JP7140951B2 - 分子ベースの方程式指向型リアクタシミュレーションシステムとそのモデル縮約 - Google Patents
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Description
i) 同族系列の化合物の定義されたセット;
ii) 許容可能な反応の定義されたセット;
iii)リアクタ化合物の定義された特性;および
iv) 生成され、ローカルに格納された、事前に推定された熱力学的特性、
に基づいて方程式指向フォーマットで自動的にコード化される。その結果、リアクタ内の化学反応のモデルが、自動的にコード化された反応速度方程式のセットにより形成される。
図3-1、3-2および3-3は、実施形態においてモジュール123によって定義された1セットの同族系列の化合物を例示する表である。同族系列の個々の化合物は、反応物、生成物、または反応中間体であってもよい。ある実施形態では、同族系列の化合物のセットには、約2,000種が含まれ得る。
図4A-1~4A-7、4B-1および4B-2は、反応ネットワーク125によって考慮されるリアクタ内で起こり得る許容可能な反応の例を示す表である。いくつかの実施形態では、許容可能な反応は、反応ファミリ(reaction family)に従ってグループ化される。たとえば、6H飽和(Saturation6H)反応ファミリ(図4A-1~4A-7の最初の行に示されている)は、3個の水素分子による、純粋な炭化水素におけるベンゼン環の飽和反応に関係している。識別された特定の反応は、ベンゼン環が3個の水素分子(合計6つの水素原子)と反応して飽和シクロヘキサン環を形成する可逆反応である。4H飽和反応(Saturation4H)ファミリ(図4A-1~4A-7の2行目に示されている)は、2個の水素分子による、純粋な炭化水素におけるベンゼン環の飽和反応に関係している。識別された特定の反応には、アルキルナフタレンと2個の水素分子の反応が含まれる。開環(ROP)反応ファミリは、ナフテン環の開環反応に関係する。A6_3A4_2Ph1HT1(ジベンゾチオフェンと結合したフェナントレン)などのマルチコア構造では、コア間の相互リンクは通常、脱硫反応の前にクラックされる。
リアクタ化合物のプロパティとは、1セットの選択された熱力学的特性と物理的特性である。 モジュール121の1セットの熱力学的特性および物理的特性の例を表61に示す。MB EORXRブロック155において、包括的な熱力学モデルは必要ではない。したがって、表61のプロパティの一部を除外または省略することができる。当業者は、追加のプロパティを含めることにより、精度が向上する可能性が高いことを理解することができるが、そのトレードオフとして、コンピューティングリソースを増加させることが必要である。精度とパフォーマンスのバランスをとることは、技術的に周知のトレードオフである。
Cp(T)= Cp_a + Cp_b・T + Cp_c・T2 + Cp_d・T3 式3
Cp(T)= Cp_a + Cp_b・T + Cp_c・T2 式4
分子ベースの方程式指向型リアクタブロック155において、分子組成のプロパティは、定数値である。したがって、MBリアクタビルダ150は、分子ベースの方程式指向型リアクタブロック155にロードするためのローカルプロパティテーブル151を作成する。 表62に示されているのは、一実施形態において、MBリアクタビルダ150によって生成され、ローカルに格納されるローカルプロパティ(熱力学的プロパティ)テーブル151の一例である。ローカルプロパティテーブル151のデータは事前に推定されているため、メモリの使用量が減り、後続する演算速度が向上する。その結果、処理可能な化学種と反応の数は、従来の方程式指向型モデルの限界を克服する。事前推定は、「コア構造」に基づいて行うことができる。
多くの実施形態では、方法100(図1の152)には、1セットの反応速度方程式を方程式指向型(EO)形式で自動的にコード化することを含む。反応速度方程式152のセットは、通常、同族系列の化合物のセットを定義するモジュール123、許容可能な反応のセットを定義する反応ネットワーク125、リアクタ化合物のプロパティを定義するモジュール121、およびローカルに格納された、事前推定熱力学的特性151に基づいてコード化される。
MBリアクタビルダ150によって生成された初期リアクタモデルは、完全リアクタモデルと称される。図5のレジューサ155Aの非限定的な例に示されるように、完全リアクタモデルから縮約リアクタモデルを作成することによって、さらなる効果、特に処理時間の短縮を達成することができる。概要として、図1および2A、2Bで上述したMBリアクタビルダ150の後、MB EORXRブロック155の前にレジューサ155Aは動作する。レジューサ155AはMB EORXRブロック155内で発生するように示されているが、レジューサ155Aは、MB Reactor Builder150内で発生してもよいし、別の構成として共に発生してもよい。
図9は、本発明を実施することができるコンピュータネットワークまたは類似のデジタル処理環境を示す。
以下に、リアクタ内の化学反応をモデル化するコンピュータ実施方法を説明する。
解析時間をさらに改善するために、出願人は、モデルの縮約アプローチを開発した。これは、大規模な複数床リアクタモデルのパフォーマンスを改善するのに特に役立つ。
以下は、リアクタ内の化学反応をモデル化するコンピュータ実施方法の説明である。この例は、水素化分解/水素化処理用にMB EORXRによって作成された。
以下は、リアクタ内の化学反応をモデル化するコンピュータ実施方法の説明である。 この例は、水素化分解/水素化処理用にMB EORXRによって作成された。
なお、本発明は、実施の態様として以下の内容を含む。
〔態様1〕
コンピュータにより実施される、リアクタにおける化学反応をモデル化する方法であって、
i)前記リアクタ内の同族系列の化合物のセットを定義することによってリアクタ化合物を表現する過程であって、前記セット内の各同族系列は分子タイプおよび炭素数で構成され、前記炭素数は上限および下限の範囲を有する、表現する過程と、
ii)前記同族系列の化合物の定義されたセットに対する許容可能な反応のセットを定義する過程と、
iii)前記リアクタ化合物の特性を定義する過程と、
iv)前記同族系列の化合物の定義されたセットに基づいて、事前に推定された熱力学的特性を生成し、ローカルに格納する過程と、
v)前記同族系列の化合物の定義されたセットと、前記許容可能な反応の定義されたセットと、前記リアクタ化合物の定義された前記特性と、生成され、ローカルに格納された前記事前に推定された熱力学的特性とに基づいて、反応速度方程式のセットを方程式指向フォーマットで自動的にコード化する過程と、を備え、
前記自動的にコード化された反応速度方程式のセットは、前記リアクタ内の化学反応のモデルを形成する、方法。
〔態様2〕
態様1に記載の方法において、前記同族系列の前記分子タイプは、
水素分子(H2);ノルマルパラフィン(直鎖パラフィン);ピロール;ベンゼン;ピリジン;シクロヘキサン;チオフェン;テトラリン;ベンゾチオフェン;インドール;ナフタレン;キノロン;デカリン;テトラデカヒドロフェナントレン;フルオレン;テトラヒドロフェナントレン;フェナントレン;ベンゾキノリン;オクタデカヒドロクリセン;クリセン;ナフトキノリン;ピセン;ナフトベンゾチオフェン(難脱硫);ナフトベンゾチオフェン(難脱硫ではない);ジベンゾチオフェン(難脱硫);ジベンゾチオフェン(難脱硫ではない);カルバゾール;ベンゾカルバゾール;軽分子(<C4);テトラヒドロピロール;テトラヒドロチオフェン;ジヒドロベンゾチオフェン;ジヒドロインドール;テトラヒドロキノリン;オクタヒドロフェナントレン;テトラヒドロベンゾキノリン;テトラヒドロクリセン;テトラヒドロナフトキノリン;テトラヒドロピセン;フェニルナフタレン;硫化水素;ヘキサヒドロナフトベンゾチオフェン;テトラヒドロナフトベンゾチオフェン(難脱硫);テトラヒドロナフトベンゾチオフェン(難脱硫ではない);ビフェニル;ヘキサヒドロジベンゾチオフェン;ヘキサヒドロカルバゾール;ヘキサヒドロベンゾカルバゾール;テトラヒドロベンゾカルバゾール;オクタヒドロベンゾチオフェン;アンモニア;オクタヒドロインドール;オクタヒドロベンゾキノリン;オクタヒドロピセン;シクロヘキシルナフタレン;デカヒドロナフトベンゾチオフェン;シクロヘキシルベンゼン;ドデカヒドロジベンゾチオフェン;デカヒドロナフトベンゾキノリン;1つの分岐鎖を有するイソパラフィン;テトラデカヒドロベンゾキノリン;ヘキサヒドロフルオレン;複数の分岐鎖を有するイソパラフィン;硫化物/メルカプタン;テトラヒドロベンゾキノリン;テトラヒドロナフトキノリン;オクタヒドロナフトキノリン;ドデカヒドロカルバゾール;ヘキサデカヒドロナフトベンゾチオフェン;ビシクロヘキシル;ヘキサデカヒドロナフトキノリン;シクロヘキシルデカリン;ドデカヒドロナフトキノリン;クリセンと結合したナフタレン;ジベンゾチオフェンと結合したナフタレン;クリセンと結合したフェナントレン;ナフトベンゾチオフェンと結合したフェナントレン;ジベンゾチオフェンと結合したフェナントレン;クリセンと結合したクリセン;ナフトベンゾチオフェンと結合したクリセン;ピセンと結合したクリセン;ピセンと結合したピセン;ピセンと結合したナフトベンゾチオフェン;ナフトベンゾチオフェンと結合したナフトベンゾチオフェン;およびナフトベンゾチオフェンと結合したジベンゾチオフェンのうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、方法。
