精馏塔静态仿真：Ⅰ.静动态混合数学模型的应用

本文为了克服精馏塔静态仿真不易收敛和初值难以给定等难题，巧妙地利用隐含数值积分方法的特点，将稳态与动态数学模型耦合起来，用以求解高难度的非理想精馏塔静态仿真问题。所得静动态混俣模型大大提高了精馏塔静态仿真的鲁棒性，对于高度非理想精馏塔的仿真尤为有效。通过对某丙烯腈萃取精馏塔的静态仿真，充分证明了这种混合模型化方法的可行性。     

考虑降液管影响的多元精馏塔动态机理建模 II . 模型求解与仿真分析

 结合动态机理模型的特点，将泡点方程的求解问题转化为微分方程的求解问题，以便于机理模型的应用。以某乙烯生产装置中具有127层塔板、中间再沸器、侧线抽出的，四组分混合物为原料的乙烯精馏塔作为研究对象，建立其动态机理模型。通过对模型中微分方程的刚性分析，选取了基于隐式Runge-Kutta法（TR-BDF2）的积分方法对模型进行求解，大大提高了模型的求解效率。通过仿真对比表明，降液管对多元精馏塔的分离计算具有较大的影响，考虑降液管的影响将更加符合实际工况。     

基于严格机理模型的精馏塔软测量技术的开发

开发了精馏塔的严格机理模型,用三对角矩阵算法对模型进行求解,采用BWRS状态方程计算泡点、露点和相平衡常数等热力学及物性参数,利用有机回归K技术在保证模型精度的同时大大提高了运算速度。以具有代表性的乙烯精馏塔作为模型验证对象,验证结果表明,所建立的严格机理模型可用于实际工业过程;将基于严格机理模型的精馏塔软测量技术用于气分装置中的脱丙烷塔和丙烯精馏塔,对温度和组成进行软测量,温度和组成的计算值与测量值吻合;基于严格机理模型的精馏塔软测量的精确度和可靠性能完全满足实际应用的需要。     

苯与丙烯催化反应器的设计

分别对苯与丙烯烷基化合成异丙苯的悬浮床催化精馏塔和固定床反应器进行了设计。建立了悬浮床催化精馏塔的工艺计算和流体力学模型 ,并对 48kt/a异丙苯悬浮床催化精馏塔进行了设计。设计结果表明 ,操作点处于塔板的适宜操作区范围之内。固定床反应器的设计是在满足全床层压降限制条件下 ,催化剂粒径由 3 75mm降至2mm ,增大了液固传质系数 ,提高了催化反应速率。     

用模式搜索法模拟催化精馏合成异丙苯过程

对催化精馏合成异丙苯体系建立非平衡级模型。针对此方程组非线性强和方程数多、模拟过程难以收敛的特点 ,运用模式搜索法求解。通过选择适当的步长和加速因子 ,并对变量的取值范围进行一定的约束 ,比牛顿型法适用较宽的初值范围。相平衡常数用Soave模型计算 ,得到了催化精馏塔内的温度及液相组成分布。模拟结果与试验数据基本吻合 ,可以用于催化精馏合成异丙苯工艺条件的确定。     

芳烃分离系统模拟分析软件的开发与应用

为进一步提高芳烃装置的生产水平，为其改造，扩建，节能降耗提供技术支持，采用结构法，原型法与面向对象法相结合的方法建立了芳烃装置分离系统的数学模型，开发出面向对象的芳烃分离系统模拟软件，该软件采用新松弛法解算严格的精馏塔模型，可用于多股进料，多股侧线采出，。多个中间换热器的复杂精馏塔，收敛速度快，稳定性好，采用改进的新松驰法解算液液萃取模型，满足了实际操作的需要，采用齐鲁石化公司芳烃联合装置的设计值考核所建立的数学模型，取得了较好的模拟结果。     

考虑降液管影响的多元精馏塔动态机理建模 I. 动态机理模型的建立

板式精馏塔的塔板可以分为有降液管和无降液管2种类型，有降液管板式塔中降液管是一个重要的塔内件，合理的降液管既可使液体顺利通过，又可使夹带的气体分离出去，同时防止发生液泛。而目前的精馏塔动态模拟中，其机理模型大都没有考虑降液管的影响，不利于分析蒸馏塔的液相滞留量及故障诊断。在考虑降液管影响的基础上，基于严格理论推导对多元精馏塔进行了动态机理建模，建立了降液管结构和水力学模型，并且考虑降液管部分液相混合的影响，建立了其关联板效率及传质扩散的数学模型。通过理论分析发现，降液管对塔板效率、相平衡常数、蓄液量以及塔板压降等有一定程度的影响，将其影响纳入到多元精馏塔的完整动态机理模型中，通过修正相关模型，更充分地反映了精馏塔的内在机理及其动态特性。     

用于C9芳烃—DMP多元萃取精馏体系的新简化Wilson模型

本文根据Ｃ９芳烃－ＤＭＰ极性溶剂多元体系的特点，提出一个新的简化Ｗｉｓｏｎ模型，用以表示该体系八个组分的汽液平衡关系。模型经实测三元体系汽液平衡数据的校验，绝对平均偏差｜△Ｙｉ｜＝０．００３８。经３９块板小型板塔实例值比较，总绝对平均偏差｜ΔＸｉ｜＝０．００７１。结果表明，新的简化Ｗｉｌｓｏｎ模型可成功地用于Ｃ９芳烃－ＤＭＰ多元萃取精馏塔的计算。     

