CN117077576A - 混合澄清槽工艺过程仿真方法、装置、验证方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种混合澄清槽工艺过程仿真方法、装置和验证方法以及系统，该仿真方法包括：建立混合澄清槽的萃取计算模型。获取混合澄清槽的初始化信息、设备信息和萃取信息。根据初始化信息，对萃取计算模型进行初始化，得到混合澄清槽的静态设备模型。根据设备信息和萃取信息，对静态设备模型进行求解，得到混合澄清槽的运行仿真数据。该仿真方法能够对混合澄清槽的工艺过程进行仿真，以预测混合澄清槽的真实生产状况，并能够降低预测成本。

Description

混合澄清槽工艺过程仿真方法、装置、验证方法和系统
技术领域
本发明属于核工业技术领域，具体涉及一种混合澄清槽工艺过程仿真方法、装置和验证方法以及系统。
背景技术
混合澄清槽是一种常用于核电厂后处理工艺中的萃取设备。在后处理生产中，需要了解并掌握不同的生产参数变化对萃取设备以及生产上下游工艺参数的影响，从而选择合适的高效萃取方案。因此，在进行实际萃取之前，需要通过搭建后处理工艺中专用的混合澄清槽模型，直观展示并预测在生产过程中的不同时间混合澄清槽动态变化过程，为后处理厂生产设计提供可靠的设计验证及技术支持。
然而，每批后处理的物料都会存在不同，如果每次萃取之前都搭建实体的混合澄清槽模型，则会导致成本大幅提高。因此，亟待提出一种能够对后处理中混合澄清槽的工艺过程进行仿真分析的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种混合澄清槽工艺过程仿真方法、装置、验证方法和系统，该仿真方法能够对混合澄清槽的工艺过程进行仿真，以预测混合澄清槽的真实生产状况，并能够降低预测成本。
根据本发明第一方面的实施例，提供一种混合澄清槽工艺过程仿真方法，包括：
S1：建立所述混合澄清槽的萃取计算模型。
S2：获取所述混合澄清槽的初始化信息、设备信息和萃取信息。
S3：根据所述初始化信息，对所述萃取计算模型进行初始化，得到所述混合澄清槽的静态设备模型。
S4：根据设备信息和所述萃取信息，对所述静态设备模型进行求解，得到所述混合澄清槽的运行仿真数据。
优选的，所述步骤S1具体包括：建立所述混合澄清槽的质量守恒方程、能量守恒方程、质量传递方程、相平衡方程、萃取影响因素关联式和归一方程；将以上方程进行联立，得到所述萃取计算模型。
优选的，所述质量传递方程采用总体积传质系数关联式,所述总体积传质系数关联式的表达式如下：
式中：为基于连续相和分散项的总体积传质系数；/>为有机相水相分配系数;为佩克莱数；/>为分散相中分子扩散系数，/>；/>为液滴直径;
所述相平衡方程采用Richardson半经验化的分配比模型。
优选的，初始化信息包括初始压力、初始液位、初始组分；所述设备信息包括：基本参数和设备参数，所述基本参数包括混合澄清槽的轻相进口位置参数、重相进口位置参数、溢流口位置参数；所述设备参数包括混合澄清槽的长度、宽度、高度、厚度、体积、液位测量上限和散热参数；所述萃取信息包括：平衡常数、传质系数和电机转速。
优选的，所述运行仿真数据包括：混合澄清槽内的液位高度数据、温度数据、压力数据、上层液体体积数据、下层液体体积数据和物流组分比值。
根据本发明第二方面的实施例，提供一种混合澄清槽的设计验证方法，包括如下步骤：根据上述的混合澄清槽工艺过程仿真方法，计算出所述混合澄清槽的运行仿真数据；根据所述运行仿真数据，判断所述混合澄清槽是否满足设计要求。
