[发明专利]一种精馏塔段近似捷算方法及精馏塔的控制方法

说明书

本发明涉及一种精馏塔段近似捷算方法及精馏塔的控制方法，通过机理建模，首先对整个塔段结构和其中的参数进行初步的估计及边界条件的确定，然后通过辨识算法对其进行建模，根据蒸馏塔段的两端压力、进入蒸馏塔段的物料流等初始条件，使用本发明的方法得出了具有良好精度的输出精馏塔段的物料流组成、流量和温度等参数，实现了对精馏塔段的准确模拟。

技术领域

本发明属于仿真建模领域，涉及一种精馏塔段近似捷算方法。

背景技术

在石油化工企业的生产过程当中，事故可能发生于工厂的各个地方。导致事故发生的除了设备的问题之外，更多的是在突发情况下因为操作人员的不当操作引发的。但是，这些突发情况，往往是无法在现实实际中培训的。又因为事故的发生原因和地点的随机性和复杂性，而依靠辨识算法或智能算法得到的模型往往无法真实反应实际工厂中任意一处的过程状态。然而，机理建模可以真实的反应整个工厂所有过程状态。因此，通过机理建模建造的仿真平台可以真实的反应实际生产过程，在此平台下对操作人员进行培训，可以训练在突发情况下操作人员的应急操作，节约培训成本。

仿真平台的精准性和实时性是研究基础。通过机理建模解决模型问题会带来大量的计算，导致整个平台实时性变差，不利于后续开发研究，且模型难以建立。同时，通过辨识算法建立的模型，其模型精度往往不能达到要求。另外，在有些情况下，需要根据已知的或测量得到的条件或参数等对精馏塔段的输出参数进行预估，方便对精馏塔进行控制。因此需要用另外一种方法对实际工厂进行模型的建立，较为精确的得到输出精馏塔段的各种参数。

发明内容

为解决现有技术中存在的至少其中一问题，本发明提出了一种精馏塔段近似捷算方法。

作为本发明的其中一方面，本发明提出了一种精馏塔段近似捷算方法，包括：

1)，获取进入精馏塔段的液体物料流LI，气体物料流VI，精馏塔段顶端压力P_top和精馏塔段底端压力P_bot；LI和VI形成的气液流体混合物包括c个可凝油组分，水和干气；

2)，由公式计算得到塔段分配系数K_i，其中k_i表示组分i的分配系数，k₀表示分配系数幂指数项，P_i^s表示组分i在塔段平均温度下的蒸汽压(以下简称蒸汽压)，P表示塔段平均压力(以下简称塔段压力)；

3)，将LI和VI合并为进料流F，物料流F的焓是h_F kJ/kmol；计算精馏塔段的塔段压力P，

4)，从精馏塔段输出的液体物料流为LO，气体物料流为VO，在LO和VO同时存在的情况下，设定蒸馏塔段的塔段平均温度T为其中T_top是气体物料流VO的温度，T_bot是液体物料流LO的温度；

5)，根据进料流F的组成、塔段压力P和塔段平均温度T，使用塔段分配系数K_i替代平衡系数，通过绝热闪蒸计算(即PH闪蒸计算或者是指定压力和焓的闪蒸计算)得到VO和LO的参数，该参数包括VO和LO的组成、流量和温度。

进一步，进入精馏塔段的液体物料流LI，气体物料流VI，精馏塔段顶端压力P_top和精馏塔段底端压力P_bot可以通过对物料流进行测试或者通过设置的各种传感器测量得到。

进一步，上述的一种精馏塔段近似捷算方法包括：

1)，获取进入精馏塔段的液体物料流LI，气体物料流VI，精馏塔段顶端压力P_top和精馏塔段底端压力P_bot；LI和VI形成的气液流体混合物包括c个可凝油组分，水和干气；