专利名称：空分塔稳态流程模拟系统及方法
技术领域：
本发明涉及空分领域，特别地，涉及一种空分塔稳态流程模拟系统及方法。
背景技术：
氧气、氮气和氩气在一个国家国民经济中的应用十分广泛。空气中含有约78. 12% 的氮、20. 95%的氧、0. 93%的氩(体积含量)和少量的二氧化碳、氖、氦、氢、氛、水蒸气(根 据空气的湿度)等，是制取氧、氮、氩等产品的原料气。低温空气分离法(cryogenic air s印aration)是利用空气中氧、氮、氩等组分沸点(挥发度)的不同，使用精馏的方法分离低 温液态空气而得到高纯度的氧、氮、氩产品。 能源危机的加深，强烈地促进了许多领域能源的有效利用。在能耗很大的空气分 离工业中，能源成本占了空气产品价格的75%。于是出现这样的情况，一方面，由于现代工 业的发展，一些大型工业项目如钢铁工业、化学工业、石油开采等都需要由大型空分装置提 供空气制品，需求量也越来越大。另一方面，能耗成本也随着能源危机，变得越来越大。因 此在这样的形势下，提高空气分离技术的能量效率显得刻不容缓。 随着计算机技术的飞速发展，对实际系统建立数学模型，应用计算机对其进行仿 真已经成为科学研究的重要手段之一。空分流程模拟在整个空分设备的设计中占有重要的 地位，直接影响到能否为用户提供满足产品要求且高校运行的空分设备。空分流程模拟是 流程设计及流程优化的先导，只有通过大量的流程计算找到流量、压力、纯度等参数之间的 关系，才能进行流程的分析、控制以及优化等。
发明内容
为了克服现有的空分工业过程不能准确模拟空分塔稳态流程的不足，本发明提供
一种能够准确模拟空分塔稳态流程的空分塔稳态流程模拟系统及方法。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 —种空分塔稳态流程模拟系统，包括与空分塔连接的现场智能仪表、以及控制站、
数据库和上位机，智能仪表与控制站、数据库和上位机连接，所述的上位机包括 信号采集模块，用以采集当前生产工况数据； 求解计算主模块，用以进行求解计算，采用以下过程来完成 1)设定塔的结构参数和操作参数，指定进料空气流量初值； 2)假定各塔板液相组成； 3)对每一个塔板，分别由泡点法计算其平衡温度和汽相组成；
4)对每一个塔板，分别计算汽液相的焓值；
5)由式(1) (2)计算各塔板的汽液相流量 +^7^ +巧《-化-(q 令o (1 ) f^+^+if+《-(K+5f)-(巧+《)二0 (2)
其中，V表示汽相流量，U表示液相流量，F表示进料流量，HF表示进料焓值，S表示 t，和HL分别是汽液相焓值，下标j_l、 j、 j+l分别表示第j_l、 j、 j+l块板，上标
L表示液相，上标G表示汽相，Q表示塔板传出的热jf =0.2425361nV:+3.561553 (38) b v丄-0.561553^ q ai = C「Di t +Ei t 2-Wi t 3 (39)
Qb = 0.070721 (40)
t = 0. 01T (41) 其中，A、B、 a 、 |3 、 y、 t是中间变量，C、 D、 E、 W是常数，T。、 P。、 V。、 Z。分别是临界 温度、压力、体积和压縮因子，^是对比压力，R是气体常数，ku表示第i组分和第m组分 的二元交互系数，km是常数，下标c表示临界点的性质，下标r表示对比态，下标i， m表示 第i组分和第m组分的二元混合物，Qa、 Qb是中间变量。 进一步，所述的上位机还包括结果显示模块，用于将计算结果传给控制站进行显
示，并通过现场总线将计算结果传递到现场操作站进行显示。 —种空分塔稳态流程模拟方法，所述的流程模拟方法包括以下步骤 1)设定塔的结构参数，采集塔的生产工况数据； 2)假定各塔板液相组成； 3)对每一个塔板，分别由泡点法计算其平衡温度和汽相组成；
4)对每一个塔板，计算其汽液相的焓值；
5)联立式(1) (2)计算各塔板的汽液相流量^《+^i^+巧《-化+5f)《-(巧《)坷-g =0 ( 1 ) +"厂i +《+《-(K. +《)=0 (2) 其中，V表示汽相流量，U表示液相流量，F表示进料流量，HF表示进料烚值，S表示
侧提流量，下标j_l、 j、 j+1分别表示第j_l、 j、 j+1块板，Q表示塔板传出的热量； 6)判断式(3)是否成立，如果成立，则停止迭代，输出结果，否则，更新液相组成，
返回步骤3)迭代； f>,J+I ,+《《-化-(巧〈0.0001 (3 ) 其中，x是液相组成，y是汽相组成，z是进料组成，下标i = 1、2、3表示组分，依次
对应氮、氩、氧。 作为优选的一种方案所述步骤3)中，泡点法计算其平衡温度和汽相，采用以下 过程完成 3. 1)假定塔板平衡温度；
3. 2)计算汽液平衡常数，采用以下过程完成
2y ^附^ m
1《=ln~~-;(1-Z" +《V(^"-~m f '")/^i r (4)
附
K,(Df/《 (6)
yi = KiXi (7)
其中，①表示逸度系数，上标L表示液相，上标G表示汽相，R是气体常数，P是塔板压强，下标m = 1、2、3表示组分，依次对应氮、氩、氧，摩尔体积v、物性参数lA b\ bp ^、 a\ ai,m、 ； e、 ； \汽相压縮因子Z^液相压縮因子由物性参数计算方法计算； 3. 3)检验
