[发明专利]微气泡尺寸对油品加氢脱硫效果影响的计算方法

权利要求书

1.一种微气泡尺寸对油品加氢脱硫效果影响的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

(A)构建加氢脱硫宏观反应动力学方程：k_s为反应速率常数，C_s为硫化物浓度，为氢气浓度；

(B)当不考虑氢气参与的其它反应时，依据氧气传质速率和反应消耗速率相等的关系，可得如下传质平衡方程式：

k_Ga(P_A/H_A-C_Ai)＝k_La(C_Ai-C_A)＝k_Sa_S(C_A-C_AS)＝(1-φ_G)(-r_A) (2)，A～D分别代表H₂、硫化物、相应的脱硫产物烷烃和H₂S，它们在液相中的浓度分别以C_A、C_B、C_c、C_D来表示；

(C)构建液相反应物浓度数学模型：假定反应器可近似为平推流反应器，反应物A、B在固体催化剂表面进行反应，A和B的进料量分别为F_B0和F_A0，单位为mol/s，反应器内有效体积为V，单位为m³，催化剂床层高度为L_b，单位为m；

依据平推流反应器数学模型，根据硫化物B的物料平衡关系可以推导出下式：

F_B0dX_B＝-r_BdV (3)

X_B为脱硫率，及dV＝A_edx＝S₀εdx,F_B＝F_B0(1-X_B)，可推导得到F_A～F_D在催化剂床层不同高度处变化情况的数学表达式分别为：

其中，r_A＝-k_AC_AS^mC_BSⁿ，r_B＝-k_BC_AS^mC_BSⁿ，r_A＝2r_B，且F_B＝Q_BC_B,则可推导得到C_B的数学表达式为：

边界条件：

当x＝0时，C_A＝C_A0，C_B＝C_B0，C_C＝0，C_D＝0

当x＝L_b时，C_A＝C_Af，C_B＝C_Bf，C_C＝C_Cf，C_D＝C_Df；

(D)建立所述方程式(2)中的P_A与F_A之间的关系式，具体公式如下：

其中，P_T为操作压力，P_A为氢气分压，F_A、F_D分别是氢气与气相产物的气体流量；

通过联立上述(1)-(9)方程式，在已知反应器入口处浓度C_A0、C_B0，计算得到微气泡大小一定时体系实际C_A以及C_B的大小以体现微气泡大小对加氢脱硫反应效果的影响；

上述公式中，H_A-亨利系数，MPa·m³/mol；

P-操作压力，atm；

a-气-液相界面积，m²/m³；

a_S-液-固相界面积，m²/m³；

n,m-反应级数；

F-摩尔流量，mol/s；

Q-体积流量，m³/s；

P-压力，Pa；

V-反应器体积，m³；

r-反应速率，mol·m^-3·s^-1；

X-转化率，％；

C-组分浓度，mol/m³；

k-反应速率常数，s^-1；

k_G、k_L、k_S——气侧，液侧、固侧传质系数，m/s

S₀-反应器横截面积，m²；

ε-床层空隙率；

-气含率，m³/m³。