[发明专利]汽油与柴油质量指标的在线确定方法

权利要求书

1.一种汽油和柴油质量指标的在线确定方法，包括如下步骤：

I.测定各种工艺参数，如实测物流流量(F₁、F₂、F₃、F₄、F₅、F₆、F₇、F₈、F₉)、实测压力(P₁、P₂)、实测液位高度(L₁、L₂)、实测温度(T₁、T₂、T₃、T₄、T₅；T＇₁、T＇₂、T＇₃、T＇₄)；

II.计算分馏塔内物流流量：

    i.分馏塔(K-1)顶部的富气流量和汽油流量的计算：

    塔顶富气流量： G a 1 = W a 1 dP 2 dt + F 1 - - - - ( 1 ) ]]>

    塔顶汽油流量： G g 1 = D 1 A 1 dL 1 dt + F 2 + F 3 - - - - ( 2 ) ]]>

    塔顶水蒸汽流量：G_s1＝F₅+F₆+F₇                      (3)

其中：

    W_a1：V-1的气容量(压力升高一个单位所需气体量)；

    A₁：V-1的截面积；

    D₁：汽油密度；

    F₅、F₆、F₇分别为原料中、塔底和汽提的蒸汽流量；

    F₁：经过温度、压力修正后的富气流量；

    F₂：实测汽油流量；

    F₃：顶冷回流流量；

    ii.塔顶汽油分压： P g = G g 1 / M g G s 1 / M s + G a 1 / M a + G g 1 / M g P 1 - - - - ( 4 ) ]]>

        其中：M_s、M_a、M_g分别是水蒸汽、富气、汽油分子量；

    iii.柴油自分馏塔(K-1)馏出流量： G d = D 2 A 2 dL 2 dt + F 4 - - - - ( 5 ) ]]>

        其中：A₂：K-2截面积；

              D₂：柴油密度；

              F₄：实测柴油流量；

    iv.柴油馏出段其它物流：

        汽油流量： G g 2 = W g 2 dP 1 dt + G g 1 - - - - ( 6 ) ]]>

        富气流量： G a 2 = W a 2 dP 1 dt + G a 1 - - - - ( 7 ) ]]>

        其中：W_g2、W_a2分别为K-1上部汽油、富气气容量；

              P₁为实测K-1顶部压力；

    v.柴油油气分压： P d = G d / M d G s 1 / M s + G a 2 / M a + G g 2 / M g + G d / M d P 1 - - - - ( 8 ) ]]>

    其中：M_d为柴油的分子量；

III.计算内回流流量：

在确定汽油干点时，采用下述分馏塔动态模型计算塔顶段内回流流量R₁： C h 1 dT 3 dt + C h 2 dT 1 dt = G 1 H g ( T 4 ) - G g 1 H g ( T 1 ) + ]]>

                   G_s[H_s(T₄)-H_s(T₁)]+G_a[Ha(T₄)-H_a(T₁)] (9)

                   -Q₁-R₁h₁(T₃)+F₃h₂(T₅)

                   Q₁＝F₈^*[h₁(T₃)-h₁(T₂)]                  (10) W g dR 1 dt = G 1 - G g 1 - R 1 + F 3 - - - - ( 11 ) ]]>

    其中：

      C_h1：塔顶段液相热容量(包括气壁)(温度升高一个单位所

           需热量)；

      C_h2：塔顶段气相热容量；

      H_g(T)：汽油在T(℃)时的气相热焓；

      H_s(T)：水蒸汽在T(℃)时的气相热焓；

      H_a(T)：富气在T(℃)时的气相热焓；

      h₁(T)：顶部循环回流(液相)在温度T(℃)时的焓值；

      h₂(T)：顶部冷回流(液相)在温度T(℃)时的焓值；

      F₃：顶部冷回流流量；

      F₈：顶部循环回流流量；

      W_g：塔顶段液相积蓄量；

在确定柴油质量指标时，需计算塔中段内回流流量R₂，其计算方法与上述各式完全相同，只是将有关变量和参数换成分馏塔中段(一中)各实测变量和参数；

IV.计算组分分率，确定油品质量指标：

i.塔顶汽油中重组分分率为： Y ( k ) 12 = A 1 R 1 B 1 R 1 + B 2 G g 1 - - - - ( 12 ) ]]>

汽油干点按下式确定： X q ( k ) = T h 0 + ( T h 0 - T 10 ) Y 12 1 - Y 12 + C 4 - - - - ( 13 ) ]]>

其中：

    A₁＝C₁T₁+C₂-T_h0

    B₁＝C₃T₁P_g

B₂＝T_h1-C₁T₁-C₂+B₁Y₁₂(k-1)

T_h0＝重组分的初馏点(轻组分的终馏点)；

T_h1＝重组分的终馏点；

T₁₀＝轻组分的初馏点；

C₁、C₂、C₃、C₄为可调参数；

K及未注明者为当前采样时刻值；

k-1为前一采样时刻值；ii.柴油中重组分分率为： Y ( k ) 12 = A 1 R 2 B 1 R 2 + B 2 G d - - - - ( 12 ) ′ ]]>

柴油95％点(倾点或凝固点)按下式计算： X q ( k ) = T h 0 + ( T h 0 - T 10 ) Y 12 1 - Y 12 + C 4 - - - - ( 13 ) ′ ]]>

其中：

    A₁＝C₁T＇₁ +C₂-T_ho

    B₁＝C₃T＇₁P_d

    B₂＝T_h1-C₁T＇₁-C₂+B₁Y₁₂(k-1)

