CN114974480B - 基于Modelica精馏塔模型的模型设计参数计算方法及装置 - Google Patents

基于Modelica精馏塔模型的模型设计参数计算方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114974480B
CN114974480B CN202210913434.5A CN202210913434A CN114974480B CN 114974480 B CN114974480 B CN 114974480B CN 202210913434 A CN202210913434 A CN 202210913434A CN 114974480 B CN114974480 B CN 114974480B
Authority
CN
China
Prior art keywords
model
tower
rectifying tower
parameters
product discharge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210913434.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114974480A (zh
Inventor
王文海
张奕楠
陈敏
嵇月强
张益南
孙优贤
万向成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hangzhou Uwntek Automation System Co ltd
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Hangzhou Uwntek Automation System Co ltd
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hangzhou Uwntek Automation System Co ltd, Zhejiang University ZJU filed Critical Hangzhou Uwntek Automation System Co ltd
Priority to CN202210913434.5A priority Critical patent/CN114974480B/zh
Publication of CN114974480A publication Critical patent/CN114974480A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114974480B publication Critical patent/CN114974480B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16C—COMPUTATIONAL CHEMISTRY; CHEMOINFORMATICS; COMPUTATIONAL MATERIALS SCIENCE
    • G16C60/00—Computational materials science, i.e. ICT specially adapted for investigating the physical or chemical properties of materials or phenomena associated with their design, synthesis, processing, characterisation or utilisation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/143—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column by two or more of a fractionation, separation or rectification step
    • B01D3/146—Multiple effect distillation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于Modelica精馏塔模型的模型设计参数计算方法及装置，包括：将第一多组分进料模型、第一塔顶产品出料模型和第一塔底产品出料模型连接到第一精馏塔模型上；设置第一精馏塔模型的分离参数，设置第一塔顶产品出料模型重关键组分收率、第一塔底产品出料模型轻关键组分收率，将进料条件输入到第一多组分进料模型，通过第一精馏塔模型计算得到第一塔参数；将第二多组分进料模型、第二塔顶产品出料模型和第二塔底产品出料模型连接到第二精馏塔模型上；规定第二多组分进料模型条件，根据第一塔参数进行第二精馏塔模型相关设置，通过第二精馏塔模型计算得到第二塔顶产品出料模型、第二塔底产品出料模型和第二精馏塔模型的设计参数。

Description

基于Modelica精馏塔模型的模型设计参数计算方法及装置
技术领域
本申请涉及仿真建模技术领域，尤其涉及一种基于Modelica精馏塔模型的模型设计参数计算方法及装置。
背景技术
