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。     

液体并流塔板汽相夹带对板效率的影响─—液体混合池模型

依据液体混合池模型，推导出液体并流塔板具有汽相夹带时的、Ｅ＿（ＭＶ）及／Ｅ＿（ＭＶ）等板效率计算式。并在几种特殊情况下，简化为文献报道的Ｌｏｃｋｅｔｔ、Ｄｒｏｇａｒｉｓ等人、张东平等人及本文作者所提出的板效率计算式。讨论了λ＿ｏ、Ｅ＿（ｕＧ）、Ｎ等参数在一定范围条件下、Ｅ（ＭＶ）、／Ｅ＿（ＭＶ）随汽相夹带分率的变化关系。     

汽相夹带对板效率的影响——板间汽相全混时的液体混合池模型

依据液体混合池模型推导出具有汽相夹带、板间汽相完全混合时的E_(MV),E~2_(MV)/E_(MV)及E~2_(MV)等板效率计算式。在几种特殊情况下,可简化为文献报道的Lockett、Drogaris等人,张东平等人、Gautreaux与O'Connell及Lewis所提出的板效率计算式。讨论了λ_O、E_OGN等参数在一定范围条件下E_(MV)、E~2_(MV)/E_(MV)及E~2_(MV)随汽相夹带分率的变化关系。     

精馏塔动态数学模型——能量平衡方程对数学模型的影响

在精馏塔动态模型中,能量平衡方程一般被假定为拟稳态的,因而常常被近似成为代数方程.这一假设会严重影响动态模型过渡过程的准确性.本文通过对某脱乙烷精馏塔的动态仿真,系统地研究了能量平衡方程对动态模型的影响,并给出了一个新的精馏塔动态数学模型.     

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。     

孔隙网络模型法计算水相滞留对气体渗流的影响

孔隙结构是影响气藏储集层孔喉中水相滞留的一个重要因素。考虑滞留的水相在孔隙中的微观分布，利用Bethe网络模型模拟，研究水相滞留对不同孔隙结构体系的气体渗流能力的影响规律，主要包括孔喉大小和分布均匀程度等影响因素。初步模拟计算表明，应用孔隙网络模型研究水相滞留对气体渗流的影响规律是可行的，能将水相微观滞留堵塞机理与宏观损害程度相联系。图6表1参14     

多元精馏塔非平衡级模型与仿真：Ⅰ.模型的建立与求解

从应用的角度，对Ｋｒｉｓｈｎａｍｕｔｈｙ和Ｔａｙｌｏｒ的速率模型进行了改进，给出了一种新的多元精馏塔非平衡级仿真模型。通过引入分离效率函数，巧妙地将模型方程化简为三对角矩阵形式，采用分割法选代求解，并用有界Ｗｅｇｓｔｅｉｎ法加速收敛，具有对初值要求不高，计算量小，收敛稳定等优点。该模型既保持了原速率模型的特点，结构简单，又易于求解，适用于精馏塔的工艺设计和操作分析。     

高岭土对聚丙烯酰胺静吸附与动滞留的影响

在三次采油领域里,吸附滞留量是影响化学剂驱油效果的关键因素之一。结合现场实施注聚采油工艺出现的各种问题,在基础理论的指导下,通过室内模拟实验45℃条件下,利用淀粉-碘化镉比色法研究了聚丙烯酰胺水溶液在不含油石英砂中的静态吸附及人造均质岩心中的动态滞留规律,并考察了高岭土对其滞留量产生的影响。实验结果表明,吸附等温线基本符合S型,溶液浓度在1 200 mg/L附近达饱和吸附;高岭土的存在使聚合物在石英砂中的吸附量及岩心中的滞留量增加,随着高岭土含量的增加,吸附滞留量由0.353 mg/g增加到0.794 mg/g。相同实验条件下,吸附量要远远多于滞留量。     

