石油馏分平均沸点的新数学关联式.pdf

第 2 5 卷 第 1 期 2 0 0 4年 2月 Vo l 25 NO 1 Fe b 2 0 04 文 章 编 号 l 6 7 2 6 9 8 7 2 0 0 4 0 1 0 0 0 8 0 3 石油馏 分 平均沸点 的新数 学关联式 王 洛春 仇 汝 臣 方晨 昭 青岛科技大学 化 工学 院 山东 青 岛 2 6 6 0 4 2 摘 要 针 对石 油馏 分质 量 平均 实分 子平 均 立 方平均 和 中平均 沸 点的 校 正 问题进 行 了 研究 提 出了新的计算数学关联式 并进行 了参数估计和误 差分析 结果表 明 新数 学关 联 式 的计 算结 果与石 油馏 分 沸点 曲线给 出的数值 吻合较 好 计算 准确度 较 高 尤其适 用 于 在 线优 化计 算 关 键 词 石 油馏 分 平均 沸点 数 学 关联 式 模 拟 中图分 类号 T E 6 2 2 5 文 献标 识码 A Ne w M a t h e ma t i c Co r r e l a t i o ns f o r Pr e di c t i ng t h e Av e r a g e Bo i l i ng Po i n t s o f Pe t r o l e u m Fr a c t i o ns WANG Lu o c h u n QI U Ru c h e n F ANG C h e n z h a o Co l l e g e o f Che mi c a l En g i n e e r i n g Qi n g d a o Un i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d Te c hn o l o g y Qi n g d a o 2 6 6 0 4 2 Ch i n a Ab s t r a c t Ne w a nd r e l i a b l e e m p i r i c a l c or r e l a t i o ns f o r pr e di c t i n g t h e a v e r a ge b o i l i ng po i n t s o f p e t r o l e u m f r a c t i on s wh i c h i nc l ud e ma s s a v e r a ge b oi l i n g po i n t mol a r a ve r a ge b oi l i n g po i n t c u bi c a ve r a ge bo i l i n g p oi nt a nd m i d a ve r a ge bo i l i n g p oi nt we r e p r o p os e d a n d t he de v i a t i o n wa s a na l y z e d I t wa s s ho we d t h a t t he r e s u l t s c a l c u l a t e d by t he ne w ma t he ma t i c c or r e l a t i o ns c oi nc i de d we l l wi t h t ho s e ob t a i n e d f r o m t he bo i l i n g p o i nt c u r ve o f p e t r o l e u m f r a c t i o ns The n e w m a t he ma t i c c o r r e l a t i o ns a r e e s p e c i a l l y a pp l i c a bl e t O o n l i ne c a l u a t i on o pt i mi z a t i o n Ke y wo r ds p e t r o l e um f r a c t i o n a ve r a ge b oi l i ng p o i nt ma t h e ma t i c c o r r e l a t i o n s i m u l a t i o n 完善 的石 油 及 其 馏 分 的物 性 数 据 是 进 行 炼 油 石 油化 工 工 艺 研究 设 备放 大 及 开展 最 优 化 等工作所必需 