〔態様3〕
態様1に記載の方法において、前記同族系列の前記分子タイプは、ノルマルパラフィン、1つの分岐鎖を有するイソパラフィン、複数の分岐鎖を有するイソパラフィンのうちの1種以上の任意の組み合わせを含む方法。
〔態様4〕
態様1に記載の方法において、前記同族系列の前記分子タイプは、
ナフタレンと縮合したナフタレン;ベンゾチオフェンと縮合したナフタレン;インドールと縮合したナフタレン;キノリンと縮合したナフタレン;キノリンと縮合したキノリン;キノリンと縮合したベンゾチオフェン;キノリンと縮合したインドール;ナフタレンと縮合したビフェニル;キノリンと縮合したビフェニル;ベンゾチオフェンと縮合したベンゾチオフェン;インドールと縮合したベンゾチオフェン;ベンゾチオフェンと縮合したビフェニル;インドールと縮合したインドール;インドールと縮合したビフェニル;ナフタレンと縮合したフェナントレン;キノリンと縮合したフェナントレン;ベンゾチオフェンと縮合したフェナントレン;インドールと縮合したフェナントレン;フェナントレンと縮合したフェナントレン;フェナントレンと縮合したビフェニル;キノリンと縮合したベンゾキノリン;ベンゾチオフェンと縮合したベンゾキノリン;インドールと縮合したベンゾキノリン;フェナントレンと縮合したベンゾキノリン;ベンゾキノリンと縮合したベンゾキノリン;ベンゾキノリンと縮合したビフェニル;ナフタレンと縮合したジベンゾチオフェン(難脱硫);キノリンと縮合したジベンゾチオフェン(難脱硫);ベンゾチオフェンと縮合したジベンゾチオフェン(難脱硫);インドールと縮合したジベンゾチオフェン(難脱硫);フェナントレンと縮合したジベンゾチオフェン(難脱硫);ベンゾキノリンと縮合したジベンゾチオフェン(難脱硫);ナフタレンと縮合したジベンゾチオフェン(難脱硫ではない);ベンゾキノリンと縮合したジベンゾチオフェン(難脱硫ではない);ベンゾチオフェンと縮合したジベンゾチオフェン(難脱硫ではない);インドールと縮合したジベンゾチオフェン(難脱硫ではない);フェナントレンと縮合したジベンゾチオフェン(難脱硫ではない);ベンゾキノリンと縮合したジベンゾチオフェン(難脱硫ではない);ナフタレンと縮合したカルバゾール;キノリンと縮合したカルバゾール;インドールと縮合したカルバゾール;フェナントレンと縮合したカルバゾール;ベンゾキノリンと縮合したカルバゾール;クリセンと縮合したビフェニル;ナフトキノリンと縮合したビフェニル;フェニルナフタレンと縮合したフェニルナフタレン;フェニルナフタレンと縮合したビフェニル;フェニルナフタレンと縮合したナフトベンゾチオフェン(難脱硫);ナフタレンと縮合したクリセン;キノリンと縮合したクリセン;ベンゾチオフェンと縮合したクリセン;インドール1と縮合したクリセン;フェナントレンと縮合したクリセン;ベンゾキノリンと縮合したクリセン;フェニルナフタレンと縮合したクリセン;ベンゾチオフェン1と縮合したクリセン;インドール1と縮合したクリセン;キノリンと縮合したナフトキノリン;ベンゾチオフェンと縮合したナフトキノリン;インドール1と縮合したナフトキノリン;ベンゾキノリンと縮合したナフトキノリン;フェニルナフタレンと縮合したナフトキノリン;ベンゾチオフェン1と縮合したナフトキノリン;インドール1と縮合したナフトキノリン;ベンゾチオフェンと縮合したナフトベンゾチオフェン(難脱硫);インドールと縮合したナフトベンゾチオフェン(難脱硫);ナフタレンと縮合したナフトベンゾチオフェン(難脱硫);ベンゾキノリンと縮合したナフトベンゾチオフェン(難脱硫);ビフェニルと縮合したナフトベンゾチオフェン(難脱硫);ベンゾチオフェンと縮合したナフトベンゾチオフェン(難脱硫ではない);インドールと縮合したナフトベンゾチオフェン(難脱硫ではない);ナフタレンと縮合したナフトベンゾチオフェン(難脱硫ではない);ベンゾキノリンと縮合したナフトベンゾチオフェン(難脱硫ではない);フェニルナフタレンと縮合したナフトベンゾチオフェン(難脱硫ではない);インドールと縮合したベンゾカルバゾール(難脱硫ではない);ナフタレンと縮合したベンゾカルバゾール(難脱硫ではない);キノリンと縮合したベンゾカルバゾール(難脱硫ではない);フェニルナフタレンと縮合したベンゾカルバゾール(難脱硫ではない);ナフタレンと縮合したピセン;キノリンと縮合したピセン;ビフェニルと縮合したピセン;ビフェニルと縮合したナフトベンゾチオフェン(難脱硫ではない);ベンゾチオフェンと縮合したピセン;インドールと縮合したピセン;フェナントレンと縮合したピセン;ベンゾキノリンと縮合したピセン;フェニルナフタレンと縮合したピセン;ベンゾチオフェン1と縮合したピセン;インドール1と縮合したピセン;フェナントレン1と縮合したピセン;ベンゾキノリン1と縮合したピセン;およびフェニルナフタレン1と縮合したピセンのうちの1種以上の任意の組み合わせを含む方法。
〔態様5〕
態様1から4のいずれか一態様に記載の方法において、前記自動的にコード化された反応速度方程式のセットは、ラングミュア-ヒンシェルウッド-ホーゲン-ワトソン(LHHW)の速度則を含む、方法。
〔態様6〕
態様5に記載の方法において、前記事前に推定された熱力学的特性を生成し、ローカルに格納することは、反応速度の反応式の解を導くこと、および線形自由エネルギー関係(LFER)によって反応速度定数を制限することを含む、方法。
〔態様7〕
態様6に記載の方法において、前記自動的にコード化された反応速度方程式のセットは、方程式指向フォーマットの残差、スパースパターン、および分析ヤコビアンの1つ以上を含む、方法。
〔態様8〕
態様7に記載の方法において、前記リアクタ化合物の定義された前記特性は、
分子量;炭素原子の総数;水素原子の総数;側鎖の総数;芳香環の総数;ナフテン環の総数;チオフェン環の総数;ピロール環の総数;ピリジン環の総数;硫黄原子の総数;窒素原子の総数;酸素原子の総数;芳香環炭素原子の総数;ナフテン系炭素原子の総数;パラフィン系炭素原子の総数;ナフテン系6炭素環の総数;ナフテン系5炭素環の総数;沸点;密度;気相における標準生成エンタルピー;気相における標準ギブズ自由生成エネルギー;気相熱容量係数;気化熱;液相における標準生成エンタルピー;液相熱容量係数;粘度係数;および分子タイプのうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、方法。
〔態様9〕
態様7に記載の方法において、リアクタ化合物の定義された前記特性は、
炭素原子の総数、水素原子の総数、芳香環の総数、ナフテン環の総数、チオフェン環の総数、ピロール環の総数、ピリジン環の総数、硫黄原子の総数、窒素原子の総数、酸素原子の総数、標準生成ギブズ自由エネルギー、および標準生成エンタルピーのうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、方法。
〔態様10〕
態様7に記載の方法において、リアクタ化合物の定義された前記特性は、炭素原子の総数、水素原子の総数、標準生成ギブズ自由エネルギー、および標準生成エンタルピーのうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、方法。
〔態様11〕
態様7に記載の方法において、生成され、ローカルに格納され、事前に推定された前記熱力学的特性は、所定の温度での気相における生成エンタルピー;所定の温度での気相における生成ギブズ自由エネルギー;所定の温度での気相熱容量;所定の温度での気相におけるエントロピー;気化熱;所定の温度での液相における生成エンタルピー;および所定の温度での液相熱容量のうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、方法。
〔態様12〕
態様7に記載の方法において、生成され、ローカルに格納され、事前に推定された前記熱力学的特性は、所定の温度での気相における生成エンタルピー;所定の温度での気相における生成ギブズ自由エネルギー;所定の温度での気相熱容量;所定の温度での気相におけるエントロピーのうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、方法。
〔態様13〕
態様7に記載の方法において、生成され、ローカルに格納され、事前に推定された前記熱力学的特性は、所定の温度での液相における生成エンタルピー;および所定の温度での液相熱容量のうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、方法。