<0.000堤否成立，成立则结束迭代，返回计算结果，否则，更新
塔板平衡温度，返回3. 2)继续迭代。
0098] 作为优选的再一种方案所述的步骤4)中，焓计算方法过程如下
,]一 一' J ' ^r3 ' ,-T4 0100]
0103] 其中表示第i个纯组分理想气体的烚值，H*是混合物理想气体烚值，c、d、e、f 、 h为常数。
0104] 作为优选的另一种方案所述的物性参数计算方法过程如下
/r = c.+《+《r++ ;^:r
0101] //u =/r _灯(i_moG_r
0102] w 灯(1—z丄X(^—r——)/V
(8)
(9)
(10)
(11)
0105] 0106] 0107]
0108]
0109] 0110]b,.
=u、
(13)
0112] 0113]
0114]
0115] 0116] 0117] 0118] 0119] 0120] 0121] 0122] 0123] 0124]
^=0.125(0 O3
Zci,m = 0.5(Zci+ZCm)
Pci ， m RTci ， mZci ， m/Vci ， m Qai,m = 0.5(Qai+Qanl)
对汽相
令
AG = aGP/R2T2 BG = bGP/RT a G = 2BG_1
(12)
(14)
(15)
(17)
(16)
(18)
(19)
(20)
(21)
(22)
(23)
=2(5G3
取初值为1-0. 6Pr，用牛顿法解如下方程，即得到汽相压縮因子Ze
zG3 + gzg2 + , =0
则，
vG = RT/PZG (27)
(24)
(25)
(26)0125,
0126: 0127:
0128: 0129:
0130: 0131:
0132: 0133: 0134: 0135: 0136: 0137: 0138:
0139'
f =0.242536 In
vG+3.561553Z/ vG-0.5615536(
对液相
1 =Z2> ,,,
a
(28)
(29)
(30)
令
AL : BL :
aLP/R2T2 bLP/RT a l = 2BL_1
"3
(31)
(32)
(33)
丄2
(34)
=2(5L十万c )_ X^BL (35) 取初值为Pr(O. 106+0. 078Pr)，用牛顿法解如下方程，即得到液相压縮因子
十a丄Z丄2 + / =0
则，
vL = RT/PZL
f =0.細611/+3.56懸丄
(36)
(37)
(38)
(39)
r-0.561553W 0140] Q。, = C,-Z),r +五,r2
0141] Qb = 0.070721 (40) 0142] t = 0. 01T (41)
0143] 其中，A、B、 a 、 p 、 y 、 t是中间变量，C、 D、 E、 W是常数，Tc、 Pc、 Vc、 Zc分别是临界 温度、压力、体积和压縮因子，^是对比压力，R是气体常数，ku表示第i组分和第m组分 的二元交互系数，km是常数，下标c表示临界点的性质，下标r表示对比态，下标i， m表示 第i组分和第m组分的二元混合物，Qa、 Qb是中间变量。 进一步，在所述的步骤6)中，上位机将计算结果传给控制站进行显示，并通过现 场总线将计算结果传递到现场操作站进行显示。 本发明的有益效果主要表现在对空分塔进行稳态流程模拟，计算速度快，模拟结 果准确，可以用于指导生产和进一步的优化、控制研究，从而提高生产效益。
图1是本发明所提出的稳态流程模拟系统的硬件结构图。
图2是本发明所述空分塔结构示意图。
图3是本发明上位机的功能模块图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
实施例1 参照图1、图2、图3， 一种空分塔平衡级节能计算系统，包括空分塔1连接的现场智能仪表2、数据接口 3、控制站4、数据库5以及上位机6，智能仪表2与现场总线连接，所述 现场总线与数据接口 3连接，所述数据接口 3与控制站4、数据库5和上位机6连接，所述的 上位机6包括 信号采集模块7，用以采集当前生产工况数据；
求解计算主模块8，用以求解计算，采用以下过程来完成
1)设定塔的结构参数和操作参数，指定进料空气流量初值；
2)假定各塔板液相组成； 3)对每一个塔板，分别由泡点法计算其平衡温度和汽相组成；
4)对每一个塔板，分别计算汽液相的焓值；
5)由式(1) (2)计算各塔板的汽液相流量 ,T^ +巧《—化一e' =0 ( 1 )
^ +巧—!《+《-化《)=0 (2)
侧提流
其中，V表示汽相流量，U表示液相流量，F表示进料流量，HF表示进料焓值，S表示
，和HL分别是汽液相焓值，下标j-l、 j、 j+l分别表示第j-l、 j、 j+l块板，上标 L表示液相，上标G表示汽相，Q表示塔板传出的热量； 6)判断下式(3)是否成立，如果成立，则则停止迭代，输出结果，否则，更新各塔板 液相组成，返回3)迭代； C" ,+巧；,/ -化+5fk -("/《k, 〈o細1(3 ) 其中，x是液相组成，y是汽相组成，z是进料组成，下标i = 1、2、3表示组分，依次 对应氮、氩、氧。 所述上位机6还包括泡点法模块9，用以由泡点法计算其平衡温度和汽相组成， 其过程如下 3. 1)假定塔板平衡温度；