优选的，所述运行仿真数据中包含物流组分比值；所述根据所述运行仿真数据，判断所述混合澄清槽的萃取工艺是否满足要求，具体包括：当所述混合澄清槽内的物流组分比值处于预设组分比值范围内时，判定所述混合澄清槽满足设计要求；否则，判定所述混合澄清槽不满足设计要求。
根据本发明第三方面的实施例，提供一种混合澄清槽工艺过程仿真装置，包括：建立模块、获取模块、处理模块和计算模块；所述建立模块，用于建立所述混合澄清槽的萃取计算模型；所述获取模块，用于获取所述混合澄清槽的初始化信息、设备信息和萃取信息；所述处理模块，分别与所述获取模块和所述建立模块电连接，用于根据所述初始化信息，对所述萃取计算模型进行初始化，得到所述混合澄清槽的静态设备模型；所述计算模块，分别与所述建立模块和所述处理模块电连接，用于根据所述设备信息和所述萃取信息，对所述静态设备模型进行求解，得到所述混合澄清槽的运行仿真数据。
优选的，所述建立模块包括：第一函数单元、第二函数单元；所述第一函数单元，用于建立所述混合澄清槽的质量守恒方程、能量守恒方程、质量传递方程、相平衡方程、萃取影响因素关联式和归一方程；所述第二函数单元，与所述第一函数单元电连接，用于将以上方程进行联立，得到所述萃取计算模型。
根据本发明第四方面的实施例，提供一种混合澄清槽的设计验证系统，包括判断单元和上述的混合澄清槽工艺过程仿真装置，所述混合澄清槽工艺过程仿真装置，用于计算出所述混合澄清槽的运行仿真数据；所述判断单元，与所述混合澄清槽工艺过程仿真装置电连接，用于根据所述运行仿真数据，判断所述混合澄清槽是否满足设计要求。
本发明中的混合澄清槽工艺过程仿真方法通过建立混合澄清槽的萃取计算模型，即数学方程组，通过将初始化信息、设备信息和萃取信息代入萃取计算模型中，对萃取计算模型进行求解，得到混合澄清槽的运行仿真数据，进而能够根据运行仿真数据来预测混合澄清槽的真实生产状况。由于本方法是通过数学模型计算的方式来预测，无需建立混合澄清槽的实体模型，可以降低预测成本。
另外，该仿真方法可以应用于后处理厂工艺动态仿真过程监测和预测，从而实现对大型后处理厂混合澄清槽萃取生产方案的设计验证。
附图说明
图1是本发明一些实施例中的混合澄清槽的单槽模块的结构示意图；
图2是本发明一些实施例中的混合澄清槽的多级槽模块的结构示意图；
图3是本发明一些实施例中的混合澄清槽的基础参数配置界面；
图4是本发明一些实施例中的混合澄清槽的设备属性配置界面；
图5是本发明一些实施例中的混合澄清槽的初始属性配置界面；
图6是本发明一些实施例中的混合澄清槽的萃取参数的配置界面；
图7是本发明一些实施例中的混合澄清槽的运行仿真数据的基本信息显示界面；
图8是本发明一些实施例中的混合澄清槽的运行仿真数据的组分信息显示界面；
图9是本发明一些实施例中的混合澄清槽的电机参数的显示界面；
图10是本发明一些实施例中的混合澄清槽的工艺参数趋势图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。
在本发明的描述中，所涉及的每个单元、模块可仅对应一个实体结构，也可由多个实体结构组成，或者，多个单元、模块也可集成为一个实体结构；所涉及的单元、模块可通过软件的方式实现，也可通过硬件的方式来实现，例如单元、模块可位于处理器中。
在本发明的描述中，在不冲突的情况下，本发明的流程图和框图中所标注的功能、步骤可按照不同于附图中所标注的顺序发生。
实施例1
本发明公开一种混合澄清槽工艺过程仿真方法，包括如下步骤：
S1：建立混合澄清槽的萃取计算模型。
S2：获取混合澄清槽的初始化信息、设备信息和萃取信息。
S3：根据初始化信息，对萃取计算模型进行初始化，得到混合澄清槽的静态设备模型。