〔態様14〕
態様7に記載の方法において、前記許容可能な反応の定義されたセットは、
チオフェン系のベンゼン環を3つの水素分子で飽和させる反応;ピリジン系またはピロール系のベンゼン環を3つの水素分子で飽和させる反応;純粋炭化水素のベンゼン環を3つの水素分子で飽和させる反応;分離されたチオフェン環を2つの水素分子で飽和させる反応;ベンゼン環と縮合したピリジン環を2つの水素分子で飽和させる反応;または分離されたピロール環を2つの水素分子で飽和させる反応;純粋炭化水素のベンゼン環を2つの水素分子で飽和させる反応;ベンゼン環と縮合したチオフェン環を1つの水素分子で飽和させる反応;ベンゼン環と縮合したピロール環を1つの水素分子で飽和する反応;ナフテン系の開環反応;パラフィン水素化分解;パラフィン異性化;ジベンゾチオフェン構造の脱硫;飽和ジベンゾチオフェン構造における飽和チオフェン系の脱硫;飽和ベンゾチオフェンの脱硫;または飽和チオフェン構造の脱硫;飽和カルバゾール構造における飽和窒素環の脱窒素;飽和インドール、ピロール、ピリジン、またはキニーネ構造における飽和窒素環の脱窒素;脱アルキル;およびコア間連結分解(ILCR)のうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、方法。
〔態様15〕
態様7に記載の方法において、前記許容可能な反応の定義されたセットは、パラフィン異性化を含む、方法。
〔態様16〕
態様7に記載の方法において、前記許容可能な反応の定義されたセットは、芳香環縮合を含む、方法。
〔態様17〕
態様7に記載の方法において、前記許容可能な反応の定義されたセットは、
芳香族パラフィン水素化分解;飽和インドール、ピロール、ピリジン、カルバゾールまたはキニーネ構造における飽和窒素環の脱窒素;硫化物の脱硫;チオフェン構造の脱硫および芳香環縮合のうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、方法。
〔態様18〕
態様7に記載の方法において、反応速度方程式のセットを自動的にコード化することは、反応を、反応物、生成物、ならびに反応物および生成物の化学量論係数に解析することを含む、方法。
〔態様19〕
態様7に記載の方法において、反応速度方程式のセットを自動的にコード化することは、残差、スパース性、および分析ヤコビアンの1つまたは複数を生成することを含む、方法。
〔態様20〕
態様7に記載の方法において、ローカルに格納された、事前に推定された前記熱力学的特性を生成することは、物質収支、エネルギー収支、運動量収支、および反応速度に関する1つ以上の方程式およびそれらに関連する常微分方程式を解くことによってなされる、方法。
〔態様21〕
態様7に記載の方法において、物質収支、エネルギー収支、運動量収支、および反応速度に関する1つ以上の方程式およびそれらに関連する常微分方程式を解くことは、1つまたは複数の方程式の初期解を提供することをさらに含む、方法。
〔態様22〕
態様1から4のいずれか一態様に記載の方法であって、前記形成されたモデルの結果の表をフローシートシミュレータに出力することをさらに含む、方法。
〔態様23〕
態様1から4のいずれか一態様に記載の方法において、
前記形成されたモデルは、完全リアクタモデルであり、
vi)前記同族系列の化合物の定義されたセットの活性種のリストを作成する過程と、
vii)前記定義された許容可能な反応のセットの活性種を、前記作成された活性種のリストに格納し、それによって、前記完全リアクタモデルから縮約リアクタモデルを作成する過程と、をさらに含む、方法。
〔態様24〕
リアクタにおける化学反応をモデル化するコンピュータシステムであって、
関連したメモリと動作可能に接続された1つまたは複数のプロセッサであって、
i)前記リアクタ内の同族系列の化合物のセットを定義することによってリアクタ化合物を表現し、前記セット内の各同族系列は分子タイプおよび炭素数で構成され、前記炭素数は上限および下限の範囲を有し、
ii)前記同族系列の化合物の定義されたセットに対する許容可能な反応のセットを定義し、
iii)前記リアクタ化合物の特性を定義し、
iv)前記同族系列の化合物の定義されたセットに基づいて、事前に推定された熱力学的特性を生成し、ローカルに格納し、
v)前記同族系列の化合物の定義されたセットと、前記許容可能な反応の定義されたセットと、前記リアクタ化合物の定義された前記特性と、生成され、ローカルに格納された前記事前に推定された熱力学的特性とに基づいて、反応速度方程式のセットを方程式指向フォーマットで自動的にコード化するように構成されている、1つまたは複数のプロセッサを含み、
前記自動的にコード化された反応速度方程式のセットは、リアクタ内の化学反応のモデルを形成する、コンピュータシステム。
〔態様25〕
態様24に記載のコンピュータシステムにおいて、前記同族系列の前記分子タイプは、
水素分子(H2);ノルマルパラフィン(直鎖パラフィン);ピロール;ベンゼン;ピリジン;シクロヘキサン;チオフェン;テトラリン;ベンゾチオフェン;インドール;ナフタレン;キノロン;デカリン;テトラデカヒドロフェナントレン;フルオレン;テトラヒドロフェナントレン;フェナントレン;ベンゾキノリン;オクタデカヒドロクリセン;クリセン;ナフトキノリン;ピセン;ナフトベンゾチオフェン(難脱硫);ナフトベンゾチオフェン(難脱硫ではない);ジベンゾチオフェン(難脱硫);ジベンゾチオフェン(難脱硫ではない);カルバゾール;ベンゾカルバゾール;軽分子(<C4);テトラヒドロピロール;テトラヒドロチオフェン;ジヒドロベンゾチオフェン;ジヒドロインドール;テトラヒドロキノリン;オクタヒドロフェナントレン;テトラヒドロベンゾキノリン;テトラヒドロクリセン;テトラヒドロナフトキノリン;テトラヒドロピセン;フェニルナフタレン;硫化水素;ヘキサヒドロナフトベンゾチオフェン;テトラヒドロナフトベンゾチオフェン(難脱硫);テトラヒドロナフトベンゾチオフェン(難脱硫ではない);ビフェニル;ヘキサヒドロジベンゾチオフェン;ヘキサヒドロカルバゾール;ヘキサヒドロベンゾカルバゾール;テトラヒドロベンゾカルバゾール;オクタヒドロベンゾチオフェン;アンモニア;オクタヒドロインドール;オクタヒドロベンゾキノリン;オクタヒドロピセン;シクロヘキシルナフタレン;デカヒドロナフトベンゾチオフェン;シクロヘキシルベンゼン;ドデカヒドロジベンゾチオフェン;デカヒドロナフトベンゾキノリン;1つの分岐鎖を有するイソパラフィン;テトラデカヒドロベンゾキノリン;ヘキサヒドロフルオレン;複数の分岐鎖を有するイソパラフィン;硫化物/メルカプタン;テトラヒドロベンゾキノリン;テトラヒドロナフトキノリン;オクタヒドロナフトキノリン;ドデカヒドロカルバゾール;ヘキサデカヒドロナフトベンゾチオフェン;ビシクロヘキシル;ヘキサデカヒドロナフトキノリン;シクロヘキシルデカリン;ドデカヒドロナフトキノリン;クリセンと結合したナフタレン;ジベンゾチオフェンと結合したナフタレン;クリセンと結合したフェナントレン;ナフトベンゾチオフェンと結合したフェナントレン;ジベンゾチオフェンと結合したフェナントレン;クリセンと結合したクリセン;ナフトベンゾチオフェンと結合したクリセン;ピセンと結合したクリセン;ピセンと結合したピセン;ピセンと結合したナフトベンゾチオフェン;ナフトベンゾチオフェンと結合したナフトベンゾチオフェン;およびナフトベンゾチオフェンと結合したジベンゾチオフェンのうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、コンピュータシステム。
〔態様26〕
態様24に記載のコンピュータシステムにおいて、前記同族系列の前記分子タイプは、ノルマルパラフィン、1つの分岐鎖を有するイソパラフィン、および複数の分岐鎖を有するイソパラフィンのうちの1種以上の任意の組み合わせを含むコンピュータシステム。
〔態様27〕
態様24に記載のコンピュータシステムにおいて、前記同族系列の前記分子タイプは、