随着化工行业的发展，塔设备自始至终都是化工生产中不可获取的主要设备之一，大型炼油常减压装置、加氢装置、轻组分装置和烷基化装置等都大量使用了精馏塔。塔设备在化工生产过程中使液液两相或者汽液两相之间相互充分接触，可达到两相传质或者传热的目的。
精馏塔的计算包含汽液相平衡迭代计算以及逐板组分平衡问题。传统的计算方法一是手工计算，手工计算进行精馏塔的设计涉及到的公式较多且比较繁琐，容易出错。方法二是使用流程模拟软件计算，流程模拟软件多数基于因果建模，化工工程师需明确方程的因果关系或数据流向，给建模过程带来巨大工作量。
发明内容
鉴于此，本申请实施例提供一种基于Modelica精馏塔模型的模型设计参数计算方法及装置。
根据本申请实施例的第一方面，提供一种基于Modelica精馏塔模型的模型设计参数计算方法，包括：
构建第一多组分进料模型、第一塔顶产品出料模型和第一塔底产品出料模型；
将所述第一多组分进料模型、第一塔顶产品出料模型和第一塔底产品出料模型连接到第一精馏塔模型上；
设置所述第一精馏塔模型的分离参数，设置第一塔顶产品出料模型重关键组分收率、第一塔底产品出料模型轻关键组分收率，将进料条件输入到所述第一多组分进料模型，通过所述第一精馏塔模型计算得到第一塔参数；
构建第二多组分进料模型、第二塔顶产品出料模型和第二塔底产品出料模型；
将所述第二多组分进料模型、第二塔顶产品出料模型和第二塔底产品出料模型连接到第二精馏塔模型上；
规定第二多组分进料模型条件，根据所述第一塔参数进行第二精馏塔模型相关设置，通过第二精馏塔模型计算得到第二塔顶产品出料模型、第二塔底产品出料模型和第二精馏塔模型的设计参数；
其中，所述第一多组分进料模型、第一塔顶产品出料模型、第一塔底产品出料模型、第二多组分进料模型、第二塔顶产品出料模型和第二塔底产品出料模型均采用OMChemSim库中的Material Stream模块，所述第一精馏塔模型采用OMChemSim库中的Shortcut Distillation模块，所述第二精馏塔模型采用OMChemSim库中的RigorousDistillation模块。
进一步地，将所述第一多组分进料模型、第一塔顶产品出料模型和第一塔底产品出料模型连接到第一精馏塔模型上，包括：
将所述第一多组分进料模型出口连接到第一精馏塔模型的进料口；
将第一塔顶产品出料模型进口连接到第一精馏塔模型的塔顶出口；
将第一塔底产品出料模型进口连接到第一精馏塔模型的塔底出口。
进一步地，设置所述第一精馏塔模型的分离条件，设置第一塔顶产品出料模型重关键组分收率、第一塔底产品出料模型轻关键组分收率，将第一多组分进料模型的相关计算参数输入到所述第一多组分进料模型，通过所述第一精馏塔模型计算得到第一塔参数，包括：
给定第一多组分进料模型的输入参数，所述输入参数包括各组分的占比、温度、压力和流量；
将占比、温度、压力、流量和组分输入到第一多组分进料模型中，计算出物性参数；
设置所述第一精馏塔模型的分离条件，所述分离条件包括所述第一精馏塔模型的塔顶冷凝器采用部分冷凝方式，塔底再沸器采用釜式再沸器，冷凝器压力的设置、再沸器压力的设置；设置第一塔顶产品出料模型重关键组分收率、第一塔底产品出料模型轻关键组分收率；
将所述物性参数输入到第一精馏塔模型中，计算得到第一塔参数。
进一步地，所述第一塔参数包括回流比、实际塔板数、进料板位置、塔顶采出量、塔底采出量、再沸器热负荷、冷凝器热负荷。
进一步地，将所述第二多组分进料模型、第二塔顶产品出料模型和第二塔底产品出料模型连接到第二精馏塔模型上，包括：
将所述第二多组分进料模型出口连接到第二精馏塔模型的进料口；
将第二塔顶产品出料模型进口连接到第二精馏塔模型的塔顶出口；
将第二塔底产品出料模型进口连接到第二精馏塔模型的塔底出口。
进一步地，规定第二多组分进料模型条件，根据所述第一塔参数进行第二精馏塔模型相关设置，通过第二精馏塔模型计算得到第二塔顶产品出料模型、第二塔底产品出料模型和第二精馏塔模型的设计参数，包括：
将进料条件输入到所述第二多组分进料模型；
根据所述第一塔参数，设置所述第二精馏塔模型的分离条件和设计参数；
根据所述进料条件、分离条件以及设计参数，通过第二精馏塔模型计算得到第二塔顶产品出料模型、第二塔底产品出料模型和第二精馏塔模型的设计参数。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种基于Modelica精馏塔模型的模型设计参数计算装置，包括：
第一构建模块，用于构建第一多组分进料模型、第一塔顶产品出料模型和第一塔底产品出料模型；
第一连接模块，用于将所述第一多组分进料模型、第一塔顶产品出料模型和第一塔底产品出料模型连接到第一精馏塔模型上；
第一计算模块，用于设置所述第一精馏塔模型的分离参数，设置第一塔顶产品出料模型重关键组分收率、第一塔底产品出料模型轻关键组分收率，将进料条件输入到所述第一多组分进料模型，通过所述第一精馏塔模型计算得到第一塔参数；
第二构建模块，用于构建第二多组分进料模型、第二塔顶产品出料模型和第二塔底产品出料模型；
第二连接模块，用于将所述第二多组分进料模型、第二塔顶产品出料模型和第二塔底产品出料模型连接到第二精馏塔模型上；
第二计算模块，用于规定第二多组分进料模型条件，根据所述第一塔参数进行第二精馏塔模型相关设置，通过第二精馏塔模型计算得到第二塔顶产品出料模型、第二塔底产品出料模型和第二精馏塔模型的设计参数；