分段集结法建立多元精馏塔简化动态模型

本文用分段集结(compartment)方法,给出了一种新颖的多元精馏塔简化动态模型。其原理简单,推导方便,不受分离物系及精馏塔操作状态的限制,可根据需要将精馏塔任意分段,具有较强的灵活性,不仅可使得精馏塔逐板机理模型维数大为降低,而且简化模型的结构和参数均能保持原来的物理意义。用该简化模型对某一丙烯腈萃取塔进行仿真,所得过渡过程能够较好地拟合精确机理模型的动态响应,而且稳态值能够准确地契合精确模型的输出,同时耗机时间明显减少。仿真证明,分段集结建模方法是行之有效的。     

操作型精馏塔计算

本文对操作型精馏塔计算进行了研究。利用Ｆｅｎｓｋｅ方程，Ｇｉｌｌｉｌａｎｄ关联式，结合平衡关系和操作关系，通过计算机对操作型精馏塔计算进行模拟，快速，简单，可靠，用实例进行计算，结果令人满意，有较好的应用价值。     

精馏塔的模型化及优化控制

本文研究了一个实际工业生产中精馏塔的数学模型及优化控制策略。在建立精确的精馏塔稳态机理模型的基础上,提出了以降低能耗为目标的精馏塔操作优化问题,最后提出了在线优化控制策略和实施方案,并在现场实施,取得了良好的经济效益。     

基于有限元法的甲醇回收精馏塔强度计算及安全评价

甲醇回收精馏塔是天然气开采过程中含醇污水回收利用的关键设备。在回收甲醇的同时,含醇污水的强腐蚀性会使精馏塔壁厚减薄导致塔身应力改变。为了评价某典型精馏塔在使用过程中的应力状况,基于有限元法建立精馏塔的结构模型,分析精馏塔塔身的应力分布,得出各部分的应力数值。综合考虑塔身材料及腐蚀速率等因素,经评估得出精馏塔的剩余寿命为9年,该结论对精馏塔的安全运行具有重要的参考价值。     

用Excel软件建立炼油厂优化加工模型

利用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ－Ｅｘｃｅｌ，５．０提供的“规划求解”工具，结合炼油实际加工工艺情况，设计、编制用于长远规划、生产计划的优化模型，重点介绍了该模型的建立、编制、流程报表及模型的特点。     

精馏塔静态仿真──Ⅱ．分段数学模型的应用

为了减少精馏塔的静态仿真时间，必须降低数学模型的维数。本文应用分段集结原理，建立了精馏塔的分段数学模型。它不仅显著地降低了数学模型的维数和计算时间，而且所得仿真结果能够准确契合精确模型的输出。通过对某丙烯腈萃取精馏塔的仿真研究，证实了这种分段模型化方法的有效性。     

气体分离装置压力波动对能耗的影响

以胜利炼油厂气体分离装置为对象详细研究精馏塔压力波动对气体分离装置的塔板效率和装置能耗的影响，建立以标定数据为基础的ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ流程模拟模型和长期运行数据的Ｆｏｘｂａｓｅ数据库，对操作状况进行大量的模拟计算和统计分析。结果表明，压力波动较大是胜利炼油厂气体分离装置能耗较高的主要原因。根据这一结论对气体分离装置进行以稳定压力为主的针对性改造，改造后各塔操作稳定性和塔板效率明显提高。     

催化裂化装置动态机理模型Ⅳ.模型求解与仿真软件平台

在对提升管反应器和烧焦罐分布参数模型进行空间离散化处理后，采用变步长Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔａ法对常微分方程集中参数模型进行数值积分，即仿真。为了在仿真过程中随时观察到仿真中间结果、改变输入变量和调整控制参数等，以ＶｉｓｕａｌＣ＋＋面向对象开发工具开发了微机上应用的Ｗｉｎｄｏｗｓ工作平台ＨＥＲＳ，界面友好，使用方便。     

精馏塔串联塔系的整体优化与简单分散优化研究

在精馏塔单塔模拟与优化的基础上，研究了精馏塔串联塔系的整体优化和单分散优化，构造出以经济效益最大为目标函数的优化命题并用ＳＱＰ优化算法求解。基于某厂乙苯回收塔和乙苯产品塔的整体优化与简单分散优化的仿真结果比较，得到的结果整体优化优于简单分散优化。     

鲁奇甲醇生产装置甲醇精馏塔的数学模拟

建立了甲醇精馏过程物料衡算、汽液平衡、摩尔分率归一、热容衡算方程组 ,采用弛豫法求解 ,对加压主精馏塔和常压主精馏塔进行模拟计算 ,得到了精馏塔温度和浓度分布 ,讨论了回流比对甲醇精馏的影响     

精馏塔静态仿真

为了减少精馏塔的静态仿真时间，必须降低数学模型的维数。本文应用分段集结原理，建立了精馏塔的分段数学模型。它不仅显著地降低了数学模型的维数和计算时间，而且所得仿真结果能够准确契合精确模型 输出。通过对某丙烯腈萃取精馏塔的仿真研究，证实了这种人段模型化方法的有效性。     

黑油模型的预处理正交极小化解法

数值模拟最终都要归结到大型线性方程组的求解,一个好的数值模拟软件应具备适用范围广、收敛速度快的优点。用 IMPES(隐压显饱)法求解黑油模型,引入井底压力为未知数时,压力方程的系数矩阵变成了加边的七对角阵。选择适合求解大型不对称稀疏矩阵的 MILU-ORTHOMIN(预处理正交极小化)方法,是预处理共轭梯度法的一种,是MILU(修正不完全因子分解)法和 ORTHOMIN(正交极小化)法的有机组合; 该方法中 MILU 法保持了原有稀疏矩阵的稀疏性,节省了存储空间,ORTHOMIN 法则大大提高了迭代收敛速度。根据该思想编制了水平井单井模拟器软件,使用IMPES 法并隐式处理水平井,取相同的迭代精度,在求解同一个问题时,其迭代收敛速度是 Gauss-Seidel(异步迭代）法的100多倍。