[发明专利]一种应用于重油加工工业反应器实时反应状态监控的系统

权利要求书

1.一种应用于重油加工工业反应器实时反应状态监控的系统，其特征在于，包括位于重油加工工业反应器外壳内部的工业反应器中心测温模块，设置在重油加工工业反应器外壳外侧的工业反应器外壳测温模块，所述的工业反应器中心测温模块和工业反应器外壳测温模块用于将测量的实时数据传递至数据处理模块，通过显示模块进行显示，所述的重油加工工业反应器外壳顶部和底部分别设置有比热分析模块，比热分析模块将离线或在线分析所得数据传递至数据处理模块。

2.根据权利要求1所述的一种应用于重油加工工业反应器实时反应状态监控的系统，其特征在于，所述的工业反应器中心测温模块，为伸入反应器管内的若干热敏电偶，从上之下分布有测温点L个测温点，L≥4。

3.根据权利要求1所述的一种应用于重油加工工业反应器实时反应状态监控的系统，其特征在于，所述的工业反应器外壳测温模块，为分布于重油加工工业反应器外壳上的反应器加热套，反应器加热套外壁上设置L个测温点，对应内部测温点，共计L个测温点，L≥4。

4.根据权利要求1所述的一种应用于重油加工工业反应器实时反应状态监控的系统，其特征在于，所述的数据处理模块为统合上述各个测量点测量数据，进行整合处理、实时积分的器件。

5.根据权利要求1所述的一种应用于重油加工工业反应器实时反应状态监控的系统，其特征在于，所述的物料比热分析模块，可通过离线或在线的方法将反应器进口端以及出口端油品的比热数据输入数据处理模块进行后续分析。

6.根据权利要求1所述的一种应用于重油加工工业反应器实时反应状态监控的系统，其特征在于，所述的数据处理模块，对于工业反应器主体上中的第n个测温点之处，可采用如下公式进行数据处理程序编程：

Q_R－Q_A－Q_E＝C_nvtT_n－C_n-1vtT_n-1

其中Q_R为反应放热量(kJ)，Q_A为反应吸热量(kJ)，Q_E为对流散热量(kJ)，C_n为重油物料流经第n个测温点处的恒压热容(kJ·kg^-1K^-1)，v为原料进料速度(kg·h^-1)，t为反应时间(h)，T_n为反应中心第n个测温点处温度(K)；

所述的反应放热量以及反应吸热量，定义Q为反应净放热量，令Q＝Q_R－Q_A。

所述的对流散热量采用如下公式计算：

Q_E＝α_TF(T_W,n－T_S)t

α_T＝33.5+0.21T_W,n

其中α_T为加热套外表面散热系数(kJ·m^-2h^-1K^-1)，F为对应测温点处反应器的外表面积(m²)，T_W，n为加热套外表面温度(K)，T_S为环境温度(K),t为时间(h)；

重油在反应时间t时刻，流经第n个测温点时，在该处的反应净放热量Qⁿ有：

Qⁿ＝C_nvtT_n-C_n-1vtT_n-1+(33.5+0.21T_W，n)F(T_W，n-T_S)t

即：

Qⁿ＝(C_nvtT_n)′+(33.5+0.21T_W，n)F(T_W，n-T_S)t

＝C_nvt(T_n)′+(C_n)′vtT_n+(33.5+0.21T_W，n)F(T_W，n-T_S)t

对于任意选定的一个时间段t₂-t₁，定义f_n(t)表示第n个测温点处温度随时间t变化的连续函数；

如上所述的热容数据以及热容导数数据，由比热分析模块分析提供，反应器进口分析比热结果记为C_in，反应器出口分析比热结果即为C_out；

则:

C_n＝C_in+R(n)/L

如上所述的比热变化公式中的R(n)，与物料性质有关，可通过离线分析得到，且有：

C_L＝C_out

易得，

(C_n)′＝R′(n)/L

定义单位时间净放热量将T_n、(T_n)’、C_n、(C_n)’代入Qⁿ计算公式，有：

最终有：

7.根据权利要求6所述的一种应用于重油加工工业反应器实时反应状态监控的系统，其特征在于，所述的时间段t₂-t₁，可以为1s-6h。