3. 2)计算汽液平衡常数，采用以下过程完成
^——)/6丄i r (4)
ln①f =ln
6,
丄^ 。d-
lnO6 =ln
灯
、z/
-i(l-ZG) + ^"、-~^~~(5)
(6)
yi = KiXi (7)
其中，①表示逸度系数，上标L表示液相，上标G表示汽相，R是气体常数，T是温 度，P是塔板压强，下标m二 1、2、3表示组分，依次对应氮、氩、氧，摩尔体积v、物性参数lA b\ bp么a\ ai,m、《e、《L、汽相压縮因子zs、液相压縮因子由物性模块计算； 3. 3)检验
1-2>,
O.OOOl是否成立，成立则结束迭代，返回计算结果，否则，更新
塔板平衡温度，返回3. 2)继续迭代c0174: 0175:
所述上位机6还包括焓模块IO，用于计算汽液相混合焓，其过程如下
，2 ,厶t3 , ,_t4
二 +《r +《r2 + /广+ ; ,.:r
(8)(9)= 灯(i zG)《G(flG r "G)/Z)G(10)7/丄=//* (i z丄)r Ja )/V(11)其中表示第i个纯组分理想气体的焓值，H*是混合物理想气体焓值，c、h为常数。所述上位机6还包括物性模块ll，计算物性参数，其过程如下/7— Q 7 2 /户(12)bi = QbRTci/Pcia (13)(14)(15)Zci,m = 0.5(Zci+ZCm) (16)Pci,m二RTci,mZci,乂Vci,m (17)Qai,m = 0.5(Qai+Qani) (18)对汽相(19)(20)令AG = aGP/R2T2 (21)BG = bGP/RT (22)a c = 2BG-1 (23)(24)(25)取初值为1-0. 6Pr，用牛顿法解如下方程，即得到汽相压縮因子Ze(26)则，vG = RT/PZG (27) 扁61々3.56懸:； b vG-0.5615536G(28)对液相"丄=ZI^X'X ^, (29)
(30)令AL = aLP/R2T2(31)BL = bLP/RT(32)a l = 2BL_1(33)(34)=2(5丄3 +5f'2)_ J^S乙(35)取初值为Pr(O. 106+0. 078Pr)，用牛顿法解如下方程，即得到液相压縮因子
Zl3 +a￡Zi2 + ^+ / =0(36)则，vL = RT/PZL(37)^=0.2425361,+3'561553^ 一-0.561553//(38)^i二Ci-Dj+Ei -Wi (39)Qb = 0. 070721(40)t = 0. 01T(41)其中，A、B、 a 、 |3 、 y、 t是中间变量:，C、 D、 E、 W是常数，T。、 P。、 V。、 Z。分别是临界温度、压力、体积和压縮因子，^是对比压力，R是气体常数，ku表示第i组分和第m组分 的二元交互系数，km是常数，下标c表示临界点的性质，下标r表示对比态，下标i， m表示 第i组分和第m组分的二元混合物，Qa、 Qb是中间变量。 所述的上位机6还包括结果显示模块12，用于将计算结果传给控制站进行显示， 并通过现场总线将计算结果传递到现场操作站进行显示。 本实施例的空分塔稳态流程模拟系统的硬件结构图如附图1所示，所述的流程模 拟系统核心由包括信号采集模块7、求解计算主模块8、泡点法模块9、焓模块10、物性模块 11、结果显示模块12和人机界面的上位机6构成，此外还包括现场智能仪表2，数据接口 3、控制站4、数据库5和现场总线。空分塔1、智能仪表2、数据接口 3、控制站4、数据库5、 上位机6通过现场总线依次相连，实现信息流的上传和下达。流程模拟系统在上位机6上 运行，可以方便地与底层系统进行信息交换。 本实施例的优化系统的功能模块图如附图3所示，主要包括信号采集模块7、求解 计算主模块8、泡点法模块9、焓模块10、物性模块11、结果显示模块12等。
所述的稳态流程模拟方法按照如下步骤进行实施
1)设定塔的结构参数，采集塔的生产工况数据；
2)假定各塔板液相组成； 3)对每一个塔板，分别由泡点法计算其平衡温度和汽相组成；
4)对每一个塔板，计算其汽液相的焓值；
5)联立式(1) (2)计算各塔板的汽液相流量 在所述的6)中，上位机将计算结果传给控制站进行显示，并通过现场总线将计算 结果传递到现场操作站进行显示。 本发明所提出的空分塔稳态流程模拟系统及方法，已通过上述具体实施步骤进行 了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的装置和操 作方法进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的 替换和改动对本领域的技术人员是显而易见的，它们都会被视为包括在本发明精神、范围 和内容中。
权利要求
