石油馏分三种蒸馏曲线换算软件的设计与开发.pdf

石油与天然气化工 CHEMIOAL ENGI NEERI NG OF OI L GAS 石油馏分三种蒸馏 曲线换算软件的设计与开发 夏婧钮根林任会姝 中国石油大学 华东 化 学工程学院 摘要 以石 油馏 分 的恩 式 蒸馏 曲线作 为基 础 ， 根 据 文 献 中提 供 的 模 型进 行 其 他 蒸 馏 曲线 的 关联和换算。以 VB 6 ． 0作为开发用户操作界 面为平 台， 设计 了一个能分别对石油馏分恩式蒸馏 曲 线与 实沸 点蒸馏 曲线 、 恩式 蒸馏 曲线 与平 衡 汽化 曲线 和 不 同压 力下平衡 汽化 曲线 换算 的软 件 ， 大 大 提 高了蒸馏数据换算的效率和准确性 。通过对文献提供 的实例进行测试表 明， 该软件针 对 3种 蒸 馏曲线的换算均有很好的准确性和吻合性 。 关 键词 石 油馏 分 蒸馏 曲线换 算软件 开发 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 7 3 4 2 6 ． 2 0 1 2 ． 0 6 ． 0 0 5 石油及其馏分有着极其复杂 的组成 ， 组分数极 多， 若要用解析的方法对其进行气液平衡计算则非 常繁 复庞 杂 ， 而且 对 于 重 质 石 油 馏 分 也 难 于 实 现 。 基于这个原 因， 石油和其石油馏分的汽一液平衡关 系一般不用详细的化学组成来表示 ， 而是通过宏观 的方法采用馏分 的蒸馏数据或馏分组成来表示 。在 实验室 ， 石油和其石油馏分的汽 一液平衡 关系可以 通过 3种不 同 的蒸馏 方法 来 获得 ， 分别 是恩 式 蒸馏 、 实沸点蒸馏和平衡汽化。但是要想获得这 3种蒸馏 数据及蒸馏曲线 ， 在实验室的工作量和难 度均有很 大差别 。其中， 平衡汽化数据的获得其工作量 和难 度为最大， 而恩式蒸馏数据获得难度为最小 。油 品 的恩式蒸馏测定过程是一种标准化 的实验方法 ， 仪 器简单 ， 获得的数据较多并且 比较可靠 ， 而且石油馏 分的大部分性质参数可以通过恩式蒸馏数据进行关 联计算。 目前有很多的科学工作者也提 出了这 3种 蒸馏数据的换算模型和蒸馏 曲线 的相互换算图 ， 可 供 3种蒸馏曲线相互换算 ， 方便 了大家的使用。但 是通过图表进行换算工作量仍然较大 ， 而且在蒸馏 数据不完整的情况下 ， 蒸馏 曲线 的相互换算 图带来 的误差也较大。因此 ， 根据文献提供的 3种蒸 馏曲 线换算 的数学模型， 用 V B 6 ． 0开发用户操作界面并 进行 代码 的编写 ， 致 力 于 开 发 出 一 个 能够 进 行 石 油 馏分 3种蒸馏曲线换算 的软件 ， 软件 中采用恩式蒸 馏 曲线数据作为基础数据来进行另两种蒸馏 曲线的 关联和换算 ， 可为炼油装置的设计提供便利 。 1数学模型 1 ． 1恩式蒸馏曲线模型 对于较重的石油组分 ， 其恩式蒸馏数据往往获 取不全 ， 或是偶然因素导致恩式蒸馏数据缺失 。因 此 ， 有必要根据已知的实验数据来模拟恩式蒸馏 曲 线的公式 ， 并求出缺失点的数值 ， 才能进行下一步换 算工作。 根据文献[ 1 ] 中描 述 ， 恩式蒸馏 曲线 形状 为反 “ S ” 形 曲线 ， 文 献 中给 出的数 学模 型 如式 1 T 厂 t 。 a l- -l n 1 一 ] 1 』 U 』 根据文献[ 1 ] 中的论证 ， 将恩式蒸馏曲线的拐点 取为馏出体积为 5 0 的点 ， 模拟曲线 的结果更加准 确， 此时求得 b 0 ． 3 1 6 7 。在这里使用公 式 1 来 作者简介 夏 婧 1 9 8 8 一 ， 女 ， 江西九江人 ， 中国石油大学 华 东 化学工程学 院化 学工程与技术专业在读 硕士研究生 ， 研究 方向为石油与 天 然气 加 工 。地 址 2 6 6 5 8 0 山东 省 青 岛 市经 济 技 术 开发 区 长 江西 路 6 6号 中国石 油 大 学 华 东 。 电话 1 3 4 6 5 8 1 3 1 2 8。E - ma i l x i a j i n g 1 9 8 8 1 2 6 ． c o rn 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第4 1 卷第6 期 夏婧 等 石油馏分三种蒸馏曲线换算软件的设计与开发 5 5 9 拟合恩式蒸馏曲线 ， 将 b 一0 ． 3 1 6 7代入公式 1 ， 则 得 到公 式 2 。 f to n f-_ ln 1 一 而 V 卵 2 公式 2 可以看成是线性数学模 型 P z 一a 。 