ナフタレンと縮合したナフタレン;ベンゾチオフェンと縮合したナフタレン;インドールと縮合したナフタレン;キノリンと縮合したナフタレン;キノリンと縮合したキノリン;キノリンと縮合したベンゾチオフェン;キノリンと縮合したインドール;ナフタレンと縮合したビフェニル;キノリンと縮合したビフェニル;ベンゾチオフェンと縮合したベンゾチオフェン;インドールと縮合したベンゾチオフェン;ベンゾチオフェンと縮合したビフェニル;インドールと縮合したインドール;インドールと縮合したビフェニル;ナフタレンと縮合したフェナントレン;キノリンと縮合したフェナントレン;ベンゾチオフェンと縮合したフェナントレン;インドールと縮合したフェナントレン;フェナントレンと縮合したフェナントレン;フェナントレンと縮合したビフェニル;キノリンと縮合したベンゾキノリン;ベンゾチオフェンと縮合したベンゾキノリン;インドールと縮合したベンゾキノリン;フェナントレンと縮合したベンゾキノリン;ベンゾキノリンと縮合したベンゾキノリン;ベンゾキノリンと縮合したビフェニル;ナフタレンと縮合したジベンゾチオフェン(難脱硫);キノリンと縮合したジベンゾチオフェン(難脱硫);ベンゾチオフェンと縮合したジベンゾチオフェン(難脱硫);インドールと縮合したジベンゾチオフェン(難脱硫);フェナントレンと縮合したジベンゾチオフェン(難脱硫);ベンゾキノリンと縮合したジベンゾチオフェン(難脱硫);ナフタレンと縮合したジベンゾチオフェン(難脱硫ではない);ベンゾキノリンと縮合したジベンゾチオフェン(難脱硫ではない);ベンゾチオフェンと縮合したジベンゾチオフェン(難脱硫ではない);インドールと縮合したジベンゾチオフェン(難脱硫ではない);フェナントレンと縮合したジベンゾチオフェン(難脱硫ではない);ベンゾキノリンと縮合したジベンゾチオフェン(難脱硫ではない);ナフタレンと縮合したカルバゾール;キノリンと縮合したカルバゾール;インドールと縮合したカルバゾール;フェナントレンと縮合したカルバゾール;ベンゾキノリンと縮合したカルバゾール;クリセンと縮合したビフェニル;ナフトキノリンと縮合したビフェニル;フェニルナフタレンと縮合したフェニルナフタレン;フェニルナフタレンと縮合したビフェニル;フェニルナフタレンと縮合したナフトベンゾチオフェン(難脱硫);ナフタレンと縮合したクリセン;キノリンと縮合したクリセン;ベンゾチオフェンと縮合したクリセン;インドール1と縮合したクリセン;フェナントレンと縮合したクリセン;ベンゾキノリンと縮合したクリセン;フェニルナフタレンと縮合したクリセン;ベンゾチオフェン1と縮合したクリセン;インドール1と縮合したクリセン;キノリンと縮合したナフトキノリン;ベンゾチオフェンと縮合したナフトキノリン;インドール1と縮合したナフトキノリン;ベンゾキノリンと縮合したナフトキノリン;フェニルナフタレンと縮合したナフトキノリン;ベンゾチオフェン1と縮合したナフトキノリン;インドール1と縮合したナフトキノリン;ベンゾチオフェンと縮合したナフトベンゾチオフェン(難脱硫);インドールと縮合したナフトベンゾチオフェン(難脱硫);ナフタレンと縮合したナフトベンゾチオフェン(難脱硫);ベンゾキノリンと縮合したナフトベンゾチオフェン(難脱硫);ビフェニルと縮合したナフトベンゾチオフェン(難脱硫);ベンゾチオフェンと縮合したナフトベンゾチオフェン(難脱硫ではない);インドールと縮合したナフトベンゾチオフェン(難脱硫ではない);ナフタレンと縮合したナフトベンゾチオフェン(難脱硫ではない);ベンゾキノリンと縮合したナフトベンゾチオフェン(難脱硫ではない);フェニルナフタレンと縮合したナフトベンゾチオフェン(難脱硫ではない);インドールと縮合したベンゾカルバゾール(難脱硫ではない);ナフタレンと縮合したベンゾカルバゾール(難脱硫ではない);キノリンと縮合したベンゾカルバゾール(難脱硫ではない);フェニルナフタレンと縮合したベンゾカルバゾール(難脱硫ではない);ナフタレンと縮合したピセン;キノリンと縮合したピセン;ビフェニルと縮合したピセン;ビフェニルと縮合したナフトベンゾチオフェン(難脱硫ではない);ベンゾチオフェンと縮合したピセン;インドールと縮合したピセン;フェナントレンと縮合したピセン;ベンゾキノリンと縮合したピセン;フェニルナフタレンと縮合したピセン;ベンゾチオフェン1と縮合したピセン;インドール1と縮合したピセン;フェナントレン1と縮合したピセン;ベンゾキノリン1と縮合したピセン;およびフェニルナフタレン1と縮合したピセンのうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、コンピュータシステム。
〔態様28〕
態様24から27のいずれか一態様に記載のコンピュータシステムにおいて、前記自動的にコード化された反応速度方程式のセットは、ラングミュア-ヒンシェルウッド-ホーゲン-ワトソン(LHHW)の速度則を含む、コンピュータシステム。
〔態様29〕
態様24から28のいずれか一態様に記載のコンピュータシステムにおいて、前記1つまたは複数のプロセッサは、線形自由エネルギー関係(LFER)によって制限される反応速度定数を含む反応速度方程式の解を導くことで、事前に推定された前記熱力学的特性を生成し、ローカルに格納する、コンピュータシステム。
〔態様30〕
態様24から29のいずれか一態様に記載のコンピュータシステムにおいて、前記自動的にコード化された反応速度方程式のセットは、方程式指向フォーマットの残差、スパースパターン、および分析ヤコビアンのうちの1つ以上を含む、コンピュータシステム。
〔態様31〕
態様24から30のいずれか一態様に記載のコンピュータシステムにおいて、前記リアクタ化合物の定義された前記特性は、分子量;炭素原子の総数;水素原子の総数;側鎖の総数;芳香環の総数;ナフテン環の総数;チオフェン環の総数;ピロール環の総数;ピリジン環の総数;硫黄原子の総数;窒素原子の総数;酸素原子の総数;芳香環炭素原子の総数;ナフテン系炭素原子の総数;パラフィン系炭素原子の総数;ナフテン系6炭素環の総数;ナフテン系5炭素環の総数;沸点;密度;気相における標準生成エンタルピー;気相における標準ギブズ自由生成エネルギー;気相熱容量係数;気化熱;液相における標準生成エンタルピー;液相熱容量係数;粘度係数;および分子タイプのうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、コンピュータシステム。
〔態様32〕
態様24から31のいずれか一態様に記載のコンピュータシステムにおいて、前記リアクタ化合物の定義された特性は、
炭素原子の総数、水素原子の総数、芳香環の総数、ナフテン環の総数、チオフェン環の総数、ピロール環の総数、ピリジン環の総数、硫黄原子の総数、窒素原子の総数、酸素原子の総数、標準生成ギブズ自由エネルギー、および標準生成エンタルピーのうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、コンピュータシステム。
〔態様33〕
態様24から32のいずれか一態様に記載のコンピュータシステムにおいて、前記リアクタ化合物の定義された特性は、炭素原子の総数、水素原子の総数、標準生成ギブズ自由エネルギー、および標準生成エンタルピーのうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、コンピュータシステム。
〔態様34〕
態様24から33のいずれか一態様に記載のコンピュータシステムにおいて、生成され、ローカルに格納され、事前に推定された前記熱力学的特性は、所定の温度での気相における生成エンタルピー;所定の温度での気相における生成ギブズ自由エネルギー;所定の温度での気相熱容量;所定の温度における気相におけるエントロピー;気化熱;所定の温度での液相における生成エンタルピー;および所定の温度での液相熱容量のうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、コンピュータシステム。
〔態様35〕
態様24から34のいずれか一態様に記載のコンピュータシステムにおいて、生成され、ローカルに格納され、事前に推定された前記熱力学的特性は、所定の温度での気相における生成エンタルピー;所定の温度での気相における生成ギブズ自由エネルギー;所定の温度での気相熱容量;および所定の温度での気相におけるエントロピーのうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、コンピュータシステム。
〔態様36〕
態様24から35のいずれか一態様に記載のコンピュータシステムにおいて、生成され、ローカルに格納され、事前に推定された前記熱力学的特性は、所定の温度での液相における生成エンタルピー;および所定の温度での液相熱容量のうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、コンピュータシステム。
〔態様37〕
態様24から36のいずれか一態様に記載のコンピュータシステムにおいて、前記許容可能な反応の定義されたセットは、
チオフェン系のベンゼン環を3つの水素分子で飽和させる反応;ピリジン系またはピロール系のベンゼン環を3つの水素分子で飽和させる反応;純粋炭化水素のベンゼン環を3つの水素分子で飽和させる反応;分離されたチオフェン環を2つの水素分子で飽和させる反応;ベンゼン環と縮合したピリジン環を2つの水素分子で飽和させる反応;または分離されたピロール環を2つの水素分子で飽和させる反応;純粋炭化水素のベンゼン環を2つの水素分子で飽和させる反応;ベンゼン環と縮合したチオフェン環を1つの水素分子で飽和させる反応;ベンゼン環と縮合したピロール環を1つの水素分子で飽和する反応;ナフテン系の開環反応;パラフィン水素化分解;パラフィン異性化;チオフェン系の脱硫;飽和ジベンゾチオフェン構造における飽和チオフェン系の脱硫;飽和ベンゾチオフェンの脱硫;または飽和チオフェン構造の脱硫;飽和カルバゾール構造における飽和窒素環の脱窒素;飽和インドール、ピロール、ピリジン、またはキニーネ構造における飽和窒素環の脱窒素;脱アルキル;およびコア間連結分解(ILCR)のうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、コンピュータシステム。
