一种气相热裂解反应的模拟方法及其模拟装置

本发明涉及石油化工领域，具体涉及了一种气相热裂解反应的模拟方法、一种气相热裂解反应的模拟装置，以及一种计算机可读存储介质。背景技术：1、气相热裂解是石油化工中的重要工艺过程，主要用于将重质烃类原料裂解为轻质烃类，如烯烃和烷烃。然而，气相热裂解过程的反应机理十分复杂，并且涉及大量的物种和反应途径，因此，对这种过程的研究和优化具有重要意义。2、传统的方法通常采用实验的手段直接研究气相热裂解过程，但这种方法成本高昂，且往往只能研究某一特定条件下的反应，难以全面了解气相热裂解过程。此外，通过实验手段获取的数据量有限，往往无法涵盖所有可能的反应途径，从而影响了对气相热裂解过程的全面理解和优化。3、近年来，计算机模拟技术在石油化工领域得到了广泛应用。通过构建反应网络，用以模拟气相热裂解过程，以便更好地理解其反应机理，优化生产过程。然而，传统的反应网络构建方法通常需要人工参与，效率低下，且容易出现遗漏。此外，由于反应网络中的反应途径和动力学参数需要基于实验数据进行拟合，因此，这种方法的准确性仍然受限于可用的实验数据。4、为了解决现有技术中存在的上述问题，本领域亟需一种气相热裂解的模拟技术，能够快速且全面涵盖气相热裂解过程中所有可能的反应途径，不仅具有较强的通用性，能够广泛应用于不同的短链烃类分子原料，而且能够更准确地模拟气相热裂解反应的实际生产过程，从而提高石油化工的效率和产品质量。技术实现思路1、以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。2、为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种气相热裂解反应的模拟方法、一种气相热裂解反应的模拟装置，以及一种计算机可读存储介质，能够快速且全面涵盖气相热裂解过程中所有可能的反应途径，不仅具有较强的通用性，能够广泛应用于不同的短链烃类分子原料，而且能够更准确地模拟气相热裂解反应的实际生产过程，从而提高石油化工的效率和产品质量。3、具体来说，根据本发明的第一方面提供的上述气相热裂解反应的模拟方法，包括以下步骤：选取若干种烃类物质，分别构建各所述烃类物质的单分子反应网络；整合各所述单分子反应网络，获得气相热裂解的合并反应网络；通过k-rvea算法，调整所述合并反应网络中的动力学参数，获得优化反应网络；以及根据所述优化反应网络，确定所述气相热裂解反应的最终模拟收率结果。4、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述烃类物质包括含碳数小于等于4的气相短烃，所述选取若干种烃类物质，分别构建各所述烃类物质的单分子反应网络的步骤包括：分别设定各所述气相短烃的反应系统的反应条件、终止条件，以及容差因子，以使各所述气相短烃在其对应的所述反应条件下，分别进行对应的所述单分子反应网络的构建；通过各所述容差因子限制对应的各所述单分子反应网络的规模；以及响应于各所述气相短烃的反应系统在其对应的所述反应条件下到达所述终止条件，结束对应的所述单分子反应网络的构建。5、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述气相短烃包括乙烷、丙烷、正丁烷和异丁烷。6、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述反应条件包括反应温度和反应温度，所述分别设定各所述气相短烃的反应系统的反应条件的步骤包括：分别设置各所述气相短烃的反应系统中包括的多个反应器各自的反应温度范围，以使各所述多个反应器的反应温度范围的组合到达各所述气相短烃的反应温度范围，其中，所述乙烷的反应温度范围为853.15k～1193.15k，所述丙烷的反应温度范围为853.15k～1173.15k，所述正丁烷的反应温度范围为853.15k～1173.15k，以及所述异丁烷的反应温度范围为853.15k～1153.15k；以及分别设置各所述气相短烃的反应系统的压力范围为1.0mpa～1.5mpa。7、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述终止条件为各所述气相短烃在其对应的反应系统中的摩尔转化率的转化阈值。8、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述容差因子包括第一容差因子和第二容差因子，所述第一容差因子用于筛选反应物质是否放入核心物质库，其中，反应物质包括所有参与反应的分子和自由基，第二容差因子用于判定各所述气相短烃的反应模拟过程是否终止。9、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述整合各所述单分子反应网络，获得气相热裂解的合并反应网络的步骤包括：以所述正丁烷的单分子反应网络作为第一反应网络，将所述乙烷的单分子反应网络中存在，但所述正丁烷的单分子反应网络中缺失的反应路径补充到所述第一反应网络中，获得第二反应网络；将所述丙烷的单分子反应网络中存在，但所述第二反应网络中缺失的反应路径补充到所述第二反应网络中，获得第三反应网络；以及将所述异丁烷的单分子反应网络中存在，但所述第三反应网络中缺失的反应路径补充到所述第三反应网络中，获得所述气相热裂解的合并反应网络。10、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述通过k-rvea算法，调整所述合并反应网络中的动力学参数，获得优化合并反应网络的步骤：对所述合并反应网络中的指前因子和活化能进行灵敏度分析，确定待优化的动力学参数；以及通过基于kriging模型的参考向量，引导k-rvea算法调整所述待优化的动力学参数，获得所述优化反应网络。11、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述对所述合并反应网络中的指前因子和活化能进行灵敏度分析，确定待优化的动力学参数的步骤包括：通过阿伦尼乌斯公式，计算所述合并反应网络中各反应的灵敏度绝对值；对所述各反应的灵敏度绝对值进行降位排序；以及选择排在灵敏度阈值之前的所述灵敏度绝对值所对应的反应的指前因子和活化能，作为所述待优化的动力学参数。12、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述通过基于kriging模型的参考向量，引导k-rvea算法调整所述待优化的动力学参数，获得所述优化反应网络的步骤包括：设定所述k-rvea算法中的第一约束参数，以及所述kriging模型的第二约束参数；通过拉丁超立方采样方法，获取各所述待优化的动力学参数的不同组合构建样本点集合，并在所述集合上进行函数评估；响应于完成所述集合的函数评估，去除所述集合中的重复样本点，并对每一个目标建立一个kriging模型，以生成第一解集；通过所述第一解集和在原解集中不存在的解，构成第二解集，计算所述第二解集的适应度，并更新所述第二解集和函数值，其中，所述原解集为在优化过程的当前阶段之前已经生成并评估过的解的集合；以及输出所有更新后的优化解，作为优化后的动力学参数，确定所述优化反应网络。13、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述根据所述优化反应网络，确定所述气相热裂解反应的最终模拟收率结果的步骤包括：通过所述优化反应网络，获得所述气相热裂解反应的模拟收率结果；获取所述模拟收率结果和实际收率结果差异的平方和；响应于所述差异的平方和小于预设值，确定所述模拟收率结果符合实际生产情况；以及响应于所述差异的平方和大于等于所述预设值，所述模拟收率结果不符合实际生产情况，继续通过所述k-rvea算法，调整所述合并反应网络中的动力学参数，更新所述优化反应网络。14、此外，根据本发明的第二方面提供的上述气相热裂解反应的模拟装置。该模拟装置包括：存储器；以及处理器。所述处理器连接所述存储器，并被配置用于实施本发明的第一方面提供的上述气相热裂解反应的模拟方法。15、此外，根据本发明的第三方面还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。所述计算机指令被处理器执行时，实施本发明的第一方面提供的上述的气相热裂解反应的模拟方法。