原油常压蒸馏塔过程仿真研究

发布时间：2020-07-19 06:02

【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jS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,jS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。
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE624
【图文】：

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第一章绪论第一章绪论背景种黑褐色的流动或半流动的粘稠液体，样子虽然不讨人喜，但生比如，原油可以提炼出燃料油和汽油，开启了现代交通工业；原有机化工的原料，应用范围覆盖了地产建材、农业、居民生活等需求量从 1995 年充分自给自足到现在 61.49%的消耗量需要进口2015 年我国原油进口量约为 3.355 亿吨，高于 2014 年 3.1 亿吨1）。

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程模拟仿真软件之间的差距。的及意义前就已经出现了蒸馏，可见蒸馏的历史源远流长。但是蒸馏件的限制，分离技术比较原始。随着时间的推移，近代科研技术得到不断改进。到目前为止，蒸馏技术已经发展成为了先进技术，与炼厂息息相关，在石油加工炼制和化工工业中蒸馏技术仍在不断发展，近 20 多年来，在激烈竞争和环境保日本和西欧等发达国家和地区关闭了很多炼油厂。比如在 19座炼油厂；1995-2000 年，美国 17 座炼油厂关闭；2000-2005油厂；2014 年澳大利亚和欧美地区关闭了一些小炼厂，使炼[5]。虽然炼油厂不断被关闭，但是世界上的常减压装置的总越来越大的能源需求，该现象表明了竞争力较好的炼厂将中建了自己的装置，同时提升了装置的产品加工能力。因此在，常减压蒸馏的炼油能力却一直处于增长状态，见图 1-2 所

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图 1-3 近年来全球炼厂原油加工量经济复苏缓慢，炼油能力总是过剩，世界炼油能力增速来能力增长的主力。2015 年世界新增炼油能力约 7875 万、中国和拉美。其中，中国将新增炼油能力 2800 万吨/关闭炼油能力约 800 万吨/年，主要发生在欧洲，部分将发是炼油利润疲软、装置老化、新的环保法规要求和劳动响炼厂建设的积极性，部分项目可能延期，2015 年世界左右。未来几年，世界炼油能力过剩情况将加剧，一些于市场饱和，更多炼厂不可避免地将被关闭，具体预计表 1-1 未来几年世界炼油能力增减变化情况单位：万桶/日2015 年 2016 2017 2018 201928.9 39.5 5.0 — 4.0 — — — 21.4 — -0.2 — — — —

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