    T_h0＝重组分的初馏点(轻组分的终馏点)；

    T_h1＝重组分的终馏点；

    T₁₀＝轻组分的初馏点；

    C₁、C₂、C₃、C₄为可调参数；

    K及未注明者为当前采样时刻值；

    k-1为前一采样时刻值；

2.一种汽油和柴油质量指标的在线确定方法，包括如下步骤：

I.测定各种工艺参数，如实测物流流量(F₁、F₂、F₃、F₄、F₅、F₆、F₇、F₈、F₉)、实测压力(P₁、P₂)、实测液位高度(L₁、L₂)、实测温度(T₁、T₂、T₃、T₄、T₅；T’₁、T’₂、T’₃、T’₄)；

II.计算分馏塔内物流流量：

    i.分馏塔(K-1)顶部的富气流量和汽油流量的计算：

     塔顶富气流量： G a 1 = W a 1 dP 2 dt + F 1 - - - - ( 1 ) ]]>

     塔顶汽油流量： G g 1 = D 1 A 1 dL 1 dt + F 2 + F 3 - - - - ( 2 ) ]]>

     塔顶水蒸汽流量：G_s1＝F₅+F₆+F₇                      (3)

     其中：

         W_a1：V-1的气容量(压力升高一个单位所需气体量)；

A₁：V-1的截面积；

D₁：汽油密度；

F₅、F₆、F₇分别为原料中、塔底和汽提的蒸汽流量；

F₁：经过温度、压力修正后的富气流量；

F₂：实测汽油流量；

F₃：顶冷回流流量；ii.塔顶汽油分压： P g = G g 1 / M g G s 1 / M s + G a 1 / M a + G g 1 / M g P 1 - - - - ( 4 ) ]]>

其中：M_s、M_a、M_g分别是水蒸汽、富气、汽油分子量；iii.柴油自分馏塔(K-1)馏出流量： G d = D 2 A 2 dL 2 dt + F 4 - - - - ( 5 ) ]]>

其中：A₂：K-2截面积；

      D₂：柴油密度；

      F₄：实测柴油流量；iv.柴油馏出段其它物流：

汽油流量： G g 2 = W g 2 dP 1 dt + G g 1 - - - - ( 6 ) ]]>

富气流量： G a 2 = W a 2 dP 1 dt + G a 1 - - - - ( 7 ) ]]>

其中：W_g2、W_a2分别为K-1上部汽油、富气气容量；

      P₁为实测K-1顶部压力；v.柴油油气分压： P d = G d / M d G s 1 / M s + G a 2 / M a + G g 2 / M g + G d / M d P 1 - - - - ( 8 ) ]]>

其中：M_d为柴油的分子量；

III.计算内回流流量：

在确定汽油干点时，采用下述分馏塔动态模型计算塔顶段内回流流量： C h 1 dT 3 dt + C h 2 dT 1 dt = G 1 H g ( T 4 ) - G g 1 H g ( T 1 ) + ]]>

                   G_s[H_s(T₄)-H_s(T₁)]+G_a[Ha(T₄)-H_a(T₁)] (9)

                   -Q₁-R₁h₁(T₃)+F₃h₂(T₅)

                   Q₁＝F₈^*[h₁(T₃)-h₁(T₂)]                 (10) W g dR 1 dt = G 1 - G g 1 - R 1 + F 3 - - - - ( 11 ) ]]>

    其中：

C_h1：塔顶段液相热容量(包括气壁)(温度升高一个单位所

    需热量)；

    C_h2：塔顶段气相热容量；

    H_g(T)：汽油在T(℃)时的气相热焓；

    H_s(T)：水蒸汽在T(℃)时的气相热焓；

    H_a(T)：富气在T(℃)时的气相热焓；

    h₁(T)：顶部循环回流(液相)在温度T(℃)时的焓值；

    h₂(T)：顶部冷回流(液相)在温度T(℃)时的焓值；

    F₃：顶部冷回流流量；

    F₈：顶部循环回流流量；

    W_g：塔顶段液相积蓄量；

在确定柴油质量指标时，需计算塔中段内回流流量R₂，其计算方法与上述各式完全相同，只是将有关变量和参数换成分馏塔中段(一中)各实测变量和参数；

IV.利用实测温度，根据油气分压和组分因子，确定汽油和柴油的质量指标：

    X_q＝a₀+a₁T₁+a₂PT₂+a₃P+a₄C[1.0+a₅(T₃-T₃₀)]

        X_q：汽油干点或柴油95％点(倾点或凝固点)；

        T₁：汽油或柴油汽相温度；

        T₃：内回流(液相)温度；

        P：汽油或柴油分压；

        T₃₀：T₃的额定(设计)温度；

        a₂＝a₂₁+a₂₂P；        a₃＝a₃₁+a₃₂P；

        a₀、a₁、a₂₁、a₂₂、a₃₁、a₃₂、a₄、a₅：系数；

        C：组分因子；

        对于汽油干点计算，组分因子定义如下： C g = R 1 R 1 + G g 1 - - - - ( 15 ) ]]>

            其中：R₁是分馏塔(K-1)顶段内回流流量；

        对于柴油95％点(倾点或凝固点)，组分因子定义如下： C d = R 2 R 2 + G d - - - - ( 16 ) ]]>

            其中：R₂是分馏塔(K-1)中段内回流流量。