z 口 ， 本文使用最小二乘法来求 取 t 。和 a的值 ， 得 到恩式蒸馏 曲线模型之后 ， 就可 以得到蒸馏 曲线 中 任何缺失点的预测值 了。对于实沸点蒸馏 曲线和平 衡汽化 曲线 ， 同样也是反“ s ” 形曲线 ， 也可以用上述 的模型来求取相应的数学模型拟合公式。 1 ． 2恩式蒸馏曲线与实沸点蒸馏曲线的换算模型 根据文献[ 2 ] 中提供的恩式蒸馏数据换算公式 来计算实沸点蒸馏数据， 模型如下 1 由恩式蒸馏 曲线 5 O 点 温度计算两 曲线 5 O 点温 差模 型 A 丁一 a 1 a 2 TA a 3 TA 。 a 4 TA ． 5 J 。 3 2 温差段换算模型 △ 丁f 1 一n 1 △ T 1 口 2 △ l 。 n 3 △ T 1 a 4 △ Ta 1 0 ～ 1 0 4 △ Tf 2 一a 1 △ T 2 a 2 △ T 2 ’ a 3 △ T 2 。 。 a 4 △ T。 2 ’ 。 。 1 0 ～ 3 O 5 △ T a 1 A 3 口 2 △ 3 a 3 A T 3 a 4 A To 3 。 3 0 ～ 5 0 6 △ T￡ 4 一 a 1 A To 4 a 2 △ Ta 4 _ a 3 △ Ta 4 5 0 ～ 7 O 7 △ T￡ 5 一 a l A Ta 5 a 2 △ 5 a 3 △ Ta 5 。 7 0 ～ 9 0 8 △ T￡6 一a 1 △ T。 6 a 2 △ T 6 5 9 a 3 △ 6 。 - 9 0 ～ 1 0 0 9 式 3 ～式 9 中 a 、 a 、 a 。 、 a 为模 型参数 ， 具 体值见文献[ 2 ] ， 不再赘述。 1 ． 3恩式蒸馏曲线与常压下平衡汽化曲线换算模型 据文献[ 3 ] 提供 的恩式蒸馏数据与平衡 汽化数 据换算模型， 计算平衡汽化数据 ， 模型如下 1 5 0 点 的馏 出温度换算模 型 TE ． 5 c c o c l TA l 5 o 2 2 7 3 ． 1 5 1 0 C o 2 1 8 ．9 l 7 6 2 2 1 3． 6 1 5 59 x ∞。 们一 2 ． 57 1 1 3 x C 1 0 ． 0 5 6 6 4 0 ． 4 0 4 5 2 P 1 1 1 2 f 2 1 ．1 4 2 0 ． 08 1 2 2 x 1 3 2 温差段换算模型 △ TE d 。 dl △ Ta d2 △ To d 。 A To 。 1 4 式中 d 。 、 d 、 d z 、 d 。 为模 型参数 ， 具体值见文献 [ 3 ] 。 1 ． 4不同压力下平衡汽化曲线的换算模型 工艺设计过程中， 经常会使用到一定压力下的 平衡汽化问题 ， 例如加热炉出口压力下的气化率、 常 压塔汽化段压力下的气化率等。本软件包含了这部 分内容的计算 ， 极 大地方便 了炼 油设计 工作人员 。 不同压力下的平衡汽化曲线的换算， 分为以下两类 。 1 ． 4 ． 1常压与大干常压下的换算模型 ’ 由文献[ 4 ] 可知， 一种石油馏分不同压力下的平 衡汽化数据在 P _ 丁 _ e相图上同样的汽化百分数的各 点可以连成直线 ， 并 汇聚于此馏分 的焦点 。P _ 丁 _ e 相图以绝对温度的倒数为横坐标 ， 以压力 的对数为 纵坐标 ， 所以笔者认为 P _ 丁 _ e相 图上 的直线方程可 以用公 式 1 5 来 表示 。 1 l g Pa 6 ‘ 1 5 从文献[ 5 ] 中得到焦点温度和焦点压力的计算 模 型， 计算模型如下 1 石油馏分焦点温度图关联式 △T E a 1 [ S a 2 ／ n 3 s 口 4 口 5 S ] [ 口 6 ／ 7 T a 8 口 9 ] n 1 o 1 6 式中 a ～n 。 为模型参数 ， 具体值见文献[ 5 ] 。 2 石油馏分焦点压力图关联式 △P 一{ S 一0 ． 3 a ] ／ s 口 。 } { a 4 ／ 5 T a 6 S n 7 ] n 8 } 1 7 式 中 n ～。 为模型参数 ， 具体值见文献[ 5 ] 。 从模型可知 ， 由石油馏分 的恩式蒸馏数据 即可 算 出焦点温度和焦点压力。在已知石油馏分常压平 衡汽化数据和焦点数据的前提下 ， 可以算 出每条 P _ e曲线的方程 ， 从 而获得任何 低于临界 区以下 的 平衡汽化数据。 1 ． 4 ． 2常压与减压下的换算模型 假定各线段温差不随压力而变化 ， 所 以常压下 的平衡汽化数据换算 到减压下 的数据 ， 只需要换算 残压下平衡汽化 5 O 的温度 在缺乏 5 O 9 ／ 6 点的数据 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m