原油常压蒸馏塔过程仿真研究

摘要

目前，原油产品已经渗透到生活、工业和交通的方方面面，被称之为“流动的血液”，原油处理的一个重要特征是向智能化和大型化方向发展，原油处理过程智能化是实现生产安全、高质量、可持续和高效率的重要保证和基本条件。随着生产规模越来越庞大，越来越复杂，以及原材料短缺和能源价格的不断上涨，企业间竞争日益激烈，人们对提高生产效益，提高产品质量，降低生产成本和加强环境保护的要求也越来越高，从而对原油生产过程仿真的研究越来越重视。而常压蒸馏塔是整个炼油加工生产过程的第一道工序。因此，对于常压塔的建模仿真研究具有极其重要的现实意义。
　　本文在总结分析国内外研究现状及发展趋势的基础上，紧跟国内外常压塔过程仿真的研究成果，利用内外法对常压塔过程仿真进行研究、计算。
　　首先，针对目前精馏通用塔模型中对常压塔中段循环和汽提抽出的描述不完整性问题，建立了通用常压塔模型，该模型对任何情况下的抽出、回流都适用。基于该通用模型建立了适用于任意流体的物料平衡方程组、相平衡方程组、摩尔分数加和式和热平衡方程组（MESH），最终建立了具有普遍适用性的常压塔过程仿真数学模型；
　　其次，本文选取了目前使用最广泛的假组分法对原油进行分析，并使用Kesler-Lee方程对假组分的参数进行计算。气-液平衡常数的计算选用了目前认为较为精确的SRK状态方程，焓模型的计算选用Lee-Kesler提出的计算方法，该方法对石油馏分焓值的求解具有很好的效果。最终将所有参数的计算过程编制成物性包；
　　进而，本次设计选用内外法对常压塔的过程仿真进行计算，内层计算引入了汽提因子Sj和自定义变量jRLS和jRVS，从而将MESH方程组简化成矩阵，并利用全选主元求解稀疏矩阵，Sj计算过程中引入了阻尼系数t(k)，加速了收敛。外层则利用严格气-液平衡模型和焓模型进行收敛验证；
　　最后，利用内外法计算常压塔过程仿真数学模型为基础，设置独立变量和目标变量，在C++Builder XE6.0开发平台下，采用C++语言对常压塔过程仿真进行编程，并以国内某炼化厂的常压塔为例，将程序计算结果与 HYSYS模拟结果进行对比，结果表明仿真效果良好，可以为常压塔过程仿真的规划设计，产品收率的控制、管理等各个层次的应用提供可靠的依据。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 研究的目的及意义

1.3 国内外研究发展及现状

1.4 主要研究内容

第二章 原油特征化和物性计算

2.1 原油组成

2.2 原油特征化

2.3 气-液平衡常数计算

2.4 热焓计算

2.5 原油假组分物性计算求解实例

2.6 本章小结

第三章 原油常压蒸馏塔的稳态模型

3.1 常压蒸馏的工艺特征

3.2 模型介绍

3.3 基本方程组（MESH）

3.4 变量和制定方案

3.5 本章小结

第四章 原油常压塔过程仿真及程序设计

4.1 内外法求解策略

4.2 程序设计

4.3 本章小结

第五章 实例应用

5.1 HYSYS模拟理论

5.2 常压塔流程分析

5.3 结果及对比

5.4 本章小结

第六章 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

致谢

参考文献

附录

攻读学位期间发表的论文、专利情况