[发明专利]MIHA纯气动操作条件下反应速率及转化率调控模型建模方法

权利要求书

1.一种MIHA纯气动操作条件下反应速率及转化率调控模型建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

设氢气和含沥青质分别为A和B，且两者以化学计量比1∶1发生反应，即两者的宏观反应速率相等，此时B的反应级数为0.5；当不考虑催化剂表面液固传质阻力对宏观反应速率的影响时，单位体积催化剂下A的宏观反应速率r_A依据其定义简化如下：

其中，k_A为A的本征反应速率常数，k_G为气相传质系数，k_L为液相传质系数，P_G为气泡内气体压力，a为相界面积，H_A为亨利系数；为反应器内B的平均摩尔浓度；

由于A和B反应的化学计量比为1∶1，因此，k_A等效为B的本征反应速率常数k_B；质量空速下，B的本征反应速率常数k_B⁰表示为：

将催化剂质量换算为体积并进行单位简化，A和B的实际本征反应速率常数k_A和k_B表示如下：

其中，ρ_c和w_c分别为催化剂密度和实际用量，ρ_L为液体密度，T为体系温度；

H_A表示如下：

其中M₁为液体原料油品摩尔质量；

与B的转化率R_T及其初始浓度C_B0有关，即：

C_B0与油品密度、含硫沥青质质量分数及其摩尔质量有关，即：

其中，M_B为B的摩尔质量，w_B为油品中B的质量分数；

R_T与反应速率r_A及单位时间进入反应器的B的摩尔数N_L有关，对于纯气动操作条件下的全混流气液反应器，反应器内各处B的宏观反应速率视为相等，即：

R_T＝r_A/N_L (7)

其中，N_L结合式(6)按下式计算：

上式考虑到N_L和r_A的单位一致；其中，Q_L为液体循环流量，V_C为反应器内催化剂的体积，V_C与催化剂密度ρ_c有关，基于下式计算：

V_C＝ρ_LS₀H₀(1-φ_G)w_c/ρ_C (8)

其中，H₀为反应器初始液位高度，S₀和反应器横截面积，φ_G为气含率；

结合式(7)～(9)可得：

将上式代入式(5)可得：

将式(3)和(10)代入方程(1)可得：

基于式(9)、(11)获取反应速率及转化率模型。