S4：根据设备信息和萃取信息，对静态设备模型进行求解，得到混合澄清槽的运行仿真数据。
在对本仿真方法进行说明之前，需要说明的是，混合澄清槽可以是通过单个澄清级（萃取级）来完成萃取，图1展示了一种单个澄清级的混合澄清槽（即单槽模块）；也可以是多个澄清级串联来完成萃取，图2展示了一种多级串联的混合澄清槽（即多槽模块）。
进一步地，混合澄清槽中的每个澄清级都包括混合室和澄清室，混合室与澄清室连通。混合室内都设有搅拌单元，轻相料液经由轻相入口进入混合室，重相料液经由重相入口进入混合室，在混合室内经由搅拌单元搅拌后，使得轻相料液和重相料液充分混合、扩散，从而加快萃取速度。接着，混合料液进入澄清进行澄清。重相萃取液经由重相出口流出澄清室，轻相萃取液经由轻相出口流出澄清室。在实际应用中，混合澄清槽通常为箱型。
如图1和图2所示，可以看出，在本实施例中，经过对混合澄清槽结构简化，得到了混合澄清槽的简化模型。在简化模型中，包含了混合澄清槽的轻相进口位置、重相进口位置、溢流口位置、液相出口位置和气相出口位置，以及，混合澄清槽的长度、宽度、厚度、体积和液位测量上下限等信息。经过对混合澄清槽的结构进行简化，能够更加方便地进行仿真计算。
在本实施例中，本混合澄清槽工艺过程仿真方法是基于Purex流程建立的混合澄清槽设备的仿真算法。Purex流程是一种乏燃料后处理流程，主要是将磷酸三丁酯作为萃取剂，从乏燃料中分离和回收铀、钚的萃取工艺流程。
如图1和图2所示，本仿真方法首先建立混合澄清槽的萃取计算模型，萃取计算模型主要是根据压力流量关系、质量平衡关系、能量平衡关系、相平衡关系、质量传递关系建立的方程组，用于对混合澄清槽进行求解计算。
然后，如图5所示，根据混合澄清槽的初始化信息，建立混合澄清槽的静态设备模型，即为萃取计算模型的初始化模型。在本实施例中，初始化信息包括初始压力、初始液位和初始组分。
接着，根据设备信息和萃取信息，对静态设备模型进行求解，具体如图3、4和图6所示，可以将设备信息和萃取信息代入萃取计算模型中，通过计算机设备上的求解器来进行求解计算，一段时间后，输出计算结果，得到混合澄清槽的运行仿真数据。
综上，本混合澄清槽工艺过程仿真方法能够对混合澄清槽的工艺过程进行仿真，预测混合澄清槽的真实生产状况，并且无需搭建实体的混合澄清槽模型，能够降低预测成本。
在本实施例中，步骤S1：建立混合澄清槽的萃取计算模型。具体包括：建立混合澄清槽的质量守恒方程、能量守恒方程、质量传递方程、相平衡方程、萃取影响因素关联式和归一方程；
将以上方程进行联立，得到萃取计算模型。
需要说明的是，混合澄清槽的仿真计算包括以下计算过程：质量平衡计算、能量平衡计算、质量传递计算、相平衡计算（此处采用分配比模型来计算液液相平衡）、萃取影响因素关联式计算、反应动力学计算（反萃）和归一计算。
其中，压力和流量的计算是将混合澄清槽进出口物流的压力、流量和其内部压力全部联立进行求解。因此，压力的变化和流量的变化是全局和实时的，任一物质流的压力/流量变化会实时反映在所有与其相连物质流或设备的流量和压力上。进出口物流组分和其内各组分质量平衡计算：澄清槽内组分的累计量等于进入组分含量减流出组分含量。其中单相内溶质的含量变化在该相物流进出的影响同时还受两相间传质影响。
能量平衡和相平衡的计算是对混合澄清槽内部能量和组分进行平衡计算，即根据能量守恒、组分守恒以及相平衡原理计算出口温度、浓度、相分率、密度、焓值等信息。计算模式采用序贯模块方式，按拓扑排序从前往后进行计算，前面模块的能量变化会通过序贯模块的方式传递给后面的模块。