〔態様38〕
態様24から37のいずれか一態様に記載のコンピュータシステムにおいて、前記許容可能な反応の定義されたセットは、パラフィン異性化を含む、コンピュータシステム。
〔態様39〕
態様24から38のいずれか一態様に記載のコンピュータシステムにおいて、前記許容可能な反応の定義されたセットは、芳香環縮合を含む、コンピュータシステム。
〔態様40〕
態様24から39のいずれか一態様に記載のコンピュータシステムにおいて、前記許容可能な反応の定義されたセットは、
芳香族パラフィン水素化分解;飽和インドール、ピロール、ピリジン、カルバゾールまたはキニーネ構造における飽和窒素環の脱窒素;硫化物の脱硫;チオフェン構造の脱硫および芳香環縮合のうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、コンピュータシステム。
〔態様41〕
態様24から40のいずれか一態様に記載のコンピュータシステムにおいて、反応速度方程式のセットを自動的にコード化することは、反応を、反応物、生成物、ならびに反応物および生成物の化学量論係数に解析することを含む、コンピュータシステム。
〔態様42〕
態様24から41のいずれか一態様に記載のコンピュータシステムにおいて、反応速度方程式のセットを自動的にコード化することは、残差、スパース性、および分析ヤコビアンのうちの1つ以上を生成することを含む、コンピュータシステム。
〔態様43〕
態様24から42のいずれか一態様に記載のコンピュータシステムにおいて、前記1つまたは複数のプロセッサは、物質収支、エネルギー収支、運動量収支、および反応速度に関する1つ以上の方程式およびそれらに関連する常微分方程式を解くことによって、ローカルに格納され、事前に推定された前記熱力学的特性を生成する、コンピュータシステム。
〔態様44〕
態様43に記載のコンピュータシステムにおいて、物質収支、エネルギー収支、運動量収支、および反応速度に関する1つ以上の方程式およびそれらに関連する常微分方程式を前記プロセッサによって解くことは、前記1つまたは複数の方程式の初期解を提供することをさらに含む、コンピュータシステム。
〔態様45〕
態様24から44のいずれか一態様に記載のコンピュータシステムにおいて、前記形成されたモデルの結果の表をフローシートシミュレータに出力する前記プロセッサの1つをさらに含む、コンピュータシステム。
〔態様46〕
態様24から45のいずれか一態様に記載のコンピュータシステムにおいて、
前記形成されたモデルは、完全リアクタモデルであり、
前記1つまたは複数のプロセッサは、さらに、
vi)前記同族系列の化合物の定義されたセットの活性種のリストを作成し、
vii)前記定義された許容可能な反応のセットの活性種を、前記作成された活性種のリストに格納し、それによって、前記完全リアクタモデルから縮約リアクタモデルを作成するように構成されている、コンピュータシステム。
〔態様47〕
コンピュータプログラム製品であって、
リアクタ内の化学反応をモデル化する命令を伝達するコンピュータ可読媒体を含み、
前記命令はコンピュータコードを含み、デジタルプロセッサによって実行される際にこのコンピュータコードにより、
i)前記リアクタ内の同族系列の化合物のセットを定義することによって前記リアクタ内のリアクタ化合物を表現し、前記セット内の各同族系列は分子のタイプおよび炭素数で構成され、前記炭素数は上限および下限の範囲を有し、
ii)前記同族系列の化合物の定義されたセットに対する許容可能な反応のセットを定義し、
iii)前記リアクタ化合物の特性を定義し、
iv)前記同族系列の化合物の定義されたセットに基づいて、事前に推定された熱力学的特性を生成し、ローカルに格納し、
v)前記同族系列の化合物の定義されたセットと、前記許容可能な反応の定義されたセットと、前記リアクタ化合物の定義された前記特性と、生成され、ローカルに格納された事前に推定された前記熱力学的特性とに基づいて、反応速度方程式のセットを方程式指向フォーマットで自動的にコード化する、前記リアクタのシミュレータを生じ、
前記自動的にコード化された反応速度方程式のセットは、前記リアクタ内の化学反応のモデルを形成する、コンピュータプログラム製品。
121 ローカル化学種特性表
123 リアクタモデル化学種
125 反応ネットワーク
150 MBリアクタビルダ
151 RXRローカル熱力学表
152 反応速度方程式のセット
155 MB EORXRブロック
170 フローシートシミュレータ
171 フィード遷移
173 リアクタ入力モルフロー
175 リアクタEOソルバ
177 生成物
50 クライアントデバイス/プロセス
60 サーバコンピュータ
70 通信ネットワーク
79 システムバス
82 入出力装置インターフェース
84 中央演算処理装置
86 ネットワークインターフェース
90 メモリ
92 OSプログラム/ルーチン
94 データ
95 ディスクストレージ
Claims (47)
- コンピュータにより実施される、リアクタにおける化学反応をモデル化する方法であって、
i)前記コンピュータが、前記リアクタ内の同族系列の化合物のセットを定義することによってリアクタ化合物を表現する過程であって、前記セット内の各同族系列は分子タイプおよび炭素数で構成され、前記炭素数は上限および下限の範囲を有する、表現する過程と、
ii)前記コンピュータが、前記同族系列の化合物の定義されたセットに対する許容可能な反応のセットを定義する過程と、
iii)前記コンピュータが、前記リアクタ化合物の特性を定義する過程と、
iv)前記コンピュータが、前記同族系列の化合物の定義されたセットに基づいて、事前に推定された熱力学的特性を生成し、前記コンピュータが備える1つ以上のメモリまたは1つ以上のストレージに格納する過程と、
v)前記コンピュータが、前記同族系列の化合物の定義されたセットと、前記許容可能な反応の定義されたセットと、前記リアクタ化合物の定義された前記特性と、生成され、前記1つ以上のメモリまたは前記1つ以上のストレージに格納された前記事前に推定された熱力学的特性とに基づいて、反応速度方程式のセットを方程式指向フォーマットに自動的にコード化する過程と、を備え、
前記自動的にコード化された反応速度方程式のセットは、前記リアクタ内の化学反応のモデルを形成する、方法。 - 請求項1に記載の方法において、前記同族系列の前記分子タイプは、
水素分子; ノルマルパラフィン;ピロール;ベンゼン;ピリジン;シクロヘキサン;チオフェン;テトラリン;ベンゾチオフェン;インドール;ナフタレン;キノロン;デカリン;テトラデカヒドロフェナントレン;フルオレン;テトラヒドロフェナントレン;フェナントレン;ベンゾキノリン;オクタデカヒドロクリセン;クリセン;ナフトキノリン;ピセン;カルバゾール;ベンゾカルバゾール;CH 4 ;テトラヒドロピロール;テトラヒドロチオフェン;ジヒドロベンゾチオフェン;ジヒドロインドール;テトラヒドロキノリン;オクタヒドロフェナントレン;テトラヒドロベンゾキノリン;テトラヒドロクリセン;テトラヒドロナフトキノリン;テトラヒドロピセン;フェニルナフタレン;硫化水素;ヘキサヒドロナフトベンゾチオフェン;ビフェニル;ヘキサヒドロジベンゾチオフェン;ヘキサヒドロカルバゾール;ヘキサヒドロベンゾカルバゾール;テトラヒドロベンゾカルバゾール;オクタヒドロベンゾチオフェン;アンモニア;オクタヒドロインドール;オクタヒドロベンゾキノリン;オクタヒドロピセン;シクロヘキシルナフタレン;デカヒドロナフトベンゾチオフェン;シクロヘキシルベンゼン;ドデカヒドロジベンゾチオフェン;デカヒドロナフトベンゾキノリン;1つの分岐鎖を有するイソパラフィン;テトラデカヒドロベンゾキノリン;ヘキサヒドロフルオレン;複数の分岐鎖を有するイソパラフィン;硫化物/メルカプタン;テトラヒドロベンゾキノリン;テトラヒドロナフトキノリン;オクタヒドロナフトキノリン;ドデカヒドロカルバゾール;ヘキサデカヒドロナフトベンゾチオフェン;ビシクロヘキシル;ヘキサデカヒドロナフトキノリン;シクロヘキシルデカリン;ドデカヒドロナフトキノリン;クリセンと結合したナフタレン;ジベンゾチオフェンと結合したナフタレン;クリセンと結合したフェナントレン;ナフトベンゾチオフェンと結合したフェナントレン;ジベンゾチオフェンと結合したフェナントレン;クリセンと結合したクリセン;ナフトベンゾチオフェンと結合したクリセン;ピセンと結合したクリセン;ピセンと結合したピセン;ピセンと結合したナフトベンゾチオフェン;ナフトベンゾチオフェンと結合したナフトベンゾチオフェン;ナフトベンゾチオフェンと結合したジベンゾチオフェンおよび下記式(1)~(6)の化合物のうちの1種以上の任意の組み合わせを含み、前記式(1)~(6)におけるRはアルキル基である、方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記同族系列の前記分子タイプは、ノルマルパラフィン、1つの分岐鎖を有するイソパラフィン、複数の分岐鎖を有するイソパラフィンのうちの1種以上の任意の組み合わせを含む方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記同族系列の前記分子タイプは、
