[发明专利]特殊相平衡多组分烃类的分离塔模拟计算方法

说明书

本发明的目的在于本发明提供了一种特殊相平衡多组分烃类的分离塔模拟计算方法，所述特殊相平衡多组分烃类包含氢气、氮气、氦气或甲烷，所述方法包括S1：通过简化模型计算确定出现特殊相平衡的塔板；S2：模拟矫正所述出现特殊相平衡的塔板的所述简化模型；S3：重复矫正所述简化模型，直到所述出现特殊相平衡的塔板的模拟计算结果收敛。本发明能实现随着温度的升高而降低的情况下，氢气、氮气、氦气或甲烷等气体的相平衡常数K值也能够用简化模型表达。本发明不用依赖较好的初值，可以直接用初始化的结果进行计算，计算速度快而且鲁棒。

技术领域

本发明涉及化工流程模拟计算领域，具体地涉及一种特殊相平衡多组分烃类的分离塔模拟计算方法。

背景技术

当烃类含有氢气、氮气、氦气或甲烷并且温度、压力靠近临界区并且多组分混合物冷凝和气化过程出现时，有可能出现逆向冷凝现象、逆向气化和无泡点状态等特殊相平衡现象。通过工程模拟，对某一定烃类混合物进行了相包迹线计算，当出现逆向冷凝时，气液二相混合物中气体量不但不会随温度升高而增加，反而会越来越少，直到气体全部变成液体，此时同一个混合物出现两个泡点温度。这是由于氢气、氮气、氦气或甲烷等气体的相平衡常数K值会随着温度的升高而降低，遇到拐点后再升高，与烃类的相平衡常数K值随温度单调升高的趋势不一致。对于内外圈算法(IO算法)，含氢气、氮气、氦气或甲烷的多组分烃类用简化模型来代替严格模型，但是简化模型，即严格模型的切线方程是单调的，无法模拟这种烃类有拐点的情况。现有的内外圈算法(IO算法)，在含氢气、氮气、氦气或甲烷的多组分烃类的简化模型出现拐点时，必须给出较好的初值，通常是先使用别的算法来提供好的计算初值，再使用内外圈算法 (IO算法)来达到计算收敛。这样计算会变得非常复杂，加大计算量。

因此，需要对内外圈算法(IO算法)的简化模型进行矫正，使含氢气、氮气、氦气或甲烷的多组分烃类的简化模型出现拐点时通过简单计算也能达到计算收敛。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术存在的问题，提供如下的技术方案：

一种特殊相平衡多组分烃类的分离塔模拟计算方法，该特殊相平衡多组分烃类包含氢气、氮气、氦气或甲烷，该方法包括：

S1：通过简化模型计算确定出现特殊相平衡的塔板；

S2：模拟矫正该出现特殊相平衡的塔板的该简化模型；

S3：重复矫正该简化模型，直到该出现特殊相平衡的塔板的模拟计算结果收敛。

进一步地，该简化模型为切线方程ln(K_b,j)＝A+B(1/T_j-1/T^ref)，其中K_b,j是塔板j的加权平均相平衡常数，T_j是塔板j的给定初始温度，T^ref是给定的参考温度。

进一步地，S1通过简化模型计算确定出现特殊相平衡的塔板的步骤为：

(1)T_j+0.1＝T_j1；t_i,j＝y_i,j×(lnK_i,j-lnK_i,j1)÷(1/T_j-1/T_j1)；w_i,j＝t_i,j÷∑t_i,j；ln(K_b,j)＝∑ w_i,j×ln(K_i,j)；ln(K_b,j)＝A+B(1/T_j-1/T^ref)，其中，y_i,j是塔板j的气相组成分数，是给定常数，t_i,j、w_i,j是中间变量，无实际意义；