三点注汽量对延迟焦化加热炉结焦影响分析

对国内某炼油厂延迟焦化加热炉三点注汽量建立了模拟优化方法,取得了与现场数据较为吻合的炉管温度分布数据和三点注汽量优化结果,可以解释该炼油厂三点注汽系统优化问题。基于该模型方法,分析了三点注汽量对于炉管温升和炉管结焦的影响。在热负荷不变的情况下,三点注汽量会对炉管温升和结焦系数产生影响,提高注汽量将会降低出口温度,降低结焦系数,因此应在合适的范围内调节。第1,2点注汽主要影响出口温度和结焦系数,第3点注汽对出口温度影响不大,主要影响结焦系数。相较于注汽点1和注汽点3、注汽点2对炉管温升、结焦系数的调节更加敏感,在实际操作中应保证其数值的稳定。     

温度对油砂沥青相渗规律影响研究

针对目前油砂沥青等超稠油油藏热采过程中相渗规律研究较少的现状,通过非稳态热水驱实验,利用ＪＢＮ 方法计算油水相对渗透率,探究温度对油砂沥青相渗规律的影响。研究表明：对于含油砂沥青储层而言,油相相对渗透率较大,水相相对渗透率很小,油水相对渗流能力极不平衡;随温度升高,束缚水饱和度增大,残余油饱和度减小,油水相对渗透率都增大,两相共渗区间扩大;超高的原油黏度和胶质沥青质含量是造成油砂沥青相渗规律有别于稀油的主要原因;高黏油相对水相的阻碍作用使水相相对渗透率远小于油相相对渗透率;温度升高,原油黏度减小,胶质沥青质解吸,进而影响油水分布、润湿性及水相黏性指进程度,引起渗流规律的变化。     

湿蒸汽发生器运行参数对油井注汽效果的影响

经过稠油热采的大量经验表明,提高湿蒸汽发生器运行参数的偏差,将直接影响蒸汽吞吐的开发效果.讨论了湿蒸汽发生器的蒸汽干度、注汽量、注汽速度、压力等运行参数对油井转周效果和产量的影响,出口各项参数的计量,井口参数的计量和井底参数的跟踪.通过对各项参数的跟踪和测量,可知注汽参数的准确计量对油井的注汽效果及生产周期起重要作用,减小参数的偏差以及加强注汽参数计量工作,可为加强运行参数的精确控制,降低能耗提高稠油采收率起到良好的作用.     

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。     

用正交设计法对管式裂解炉汽烃比确定的模拟研究

用管式裂解炉二维工艺数学模型对2种不同汽烃比计算方法进行了模拟计算,并用正交设计法对模拟计算结果进行了处理和分析.结果表明,目前工业上所采用的汽烃比确定方法中,停留时间与汽烃比存在着交互作用,即在改变汽烃比的同时,停留时间也在发生变化.     

汽液平衡数据对醋酸-水体系普通精馏设计的影响

针对醋酸-水体系的非理想性,分别对汽相、液相进行修正,将推导出的含缔合体系的热力学模型用于醋酸-水体系的普通精馏模拟计算,利用文献报道的101.325 kPa下的醋酸-水体系汽液平衡数据分别进行过程模拟计算。从而选择出合适的汽液平衡数据。对选择的汽液平衡数据,利用不同的热力学模型进行关联,分析热力学模型对模拟计算的影响。在此基础上对精对苯二甲酸装置中的溶剂脱水塔进行模拟计算,使醋酸-水体系的普通精馏设计结果更接近于实际情况。     

分子结构对针状焦中间相堆积形态的影响

采用分子模拟方法考察分子结构对针状焦中间相堆积的影响。模拟结果表明,蒽三聚物和四聚物堆积形态比较有序,而二聚物、五聚物和六聚物堆积形态不规整。模型化合物中的蒽三聚物和四聚物是针状焦中间相理想的分子组成。研究发现,蒽三聚物分子结构中引入烷基侧链不利于中间相的有序堆积。总之,与蒽三聚物或四聚物结构相似且不含侧链的化合物是针状焦中间相理想的组成。     

流体力学因素对液固两相流冲刷腐蚀的影响

分析了流体力学因素对冲刷腐蚀的影响机制,并应用计算流体动力学(CFD)软件对流速、流动切应力以及近壁处的湍流强度等流体力学参数在冲蚀过程中的实际情况进行了数值模拟。