质量传递关系，即两相质量传质速率是混合澄清槽萃取效率的决定因素，主要由总传质系数，传质推动力以及传质面积决定。总传质系数K与体系物性、设备结构和操作参数都有关系，传质面积无法直接计算求得，因此需要通过实验结果和相关经验公式对其进行校核。
采用通用的压力方程对混合澄清槽内纵向压力分布计算。质量平衡计算采用通用的质量守恒方程进行混合澄清槽内物料衡算。相平衡计算采用Richardson分配比模型进行混合澄清槽内物质配比计算。能量平衡计算采用通用的能量守恒方程进行混合澄清槽内能量衡算。质量传递计算采用通用传质速率方程进行轻相和重相的传质速率计算。
具体地，以下将提出混合澄清槽的质量守恒方程、能量守恒方程、质量传递方程、相平衡方程、萃取影响因素关联式和归一方程的具体表达式，并进行说明：
（1）质量守恒方程：用于进行混合澄清槽内物料衡算
式中：——混合澄清槽水相进料体积流量，/>；
——混合澄清槽有机相进料体积流量，/>；
——混合澄清槽水相出料体积流量，/>；
——混合澄清槽有机相出料体积流量，/>；
——水相摩尔浓度/>；
——有机相摩尔浓度/>；
——混合澄清槽内总摩尔浓度,/>；
——两相总体积,/>;
——有机相体积,/>;
——水相体积,/>;
——总传质速率,/>;
（2）能量守恒方程：采用能量守恒方程对当前混合澄清槽区域内进行能量平衡计算。混合澄清槽区域内能量守恒，即进出该区域的物料能量守恒。
式中：——设备内液相温度,/>;
——定压比热容,/>;
——质量流量，/>;
——质量,/>;
——反应热，/>;
——设备散热量，/>；
其中，下标in代表进入当前单板区域的物流，例如Fin为进入当前单板区域的物流的质量流量；out代表流出当前单板区域的物流，例如Fout为流出当前单板区域的物流的质量流量。其它带有in、out下标的参数含义类似，在此不再赘述。
（3）质量传递计算：在本仿真方法中，采用总体积传质系数关联式来对混合澄清槽来描述质量传递的关系。
总体积传质系数关联式：
式中：——基于连续相和分散项的总体积传质系数；
——液滴直径;
m——有机相水相分配系数;
——分散相中分子扩散系数，/>；
——佩克莱数。
（4）相平衡计算：液液两相平衡采用Richardson半经验化的分配比模型来计算，主要针对设备区域内物料相平衡进行计算。
（即待萃取的离子）在TBP-HNO3体系（TBP即为磷酸三丁酯）中的萃取反应，一般/>会形成/>络合物被萃入TBP中，其反应表达式为：
该反应的反应热力学平衡常数K为：
的表达式为：
式中：——浓度，/>;
——活度系数；
下标o——有机相；
下标a——无机相；
M——金属M；
——络合物在有机相中的浓度；
——平衡条件下无机相中M离子的浓度；
——平衡条件下无机相中硝酸根的浓度；/>——平衡条件下有机相中自由TBP的浓度；
——有机相中的活度系数；
——M离子在无机相中的活度系数；
——硝酸根离子的活度系数；
——TBP的活度系数；
——U6+；
——Pu4+；
——Pu3+；
——核素分配比；
——热力学平衡常数；
——表观平衡常数；
——在25℃和100%TBP条件下的表观平衡常数；
——水相中的离子强度；
——温度影响因子；
——TBP的体积分数；
——为TBP在有机相中的总摩尔浓度，/>，可由/>=3.651F求得；
（5）萃取影响因素关联式计算：对萃取在其他影响因素方面的考虑，采用分散相液滴直径关联式。
分散相液滴直径关联式
式中：——液滴平均直径,/>；
——不发生聚合时的液滴尺寸,/>；
——常数，液滴尺寸随分散相存留量改变的关系；
——分散相存留分数；
（6）归一方程计算：
归一方程如下：
式中：——组分i在液相中的摩尔浓度；