其中，所述第一多组分进料模型、第一塔顶产品出料模型、第一塔底产品出料模型、第二多组分进料模型、第二塔顶产品出料模型和第二塔底产品出料模型均采用OMChemSim库中的Material Stream模块，所述第一精馏塔模型采用OMChemSim库中的Shortcut Distillation模块，所述第二精馏塔模型采用OMChemSim库中的RigorousDistillation模块。
根据本发明实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面所述的方法。
根据本发明实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如第一方面所述方法的步骤。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
由上述实施例可知，本申请基于面向对象的建模思想使用物理系统建模语言Modelica的物流模型和精馏塔模型，采用精馏塔相关设计参数简捷计算及严格校核建模方法，实现了精馏塔设计参数及相关分离计算，得到了合理的仿真结果，验证了该方法的可行性及推广价值。
Modelica语言的非因果性与面向对象性，使得该方法具有强可读性，强可用性，便于修改等特点，克服了传统方法不能从代码层面进行模型搭建、考虑因果性、不易修改与重用的缺点。仿真结果显示，该方法可以实现多组分进料精馏塔相关设计参数简捷计算及严格校核，为化工工程技术人员提供了精馏塔模型设计参数的更为高效便捷的手段。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种基于Modelica精馏塔模型的模型设计参数计算方法的流程图。
图2是根据一示例性实施例示出的S2的流程图。
图3是根据一示例性实施例示出的S3的流程图。
图4是根据一示例性实施例示出的S5的流程图。
图5是根据一示例性实施例示出的S6的流程图。
图6是根据一示例性实施例示出的一种基于Modelica精馏塔模型的模型设计参数计算装置的框图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
图1是根据一示例性实施例示出的一种基于Modelica精馏塔模型的模型设计参数计算方法的流程图，该方法可以包括：
S1：构建第一多组分进料模型、第一塔顶产品出料模型和第一塔底产品出料模型；
S2：将所述第一多组分进料模型、第一塔顶产品出料模型和第一塔底产品出料模型连接到第一精馏塔模型上；
S3：设置所述第一精馏塔模型的分离参数，设置第一塔顶产品出料模型重关键组分收率、第一塔底产品出料模型轻关键组分收率，将进料条件输入到所述第一多组分进料模型，通过所述第一精馏塔模型计算得到第一塔参数；
S4：构建第二多组分进料模型、第二塔顶产品出料模型和第二塔底产品出料模型；
S5：将所述第二多组分进料模型、第二塔顶产品出料模型和第二塔底产品出料模型连接到第二精馏塔模型上；
S6：规定第二多组分进料模型条件，根据所述第一塔参数进行第二精馏塔模型相关设置，通过第二精馏塔模型计算得到第二塔顶产品出料模型、第二塔底产品出料模型和第二精馏塔模型的设计参数；
其中，所述第一多组分进料模型、第一塔顶产品出料模型、第一塔底产品出料模型、第二多组分进料模型、第二塔顶产品出料模型和第二塔底产品出料模型均采用OMChemSim库中的Material Stream模块，所述第一精馏塔模型采用OMChemSim库中的Shortcut Distillation模块，所述第二精馏塔模型采用OMChemSim库中的RigorousDistillation模块。以上库中模型均采用Modelica语言搭建。
由上述实施例可知，本申请通过库中Material Stream模块、ShortcutDistillation模块、Rigorous Distillation模块，进行模型搭建。通过给定条件构建第一精馏塔、第二精馏塔模型分离案例以实现多组分进料精馏塔相关设计参数简捷计算及严格校核，为化工工程技术人员提供了精馏塔模型设计参数的更为高效便捷的手段。
在S1的具体实施中：构建第一多组分进料模型、第一塔顶产品出料模型和第一塔底产品出料模型；
具体地，第一多组分进料模型、第一塔顶产品出料模型和第一塔底产品出料模型物性计算均采用拉乌尔定律，具体公式为K_c= Pvap_c / P，其中K_c为任一组分相平衡常数，Pvap_c为任一组分蒸气压，P为该模型系统压力。第一多组分进料模型、第一塔顶产品出料模型和第一塔底产品出料模型均包含两个接口，每个接口对相应物料模型进行物性参数传递。传递物性参数包含：压力、温度、流量、焓、熵、组成、气相摩尔分数。根据此7项传递参数可进行物料模型相应计算。
在S2的具体实施中：将所述第一多组分进料模型、第一塔顶产品出料模型和第一塔底产品出料模型连接到第一精馏塔模型上；参考图2，该步骤可以包括以下子步骤：
S21：将所述第一多组分进料模型出口连接到第一精馏塔模型的进料口；
具体地，这里的连接既可以手动进行图形连接，也可以通过Modelica语言进行连接。手动图形连接方式为点击第一多组分进料模型出口与第一精馏塔模型的进料口画线连接即可。Modelica语言连接方式为书写connnect代码，并将相应进出接口放入connnect语句即可。
S22：将第一塔顶产品出料模型进口连接到第一精馏塔模型的塔顶出口；
