气体分馏装置的动态模拟

发布时间：2021-10-25 18:33

　　由于化工装置的开停车操作复杂,通常的培训方式无法让员工直接体会操作过程,培训效率低。故本文针对年产30万吨的液化气分离装置,建立了全流程动态模拟及实时仿真,能完全的模拟该装置的开停车过程。气分装置主要由四个精馏塔组成,所以本文根据气分装置的特点,重点建立了精馏塔模型,还有本装置涉及到的其他的单元模块：闪蒸模型、换热器、泵等。通过管网的拓扑模型,将各单元模块连接起来,实现全流程的动态模拟。本文除建立单元过程模型外还建立了基础物性估算模型,包括沸点、标准摩尔体积、蒸发潜热、临界性质、定压比热和饱和蒸汽压的计算。动态数学模型中的常微分方程式采用显式欧拉法迭代求解,并与代数方程联立得出最终模拟值。本文将动态模拟结果与工厂实际值对比,误差较小,并对动态扰动能做出正确的反应趋势,且能在短时间内到达新的平衡,说明本文建立的数学模型能很好的模拟该装置。根据本文中的数学模型,建立了气分装置的全流程仿真软件,完全的模拟工厂中DCS控制系统,达到逼真的仿真效果。且该软件不仅能模拟开车过程,还能模拟停车及故障处理过程。现该软件已应用于气分车间员工的培训及考核,效果明显。 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 前言
    1.1 化工流程模拟简介
        1.1.1 化工流程模拟技术
        1.1.2 化工流程模拟技术发展概况
    1.2 流程模拟系统
        1.2.1 稳态流程模拟系统
        1.2.2 动态流程模拟系统
        1.2.3 通用流程模拟系统
        1.2.4 专用流程模拟系统
    1.3 流程模拟的基本方法
        1.3.1 序贯模块法
        1.3.2 联立方程法
        1.3.3 联立模块法
    1.4 化工流程模拟系统的构成
        1.4.1 数学模型
        1.4.2 求解方法
        1.4.3 物性数据库
        1.4.4 输入与输出系统
    1.5 流程模拟的应用及意义
    1.6 化工仿真系统
        1.6.1 化工仿真系统简介
        1.6.2 化工仿真系统发展
        1.6.3 仿真应用及意义
    1.7 本课题的意义
        1.7.1 精馏塔的动态模拟
        1.7.2 建立气分装置仿真培训系统
第二章 气体分馏工艺
    2.1 气体分馏工艺简介
        2.1.1 气分装置简介
        2.1.2 气分工艺的发展
        2.1.3 气分装置的工艺改进
    2.2 本文涉及气分工艺简介
        2.2.1 装置概况
        2.2.2 工艺原理
        2.2.3 工艺流程说明
        2.2.4 原料指标
        2.2.5 成品和半成品指标
        2.2.6 主要操作指标
第三章 物性数据的计算
    3.1 沸点的估算
    3.2 饱和状态下摩尔体积的计算
    3.3 标准沸点下蒸发潜热的计算
    3.4 临界性质的计算
    3.5 定压比热的计算
    3.6 纯物质蒸汽压的计算
    3.7 偏心因子的计算
    3.8 热力学模型计算
第四章 气分装置相关数学模型的建立
    4.1 精馏塔的数学模型
        4.1.1 精馏塔模型概述
        4.1.2 精馏塔数学模型的建立
        4.1.3 精馏模型的求解
        4.1.4 精馏模型的部分改进
    4.2 闪蒸罐的数学模型
    4.3 换热器的数学模型
    4.4 泵的数学模型
    4.5 其它单元模型
        4.5.1 混合器
        4.5.2 分流器
        4.5.3 管网模型
    4.6 模型的求解
第五章 气分装置动态模拟结果讨论
    5.1 气分装置仿真软件的开发
        5.1.1 气分装置仿真机的建立
        5.1.2 仿真机的功能
    5.2 气分装置结果对比分析
        5.2.1 脱丙烷塔模拟结果评价
        5.2.2 脱乙烷塔模拟结果评价
        5.2.3 丙烯塔模拟结果评价
        5.2.4 低温热水系统结果评价
    5.3 精馏塔动态模型的动态扰动
        5.3.1 脱丙烷塔的动态分析
        5.3.2 脱乙烷塔的动态扰动分析
        5.3.3 丙烯塔的动态扰动分析
第六章 结论
参考文献
附录
致谢
作者和导师简介
附件


【参考文献】：
期刊论文
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[3]气体分馏装置能量利用现状及优化措施[J]. 杨进华,修振东.  炼油与化工. 2012(03)
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[8]气体分馏装置的动态模拟[J]. 路浩宇,吴惠雄.  石油与天然气化工. 2008(05)
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硕士论文
[1]气体分馏装置的动态模拟[D]. 路浩宇.北京化工大学 2008
[2]原油常减压流程的模拟与优化[D]. 李雷.新疆大学 2001
[3]管道网络拓扑模型分析计算与应用[D]. 秦导.北京化工大学 2001



本文编号：3457962