——液相组分摩尔总浓度；
——组分i在气相中的摩尔浓度；
——气相组分摩尔总浓度。
以上即为混合澄清槽的萃取计算模型，在完成萃取计算模型的建立后，将设备信息和萃取信息代入其中进行求解。在本实施例中，工作人员可以根据混合澄清槽设备所参与的工艺流程和设备属性，手动将设备信息和萃取信息手动输入至计算机设备的输入界面中。如图3和图4所示，示例了一个仿真软件的设备信息输入界面，如图6所示，示例了萃取信息的输入界面。
进一步地，本混合澄清槽的设备信息包括：基本参数和设备参数。其中，基本参数包括混合澄清槽的轻相进口位置参数、重相进口位置参数、溢流口位置参数。设备参数包括混合澄清槽的长度、宽度、高度、厚度、体积、液位测量上限和散热参数。
另外，混合澄清槽的萃取信息包括：平衡常数、传质系数和电机转速。其中，平衡常数是指：物质在上层溶剂中的浓度/在下层溶剂中的浓度（即摩尔比）。针对不同组分使用者可选择其对应动态分配比经验关联式，即通过分配比模型进行计算得出。萃取物的传质系数为传质速率方程（即质量传递方程）系数，比表面积为分散相和连续相接触面积比总体积。电机的运行和转速计算主要为模拟混合澄清槽的以下功能：每个单槽内部经过搅拌产生一定的压力降，压力降的大小可以通过对各个电机转速的大小控制进行调节，依此使得相邻的两个单槽之间产生一定的压差从而实现不同单槽之间的流体流动。
如图1和图2所示，进一步地，在本实施例中，步骤S4：根据设备信息和萃取信息，对静态设备模型进行求解，得到混合澄清槽的运行仿真数据。具体包括：
将设备信息和萃取信息代入静态设备模型中，通过设定仿真软件的求解器的条件，一段时间后，输出运行仿真数据。
进一步地，运行仿真数据包括：混合澄清槽内的液位高度数据、温度数据、压力数据、上层液体体积数据、下层液体体积数据和物流组分比值。工作人员通过分析上层液体体积数据、下层液体体积数据和物流组分比值（包括进口处的物流组分比值和出口处的物流组分比值），即能够预测混合澄清槽的萃取效果和实际生产状况。
如图7和图8所示，提供了一个输出的运行仿真数据的具体示例。其中，图7为计算结果的基本信息，包括上层液位高度、下层液位高度、压力、温度等。图8为计算结果的物流组分信息。
综上，本混合澄清槽工艺过程仿真方法应用于后处理厂工艺动态仿真过程监测和预测，从而实现对大型后处理厂混合澄清槽萃取生产方案的设计验证。
实施例2
本发明还公开一种混合澄清槽的设计验证方法，包括如下步骤：
根据实施例1中的混合澄清槽工艺过程仿真方法，计算出混合澄清槽的运行仿真数据。运行仿真数据包括物流组分比值。
根据运行仿真数据，判断混合澄清槽是否满足设计要求：
当混合澄清槽内的组分比值处于预设组分比例范围内时，判定混合澄清槽满足设计要求；
否则，判定混合澄清槽不满足设计要求。
通过本设计验证方法能够对混合澄清槽的萃取效果进行验证，以便于优化大型后处理厂中的混合澄清槽。
实施例3
本发明还公开一种混合澄清槽工艺过程仿真装置，包括：建立模块、获取模块、处理模块和计算模块。
其中，建立模块，用于建立混合澄清槽的萃取计算模型。获取模块，用于获取混合澄清槽的初始化信息、设备信息和萃取信息。处理模块与获取模块电连接，用于根据初始化信息，对萃取计算单元进行初始化，得到混合澄清槽的静态设备模型。计算模块分别与建立模块和处理模块电连接，用于根据设备信息和萃取信息，对静态设备模型进行求解，得到混合澄清槽的运行仿真数据。
进一步地，建立模块包括：第一函数单元、第二函数单元。其中，第一函数单元用于建立混合澄清槽的质量守恒方程、能量守恒方程、质量传递方程、相平衡方程、萃取影响因素关联式和归一方程。第二函数单元与第一函数单元连接，用于将以上方程进行联立，得到萃取计算模型。