具体地，这里的连接既可以手动进行图形连接，也可以通过Modelica语言进行连接。手动图形连接方式为点击第一塔顶产品出料模型进口与第一精馏塔模型的塔顶出口画线连接即可。Modelica语言连接方式为书写connnect代码，并将相应进出接口放入connnect语句即可。
S23：将第一塔底产品出料模型进口连接到第一精馏塔模型的塔底出口。
具体地，这里的连接既可以手动进行图形连接，也可以通过Modelica语言进行连接。手动图形连接方式为点击第一塔底产品出料模型进口与第一精馏塔模型的塔底出口画线连接即可。Modelica语言连接方式为书写connnect代码，并将相应进出接口放入connnect语句即可。
在S3的具体实施中：设置所述第一精馏塔模型的分离参数，设置第一塔顶产品出料模型重关键组分收率、第一塔底产品出料模型轻关键组分收率，将进料条件输入到所述第一多组分进料模型，通过所述第一精馏塔模型计算得到第一塔参数；参考图3，该步骤可以包括以下子步骤：
S31：给定第一多组分进料模型的输入参数，所述输入参数包括各组分的占比、温度、压力和流量；
具体地，本实例中，输入第一多组分进料模型参数，参数包括进料组分为甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、正戊烷、正己烷，各组分物质的量分数分别为 0.26、0.09、0.25、0.12、0.11、0.17，温度为357.17K，压力为2.229MPa ，流量为277.78mol/s。
S32：将占比、温度、压力、流量和组分输入到第一多组分进料模型中，计算出物性参数；
具体地，将占比、温度、压力、流量和组分输入到第一多组分进料模型中，可以计算得到第一多组分进料模型物性参数，本实例的物性参数包含流量277.78mol/s，焓-2627.97kJ/kmol，压力2.229MPa，熵-19.8436 kJ/[kmol.K]，温度357.17K，进料气相摩尔分数0.6088，各组分气相摩尔分数，其中，甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、正戊烷、正己烷的气相摩尔分数为0.4246、0.1335、0.2876、0.0859、0.0403、0.0281。
S33：设置所述第一精馏塔模型的分离条件，所述分离条件包括所述第一精馏塔模型的塔顶冷凝器采用部分冷凝方式，塔底再沸器采用釜式再沸器，冷凝器压力的设置、再沸器压力的设置；设置第一塔顶产品出料模型重关键组分收率、第一塔底产品出料模型轻关键组分收率；
具体地，规定第一精馏塔塔顶冷凝器采用部分冷凝方式，压力为2.229MPa；塔底再沸器采用釜式再沸器，压力为2.229MPa。第一精馏塔塔顶回流比为1.17。第一精馏塔轻关键组分为丙烷，重关键组分为正丁烷。丙烷在塔釜出料模型中摩尔分数为0.0175，正丁烷在塔顶的出料模型中摩尔分数为0.04。
S34：将所述物性参数传入到第一精馏塔模型中，计算得到第一塔参数。
具体地，假定恒定摩尔流和恒定的相对挥发度，第一精馏塔采用Fenske-Underwood-Gilliland方法计算，模拟仿真计算得到第一精馏塔参数，塔参数包括实际塔板数7.255，进料板位置3.819，塔顶采出量165.079mol/s，塔底采出量112.701mol/s，再沸器热负荷3.815e+06W，冷凝器热负荷2.502e+06W。
所述第一塔参数包括回流比、实际塔板数、进料板位置、塔顶采出量、塔底采出量、再沸器热负荷、冷凝器热负荷。
在S4的具体实施中：构建第二多组分进料模型、第二塔顶产品出料模型和第二塔底产品出料模型；
具体地，第二多组分进料模型、第二塔顶产品出料模型和第二塔底产品出料模型物性计算采用拉乌尔定律，具体公式为K_c= Pvap_c / P，其中K_c为任一组分相平衡常数，Pvap_c为任一组分蒸气压，P为进出料模型系统压力。进料出料模型均包含两个接口，每个接口对相应物料模型进行物性参数传递。传递物性参数包含：压力、温度、流量、焓、熵、组成、气相摩尔分数。
在S5的具体实施中：将所述第二多组分进料模型、第二塔顶产品出料模型和第二塔底产品出料模型连接到第二精馏塔模型上；参考图4，该步骤可以包括以下子步骤：
S51：将所述第二多组分进料模型出口连接到第二精馏塔模型的进料口；
具体地，该连接既可以手动进行图形连接，也可以通过Modelica语言进行连接。手动图形连接方式为点击第二多组分进料模型出口与第二精馏塔模型的进料口画线连接即可。Modelica语言连接方式为书写connnect代码，并将相应进出接口放入connnect语句即可。
S52：将第二塔顶产品出料模型进口连接到第二精馏塔模型的塔顶出口；
具体地，该连接既可以手动进行图形连接，也可以通过Modelica语言进行连接。手动图形连接方式为点击第二塔顶产品出料模型进口与第二精馏塔模型的塔顶出口画线连接即可。Modelica语言连接方式为书写connnect代码，并将相应进出接口放入connnect语句即可。
S53：将第二塔底产品出料模型进口连接到第二精馏塔模型的塔底出口。
具体地，该连接既可以手动进行图形连接，也可以通过Modelica语言进行连接。手动图形连接方式为点击第二塔底产品出料模型进口与第二精馏塔模型的塔底出口画线连接即可。Modelica语言连接方式为书写connnect代码，并将相应进出接口放入connnect语句即可。
