本发明专利技术提供了一种焦炭塔反应器内温度场分布的确定方法和装置，其中，该方法包括：对目标重油进行组分分析和热反应分析，以确定目标重油的集总组分和集总反应模型；根据集总反应模型，建立各集总组分之间的相互转化方程式组和热量变化方程式组；通过稳态计算方法，确定反应过程中各组分的产率结果；从反应过程中不同组分的产率选取组分组成和温度值；将选取的组分组成和温度值，作为初始值，在预定的反应器中采用计算流体力学，确定焦炭塔内不同位置的温度场分布。通过上述方案达到建立延迟焦化工艺中焦炭塔反应器全周期生产过程的内部温度场时空分布预测与计算，从而能够对生产过程进行精准调控的技术效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于油气勘探，尤其涉及一种焦炭塔反应器内温度场分布的确定方法和装置。
技术介绍
1、延迟焦化装置是重油加工的主要装置，焦炭塔是延迟焦化装置的反应器。通常一个加热炉对应两个焦炭塔，一个进行生焦操作，一个进行除焦操作，一般18-24小时切换一次。焦炭塔气体循环预热技术，可以将焦炭塔安全、精准地预热到需要的温度，从而可以满足原料在焦炭塔内进行裂解和缩合反应的条件，避免弹丸焦、粉焦等低强度劣质石油焦产生，以达到提高产品质量、节能减排和清洁生产的目的。
2、然而，针对焦炭塔反应器而言，目前一般是采用有限元软件ansys对焦炭塔生产过程中预热、进油、蒸气冷却和水冷等进行模拟，计算出塔壁与塔内介质温度场换热系数并预测塔壁寿命，这种方式仅考虑了塔壁附近的热量传递，没有模拟焦炭塔内部的流动和反应状况，从而无法对生产过程进行精准控制。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种焦炭塔反应器内温度场分布的确定方法和装置，建立延迟焦化工艺中焦炭塔反应器在全周期生产过程的内部温度场的时空分布预测与计算，从而能够对生产过程进行精准调控。
2、本专利技术提供一种焦炭塔反应器内温度场分布的确定方法和装置实现的手段：
3、一种焦炭塔反应器内温度场分布的确定方法，所述方法包括：
4、对目标重油进行组分分析和热反应分析，以确定所述目标重油的集总组分和集总反应模型；
5、根据所述集总反应模型，建立各集总组分之间的相互转化方程式组和热量变化方程式组；</p>6、根据所述集总反应模型、所述相互转化方程式组和热量变化方程式组，通过稳态计算方法，确定恒温反应过程或变温反应过程中各组分的产率结果；
7、从恒温反应过程或变温反应过程中不同组分的产率结果中选取组分组成和温度值；
8、将选取的组分组成和温度值，作为初始值，在预定的反应器中采用计算流体力学，确定出焦炭塔内不同位置的温度场分布。
9、在一个实施方式中，在预定的反应器中采用计算流体力学，确定出焦炭塔内不同位置的温度场分布，包括：
10、通过所述计算流体力学表征所述焦炭塔内轻质气相、液相重油和固相焦炭之间的热量交换方程和化学反应引起的焦炭塔内轻质气相、液相重油和固相焦炭之间的物质的量所发生的变化；
11、通过所述计算流体力学，确定焦炭塔内不同位置的温度场分布。
12、在一个实施方式中，所述焦炭塔内轻质气相、液相重油和固相焦炭之间的热量交换方程表示为：
13、s1,2＝γ1,2a1,2(t2-t1)
14、s1,3＝γ1,3a1,3(t3-t1)
15、其中，s1,2表示气相与液相之间的传热量，s1,3表示为气相与固相之间的传热量，a表示单位床层体积的相间接触面积。
16、在一个实施方式中，根据所述集总反应模型、所述相互转化方程式组和热量变化方程式组，通过稳态计算方法，确定恒温反应过程中各组分的产率结果，包括：
17、设定所述焦炭塔的反应温度为恒定温度值；
18、在摒除反应过程的吸热、放热以及壁面散热对所述焦炭塔内部温度影响的情况下，根据所述恒定温度值计算反应速率常数，并设置反应过程中的迭代时间步长为第一步长；
19、根据所述集总反应模型和所述相互转化方程式组，基于所述反应速率常数和所述第一步长，计算得到各组分的产率随时间的变化值。
20、在一个实施方式中，根据所述集总反应模型、所述相互转化方程式组和热量变化方程式组，通过稳态计算方法，确定变温反应过程中各组分的产率结果，包括：
21、设定所述焦炭塔反应的初始温度为第一温度；
22、在考虑反应过程的吸热、放热以及壁面散热对所述焦炭塔内部温度影响的情况下，根据所述第一温度计算反应速率常数，并设置反应过程的迭代时间步长为第二步长以及温度场的更新迭代时间步长为第三步长；
23、根据所述集总反应模型、所述热量变化方程组化方程式组、不同组分反应过程中释放或吸收的热量值，基于所述第一温度、第二步长和第三步长，对所述焦炭塔内的温度进行迭代更新，并计算得到各组分的产率随时间的变化值。
24、在一个实施方式中，将选取的组分组成和温度值，作为初始值，在预定的反应器中采用计算流体力学，确定焦炭塔内不同位置的温度场分布，包括：
25、按照选取的组分组成和温度值，对所述预定的反应器进行初始设置；
26、控制入料温度为预设温度，通过计算流体力学进行演化，得到所述焦炭塔在预设时间内的温度分布走向，并统计得到不同高度的径向温度分布图。
27、在一个实施方式中，所述目标重油的集总组分包括：组分类型和每种组分类型的质量分数，其中，组分类型包括以下至少之一：饱和烃、芳香烃、胶质、可溶性沥青质、气相饱和烃、中间相沥青质和焦炭。
28、一种焦炭塔反应器内温度场分布的确定装置，包括：
29、分析模块，用于对目标重油进行组分分析和热反应分析，以确定所述目标重油的集总组分和集总反应模型；