需要说明的是，本混合澄清槽工艺过程仿真装置采用动态机理仿真软件，基于实施例1中的仿真方法开发建立的Purex流程的混合澄清槽仿真装置。
首先需要根据混合澄清槽的设备原理定制化开发核心算法，即采用质量守恒方程、能量守恒方程、质量传递方程、相平衡方程、萃取影响因素关联式和归一方程等关系式，基于核心算法开发建立模块和计算模块，以对设备进行求解计算。根据工艺生产要求，在设备模块中输入生产参数（包括设备信息和萃取信息）。接着，在动态机理仿真软件中建立静态设备模型。根据工艺流程，连接设备的进出口物流。运行计算模块，通过计算模块调用萃取计算模型，对混合澄清槽进行仿真计算，并监测设备实时动态运行数据，查看工艺生产条件对萃取的动态影响。在计算模块运行期间，还可以通过改变工艺生产条件，查看设备运行一段时间后的参数变化来预测实际生产的状态。
本仿真装置能够计算得出混合澄清槽的运行仿真数据，以便于工作人员根据运行仿真数据来预测混合澄清槽的真实生产状况。
在本实施例中，本仿真装置具体是在浙江中控智慧仿真平台（SupSim）动态机理仿真软件中进行设计开发的，其开发过程主要包含模块算法开发、界面开发、参数配置开发。
首先，通过对设备模块算法开发，得到建立模块、获取模块、处理模块和计算模块。设备模块算法开发完成后，需要进行界面开发，得到模块界面，模块界面在模型软件中以图形化的方式展示。模块界面与获取模块电连接，打开模块界面，可对各类参数进行外置输入。
以下将结合一个具体示例来对本仿真装置的实施过程做出进一步说明。
1、如图3所示，展示了基本参数界面，可以在此输入混合澄清槽的基本参数：
根据混合澄清槽设备所参与的工艺流程和设备属性，输入设备的基本参数，包括：进口物流选择及进口高度设置、溢流口物流选择及高度设置、气相出口、液相出口、设备名称、流体包的选择（即热力学方程的选择）、外界热量输入。
需要说明的是，工作人员可以直接选择仿真软件自带的流体包，也可以在进行仿真之前，就将需要流体包上传至仿真软件中。
2、如图4所示，展示了设备属性界面，可以在此输入设备参数：
混合澄清槽的设备属性包括外形选择、直径、高度、厚度、离地高度、体积、液位测量上下限、环境散热配置等。在此界面可以对设备的结构尺寸、液位显示、等参数进行相关设置。
需要说明的是，热量传递主要是对设备对环境散热进行设置，环境散热系数越大，对环境散热量就越大。如果勾选是否启动散热，模型将启动行散热功能。
3、如图5所示，展示了初始属性界面，可以在此输入混合澄清槽的初始属性（即初始化参数）：
初始属性即设备在运行的初始状态，包含设备的初始状态信息，初始属性界面可设置设备的初始压力、初始液位、初始组分等信息。
例如,初始属性设置为N2含量为100%，温度为25℃，压力为100kPa，如勾选了【是否从初始态运行】则表明初始状态下该混合澄清槽的温度为25℃，压力为100kPa中并充满了N2，设备将在这个状态下进行运行。该功能可以实现还原设备不同的生产状态，并且多种生产状态可灵活切换。
4、如图6所示，展示了参数配置界面，可以在此输入萃取信息：
参数配置界面主要是对萃取的效果进行设置，包含：平衡常数、传质参数、电机状态和转速。
其中，平衡常数是指：物质在上层溶剂中的浓度/在下层溶剂中的浓度（摩尔比）。针对不同组分使用者可选择其对应动态分配比经验关联式，其平衡常数即通过分配比模型进行计算得出；也可选择constant项,其平衡常数则直接读取设定值；平衡常数也可以通过自定义设备自定义得到，具有较强的可操作性。