的 由于石油是 极其复杂 的混 合 物 炼油 工艺计 算 基本 上是经 验性 的 很 大 程度 上 依 赖于 图表 和设计 工程 师 的经验 这 些 图表 由实 验 室得 到 不 能 直 接 应用 于计 算 机 计 算 为 使 图 表 能直接 应用 于 计 算 机计 算 有效 的方 法 是 插 值 法 应用 插值 法 时 要 采集 足够 数量 的数 据样 点 但采样太多又会影响计算速度 为程序设计的需 要 有些 图表 已经 拟合 成计算 式 石油 馏 分 的平 均沸 点是 石油 物性 中的重要 性 质 在求 石油 馏 分 的物 理 参 数 时 常 用 平 均 沸点 来表征其气化性能口 石油馏分平均沸点的分类 有以下 5种 体积平均沸点 主要用于求定其 它难 以直 接 测 定 的平 均 沸 点 质 量平 均沸 点 主要 用 于求定 油 品的真 临界 温度 立方 平 均沸 点 主要 用 于 求 定 油 品 的 特 性 因 数 K 和 运 动 粘 度 实分 子 平 均 沸 点 主 要 用 于求 定 油 品 的 假 临界温度和偏心因数 中平均沸点 用于求定 油 品含 氢 量 特性 因数 假 临 界 压 力 燃 烧 热 和 平 均 分子量 等物 理性 质 近 几 年来 人们 对 石 油性 质数 学模 型 的研 究 收 稿 日期 2 0 0 3 0 9 1 9 作者简介 王洛春 1 9 7 8 男 硕士研 究生 指导老师 仇汝臣 1 9 6 3 男 高级工程师 维普资讯 第 1期 王 洛春 等 石油馏 分平 均沸 点 的新数 学关 联式 9 主要集 中在复杂石油流体的相行为以及轻重馏分 的相平衡常数 的预测上 郑陵 4 等基 于石油 平 均沸 点石油 馏分 物 性 计算 进行 了研 究 主要 拓 宽 了应 用沸 程 周佩正 5 关 于平 均沸 点 的模 型经 核算误差较大 耿英杰 6 等用矩阵算法来计算石 油平均沸点 但是这种方法的计算程序难以移植 不 易应 用于 在线 优化计 算 因此 本研 究开 发 了一 种 能适 用于在 线 优化技 术 的数学 关联 式 1 数学模 型 本 研究 的石 油 馏 分沸 点特 性 曲线 以下 简 称 图表 是 S mi t h和 W a t s o n l 7 1 9 3 7年提 出 的 原 曲 线 中平均 沸点 采用 华 氏温标 石油炼 制工 程 翻 译 此 图 表 并 将 平 均 沸 点 的 单 位 转 换 为 摄 氏 温 标 在平 均沸 点 中 仅有 体 积 平 均 沸 点 可 由石油 馏 分 的 馏 程 测 定 数 据 直 接 计 算 得 到 其 它 的平 均沸 点 由相 关 图 表 查 得 周 佩 正E 6 根 据 石 油 馏 分 的体 积平 均 沸 点 及其 馏 程 斜 率 提 出关 联式 如 下 t 一t v 十 I n 叫一 一 3 6 4 9 9 1 0 02 7 0 6 t v 十 5 1 6 3 8 8 S t 一 t v一 I n 一 一 1 1 5 1 5 8 0 011 81 O 3 7 06 8 4S t 一 t v 一 叫 I n c 一 一0 8 2 3 6 8 0 0 89 9 7 0 t 十 2 4 56 9 7 S 一 t v 一 M e I n M e 一 一 1 5 3 1 8 1 0 01 28 0 0 t 3 6 46 7 8 S 式 中各温度和校正值温度单位均为 s为 恩 氏蒸 馏馏 分斜 率 单 位为 计 算 验 证 发 现 周 佩 正 式 在 馏 程 斜 率 S 3 时 计算校 正值 和图表查 到 的值之 间有较大误 差 远 大于 标 称 误 差 O 1 5 经 多 次 筛 选 选择 含有 下 列 各 项 的 经 验 关 联 式 作 为 原 始 关联 式 采用 严格 单纯形 压 缩算法 提 出如 下数 学关联 式 1 n 叫一 一 0 2 9 7 3 5 5 0 0 2 0 3 6 4 t 十 3 8 82 9 9 5 S一 2 4 9 6 20 9 S 十 1 O 59 S 一 0 1 9 4 1 5 S 1 n M 一 一 0 1 4 7 4 5 8 0 0 1 1 1 5 2 十 4 9 37 0 71 S一 4 1 9 6 80 2 S 2 1 9 55 0 9 S 一 0 5 7 5 86 S 十 0 05 9 05 4 S 1 n c 一 一0 5 0 