一种空分塔稳态流程模拟系统，包括与空分塔连接的现场智能仪表、以及控制站、数据库和上位机，智能仪表与控制站、数据库和上位机连接，其特征在于所述的上位机包括信号采集模块，用以采集当前生产工况数据；求解计算主模块，用以进行求解计算，采用以下过程来完成1)设定塔的结构参数和操作参数，指定进料空气流量初值；2)假定各塔板液相组成；3)对每一个塔板，分别由泡点法计算其平衡温度和汽相组成；4)对每一个塔板，分别计算汽液相的焓值；5)由式(1)(2)计算各塔板的汽液相流量 <mrow><msub> <mi>V</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>+</mo><mn>1</mn> </mrow></msub><msubsup> <mi>H</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>+</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>G</mi></msubsup><mo>+</mo><msub> <mi>U</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></msub><msubsup> <mi>H</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>L</mi></msubsup><mo>+</mo><msub> <mi>F</mi> <mi>j</mi></msub><msubsup> <mi>H</mi> <mi>j</mi> <mi>F</mi></msubsup><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>V</mi><mi>j</mi> </msub> <mo>+</mo> <msubsup><mi>S</mi><mi>j</mi><mi>G</mi> </msubsup> <mo>)</mo></mrow><msubsup> <mi>H</mi> <mi>j</mi> <mi>G</mi></msubsup><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>U</mi><mi>j</mi> </msub> <mo>+</mo> <msubsup><mi>S</mi><mi>j</mi><mi>L</mi> </msubsup> <mo>)</mo></mrow><msubsup> <mi>H</mi> <mi>j</mi> <mi>L</mi></msubsup><mo>-</mo><msub> <mi>Q</mi> <mi>j</mi></msub><mo>=</mo><mn>0</mn><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><msub> <mi>V</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>+</mo><mn>1</mn> </mrow></msub><mo>+</mo><msub> <mi>U</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></msub><mo>+</mo><msubsup> <mi>F</mi> <mi>j</mi> <mi>G</mi></msubsup><mo>+</mo><msubsup> <mi>F</mi> <mi>j</mi> <mi>L</mi></msubsup><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>V</mi><mi>j</mi> </msub> <mo>+</mo> <msubsup><mi>S</mi><mi>j</mi><mi>G</mi> </msubsup> <mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>U</mi><mi>j</mi> </msub> <mo>+</mo> <msubsup><mi>S</mi><mi>j</mi><mi>L</mi> </msubsup> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mn>0</mn><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>其中，V表示汽相流量，U表示液相流量，F表示进料流量，HF表示进料焓值，S表示侧提流量，HG和HL分别是汽液相焓值，下标j-1、j、j+1分别表示第j-1、j、j+1块板，上标L表示液相，上标G表示汽相，Q表示塔板传出的热量；6)判断下式(3)是否成立，如果成立，则停止迭代，输出结果；否则，更新各塔板液相组成，返回3)迭代； <mrow><msub> <mi>V</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>+</mo><mn>1</mn> </mrow></msub><msub> <mi>y</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>+</mo><mn>1