1.一种变压吸附装置最优吸附时间确定方法，其特征在于，包括：

步骤S1：根据变压吸附装置装填吸附剂类别的不同，将变压吸附装置划分成不同的吸附层，并采用吸附平衡方程、传质速率方程和总传质平衡方程，建立所述变压吸附装置的数学模拟模型；

步骤S2：根据所述变压吸附装置的设计参数和操作参数，设定所述变压吸附装置的数学模拟模型的吸附平衡动力学参数初始值；

步骤S3：对所述变压吸附装置的数学模拟模型进行数学求解，获取产品氢组成和流量，同时获取原料气中预定组分气体穿透预定吸附层的时间；

步骤S4：判断步骤S3求解结果中的产品氢组成和流量是否满足预设计算要求，若未满足预设计算要求，则修正步骤S2中的吸附平衡动力学参数初始值；若满足预设计算要求，则执行步骤S5；

步骤S5：建立所述变压吸附装置的非线性规划模型；

步骤S6：对所述变压吸附装置的非线性规划模型进行求解；在求解时，以所述变压吸附装置的吸附时间为优化变量，以最大化产品氢回收率为目标函数值，以产品氢氢纯度大于或等于预设纯度值以及原料气中预定组分气体不能穿透预定吸附层为约束条件；其中，所述变压吸附装置的吸附时间的初始值根据理论计算的穿透时间进行设置；

步骤S7：判断步骤S6的求解是否达到退出条件，其中，退出条件为：总增加吸附时间达到预设限制条件或连续两次非线性规划优化目标函数值没有改进；若是，则退出求解过程，并将此时得到的吸附时间作为所述变压吸附装置的最优吸附时间；否则，修改所述非线性规划模型中的吸附时间变量，并返回步骤S6；

其中，所述步骤S1中的吸附平衡方程为：

其中，θ_i表示待吸附的混合气体中，某层吸附剂上气体组分i的覆盖率；P_i表示待吸附的混合气体中，气体组分i的分压；B_i表示气体组分i在该层吸附剂上的兰格缪尔吸附常数；B_ij表示包含组分i和组分j的二元气体混合物中组分i在该层吸附剂上的兰格缪尔吸附常数；K_ij表示包含组分i和组分j的二元气体混合物在该层吸附剂上吸附时组分j对组分i吸附作用的影响程度；K_i,mix表示待吸附的混合气体中所有气体组分对气体组分i的吸附作用影响参数；

其中，所述步骤S2中的变压吸附装置的设计参数包括变压吸附装置高度、内径及吸附剂装填量、类别、孔容和比表面积；变压吸附装置的操作参数包括原料气流量、组成及吸附操作温度、压力和理论穿透时间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中的变压吸附装置的数学模拟模型的吸附平衡动力学参数包括：扩散系数、传质系数、pelect数和兰格缪尔吸附平衡常数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中判断产品氢组成和流量是否满足预设计算要求是指判断步骤S3求解结果中的产品氢组成和流量与工业实际装置获取的产品氢组成和流量的相对偏差是否控制在1％～5％以内。