在S6的具体实施中：规定第二多组分进料模型条件，根据所述第一塔参数进行第二精馏塔模型相关设置，通过第二精馏塔模型计算得到第二塔顶产品出料模型、第二塔底产品出料模型和第二精馏塔模型的设计参数；参考图5，该步骤可以包括以下子步骤：
S61：将进料条件输入到所述第二多组分进料模型；
具体地，本实施例中，输入第二多组分进料模型参数，参数包括组成为甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、正戊烷、正己烷，其各组分物质的量分数分别为 0.26、0.09、0.25、0.12、0.11、0.17，温度为357.17K，压力为2.229MPa ，流量为277.78mol/s。
S62：根据所述第一塔参数，设置所述第二精馏塔模型的分离条件和设计参数；
具体地，根据第一塔参数规定第二塔模型进料股数为1，实际塔板总数为9，进料板位置为第4块塔板，塔顶产品出料采出量为165.079mol/s，塔顶冷凝器采用部分冷凝方式，冷凝器压力为2.229MPa，塔底再沸器采用釜式再沸器，再沸器压力为2.229MPa。
S63：根据所述进料条件、分离条件以及设计参数，通过第二精馏塔模型计算得到第二塔顶产品出料模型、第二塔底产品出料模型和第二精馏塔模型的参数。
具体地，第二精馏塔采用逐板计算方法，可进行多组分分离严格校核，模拟仿真计算得到第二塔顶产品出料模型物性参数和第二塔底产品出料模型物性参数，以及第二精馏塔模型参数如每块塔板的组成、温度等相关参数。具体如下。第二塔顶产品出料模型物性参数包含甲烷、乙烷、丙烷总含量为 0.9963，温度为301.046K，流量为165.079mol/s，压力2.229MPa。第二塔底产品出料模型物性参数包含正丁烷、正戊烷、正己烷总含量为0.9805，温度为430.095K，流量为112.701mol/s，压力2.229MPa。
第二精馏塔模型参数包含所有塔板温度、塔板各组分摩尔含量，从第一块塔板到第9块塔板温度分别为301.046K、322.333K、330.566K、348.781K、365.533K、376.945K、391.933K、408.378K、430.095K；从第一块塔板到第9块塔板甲烷、乙烷、丙烷总摩尔含量分别为0.981、0.956、0.892、0.697、0.546、0.430、0.270、0.131、0.066。
综上所述，该丙烷精馏塔模型最终可实现丙烷切割分离。该方法可应用于仿真平台精馏塔设计参数计算中，需通过调整模型参数就可以进行精馏塔的仿真设计计算。
与前述的基于Modelica精馏塔模型的模型设计参数计算方法的实施例相对应，本申请还提供了基于Modelica精馏塔模型的模型设计参数计算装置的实施例。
图6是根据一示例性实施例示出的一种基于Modelica精馏塔模型的模型设计参数计算装置的框图。参照图6，该装置包括：
第一构建模块21，用于构建第一多组分进料模型、第一塔顶产品出料模型和第一塔底产品出料模型；
第一连接模块22，用于将所述第一多组分进料模型、第一塔顶产品出料模型和第一塔底产品出料模型连接到第一精馏塔模型上；
第一计算模块23，用于设置所述第一精馏塔模型的分离参数，设置第一塔顶产品出料模型重关键组分收率、第一塔底产品出料模型轻关键组分收率，将进料条件输入到所述第一多组分进料模型，通过所述第一精馏塔模型计算得到第一塔参数；
第二构建模块24，用于构建第二多组分进料模型、第二塔顶产品出料模型和第二塔底产品出料模型；
第二连接模块25，用于将所述第二多组分进料模型、第二塔顶产品出料模型和第二塔底产品出料模型连接到第二精馏塔模型上；
第二计算模块26，用于规定第二多组分进料模型条件，根据所述第一塔参数进行第二精馏塔模型相关设置，通过第二精馏塔模型计算得到第二塔顶产品出料模型、第二塔底产品出料模型和第二精馏塔模型的设计参数；
其中，所述第一多组分进料模型、第一塔顶产品出料模型、第一塔底产品出料模型、第二多组分进料模型、第二塔顶产品出料模型和第二塔底产品出料模型均采用OMChemSim库中的Material Stream模块，所述第一精馏塔模型采用OMChemSim库中的Shortcut Distillation模块，所述第二精馏塔模型采用OMChemSim库中的RigorousDistillation模块。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本申请方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
相应的，本申请还提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述的基于Modelica精馏塔模型的模型设计参数计算方法。
相应的，本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如上述的基于Modelica精馏塔模型的模型设计参数计算方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的内容后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种基于Modelica精馏塔模型的模型设计参数计算方法，其特征在于，包括：