</mn> </mrow></msub><mo>+</mo><msub> <mi>U</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></msub><msub> <mi>x</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></msub><mo>+</mo><msub> <mi>F</mi> <mi>j</mi></msub><msub> <mi>z</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi> </mrow></msub><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>V</mi><mi>j</mi> </msub> <mo>+</mo> <msubsup><mi>S</mi><mi>j</mi><mi>G</mi> </msubsup> <mo>)</mo></mrow><msub> <mi>y</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi> </mrow></msub><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>U</mi><mi>j</mi> </msub> <mo>+</mo> <msubsup><mi>S</mi><mi>j</mi><mi>L</mi> </msubsup> <mo>)</mo></mrow><msub> <mi>x</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi> </mrow></msub><mo><</mo><mn>0.0001</mn><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>其中，x是液相组成，y是汽相组成，z是进料组成，下标i＝1、2、3表示组分，依次对应氮、氩、氧。
2. 如权利要求l所述的空分塔稳态流程模拟系统，其特征在于所述上位机还包括泡点法模块，用以由泡点法计算其平衡温度和汽相组成，其过程如下`3. 1)假定塔板平衡温度；`3. 2)计算汽液平衡常数，采用以下过程完成<formula>formula see original document page 2</formula>其中，①表示逸度系数，上标L表示液相，上标G表示汽相，R是气体常数，T是温度，P 是塔板压强，下标m二 1、2、3表示组分，依次对应氮、氩、氧，摩尔体积v、物性参数bS、P、bi、 ^、 a\ ai.m、《\《、汽相压縮因子Z^液相压縮因子由物性模块计算；`3. 3)检验1-!>,<0.0001是否成立，成立则结束迭代，返回计算结果，否则，更新塔板平衡温度，返回3. 2)继续迭代c
3. 如权利要求1或2所述的空分塔稳态流程模拟系统，其特征在于所述上位机还包 括焓模块，用以计算汽液相混合焓，其过程如下<formula>formula see original document page 3</formula>其中表示第i个纯组分理想气体的焓值，H*是混合物理想气体焓值，c、 d、 e、 f 、h为 常数。
4. 如权利要求2所述的空分塔稳态流程模拟系统，其特征在于所述上位机还包括物 性模块，用以计算物性参数，其过程如下<formula>formula see original document page 3</formula>取初值为1-0. 6Pr，用牛顿法解如下方程，即得到汽相压縮因子f<formula>formula see original document page 3</formula>则，<formula>formula see original document page 3</formula>对液相<formula>formula see original document page 4</formula>取初值为Pr(O. 106+0. 078Pr)，用牛顿法解如下方程，即得到液相压縮因子 z丄3+aLzi2+;^ + /=0 (36) 则，<formula>formula see original document page 4</formula> 其中，A、B、 a 、 13 、 Y、 t是中间变量，C、D、E、W是常数，T。、P。、V。、Z。分别是临界温度、压力、体积和压縮因子，^是对比压力，R是气体常数，表示第i组分和第m组分的二元 交互系数，是常数，下标c表示临界点的性质，下标r表示对比态，下标i， m表示第i组 分和第m组分的二元混合物，Qa、 Qb是中间变量。
5. 如权利要求1或2所述的空分塔稳态流程模拟系统，其特征在于所述的上位机还 包括结果显示模块，用于将计算结果传给控制站进行显示，并通过现场总线将计算结果传 递到现场操作站进行显示。
