柴油加氢工艺动态仿真中相平衡模型的研究.pdf

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1、第3l卷第12期计算机仿真2014年12月文章编号：1006—9348(2014)12—0242—04柴油加氢工艺动态仿真中相平衡模型的研究杜增智，李春喜，王健红(北京化工大学化学工程学院，北京100029)摘要：在柴油加氢工艺动态仿真的研究中，相平衡模型是柴油加氢工艺动态仿真中重要的数学模型。由于柴油加氢动态仿真中相平衡模型求解对于计算速度和精度的要求较高，传统方法无法解决计算稳定性和计算速度这一难点问题。所以提出了一种采用简化模型逼近严格模型的新的求解方法，应用到柴油加氢动态仿真的相平衡模型计算中，计算结果与实际数据吻合较好，证明提出的方法在计算速度、收敛范围和计算精度等方面均优于传

2、统的求解方法，表明了新方法在柴油加氢动态仿真中的有效性和实用性。关键词：柴油加氢；相平衡；动态仿真；简化模型中图分类号：N945．12文献标识码：BStudyofPhaseEquilibriumModelinDieselHydrotreatingProcessDynamicSimulationDUZeng—zhi，LIChun—xi，WANGJian—hong(CollegeofChemicalEngineering，BeijingUniversityofChemicalTechnology，Beijing100029，China)ABSTRACT：Phaseequilibriummod

3、elisanimportantmathematicmodelindieselhydrotreatingprocessdynamicsimulation．Therequirementsofaccuracyandcomputingspeedarehigherfordieselhydrotreatingprocessdynamicsimulation．Buttraditionalmethodcannotsolvethisproblem．Thus，anewmethodusingasimplifiedmodelapproachstrictmodelisproposedinthispaper．Thi

4、smethodisappliedtocalculatephaseequilibriummodelindieselhydro—treatingprocessdynamicsimulation．Simulationresultsareconsistentwithactualdata，whichprovesthatthismethodcanbeemployedincalculatingphaseequilibriummodel．Atsametime，comparedwithtraditionalmethod，thismeth—odhasfastercomputingspeed，betterco

5、nvergenceandhigheraccuracy．Thevalidityandpracticabilityofthismethodhavebeenprovedintheapplication．KEYWORDS：Dieselhydmtreating；Phaseequilibrium；Dynamicsimulation；Simplifiedmodel1引言在柴油加氢工艺动态仿真中，相平衡模型用于分离设备泡点温度的求解计算，是核心的热力学模型。传统求解方法⋯，在计算过程中需要反复调用严格热力学模型，计算较为复杂，计算失败的情况经常发生，而且计算速度较慢。当柴油加氢动态仿真中数据读取间隔较小

6、时，传统求解方法无法满足数据采集速度的要求。本文在传统方法的基础上提出并完善了一种新的方法，首先构造出相平衡模型的简化数学模型，使该简化模型的解不断地逼近原严格模型的解，来实现对相平衡模型的求解。通过与传统方法对比，表明该方法能够同时兼顾动态仿真中对数值稳定性和计算速度的要收稿日期：2014—02—24修回日期：2014—03—31----——242----——求。将该方法应用在柴油加氢过程的动态仿真中，取得了较好的效果。2数学模型2．1模型建立相平衡泡点温度求解严谨数学模型如下所示㈦：fY·=Ktzi{主"·。’传统方法需要联立求解上述c+1个方程所构成的方程组。在初始值较差的情况下求

7、解容易失败，而且计算速度较慢，无法满足动态仿真的需要。因此，本文重新建了新的用于泡点温度计算的相平衡模型。根据相平衡准则，平衡状态时气液两相逸度相等，即∥=f÷(2)气相逸度可用气相逸度表示，则：∥=币；Vy；P(3)式中，?，咖!分别为组分i的气相逸度和逸度系数；)，；为气相组分分率；P为体系压力。液相逸度可用活度系数表示，则f?=y．xf?(4)式中∥，M分别为组分i的液相逸度和逸度系数；≈为液相组分分率嘏为组分i的标准体逸度。