萃取物的传质系数为传质速率方程系数，比表面积为分散相和连续相接触面积比总体积。
电机搅拌的开启、停止和转速的显示、数据读取和设置，可以通过【电机状态】功能来实现。电机的运行和转速计算主要为实现混合澄清槽的以下功能：每个单槽内部经过搅拌产生一定的压力降，压力降的大小可以通过对各个电机转速的大小控制进行调节，依此使得相邻的两个单槽之间产生一定的压差从而实现不同单槽之间的流体流动。
5、萃取计算模型的补充：
混合澄清槽在进行模块开发设计时，考虑到平衡常数和传质参数的影响因素众多，且其数学表达式各异，为了方便对相关经验公式的模拟研究及优化，在动态仿真模拟开发时，不仅可以在各个参数界面直接输入生产参数，还增加了对外开发接口的功能，灵活添加配置的参数计算公式可直接参与后台模型运行计算。对外开发接口与建立模块电连接，工作人员可以直接将其它计算公式输入至建立模块中，以进一步提高萃取计算模型的计算精确度。
6、计算结果的显示
在完成以上参数的设定后，启动计算模块，计算模块运行后，会进行一系列的模拟运算，得出计算结果（即为运行仿真数据），并实时反馈各种工艺参数的变化。当然，在计算过程中，模块支持灵活选择某个工艺参数，跟踪查看其在一段时间内的趋势变化。软件同时具备状态运行控制，如：终止、冻结、解冻、加速、减速等等，以实现不同的设备调试应用场景。在模块界面可实时查看设备的液位高度、界位、温度、压力、上下层液体体积、当前进出料物流的组分、流量等参数。
如图7、图8所示，展示了计算结果的输出界面。图7为计算结果的基本信息，包括上层液位高度、下层液位高度、压力、温度等。图8为计算结果的物流组分信息。图9为在计算过程中，展示设定的搅拌单元（电机）的转速。另外，图10为根据以上计算结果绘制的工艺参数趋势图。工作人员根据以上计算结果可以分析出混合澄清槽的实际萃取效果。
综上，本混合澄清槽工艺过程仿真装置在动态仿真软件中建立混合澄清槽计算模块，可以精确模拟该设备在后处理生产过程中不同的工艺操作条件、不同生产阶段下的状态数据。在仿真软件中改变各类生产输入参数后，混合澄清槽的设备模型及其上下游生产装置的生产状态都会随之发生动态响应，反应实际生产现场的生产数据变化过程；通过查看计算模块运行一定时间后的生产状态，可预测真实生产状态的变化。
计算模块的建立是根据混合澄清槽的萃取原理和设备原理建立的通用模型，可以通过改变可配置项（基本参数、设备参数、萃取分离效果、进出物流流量和组成）实现多种类型混合澄清槽柱的工艺模拟。
实施例4
本发明还公开一种混合澄清槽的设计验证系统，包括判断单元和实施例3中的混合澄清槽工艺过程仿真装置。
其中，混合澄清槽工艺过程仿真装置用于计算出混合澄清槽的运行仿真数据。判断单元与混合澄清槽工艺过程仿真装置连接，用于根据运行仿真数据，判断混合澄清槽是否满足设计要求。
具体的判断标准为：当混合澄清槽内的组分比值处于预设组分比值范围内时，判定混合澄清槽满足设计要求；否则，判定混合澄清槽不满足设计要求。
本混合澄清槽的设计验证系统能够验证混合澄清槽的萃取效果。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种混合澄清槽工艺过程仿真方法，其特征在于，包括：
S1：建立所述混合澄清槽的萃取计算模型；
S2：获取所述混合澄清槽的初始化信息、设备信息和萃取信息；
S3：根据所述初始化信息，对所述萃取计算模型进行初始化，得到所述混合澄清槽的静态设备模型；
S4：根据设备信息和所述萃取信息，对所述静态设备模型进行求解，得到所述混合澄清槽的运行仿真数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
