基于真组分法的石油特性模型与仿真研究

摘要

本文以先进控制与实时优化对石油化工过程模型化的要求为背景，在分析石油馏分组成与特点的基础上，基于石油馏分的真组分描述方法，建立了石油馏分沸点、临界参数、相平衡常数和传质扩散系数等特性的数学模型，并对其进行了仿真研究。 首先，根据石油化工过程模型化的需要，在大量实验数据的基础上，通过分析烃类物质沸点的变化规律，提出了一个新的基团贡献模型来计算石油馏分的沸点。该模型对高沸点烃的沸点预测更为精确。其次，在上述沸点模型的基础上，提出了新的临界参数基团贡献法估算模型。该模型直接采用基团加和的计算方法，具有计算简单易行的特点，同时又能够较精确的预测重组分的临界性质。第三，提出了一个用于相平衡计算的基团贡献模型，应用于二元及三元体系汽液平衡的预测，并与UNIFAC基团贡献模型的预测结果进行了分析比较。结果表明，本模型结构简单、计算量小，同时又能满足先进控制与实时优化对模型预测精度的要求。最后，以计算无限稀释液相分子扩散系数的关联式为基础，根据Vignes所得到的传质过程中扩散系数与溶液组成的关系，推导得到全浓度饱和直链烷烃和苯类体系液相分子扩散系数的半经验方程。 仿真和对比分析表明，本文所建立的石油馏分特性模型具有结构简单，计算量小，精度较高，为先进控制与实时优化模型化奠定了基础，具有一定的应用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章前言

1.1课题的意义与背景

1.2石油特性模型的综述

1.2.1沸点的研究现状

1.2.2临界参数的研究现状

1.2.3汽液平衡计算的发展现状

1.2.4液相分子扩散系数的发展现状

1.3本课题的主要内容

第2章石油沸点的模型与仿真

2.1石油真组分描述的概念

2.2基于沸点的石油馏分基团的划分与模型的提出

2.2.1基于沸点的石油馏分基团的划分

2.2.2沸点基团贡献模型的提出

2.3石油沸点模型仿真与讨论

2.3.1烷烃的沸点

2.3.2烯烃的沸点

2.3.3脂环烃的沸点

2.3.4芳烃的沸点

2.4小结

2.4.1估算方法的比较

2.4.2结论

第3章临界参数的模型与仿真

3.1基于临界参数的石油馏分基团的划分与模型的提出

3.1.1基于临界参数的石油馏分基团的划分

3.1.2临界参数基团贡献模型的提出

3.2临界温度模型仿真与讨论

3.2.1烷烃的临界温度

3.2.2烯烃的临界温度

3.2.3脂环烃的临界温度

3.2.4芳烃的临界温度

3.3临界压力模型仿真与讨论

3.3.1烷烃的临界压力

3.3.2烯烃的临界压力

3.3.3脂环烃的临界压力

3.3.4芳烃的临界压力

3.4临界体积模型仿真与讨论

3.4.1烷烃的临界体积

3.4.2烯烃的临界体积

3.4.3脂环烃的临界体积

3.4.4芳烃的临界体积

3.5小结

3.5.1估算方法的比较

3.5.2结论

第4章真组分法描述的石油馏分相平衡模型

4.1前言

4.2相平衡模型的建立

4.2.1状态方程计算组分的汽相逸度系数

4.2.2状态方程计算组分的标准态逸度

4.2.3基团贡献法计算组分的活度系数

4.3相平衡模型的仿真研究

4.3.1二元体系汽液平衡预测及结果分析

4.3.2三元体系汽液平衡预测及结果分析

4.4小结

第5章液相分子扩散系数的预测

5.1前言

5.2无限稀释液相分子扩散系数

5.2.1饱和直链烷烃体系的分子扩散系数

5.2.2饱和直链烷烃及苯类体系分别为溶质及溶剂时的分子扩散系数

5.3全浓度液相分子扩散系数

5.3.1全浓度液相分子扩散系数模型的推导

5.3.2全浓度饱和直链烷烃和苯类体系的液相分子扩散系数

5.3.3全浓度饱和直链烷烃体系的液相分子扩散系数

5.4小结

第6章石油特性模型在先进控制模型化中的应用

6.1先进控制模型化特点

6.2石油特性模型在先进控制模型化中的应用

第7章结论

参考文献

致谢

个人简历、在学期间的研究成果