ナフタレンと縮合したナフタレン;ベンゾチオフェンと縮合したナフタレン;インドールと縮合したナフタレン;キノリンと縮合したナフタレン;キノリンと縮合したキノリン;キノリンと縮合したベンゾチオフェン;キノリンと縮合したインドール;ナフタレンと縮合したビフェニル;キノリンと縮合したビフェニル;ベンゾチオフェンと縮合したベンゾチオフェン;インドールと縮合したベンゾチオフェン;ベンゾチオフェンと縮合したビフェニル;インドールと縮合したインドール;インドールと縮合したビフェニル;ナフタレンと縮合したフェナントレン;キノリンと縮合したフェナントレン;ベンゾチオフェンと縮合したフェナントレン;インドールと縮合したフェナントレン;フェナントレンと縮合したフェナントレン;フェナントレンと縮合したビフェニル;キノリンと縮合したベンゾキノリン;ベンゾチオフェンと縮合したベンゾキノリン;インドールと縮合したベンゾキノリン;フェナントレンと縮合したベンゾキノリン;ベンゾキノリンと縮合したベンゾキノリン;ベンゾキノリンと縮合したビフェニル;ナフタレンと縮合したカルバゾール;キノリンと縮合したカルバゾール;インドールと縮合したカルバゾール;フェナントレンと縮合したカルバゾール;ベンゾキノリンと縮合したカルバゾール;クリセンと縮合したビフェニル;ナフトキノリンと縮合したビフェニル;フェニルナフタレンと縮合したフェニルナフタレン;フェニルナフタレンと縮合したビフェニル;ナフタレンと縮合したクリセン;キノリンと縮合したクリセン;ベンゾチオフェンと縮合したクリセン;インドールと縮合したクリセン;フェナントレンと縮合したクリセン;ベンゾキノリンと縮合したクリセン;フェニルナフタレンと縮合したクリセン;キノリンと縮合したナフトキノリン;ベンゾチオフェンと縮合したナフトキノリン;インドールと縮合したナフトキノリン;ベンゾキノリンと縮合したナフトキノリン;フェニルナフタレンと縮合したナフトキノリン;ナフタレンと縮合したピセン;キノリンと縮合したピセン;ビフェニルと縮合したピセン;ベンゾチオフェンと縮合したピセン;インドールと縮合したピセン;フェナントレンと縮合したピセン;ベンゾキノリンと縮合したピセン;フェニルナフタレンと縮合したピセン;および下記式(7)~(43)の化合物のうちの1種以上の任意の組み合わせを含む方法。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載の方法において、前記自動的にコード化された反応速度方程式のセットは、ラングミュア-ヒンシェルウッド-ホーゲン-ワトソンの速度則を含む、方法。
- 請求項5に記載の方法において、前記事前に推定された熱力学的特性を生成し、前記1つ以上のメモリまたは前記1つ以上のストレージに格納することは、反応速度の反応式の解を導くこと、および線形自由エネルギー関係によって反応速度定数を制限することを含む、方法。
- 請求項6に記載の方法において、前記自動的にコード化された反応速度方程式のセットは、方程式指向フォーマットの残差、スパースパターン、および分析ヤコビアンの1つ以上を含む、方法。
- 請求項7に記載の方法において、前記リアクタ化合物の定義された前記特性は、
分子量;炭素原子の総数;水素原子の総数;側鎖の総数;芳香環の総数;ナフテン環の総数;チオフェン環の総数;ピロール環の総数;ピリジン環の総数;硫黄原子の総数;窒素原子の総数;酸素原子の総数;芳香環炭素原子の総数;ナフテン系炭素原子の総数;パラフィン系炭素原子の総数;ナフテン系6炭素環の総数;ナフテン系5炭素環の総数;沸点;密度;気相における標準生成エンタルピー;気相における標準ギブズ自由生成エネルギー;気相熱容量係数;気化熱;液相における標準生成エンタルピー;液相熱容量係数;粘度係数;および分子タイプのうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、方法。 - 請求項7に記載の方法において、リアクタ化合物の定義された前記特性は、
炭素原子の総数、水素原子の総数、芳香環の総数、ナフテン環の総数、チオフェン環の総数、ピロール環の総数、ピリジン環の総数、硫黄原子の総数、窒素原子の総数、酸素原子の総数、標準生成ギブズ自由エネルギー、および標準生成エンタルピーのうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、方法。 - 請求項7に記載の方法において、リアクタ化合物の定義された前記特性は、炭素原子の総数、水素原子の総数、標準生成ギブズ自由エネルギー、および標準生成エンタルピーのうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、方法。
- 請求項7に記載の方法において、生成され、前記1つ以上のメモリまたは前記1つ以上のストレージに格納され、事前に推定された前記熱力学的特性は、所定の温度での気相における生成エンタルピー;所定の温度での気相における生成ギブズ自由エネルギー;所定の温度での気相熱容量;所定の温度での気相におけるエントロピー;気化熱;所定の温度での液相における生成エンタルピー;および所定の温度での液相熱容量のうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、方法。
- 請求項7に記載の方法において、生成され、前記1つ以上のメモリまたは前記1つ以上のストレージに格納され、事前に推定された前記熱力学的特性は、所定の温度での気相における生成エンタルピー;所定の温度での気相における生成ギブズ自由エネルギー;所定の温度での気相熱容量;所定の温度での気相におけるエントロピーのうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、方法。
- 請求項7に記載の方法において、生成され、前記1つ以上のメモリまたは前記1つ以上のストレージに格納され、事前に推定された前記熱力学的特性は、所定の温度での液相における生成エンタルピー;および所定の温度での液相熱容量のうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、方法。
- 請求項7に記載の方法において、前記許容可能な反応の定義されたセットは、
チオフェン系のベンゼン環を3つの水素分子で飽和させる反応;ピリジン系またはピロール系のベンゼン環を3つの水素分子で飽和させる反応;純粋炭化水素のベンゼン環を3つの水素分子で飽和させる反応;分離されたチオフェン環を2つの水素分子で飽和させる反応;ベンゼン環と縮合したピリジン環を2つの水素分子で飽和させる反応;または分離されたピロール環を2つの水素分子で飽和させる反応;純粋炭化水素のベンゼン環を2つの水素分子で飽和させる反応;ベンゼン環と縮合したチオフェン環を1つの水素分子で飽和させる反応;ベンゼン環と縮合したピロール環を1つの水素分子で飽和する反応;ナフテン系の開環反応;パラフィン水素化分解;パラフィン異性化;ジベンゾチオフェン構造の脱硫;飽和ジベンゾチオフェン構造における飽和チオフェン系の脱硫;飽和ベンゾチオフェンの脱硫;または飽和チオフェン構造の脱硫;飽和カルバゾール構造における飽和窒素環の脱窒素;飽和インドール、ピロール、ピリジン、またはキニーネ構造における飽和窒素環の脱窒素;脱アルキル;およびコア間連結分解のうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、方法。 - 請求項7に記載の方法において、前記許容可能な反応の定義されたセットは、パラフィン異性化を含む、方法。
- 請求項7に記載の方法において、前記許容可能な反応の定義されたセットは、芳香環縮合を含む、方法。
- 請求項7に記載の方法において、前記許容可能な反応の定義されたセットは、
芳香族パラフィン水素化分解;飽和インドール、ピロール、ピリジン、カルバゾールまたはキニーネ構造における飽和窒素環の脱窒素;硫化物の脱硫;チオフェン構造の脱硫および芳香環縮合のうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、方法。 - 請求項7に記載の方法において、反応速度方程式のセットを自動的にコード化することは、反応を、反応物、生成物、ならびに反応物および生成物の化学量論係数に解析することを含む、方法。
- 請求項7に記載の方法において、反応速度方程式のセットを自動的にコード化することは、残差、スパース性、および分析ヤコビアンの1つまたは複数を生成することを含む、方法。