30、建立模块，用于根据所述集总反应模型，建立各集总组分之间的相互转化方程式组和热量变化方程式组；
31、确定模块，用于根据所述集总反应模型、所述相互转化方程式组和热量变化方程式组，通过稳态计算方法，确定恒温反应过程或变温反应过程中各组分的产率结果；
32、选取模块，用于从恒温反应过程或变温反应过程中不同组分的产率结果中选取组分组成和温度值；
33、计算模块，用于将选取的组分组成和温度值，作为初始值，在预定的反应器中采用计算流体力学，确定焦炭塔内不同位置的温度场分布。
34、一种计算设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现上述方法的步骤。
35、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述方法的步骤。
36、本专利技术提供的焦炭塔反应器内温度场分布的确定方法，通过对目标重油进行组分分析和热反应分析，以确定所述目标重油的集总组分和集总反应模型；根据所述集总反应模型，建立各集总组分之间的相互转化方程式组和热量变化方程式组；根据所述集总反应模型、所述相互转化方程式组和热量变化方程式组，通过稳态计算方法，确定恒温反应过程或变温反应过程中各组分的产率结果；从恒温反应过程或变温反应过程中不同组分的产率结果中选取组分组成和温度值；将选取的组分组成和温度值，作为初始值，在预定的反应器中采用计算流体力学，确定焦炭塔内不同位置的温度场分布。即，通过稳态计算仿真方法和计算流体力学，将稳态计算结果作为初始值代入到计算流体力学中，从而可以刻画焦炭塔宏观尺度平均温度变化规律，也能够描述焦炭塔内微观尺度温度在空间的非均匀分布特点。通过上述方案解决了现有的仅考虑了塔壁附近的热量传递，没有模拟焦炭塔内部的流动和反应状况，从而无法对生产过程进行精准控制的本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种焦炭塔反应器内温度场分布的确定方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在预定的反应器中采用计算流体力学，确定焦炭塔内不同位置的温度场分布，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述焦炭塔内轻质气相、液相重油和固相焦炭之间的热量交换方程表示为：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述集总反应模型、所述相互转化方程式组和热量变化方程式组，通过稳态计算方法，确定恒温反应过程中各组分的产率结果，包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述集总反应模型、所述相互转化方程式组和热量变化方程式组，通过稳态计算方法，确定变温反应过程中各组分的产率结果，包括：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将选取的组分组成和温度值，作为初始值，在预定的反应器中采用计算流体力学，确定焦炭塔内不同位置的温度场分布，包括：
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述目标重油的集总组分包括：组分类型和每种组分类型的质量分数，其中，组分类型包括以下物质：饱和烃、芳香烃、胶质、可溶性沥青质、气相饱和烃、中间相沥青质和焦炭。
8.一种焦炭塔反应器内温度场分布的确定装置，其特征在于，包括：
9.一种计算设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，其特征在于，所述处理器执行所述指令时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序/指令，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
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【技术特征摘要】
1.一种焦炭塔反应器内温度场分布的确定方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在预定的反应器中采用计算流体力学，确定焦炭塔内不同位置的温度场分布，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述焦炭塔内轻质气相、液相重油和固相焦炭之间的热量交换方程表示为：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述集总反应模型、所述相互转化方程式组和热量变化方程式组，通过稳态计算方法，确定恒温反应过程中各组分的产率结果，包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述集总反应模型、所述相互转化方程式组和热量变化方程式组，通过稳态计算方法，确定变温反应过程中各组分的产率结果，包括：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：王路海，张勇，曹玉亭，陈渤燕，刘银东，葛蔚，王丽涛，陈飞国，许倩，杨行，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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