构建第一多组分进料模型、第一塔顶产品出料模型和第一塔底产品出料模型；
将所述第一多组分进料模型、第一塔顶产品出料模型和第一塔底产品出料模型连接到第一精馏塔模型上；
设置所述第一精馏塔模型的分离参数，设置第一塔顶产品出料模型重关键组分收率、第一塔底产品出料模型轻关键组分收率，将进料条件输入到所述第一多组分进料模型，通过所述第一精馏塔模型计算得到第一塔参数；
构建第二多组分进料模型、第二塔顶产品出料模型和第二塔底产品出料模型；
将所述第二多组分进料模型、第二塔顶产品出料模型和第二塔底产品出料模型连接到第二精馏塔模型上；
规定第二多组分进料模型条件，根据所述第一塔参数进行第二精馏塔模型相关设置，通过第二精馏塔模型计算得到第二塔顶产品出料模型、第二塔底产品出料模型和第二精馏塔模型的设计参数；
其中，所述第一多组分进料模型、第一塔顶产品出料模型、第一塔底产品出料模型、第二多组分进料模型、第二塔顶产品出料模型和第二塔底产品出料模型均采用OMChemSim库中的Material Stream模块，所述第一精馏塔模型采用OMChemSim库中的ShortcutDistillation模块，所述第二精馏塔模型采用OMChemSim库中的Rigorous Distillation模块。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述第一多组分进料模型、第一塔顶产品出料模型和第一塔底产品出料模型连接到第一精馏塔模型上，包括：
将所述第一多组分进料模型出口连接到第一精馏塔模型的进料口；
将第一塔顶产品出料模型进口连接到第一精馏塔模型的塔顶出口；
将第一塔底产品出料模型进口连接到第一精馏塔模型的塔底出口。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设置所述第一精馏塔模型的分离条件，设置第一塔顶产品出料模型重关键组分收率、第一塔底产品出料模型轻关键组分收率，将第一多组分进料模型的相关计算参数输入到所述第一多组分进料模型，通过所述第一精馏塔模型计算得到第一塔参数，包括：
给定第一多组分进料模型的输入参数，所述输入参数包括各组分的占比、温度、压力和流量；
将占比、温度、压力、流量和组分输入到第一多组分进料模型中，计算出物性参数；
设置所述第一精馏塔模型的分离条件，所述分离条件包括所述第一精馏塔模型的塔顶冷凝器采用部分冷凝方式，塔底再沸器采用釜式再沸器，冷凝器压力的设置、再沸器压力的设置；设置第一塔顶产品出料模型重关键组分收率、第一塔底产品出料模型轻关键组分收率；
将所述物性参数输入到第一精馏塔模型中，计算得到第一塔参数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一塔参数包括回流比、实际塔板数、进料板位置、塔顶采出量、塔底采出量、再沸器热负荷、冷凝器热负荷。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述第二多组分进料模型、第二塔顶产品出料模型和第二塔底产品出料模型连接到第二精馏塔模型上，包括：
将所述第二多组分进料模型出口连接到第二精馏塔模型的进料口；
将第二塔顶产品出料模型进口连接到第二精馏塔模型的塔顶出口；
将第二塔底产品出料模型进口连接到第二精馏塔模型的塔底出口。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，规定第二多组分进料模型条件，根据所述第一塔参数进行第二精馏塔模型相关设置，通过第二精馏塔模型计算得到第二塔顶产品出料模型、第二塔底产品出料模型和第二精馏塔模型的设计参数，包括：
将进料条件输入到所述第二多组分进料模型；
根据所述第一塔参数，设置所述第二精馏塔模型的分离条件和设计参数；
根据所述进料条件、分离条件以及设计参数，通过第二精馏塔模型计算得到第二塔顶产品出料模型、第二塔底产品出料模型和第二精馏塔模型的设计参数。
7.一种基于Modelica精馏塔模型的模型设计参数计算装置，其特征在于，包括：
第一构建模块，用于构建第一多组分进料模型、第一塔顶产品出料模型和第一塔底产品出料模型；
第一连接模块，用于将所述第一多组分进料模型、第一塔顶产品出料模型和第一塔底产品出料模型连接到第一精馏塔模型上；
第一计算模块，用于设置所述第一精馏塔模型的分离参数，设置第一塔顶产品出料模型重关键组分收率、第一塔底产品出料模型轻关键组分收率，将进料条件输入到所述第一多组分进料模型，通过所述第一精馏塔模型计算得到第一塔参数；
第二构建模块，用于构建第二多组分进料模型、第二塔顶产品出料模型和第二塔底产品出料模型；
第二连接模块，用于将所述第二多组分进料模型、第二塔顶产品出料模型和第二塔底产品出料模型连接到第二精馏塔模型上；
第二计算模块，用于规定第二多组分进料模型条件，根据所述第一塔参数进行第二精馏塔模型相关设置，通过第二精馏塔模型计算得到第二塔顶产品出料模型、第二塔底产品出料模型和第二精馏塔模型的设计参数；
其中，所述第一多组分进料模型、第一塔顶产品出料模型、第一塔底产品出料模型、第二多组分进料模型、第二塔顶产品出料模型和第二塔底产品出料模型均采用OMChemSim库中的Material Stream模块，所述第一精馏塔模型采用OMChemSim库中的ShortcutDistillation模块，所述第二精馏塔模型采用OMChemSim库中的Rigorous Distillation模块。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-6任一项所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述方法的步骤。