- 請求項7に記載の方法において、前記1つ以上のメモリまたは前記1つ以上のストレージに格納された、事前に推定された前記熱力学的特性を生成することは、物質収支、エネルギー収支、運動量収支、および反応速度に関する1つ以上の方程式およびそれらに関連する常微分方程式を解くことによってなされる、方法。
- 請求項7に記載の方法において、物質収支、エネルギー収支、運動量収支、および反応速度に関する1つ以上の方程式およびそれらに関連する常微分方程式を解くことは、1つまたは複数の方程式の初期解を提供することをさらに含む、方法。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載の方法であって、前記形成されたモデルの結果の表をフローシートシミュレータに出力することをさらに含む、方法。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載の方法において、
前記形成されたモデルは、完全リアクタモデルであり、
vi)前記同族系列の化合物の定義されたセットの活性種のリストを作成する過程と、
vii)前記定義された許容可能な反応のセットの活性種を、前記作成された活性種のリストに格納し、それによって、前記完全リアクタモデルから縮約リアクタモデルを作成する過程と、をさらに含む、方法。 - リアクタにおける化学反応をモデル化するコンピュータシステムであって、
当該コンピュータシステムは、1つ以上のメモリと、1つ以上のストレージと、関連したメモリと動作可能に接続された1つまたは複数のプロセッサとを含み、
前記1つまたは複数のプロセッサが、
i)前記リアクタ内の同族系列の化合物のセットを定義することによってリアクタ化合物を表現し、前記セット内の各同族系列は分子タイプおよび炭素数で構成され、前記炭素数は上限および下限の範囲を有し、
ii)前記同族系列の化合物の定義されたセットに対する許容可能な反応のセットを定義し、
iii)前記リアクタ化合物の特性を定義し、
iv)前記同族系列の化合物の定義されたセットに基づいて、事前に推定された熱力学的特性を生成し、前記1つ以上のメモリまたは前記1つ以上のストレージに格納し、
v)前記同族系列の化合物の定義されたセットと、前記許容可能な反応の定義されたセットと、前記リアクタ化合物の定義された前記特性と、生成され、前記1つ以上のメモリまたは前記1つ以上のストレージに格納された前記事前に推定された熱力学的特性とに基づいて、反応速度方程式のセットを方程式指向フォーマットでに自動的にコード化し、するように構成されている、1つまたは複数のプロセッサを含み、
前記自動的にコード化された反応速度方程式のセットは、リアクタ内の化学反応のモデルを形成する、コンピュータシステム。 - 請求項24に記載のコンピュータシステムにおいて、前記同族系列の前記分子タイプは、
水素分子;ノルマルパラフィン;ピロール;ベンゼン;ピリジン;シクロヘキサン;チオフェン;テトラリン;ベンゾチオフェン;インドール;ナフタレン;キノロン;デカリン;テトラデカヒドロフェナントレン;フルオレン;テトラヒドロフェナントレン;フェナントレン;ベンゾキノリン;オクタデカヒドロクリセン;クリセン;ナフトキノリン;ピセン;カルバゾール;ベンゾカルバゾール;CH 4 ;テトラヒドロピロール;テトラヒドロチオフェン;ジヒドロベンゾチオフェン;ジヒドロインドール;テトラヒドロキノリン;オクタヒドロフェナントレン;テトラヒドロベンゾキノリン;テトラヒドロクリセン;テトラヒドロナフトキノリン;テトラヒドロピセン;フェニルナフタレン;硫化水素;ヘキサヒドロナフトベンゾチオフェン;ビフェニル;ヘキサヒドロジベンゾチオフェン;ヘキサヒドロカルバゾール;ヘキサヒドロベンゾカルバゾール;テトラヒドロベンゾカルバゾール;オクタヒドロベンゾチオフェン;アンモニア;オクタヒドロインドール;オクタヒドロベンゾキノリン;オクタヒドロピセン;シクロヘキシルナフタレン;デカヒドロナフトベンゾチオフェン;シクロヘキシルベンゼン;ドデカヒドロジベンゾチオフェン;デカヒドロナフトベンゾキノリン;1つの分岐鎖を有するイソパラフィン;テトラデカヒドロベンゾキノリン;ヘキサヒドロフルオレン;複数の分岐鎖を有するイソパラフィン;硫化物/メルカプタン;テトラヒドロベンゾキノリン;テトラヒドロナフトキノリン;オクタヒドロナフトキノリン;ドデカヒドロカルバゾール;ヘキサデカヒドロナフトベンゾチオフェン;ビシクロヘキシル;ヘキサデカヒドロナフトキノリン;シクロヘキシルデカリン;ドデカヒドロナフトキノリン;クリセンと結合したナフタレン;ジベンゾチオフェンと結合したナフタレン;クリセンと結合したフェナントレン;ナフトベンゾチオフェンと結合したフェナントレン;ジベンゾチオフェンと結合したフェナントレン;クリセンと結合したクリセン;ナフトベンゾチオフェンと結合したクリセン;ピセンと結合したクリセン;ピセンと結合したピセン;ピセンと結合したナフトベンゾチオフェン;ナフトベンゾチオフェンと結合したナフトベンゾチオフェン;ナフトベンゾチオフェンと結合したジベンゾチオフェンおよび下記式(1)~(6)の化合物のうちの1種以上の任意の組み合わせを含み、前記式(1)~(6)におけるRはアルキル基である、コンピュータシステム。
- 請求項24に記載のコンピュータシステムにおいて、前記同族系列の前記分子タイプは、ノルマルパラフィン、1つの分岐鎖を有するイソパラフィン、および複数の分岐鎖を有するイソパラフィンのうちの1種以上の任意の組み合わせを含むコンピュータシステム。
- 請求項24に記載のコンピュータシステムにおいて、前記同族系列の前記分子タイプは、
ナフタレンと縮合したナフタレン;ベンゾチオフェンと縮合したナフタレン;インドールと縮合したナフタレン;キノリンと縮合したナフタレン;キノリンと縮合したキノリン;キノリンと縮合したベンゾチオフェン;キノリンと縮合したインドール;ナフタレンと縮合したビフェニル;キノリンと縮合したビフェニル;ベンゾチオフェンと縮合したベンゾチオフェン;インドールと縮合したベンゾチオフェン;ベンゾチオフェンと縮合したビフェニル;インドールと縮合したインドール;インドールと縮合したビフェニル;ナフタレンと縮合したフェナントレン;キノリンと縮合したフェナントレン;ベンゾチオフェンと縮合したフェナントレン;インドールと縮合したフェナントレン;フェナントレンと縮合したフェナントレン;フェナントレンと縮合したビフェニル;キノリンと縮合したベンゾキノリン;ベンゾチオフェンと縮合したベンゾキノリン;インドールと縮合したベンゾキノリン;フェナントレンと縮合したベンゾキノリン;ベンゾキノリンと縮合したベンゾキノリン;ベンゾキノリンと縮合したビフェニル;ナフタレンと縮合したカルバゾール;キノリンと縮合したカルバゾール;インドールと縮合したカルバゾール;フェナントレンと縮合したカルバゾール;ベンゾキノリンと縮合したカルバゾール;クリセンと縮合したビフェニル;ナフトキノリンと縮合したビフェニル;フェニルナフタレンと縮合したフェニルナフタレン;フェニルナフタレンと縮合したビフェニル;ナフタレンと縮合したクリセン;キノリンと縮合したクリセン;ベンゾチオフェンと縮合したクリセン;インドールと縮合したクリセン;フェナントレンと縮合したクリセン;ベンゾキノリンと縮合したクリセン;フェニルナフタレンと縮合したクリセン;キノリンと縮合したナフトキノリン;ベンゾチオフェンと縮合したナフトキノリン;インドールと縮合したナフトキノリン;ベンゾキノリンと縮合したナフトキノリン;フェニルナフタレンと縮合したナフトキノリン;ナフタレンと縮合したピセン;キノリンと縮合したピセン;ビフェニルと縮合したピセン;ベンゾチオフェンと縮合したピセン;インドールと縮合したピセン;フェナントレンと縮合したピセン;ベンゾキノリンと縮合したピセン;フェニルナフタレンと縮合したピセン;および下記式(7)~(43)の化合物のうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、コンピュータシステム。
- 請求項24から27のいずれか一項に記載のコンピュータシステムにおいて、前記自動的にコード化された反応速度方程式のセットは、ラングミュア-ヒンシェルウッド-ホーゲン-ワトソンの速度則を含む、コンピュータシステム。
- 請求項24から28のいずれか一項に記載のコンピュータシステムにおいて、前記1つまたは複数のプロセッサは、線形自由エネルギー関係によって制限される反応速度定数を含む反応速度方程式の解を導くことで、事前に推定された前記熱力学的特性を生成し、前記1つ以上のメモリまたは前記1つ以上のストレージに格納する、コンピュータシステム。
- 請求項24から29のいずれか一項に記載のコンピュータシステムにおいて、前記自動的にコード化された反応速度方程式のセットは、方程式指向フォーマットの残差、スパースパターン、および分析ヤコビアンのうちの1つ以上を含む、コンピュータシステム。
