复杂石油蒸馏塔的稳态模拟

出率 和 能 耗 直 接 影 响 整 个 石 油 企 业 的 经 济 效
益 。 而蒸 馏 塔 稳 态 模 拟 既 是 蒸 馏 塔 设 计 和 优 化 的重要手段 ， 也是 蒸 馏 过程 动 态模 拟 的基 础 。经 过二 十 年 的发 展 ， 工过 程 流程 模 拟 已被 化 学 工 化 程师 普遍 采用 ， 为设 计 新 装 置 和 分 析 现 有 装 置 成
一（ １ ＋ Ｌｈ
） ＝０
（ ０ １）
（ ）部 分冷凝 ２
对冷 凝器 气体 流量 为设 定值 。 对部 分冷 凝
馏塔。
以典 型塔 板 模 型 为 基 础 ， 对 塔 顶 、 并 中段 回
流 、 底进 行建 模 ， 此假 设有 Ⅳ层 理论 塔板 。 塔 在 ２ １典型塔 板 的数 学模 型 ． 蒸 馏塔 塔 段 可 用 图 １所 示 的 典 型 塔 板 原 型
表示。
收稿 日期 ：０ １ １ ５ 修改稿收到 １ ：０ １ ２— ３ ２ １ 一Ｏ —２ ； ３期 ２ １ —０ ２ 。 作者简介 ： 黄文 ， 北京化工大学 在读研究 生， 主要从事石油蒸 馏塔建模仿真的研究。Ｅｍａ ：ｕ ｎｗ ｎ ＠１ ３ ｃｍ。 — ｉ ｈａ ｇ ｅｍｅ ６ ．ｏ ｌ
率 与蒸 馏塔 的结 构存 在 关 联 ， 析蒸 馏 塔 的典 型 分
不溶 于液 体 ， 存在 于气 相 。其 余组 分 Ｏ为 可凝 仅
组分 ， 在气 、 两相 中均 可存 在 。 液 ２ 石 油蒸 馏塔 数 学模型
结 构是 蒸馏 塔模 拟 和确 定 塔 板 效 率 的前 提 ， 过 通 操 作条 件关 联 的产 品性 质计 算式 只适 用特 定 的蒸
（） ７
Ｓ ＝ ｖ １ ｏ ｏ
．
一
Ｌ ０
（） ８
对 塔顶 的物料 平衡 式 （ ）改写为 １
． 一 一 ¨ ， ０ ， （ ＋ ｚ Ｊ ）
＝
（） ９
对焓 平衡 式 （ ）改写 为 ６
Ｌｂ ｏ ＋
图 １ 典 型 平 衡 塔 板 模 型 示 意
Ｆ ｇ Ｓ ｈ ｍ ａｉ ａ ｒ ｍ ｆｔｐ ｃ ｌｅ ｕｉｉｒｕ ｔａ ｉ ．１ ｃ ｅ ｔｃ ｄｉｇ ａ ｏ ｙ ｉ ａ ｑ ｌｂ ｉ ｍ ｒ ｙ
基 金 项 目 ： 家 ８ ３项 目（０ ７ Ａ ４ １ １ 。 国 ６ ２０ Ａ ０ Ｚ ９ ）
因此 ， 研 究分 析 总结 了石 油 蒸 馏 塔 的典 型 本 结 构模 型 ， 进 了 Ｄ ｖ 等 提 出 的计 算塔 板 效率 方 改 ａｅ 法 。构建 了运算 速度 快 、 准确 性 高 、 于操 作 的石 易
摘要： 针对石 油蒸馏塔 结构 复杂 、 参数 校正难 和产品性质计 算难 等问题 ， 析了不 同结 构 的石 油蒸馏塔模 型 、 分 参数校正方法 和产 品性 质计算 方法 ， 开发了带有 参数 校正的复杂石油蒸馏 的稳态模型 。通 过与某装置常压塔 的工 艺数据 比较， 实该模 型具 有较好 的模 拟精度 和运算 速度 ， 证 能够 预测原油蒸馏塔 的实 际工艺状态。
油蒸 馏塔 专 用稳 态 模 拟 系 统 ， 在 此 基 础 上 通 过 并 对产 品进 行 平衡 闪蒸 与 蒸 馏 数 据 转换 ， 计 算 产 可 品 的初馏 点 与终馏 点 。通 过在 某 常压塔 的具体应 用， 验证 了模 拟 系统 的有效 性 。
炼
油
技wenku.baidu.com
术
与
工
程
２ｌ ０ １年第 ４ １卷
关键 词： 石油 蒸 馏 塔
参数 校 正
稳 态模 拟
原 油 蒸馏 装 置 是 原 油 深 度加 工 的基 础 ， 拔 其
１ 虚 拟组 分切 割与 物性计 算 原 油及 其 常减压 蒸馏 装置 的产 物 以及 由此衍 生 的众 多石 油 产 品 ， 是 复 杂混 合 物 。欲 建 立 石 均 油 加工 设备 的模 型 ， 必须 首 先 对 原 油及 油 品这 类 石 油复 杂混 合物 进 行 刻 画 ， 就 是所 谓 的特 征 化 这 处 理 。油 品特征 化处 理 的 目的是 将 油 品复杂混 合
法 。假设 蒸 馏 塔 塔 段 处 理 的物 质 系统 有 Ｃ个 组 分 ， 中组 分 Ｇ为 不 凝 组 分 ， 其 即在 塔 操 作 条 件 下
套 迅 速 而 有 效 的 原 油 稳 态 模 拟 程 序 意 义
重大 。
近年来 国 内外 炼 油工 作者 对石 油蒸 馏装 置 的 模 拟 与优 化进 行 了大量 的工 作 。殷 卫 兵 等 １ 通 １１ ９
性能 、 改进 现 有装 置操 作 的有力 工 具 。 因此 ， 发 开
一
物 用 一 系 列 假 组 分 （ 称 虚 拟 组 分 ， ｓｕｏ 又 ｐｅｄ— ｃｍｐｎｎ） 示 ， 此 油 品 的蒸 馏 及 其 他 加 工 过 ｏ ｏｅｔ表 如 程便 可借 用 多组 分物质 系 统 的方 法进 行处 理 。 对 于切 割好 的假 组 分 ， 用 楚 纪 正 等 提 出 采 的物 性关 联式 计算 其物 性 。在此 将物 质组 分分 为 不凝 气 、 可凝组 分 ， 进而 发展 各类 气液 相蒸馏 塔算
炼
２１ ０ １年 ６月
油
技
术
与
工
程
Ｐ Ｔ Ｏ Ｅ Ｍ Ｒ ＦＮ Ｒ Ｎ Ｉ Ｅ Ｒ Ｎ Ｅ Ｒ Ｌ Ｕ Ｅ Ｉ Ｅ Ｙ Ｅ Ｇ Ｎ Ｅ ＩＧ
第 ４ 卷第 ６期 １
复 杂 石 油 蒸馏 塔 的稳 态 模 拟 木
黄 文 ， 纪正 楚
（ 北京化工大学信息科学 与技术学 院 ， 北京市 １０ ２ ） ０ ０ ９
过 设 置合适 的 中段 回流 建 立 了原油 常减 压蒸 馏塔
的流 程模 拟 ； 学 峰 等 将 进 化 算 法应 用 在确 定 颜 蒸 馏塔 塔板 效 率 和稳态 数 据 的 整定 ； ａｅ等 提 Ｄｖ
出 了插 值并 优 化确 定塔 板效 率 。 由于产 品质 量往 往 用蒸 馏塔 的操作 条件 进 行 关 联 计 算 ， 而塔 板 效