CN202210913434.5A 2022-08-01 2022-08-01 基于Modelica精馏塔模型的模型设计参数计算方法及装置 Active CN114974480B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210913434.5A CN114974480B (zh) 2022-08-01 2022-08-01 基于Modelica精馏塔模型的模型设计参数计算方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210913434.5A CN114974480B (zh) 2022-08-01 2022-08-01 基于Modelica精馏塔模型的模型设计参数计算方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114974480A CN114974480A (zh) 2022-08-30
CN114974480B true CN114974480B (zh) 2022-10-11

Family

ID=82970412

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210913434.5A Active CN114974480B (zh) 2022-08-01 2022-08-01 基于Modelica精馏塔模型的模型设计参数计算方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114974480B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110008533A (zh) * 2019-03-18 2019-07-12 浙江大学 一种基于混合建模的空分设备能耗监测系统
CN112254377A (zh) * 2020-10-20 2021-01-22 山东建筑大学 一种R134a-DMF精馏塔吸收式制冷系统及方法
CN113516344A (zh) * 2021-04-07 2021-10-19 华中科技大学 基于Modelica的交换器并行生产车间离散系统模型库构建方法
CN114329979A (zh) * 2021-12-29 2022-04-12 博锐尚格科技股份有限公司 一种基于白箱模型的冷却塔运行控制方法及装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12008344B2 (en) * 2020-07-20 2024-06-11 The Math Works, Inc. Systems and methods for design parameter selection

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110008533A (zh) * 2019-03-18 2019-07-12 浙江大学 一种基于混合建模的空分设备能耗监测系统
CN112254377A (zh) * 2020-10-20 2021-01-22 山东建筑大学 一种R134a-DMF精馏塔吸收式制冷系统及方法
CN113516344A (zh) * 2021-04-07 2021-10-19 华中科技大学 基于Modelica的交换器并行生产车间离散系统模型库构建方法
CN114329979A (zh) * 2021-12-29 2022-04-12 博锐尚格科技股份有限公司 一种基于白箱模型的冷却塔运行控制方法及装置

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Chemical Process Simulation Using OpenModelica;Priyam Nayak等;《Industrial & Engineering Chemistry Research》;20190522;第11164-11174页 *
Implementation of a Property Database and Thermodynamic Calculations in OpenModelica for Chemical Process Simulation;Rahul Jain等;《Industrial & Engineering Chemistry Research》;20190220;第7551-7560页 *
低温热解煤焦油粗酚精馏的初步研究与模拟计算;白效言等;《煤炭学报》;20110415(第04期);第659-663页 *
基于面向对象的热流体系统建模方法及应用研究;陈昌;《中国优秀博士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》;20141015;C039-8 *
