[發(fā)明專利]一種板式精餾塔性能系數(shù)在線分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711079543.7
• 申請日: 2017-11-06
• 公開（公告）號: CN107694139B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發(fā)明（設計）人: 耿欣
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術有限公司
• 主分類號: B01D3/14
• 分類號: B01D3/14;B01D3/42;G06F17/11
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;王丹

本發(fā)明公開了一種板式精餾塔性能系數(shù)在線分析方法：步驟1、設采樣周期為T、性能系數(shù)計算的遞推周期為nT；步驟2、初始化數(shù)組Q[n]和數(shù)值P；步驟3、按照采樣周期T對板式精餾塔相關運行參數(shù)進行采集；步驟4、根據(jù)建立的板式精餾塔性能系數(shù)穩(wěn)態(tài)計算模型，計算當前時刻板式精餾塔的吸熱量Q'和性能系數(shù)η'，更新數(shù)組Q[n]；步驟5、讀取數(shù)組Q[n]中的數(shù)據(jù)，計算當前時刻往前(n?1)個計算周期內(nèi)板式精餾塔的吸熱量總和ξ_n?1占當前時刻及當前時刻往前(n?1)個計算周期內(nèi)板式精餾塔的吸熱量總和ξ_n的百分比L'；步驟6、根據(jù)建立的板式精餾塔性能系數(shù)動態(tài)計算模型，計算當前時刻板式精餾塔的加權遞推平均性能系數(shù)η_ave，更新數(shù)值P的值為η_ave。

技術領域

本發(fā)明涉及一種板式精餾塔性能系數(shù)在線分析方法。

背景技術

精餾是化工生產(chǎn)和石油生產(chǎn)過程中最為成熟、應用最為廣泛的分離技術，被用于95％左右的液體分離過程中，其能耗高達全世界能耗的3％以上，隨著設備服役年限的增加，其運行性能系數(shù)往往達不到設計值，而且由于現(xiàn)場計量儀表和監(jiān)控系統(tǒng)的缺失，經(jīng)濟性試驗耗費大量的人力物力，因此長期以來板式精餾塔的運行經(jīng)濟性一直缺乏有效評價。

精餾塔是利用混合物中各組分揮發(fā)能力的差異，通過液相和氣相的回流，使汽液兩相逆向多級接觸，在熱能驅(qū)動和相平衡關系的約束下，使得易揮發(fā)的組分(輕組分)不斷從液相往氣相轉(zhuǎn)移，而難揮發(fā)組分卻由氣相向液相中遷移，使混合物得到不斷分離。在精餾傳熱的過程中，氣相放熱將高沸點組分冷凝成液體，液相吸熱將低沸點組分揮發(fā)成氣相，從而使液相中高沸點組分濃度增加，氣相中低沸點組分濃度增加，最終得到想要的產(chǎn)品。精餾之所以能使液體混合物得到較完全的分離，關鍵在于回流的應用。回流包括塔頂高濃度易揮發(fā)組分液體和塔底高濃度難揮發(fā)組分蒸汽兩者返回塔中。汽液回流形成了逆流接觸的汽液兩相，從而在塔的兩端分別得到相對純凈的單組分產(chǎn)品。塔頂回流入塔的液體量與塔頂產(chǎn)品量之比，稱為回流比，它是精餾操作的一個重要控制參數(shù)，它的變化影響精餾操作的分離效果和能耗。

能源管理系統(tǒng)針對現(xiàn)代化工企業(yè)能源管理的需要，通過現(xiàn)場總線把精餾塔控制系統(tǒng)中的溫度、濃度、壓力、流量等能耗數(shù)據(jù)采集到上位管理系統(tǒng)，將全塔的水、蒸汽、精餾產(chǎn)品的用量由計算機集中處理，實現(xiàn)動態(tài)顯示、報表生成和打印等一系列功能。化工企業(yè)能源管理系統(tǒng)采集的實時數(shù)據(jù)實現(xiàn)了精餾塔設備性能的在線分析，既可以實時評價其經(jīng)濟性，也可以評價運行參數(shù)的偏差及其對經(jīng)濟性造成的影響，進而實現(xiàn)運行優(yōu)化的操作指導，同時根據(jù)這些數(shù)據(jù)實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制，選擇最優(yōu)的回流比，最大限度地提高精餾塔能源的利用率。

精餾塔傳統(tǒng)性能系數(shù)計算方法要求設備處于穩(wěn)態(tài)或者準穩(wěn)態(tài)工況，而實際生產(chǎn)運行時，由于隨機因素引起的板式精餾塔運行參數(shù)波動以及系統(tǒng)延時的影響，利用上述模型進行在線分析，達不到實時性能分析的要求，計算結果會產(chǎn)生較大偏差。

計算精餾塔性能系數(shù)關鍵在于計算理論塔板層數(shù)，以板式精餾塔為例，根據(jù)傳統(tǒng)的芬斯克方程，其計算方程式如下：

板式精餾塔的性能系數(shù)定義為：

上述公式中，N_T表示理論塔板層數(shù)；N_P表示實際塔板層數(shù)；x_D表示塔頂易揮發(fā)組分的摩爾分數(shù)；x_W表示塔底易揮發(fā)組分的摩爾分數(shù)；α_m表示相對揮發(fā)度；η表示性能系數(shù)。