[发明专利]一种用于高纯度体系多级分离过程的热力学参数整定方法

权利要求书

1.一种用于高纯度体系多级分离过程的热力学参数整定方法，其特征 在于：所述热力学参数整定方法包括以下步骤：

1)、建立包含了多级分离设备的高纯度体系化工装置的计算模型：根 据高纯度体系化工装置的结构建立各个多级分离设备的计算方程组；

一个N级C个组分的分离设备有如下基本方程：

第j层理论级上第i个组分的物料平衡方程：

F_jz_i，j+V_j+1y_i，j+1+L_j-1x_i，j-1-(L_j+U_j)x_i，j-(V_j+W_j)y_i，j＝0        (4)

第j层理论级上第i个组分的相平衡方程：

(y_i，j-y_i，j+1)-ε_ij(m_ijx_i，j-y_i，j+1)＝0                           (5)

第j层理论级上的分子归一方程：

Σi=1Cyi,j=1---(6)]]>

Σi=1Cxi,j=1---(7)]]>

第j层理论级上的热量平衡方程：

F_jh_Fj+V_j+1h_Vj+1+L_j-1h_Lj-1-(L_j+U_j)h_Lj-(V_j+W_j)h_Vj+Q_j＝0               (8)

上述式中，F表示进料流量，L表示气相流量，V表示气相流量，Q 表示热量，U表示液相产品量，W表示气相产品量，x表示液相摩尔 组成，y表示气相摩尔组成，h表示焓；下标j表示理论级编号，1≤j≤N， N为总板数；i表示组分编号，1≤i≤C；C为总组分数；下标L表示 气相，V表示液相，F表示进料；方程(4)-(8)式需同时联立求解，其中 (5)式中的m_ij和ε_ij采用如下方法求解：

一个高纯度体系的每个理论级中每个组分m_ij的计算方程如下：

m_ij＝g(T，P，x_ij，y_ij，K₁，K₂，…，K_K)                              (10)

式(10)中g表示计算方程，T表示温度，P表示压力；[K₁，K₂，…，K_K] 表示计算时用到的热力学参数，m_ij与温度、压力、热力学参数 [K₁，K₂，…，K_K]有关，热力学参数[K₁，K₂，…，K_K]的大小影响式(10)计算的 准确程度；

ε_ij表示第j个理论级上第i个组分的级效率，一个多级分离设备的 ε_ij用一个或多个级效率参数[K_K+1，K_K+2，…，K_Q]表示；

热力学参数和级效率参数合并构成参数集合[K₁，K₂，…，K_P]；

2)、对1)提出的集合中所有的参数进行灵敏度分析，确定求解的参 数集合K＝[K₁，K₂，…，K_k，…，K_P]；

定义多级分离过程计算模拟误差目标函数为Err(K)=Σj=1MΣi=1N(X^ij-Xij)2,]]>各 个参数对上述模拟误差目标函数的灵敏度S_Ki为：

SKi=∂Err(K)/Err(K)∂Ki/Ki---(2)]]>

对各个S_Ki进行比较，当某个参数的灵敏度低于所有参数灵敏度最 大值的1/10时，将该参数确定为无影响参数并剔除，即符合以下条件 时，对K_i不进行第3)步操作；

SKimax(SK1,SK2,···,SKi,SKP)≤0.1---(3)]]>

生成待求解的参数集合K＝[K₁，K₂，…，K_k，…，K_P]；

3)、根据高纯度体系化工装置的特点，选择这个装置中的关键测量位 号用于参数求解，测量这个装置中关键测量位号在M个工况点的数 据；采用多个测量变量、多组测量数据进行参数求解，其公式如下：

minK1,K2,···,KPΣj=1MΣi=1N(X^ij-Xij)2---(1)]]>

Subject  to

f(X^j，K)＝0  j＝1，2，…M

Xj=[X1j,X2j,···,Xij,···,XNj]]]>

XijL≤Xij≤XijU,i=1,2,···,N]]>

K＝[K₁，K₂，…，K_k，…，K_P]

KkL≤Kk≤KkU,k=1,2,···,P]]>

上式中，f为高纯度体系化工装置所包括的多个多级分离过程的机 理方程，过程的关键位号，也就是可测变量个数共有N个，每个变量 各有M次测量结果，X_i^j表示第i个可测量变量X_i的第j组测量值； X_i^jL，X_i^jU分别为测量变量X_i^j的上下限；对象过程的可求解参数共有P 个，K_k表示第k个可求解参数，K_k^L，K_k^U分别为参数K_k的上下限；

根据公式(1)，计算获得热力学参数的整定结果：先在工业装置 上对应于采集N个测量变量[X₁，X₂，…，X_i，…，X_N]的M组数据 j＝1，…，M；以每组数据为初值求解M次f(X^j，K)＝0， 获得M组变量[X₁，X₂，…，X_i，…，X_N]的计算值[X₁^j，X₂^j，…，X_i^j，…，X_N^j]；不断调 整K＝[K₁，K₂，…，K_k，…，K_P]使得计算值[X₁^j，X₂^j，…，X_i^j，…，X_N^j]与 j＝1，…，M的误差平方和最小，获得 K＝[K₁，K₂，…，K_k，…，K_P]的最优值就是待整定的热力学参数。