[发明专利]一种获取工业加氢裂化反应中催化剂体相温度分布的方法

摘要

本发明提供一种获取工业加氢裂化反应中催化剂体相温度分布的方法，包括步骤：1)催化剂性质参数和温度数据的测定：2)对于催化剂内联通的几何区域划分和填充，3)基于各自的边界条件逐个求解傅立叶导热方程，4)对于确立的耦合偏微分方程组的求解，5)对于所获取的离散数据点进行样条插值计算催化剂截面的整体温度分布。本发明提出的方法，为催化剂制备生产的几何尺度及所用材料及其配比提供了基础和依据。此类方法对于工业加氢裂化催化剂的生产过程改进与优化有着广泛的适用性。

主权项

一种获取工业加氢裂化反应中催化剂体相温度分布的方法，其特征在于，包括步骤：1)催化剂性质参数和温度数据的测定：A)采用催化剂截面扫描电镜照片，取其中0.01‑0.1μm²区域作为计算区域；在工业加氢裂化反应时收集反应体系的实测温度；测定催化剂的密度、导热系数、比热；B)计算区域的扫描电镜图片依次经过滤波、边界提取、对应的二值图边界溶胀、二值图对应封闭孔道区域的删除处理后获取一系列联通的几何域；2)对于催化剂内联通的几何区域划分和填充：A)对获取的几何域进行划分，将与整体矩形几何区域边界相交的封闭几何域划分为第I类区域，该类区域是与外界相连的催化剂体相“微区”；B)将与整体矩形几何区域边界不相交的封闭几何域划分为第III类区域，该类区域是与外界不相连的催化剂体相“微区”；C)将整体矩形几何区域中其余区域划分为第II类区域。该类区域视为催化剂内部的连通孔道区域；以不同颜色标示三类几何区域；3)基于各自的边界条件逐个求解傅立叶导热方程：A)对于第I区域Ω1，对每个子区域建立傅立叶导热方程及对应边界条件，边界Г1与矩形边界相交部分施以反应体系实测温度的随机的温度波动，并以其做为傅立叶导热方程的第一类边界条件；B)对于第II区域Ω2，对每个子区域建立傅立叶导热方程及对应边界条件，边界Г2为第I区域求解获得的Г1区域除与矩形边界相交部分外的计算温度；C)对于第III区域Ω3，对每个子区域建立傅立叶导热方程及对应边界条件，第III区域的边界条件同样视作第一类边界条件；4)对于确立的耦合偏微分方程组的求解，其包括以下步骤：A)选择具有局域性质的局域函数做为计算的基函数；B)将所选择具有局域性质的局域函数写为单体矩阵及单体向量形式；C)将区域内的所有单体矩阵组装成整体矩阵及整体向量形式；D)对于组装的整体矩阵进行预处理，对整体矩阵进行预处理后，其整体矩阵的条件数不大于10¹⁰；E)求解整体矩阵对应的方程计算解向量；F)通过解向量计算催化剂截面温度和/或温度差的布信息；G)重复A)‑F)计算第I、II及第III区域每个封闭域的温度和/或温度差分布；5)对于所获取的离散数据点进行样条插值计算催化剂截面的整体温度分布；所述样条插值计算采用样条曲面插值方式，具体为三次样条曲面、B样条曲面、U，V样条曲面中的一种。