9 7 2 0 0 0 9 3 0 5 9 t 十 3 8 81 8 27 S一 2 3 84 0 79 S 十 0 79 4 4 0 8S 一 O O 9 7 03 8 S 1 n A M e 一 一 0 2 3 6 9 7 0 0 1 2 5 5 7 t v 十 3 7 9 42 9 5 S一 1 9 9 7 33 S 十 0 5 81 6 5 5S 一 0 0 6 39 81 S 2 误差分析 和讨论 在 S 3范 围 内 从 图 表上 读 取 数据 分别 用 周 佩正 式和本 研 究 提 出 的数 学 关 联式 对 比 进 而 求得 绝 对误 差 百 分 比 受篇 幅所 限 仅 列 质量 平 均 沸点 误差对 比表 表 1 表 1 质量平均沸点误差对 比 Ta b l e 1 De v i a t i o n c o m p a r i s o n o f m a s s a v e r a g e b o i l ing p o i n t 表 2列 出 了误 差分 析 表 2 误差分析 Ta b l e 2 Re s u l t s of d e v i a t i on a n a l y s i s 从 误差 大小 来 看 四个 平 均 沸 点误 差对 比共 5 6个数 据 点 中 周 佩 正 式 有 1 7个超 过 5 其 中 有 6 个超过 1 O 误差 2 9 6 以内的仅有 1 7个 本 模 型仅 有两 个误 差超 过 5 9 6 误差 2 9 6 以 内 的数 据 点 为 4 3个 从 数 学 的 角度 上 表 2给 出 了更 有 力 的证 明 本模 型 的误差 较 周 佩 正 式误 差更 小 表 维普资讯 1 0 青岛科技大学学报 第 2 5卷 2的数 据表 明 本 研究 计 算数 据 和文 献数 据 符 合 得很 好 总 的误差 相 当小而 且分 布均 匀 并 且 回归 的数 据有 较好 的精 确 度 和 可靠 性 完 全 能 够 满 足 计算 机计 算 的 需 要 从误 差 的分 布 来 看 误 差较 大 的几个 点 出现 在 S 2 5范 围 内 作者 认 为这 与 曲线 在这 两个 区域 的斜 率有 较大关 系 在 S 2 5 区域 曲线斜 率较 大 所 以在这两 个 区域 回归误差 较 大 3 结 论 针对 石油 馏分 的质 量平 均 实分子 平均 立方 平均 和 中平均 沸 点 提 出 了新 的数 学 关 联式 给 出 了相 应 的关联 式 系数 并进 行 了误 差 比较 和分析 本方法换算结果在体积平均沸点小于 4 0 0 恩 氏蒸 馏 馏 分 斜 率 小 于 3的 范 围 内适 用 结 果 表 明 计算值 与石 油馏 分 沸 点 曲线 给 出的 数值 吻合 较好 完 全能 够满 足计 算机计 算 的要求 可应 用于 计算 机在 线优 化计 算 符号说 明 f 体积平均沸点 质量平均沸点 t 实分子平均沸点 t 立方平均沸点 f 中平均沸点 S 恩氏蒸馏馏分斜 率 F f 文献数据 F h 周佩正式计算值 F l 本研 究计算值 u 一质量平均沸 点校正 m 实分子平 均沸点校 正 c 立方平均沸点校正 M 中平均沸点校正 E 尺 尺 绝 对误 差 百 分 比 AV E R h 周佩正式误差平均值 AV E R I 本研究误差平均值 V AR h 周佩正式误差方 差 V AR l 本研究误差方差 参 考 文 献 1 3林世雄 石油炼 制工 程 第三 版 E M 北京 石油 工 业出 版 社 2 0 0 0 2 Hu s s a i n Ma n a f i G Al l Ma n s o o r i S i t u s Gh o t b i P h a s e b e h a v i o r p r e d i c t i o n o f pe t r o l e u m f l u i d s wi t h mi n i mu m c h a r a c t e r i z a t i o n d a t a E J J o u r n a l o f P e t r o l e u m S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g 1 9 9 9 2 2 6 7 9 3 3 Al i r e z a F a z l a l i Ha mid