6. —种用如权利要求1所述的空分塔稳态流程模拟系统实现的流程模拟方法，其特征在于所述的流程模拟方法包括以下步骤1) 设定塔的结构参数，采集塔的生产工况数据；2) 假定各塔板液相组成；3) 对每一个塔板，分别由泡点法计算其平衡温度和汽相组成；4) 对每一个塔板，计算其汽液相的焓值；5) 联立式(1) (2)计算各塔板的汽液相流量 <formula>formula see original document page 4</formula>其中，V表示汽相流量，U表示液相流量，F表示进料流量，HF表示进料焓值，S表示侧提 流量，下标j_l、 j、 j+1分别表示第j_l、 j、 j+1块板，Q表示塔板传出的热量；6) 判断式(3)是否成立，如果成立，则停止迭代，输出结果，否则，更新液相组成，返回步骤3)迭代；<formula>formula see original document page 5</formula>其中，x是液相组成，y是汽相组成，z是进料组成，下标i = 1、2、3表示组分，依次对应 氮、氩、氧。
7.如权利要求6所述的流程模拟方法，其特征在于所述步骤3)中，泡点法计算其平 衡温度和汽相，采用以下过程完成 3. 1)假定塔板平衡温度； 3. 2)计算汽液平衡常数，采用以下过程完成<formula>formula see original document page 5</formula>其中，①表示逸度系数，上标L表示液相，上标G表示汽相，R是气体常数，P是塔板压 强，下标m = 1 、 2 、 3表示组分，依次对应氮、氩、氧，摩尔体积v、物性参数be、 b\ bi 、 ae、 a\ ai, m、 I e、 l L、汽相压縮因子zs、液相压縮因子由物性参数计算方法计算；`3. 3)检验1-1>,`O.OOOl是否成立，成立则结束迭代，返回计算结果，否则，更新塔板平衡温度，返回3. 2)继续迭代。
8.如权利要求6或7所述的流程模拟方法，其特征在于所述的步骤4)中，焓计算方 法过程如下<formula>formula see original document page 5</formula>常数c其中Hi*表示第i个纯组分理想气体的焓值，H*是混合物理想气体焓值，c、 d、 e、 f 、h为
9.如权利要求6所述的流程模拟方法，其特征在于所述的物性参数计算方法过程如<formula>formula see original document page 5</formula><formula>formula see original document page 6</formula>对汽相<formula>formula see original document page 6</formula>令<formula>formula see original document page 6</formula>取初值为1-0. 6Pr，用牛顿法解如下方程，即得到汽相压縮因子ZE<formula>formula see original document page 6</formula>则，<formula>formula see original document page 6</formula>对液相令<formula>formula see original document page 6</formula>取初值为PJO. 106+0. 078P》，用牛顿法解如下方程，即得到液相压縮因子<formula>formula see original document page 6</formula> 则，<formula>formula see original document page 6</formula>t = 0. 01T (41)其中，A、B、 a 、 13 、 Y、 t是中间变量，C、D、E、W是常数，T。、P。、V。、Z。分别是临界温度、 压力、体积和压縮因子，^是对比压力，R是气体常数，表示第i组分和第m组分的二元 交互系数，是常数，下标c表示临界点的性质，下标r表示对比态，下标i， m表示第i组 分和第m组分的二元混合物，Qa、 Qb是中间变量。
10.如权利要求5或6所述的空分塔稳态流程模拟方法，其特征在于在所述的步骤6) 中，上位机将计算结果传给控制站进行显示，并通过现场总线将计算结果传递到现场操作 站进行显示。
全文摘要
一种空分塔稳态流程模拟系统，包括与空分塔连接的现场智能仪表、以及控制站、数据库和上位机，上位机包括信号采集模块，用以采集当前生产工况数据；求解计算主模块，用以进行求解计算，过程为1)设定塔的结构参数和操作参数，指定进料空气流量初值；2)假定各塔板液相组成；3)对每一个塔板，分别由泡点法计算其平衡温度和汽相组成；4)对每一个塔板，分别计算汽液相的焓值；5)由式(1)(2)计算各塔板的汽液相流量；6)判断下式(3)是否成立，如果成立，则停止迭代，输出结果；否则，更新各塔板液相组成以及提出了一种空分塔稳态流程模拟方法。本发明提供一种能够准确模拟空分塔稳态流程的空分塔稳态流程模拟系统及方法。
文档编号G05B19/418GK101776898SQ20091015718
公开日2010年7月14日 申请日期2009年12月23日 优先权日2009年12月23日
发明者刘兴高, 林李飞 申请人:浙江大学