- 請求項24から30のいずれか一項に記載のコンピュータシステムにおいて、前記リアクタ化合物の定義された前記特性は、分子量;炭素原子の総数;水素原子の総数;側鎖の総数;芳香環の総数;ナフテン環の総数;チオフェン環の総数;ピロール環の総数;ピリジン環の総数;硫黄原子の総数;窒素原子の総数;酸素原子の総数;芳香環炭素原子の総数;ナフテン系炭素原子の総数;パラフィン系炭素原子の総数;ナフテン系6炭素環の総数;ナフテン系5炭素環の総数;沸点;密度;気相における標準生成エンタルピー;気相における標準ギブズ自由生成エネルギー;気相熱容量係数;気化熱;液相における標準生成エンタルピー;液相熱容量係数;粘度係数;および分子タイプのうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、コンピュータシステム。
- 請求項24から31のいずれか一項に記載のコンピュータシステムにおいて、前記リアクタ化合物の定義された特性は、
炭素原子の総数、水素原子の総数、芳香環の総数、ナフテン環の総数、チオフェン環の総数、ピロール環の総数、ピリジン環の総数、硫黄原子の総数、窒素原子の総数、酸素原子の総数、標準生成ギブズ自由エネルギー、および標準生成エンタルピーのうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、コンピュータシステム。 - 請求項24から32のいずれか一項に記載のコンピュータシステムにおいて、前記リアクタ化合物の定義された特性は、炭素原子の総数、水素原子の総数、標準生成ギブズ自由エネルギー、および標準生成エンタルピーのうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、コンピュータシステム。
- 請求項24から33のいずれか一項に記載のコンピュータシステムにおいて、生成され、前記1つ以上のメモリまたは前記1つ以上のストレージに格納され、事前に推定された前記熱力学的特性は、所定の温度での気相における生成エンタルピー;所定の温度での気相における生成ギブズ自由エネルギー;所定の温度での気相熱容量;所定の温度における気相におけるエントロピー;気化熱;所定の温度での液相における生成エンタルピー;および所定の温度での液相熱容量のうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、コンピュータシステム。
- 請求項24から34のいずれか一項に記載のコンピュータシステムにおいて、生成され、前記1つ以上のメモリまたは前記1つ以上のストレージに格納され、事前に推定された前記熱力学的特性は、所定の温度での気相における生成エンタルピー;所定の温度での気相における生成ギブズ自由エネルギー;所定の温度での気相熱容量;および所定の温度での気相におけるエントロピーのうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、コンピュータシステム。
- 請求項24から35のいずれか一項に記載のコンピュータシステムにおいて、生成され、前記1つ以上のメモリまたは前記1つ以上のストレージに格納され、事前に推定された前記熱力学的特性は、所定の温度での液相における生成エンタルピー;および所定の温度での液相熱容量のうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、コンピュータシステム。
- 請求項24から36のいずれか一項に記載のコンピュータシステムにおいて、前記許容可能な反応の定義されたセットは、
チオフェン系のベンゼン環を3つの水素分子で飽和させる反応;ピリジン系またはピロール系のベンゼン環を3つの水素分子で飽和させる反応;純粋炭化水素のベンゼン環を3つの水素分子で飽和させる反応;分離されたチオフェン環を2つの水素分子で飽和させる反応;ベンゼン環と縮合したピリジン環を2つの水素分子で飽和させる反応;または分離されたピロール環を2つの水素分子で飽和させる反応;純粋炭化水素のベンゼン環を2つの水素分子で飽和させる反応;ベンゼン環と縮合したチオフェン環を1つの水素分子で飽和させる反応;ベンゼン環と縮合したピロール環を1つの水素分子で飽和する反応;ナフテン系の開環反応;パラフィン水素化分解;パラフィン異性化;チオフェン系の脱硫;飽和ジベンゾチオフェン構造における飽和チオフェン系の脱硫;飽和ベンゾチオフェンの脱硫;または飽和チオフェン構造の脱硫;飽和カルバゾール構造における飽和窒素環の脱窒素;飽和インドール、ピロール、ピリジン、またはキニーネ構造における飽和窒素環の脱窒素;脱アルキル;およびコア間連結分解のうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、コンピュータシステム。 - 請求項24から37のいずれか一項に記載のコンピュータシステムにおいて、前記許容可能な反応の定義されたセットは、パラフィン異性化を含む、コンピュータシステム。
- 請求項24から38のいずれか一項に記載のコンピュータシステムにおいて、前記許容可能な反応の定義されたセットは、芳香環縮合を含む、コンピュータシステム。
- 請求項24から39のいずれか一項に記載のコンピュータシステムにおいて、前記許容可能な反応の定義されたセットは、
芳香族パラフィン水素化分解;飽和インドール、ピロール、ピリジン、カルバゾールまたはキニーネ構造における飽和窒素環の脱窒素;硫化物の脱硫;チオフェン構造の脱硫および芳香環縮合のうちの1種以上の任意の組み合わせを含む、コンピュータシステム。 - 請求項24から40のいずれか一項に記載のコンピュータシステムにおいて、反応速度方程式のセットを自動的にコード化することは、反応を、反応物、生成物、ならびに反応物および生成物の化学量論係数に解析することを含む、コンピュータシステム。
- 請求項24から41のいずれか一項に記載のコンピュータシステムにおいて、反応速度方程式のセットを自動的にコード化することは、残差、スパース性、および分析ヤコビアンのうちの1つ以上を生成することを含む、コンピュータシステム。
- 請求項24から42のいずれか一項に記載のコンピュータシステムにおいて、前記1つまたは複数のプロセッサは、物質収支、エネルギー収支、運動量収支、および反応速度に関する1つ以上の方程式およびそれらに関連する常微分方程式を解くことによって、前記1つ以上のメモリまたは前記1つ以上のストレージに格納され、事前に推定された前記熱力学的特性を生成する、コンピュータシステム。
- 請求項43に記載のコンピュータシステムにおいて、物質収支、エネルギー収支、運動量収支、および反応速度に関する1つ以上の方程式およびそれらに関連する常微分方程式を前記プロセッサによって解くことは、前記1つまたは複数の方程式の初期解を提供することをさらに含む、コンピュータシステム。
- 請求項24から44のいずれか一項に記載のコンピュータシステムにおいて、前記形成されたモデルの結果の表をフローシートシミュレータに出力する前記プロセッサの1つをさらに含む、コンピュータシステム。
- 請求項24から45のいずれか一項に記載のコンピュータシステムにおいて、
前記形成されたモデルは、完全リアクタモデルであり、
前記1つまたは複数のプロセッサは、さらに、
vi)前記同族系列の化合物の定義されたセットの活性種のリストを作成し、
vii)前記定義された許容可能な反応のセットの活性種を、前記作成された活性種のリストに格納し、それによって、前記完全リアクタモデルから縮約リアクタモデルを作成するように構成されている、コンピュータシステム。 - コンピュータプログラムであって、
デジタルプロセッサによって実行される際にリアクタ内の化学反応をモデル化する命令に含まれるコンピュータコードにより、
i)前記リアクタ内の同族系列の化合物のセットを定義することによって前記リアクタ内のリアクタ化合物を表現することであって、前記セット内の各同族系列は分子のタイプおよび炭素数で構成され、前記炭素数は上限および下限の範囲を有する、表現することと、
ii)前記同族系列の化合物の定義されたセットに対する許容可能な反応のセットを定義することと、
iii)前記リアクタ化合物の特性を定義することと、
iv)前記同族系列の化合物の定義されたセットに基づいて、事前に推定された熱力学的特性を生成し、1つ以上のメモリまたは1つ以上のストレージに格納することと、
v)前記同族系列の化合物の定義されたセットと、前記許容可能な反応の定義されたセットと、前記リアクタ化合物の定義された前記特性と、生成され、前記1つ以上のメモリまたは前記1つ以上のストレージに格納された事前に推定された前記熱力学的特性とに基づいて、反応速度方程式のセットを方程式指向フォーマットに自動的にコード化することと、によって、前記リアクタのシミュレータを生じさせることを、コンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記自動的にコード化された反応速度方程式のセットは、前記リアクタ内の化学反応のモデルを形成する、コンピュータプログラム。
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