建立所述混合澄清槽的质量守恒方程、能量守恒方程、质量传递方程、相平衡方程、萃取影响因素关联式和归一方程；
将以上方程进行联立，得到所述萃取计算模型。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述质量传递方程采用总体积传质系数关联式,所述总体积传质系数关联式的表达式如下：
式中：/>为基于连续相和分散项的总体积传质系数；/>为有机相水相分配系数;/>为佩克莱数；/>为分散相中分子扩散系数，/>；/>为液滴直径;
所述相平衡方程采用Richardson半经验化的分配比模型。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，初始化信息包括初始压力、初始液位、初始组分；
所述设备信息包括：基本参数和设备参数，所述基本参数包括混合澄清槽的轻相进口位置参数、重相进口位置参数、溢流口位置参数；所述设备参数包括混合澄清槽的长度、宽度、高度、厚度、体积、液位测量上限和散热参数；
所述萃取信息包括：平衡常数、传质系数和电机转速。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运行仿真数据包括：混合澄清槽内的液位高度数据、温度数据、压力数据、上层液体体积数据、下层液体体积数据和物流组分比值。
6.一种混合澄清槽的设计验证方法，其特征在于，包括如下步骤：
根据权利要求1-5任一项所述的混合澄清槽工艺过程仿真方法，计算出所述混合澄清槽的运行仿真数据；
根据所述运行仿真数据，判断所述混合澄清槽是否满足设计要求。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述运行仿真数据中包含物流组分比值；
所述根据所述运行仿真数据，判断所述混合澄清槽的萃取工艺是否满足要求，具体包括：
当所述混合澄清槽内的物流组分比值处于预设组分比值范围内时，判定所述混合澄清槽满足设计要求；
否则，判定所述混合澄清槽不满足设计要求。
8.一种混合澄清槽工艺过程仿真装置，其特征在于，包括：建立模块、获取模块、处理模块和计算模块；
所述建立模块，用于建立所述混合澄清槽的萃取计算模型；
所述获取模块，用于获取所述混合澄清槽的初始化信息、设备信息和萃取信息；
所述处理模块，分别与所述获取模块和所述建立模块电连接，用于根据所述初始化信息，对所述萃取计算模型进行初始化，得到所述混合澄清槽的静态设备模型；
所述计算模块，分别与所述建立模块和所述处理模块电连接，用于根据所述设备信息和所述萃取信息，对所述静态设备模型进行求解，得到所述混合澄清槽的运行仿真数据。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述建立模块包括：第一函数单元、第二函数单元；
所述第一函数单元，用于建立所述混合澄清槽的质量守恒方程、能量守恒方程、质量传递方程、相平衡方程、萃取影响因素关联式和归一方程；
所述第二函数单元，与所述第一函数单元电连接，用于将以上方程进行联立，得到所述萃取计算模型。
10.一种混合澄清槽的设计验证系统，其特征在于，包括判断单元和权利要求8-9任一项所述的混合澄清槽工艺过程仿真装置，
所述混合澄清槽工艺过程仿真装置，用于计算出所述混合澄清槽的运行仿真数据；
所述判断单元，与所述混合澄清槽工艺过程仿真装置电连接，用于根据所述运行仿真数据，判断所述混合澄清槽是否满足设计要求。
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