我国煤炭工业循环经济发展的模式研究——以中煤集团平朔公司为例;王文海;《中国优秀硕士学位论文全文数据库经济与管理科学辑》;20191015;J150-54 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114974480A (zh) 2022-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mohideen et al. Optimal design of dynamic systems under uncertainty
Zhang et al. COSMO-descriptor based computer-aided ionic liquid design for separation processes: Part II: Task-specific design for extraction processes
Pattison et al. Equation‐oriented optimization of process flowsheets with dividing‐wall columns
Kooijman et al. The ChemSep book
Wasylkiewicz et al. Optimal design of complex azeotropic distillation columns
CN113223630B (zh) 化工装置工艺流程模拟仿真方法、电子装置和可存储介质
CN114974480B (zh) 基于Modelica精馏塔模型的模型设计参数计算方法及装置
Dimian et al. Introduction in process simulation
Bezzo et al. Using process simulators for steady-state and dynamic plant analysis: An industrial case study
Mathew et al. A simple criterion for feasibility of heat integration between distillation streams based on relative volatilities
Putta et al. Development of CO2 Capture Process Cost Baseline for 555 MWe NGCC Power Plant Using Standard MEA Solution
Montonati et al. Divided‐wall distillation column design using molecular tracking
Harding et al. New process function-based selection and configuration methodology for Process Equipment Assemblies (PEAs) exemplified on the unit operation distillation
Mathias Visualizing the McCabe-Thiele Diagram
Williams Optimize distillation system revamps
Nazemzadeh et al. Molecular tracking: A concept for side‐draw distillation column design
Fraga et al. Incorporation of dynamic behaviour in an automated process synthesis system
Koolen Simple and robust design of chemical plants
Hostrup Integrated approach to computer aided process synthesis
Mondal et al. Aspen-Hysys simulation of a condensate fractionation plant
Bashir Optimal Design and Retrofit of Three Product Divided Wall Column
Giwa et al. Modelling and Economic Analysis of a Crude Oil Distillation System Using Aspen HYSYS.
CN115469542A (zh) 一种应用于数字孪生的塔求解方法及系统
AbdelRahman et al. PROCESS SIMULATION OF BENZENE SEPARATION COLUMN OF LINEAR ALKYL BENZENE (LAB) PLANT
d'Anterroches et al. Novel group contribution based approach in process flowsheet synthesis, design and modelling

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant