一种精馏塔气体浓度的快速计算方法技术

一种精馏塔气体浓度的快速计算方法，首先获取精馏段和提馏段的压力与温度；通过查表或测量的方式获取对应压力和温度下的气体浓度；构建压力与温度下关于气体浓度的多元回归模型；运用最小二乘法计算回归参数的估计值；将回归参数的估计值带入多元回归模型，从而得到气体浓度的计算公式。

A Fast Method for Calculating Gas Concentration in Distillation Column

A fast method for calculating gas concentration in distillation column is presented. Firstly, the pressure and temperature of distillation section and distillation section are obtained; the gas concentration at corresponding pressure and temperature is obtained by looking up tables or measuring methods; the multivariate regression model of gas concentration at pressure and temperature is constructed; and the estimation of regression parameters is calculated by least square method. The estimated values of regression parameters are brought into the multivariate regression model, and the calculation formula of gas concentration is obtained.

【技术实现步骤摘要】
一种精馏塔气体浓度的快速计算方法
本专利技术涉及精馏塔效率计算，特别是涉及一种精馏塔气体浓度的快速计算方法。
技术介绍
精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置。利用混合物中各组分具有不同的挥发度，即在同一温度下各组分的蒸气压不同这一性质，使液相中的轻组分(低沸物)转移到气相中，而气相中的重组分(高沸物)转移到液相中，从而实现分离的目的。精馏塔也是石油化工生产中应用极为广泛的一种传质传热装置。精馏塔是在塔釜加热，在塔内产生上升蒸汽；塔顶冷凝，部分凝液作为轻组分较浓的塔顶产品，部分凝液作为回流形成塔内下降液流；连续或间歇地自塔釜排除部分釜液作为重组分较浓的塔底产品；在塔中部适当位置加入待分裂料液，加料位置将塔分为上下两个塔段，上段为精馏段，下段为提馏段。在精馏塔运行过程中，运行参数的获取难度较大，压力和温度的获取相对容易，如何在只能获取到精馏塔精馏段和提馏段压力和温度参数的条件下，快速得到精馏段和提馏段的气体浓度，从而提高理论塔板数和精馏塔效率的计算效率是一大难题。现有技术一般通过检测或查表的方式获取一定温度和压力条件下的气体浓度值，从而计算理论塔板数，再根据理论塔板数计算全塔效率，但由于压力与温度变化范围小，变化迅速，压力/温度气体浓度表无法进行完全列举，况且由于检测难度比较大，查表方式对于计算也多有不便，导致理论塔板数和全塔效率计算的效率低下。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于：根据精馏塔精馏段和提馏段压力和温度参数，借助已有的气体浓度与压力、温度的对应关系，构建气体浓度计算模型，从而快速计算精馏段和提馏段的气体浓度，克服检测和查表方式获取气体浓度带来的不便，提供了一种精馏塔气体浓度的快速计算方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种精馏塔气体浓度的快速计算方法，获取精馏段和提馏段的压力与温度；通过查表或测量的方式获取对应压力和温度下的气体浓度；构建压力与温度下关于气体浓度的多元回归模型；运用最小二乘法计算回归参数的估计值；将回归参数的估计值带入多元回归模型，从而得到气体浓度的计算公式。进一步地，所述构建压力与温度下关于气体浓度的多元回归模型，具体包括：压力与温度下关于气体浓度的多元回归模型：Y＝Xβ，其中，xi表示压力，zi表示xi压力下的温度，yi为对应压力xi和温度zi下的气体浓度，β为回归参数。进一步地，所述运用最小二乘法计算回归参数的估计值，具体包括：使得离差平方和最小的解，为回归参数β的估计值令以上方程组整理后，得到矩阵形式表示的正规方程组移项得即本专利技术的实质性效果：本专利技术克服了(1)压力/温度气体浓度表无法进行完全列举压力/温度与气体浓度的对应关系；(2)气体浓度检测难度大；(3)查表方式对于涉及气体浓度的计算，例如理论塔板数和全塔效率计算的不便，根据压力和温度参数，构建气体浓度计算模型，从而快速计算气体浓度，进一步也提高了理论塔板数和精馏塔效率的计算效率。具体实施方式下面通过具体实施例，对本专利技术的技术方案作进一步的具体说明。一种精馏塔气体浓度的快速计算方法：(1)获取精馏段和提馏段的压力与温度；(2)通过查表或测量的方式获取对应压力和温度下的气体浓度；(3)构建压力与温度下关于气体浓度的多元回归模型；压力与温度下关于气体浓度的多元回归模型：Y＝Xβ，其中，xi表示压力，zi表示xi压力下的温度，yi为对应压力xi和温度zi下的气体浓度，β为回归参数。(4)运用最小二乘法估计回归参数的估计值，具体包括：使得离差平方和最小的解，为回归参数β的估计值令以上方程组整理后，得到矩阵形式表示的正规方程组移项得即(5)将回归参数的估计值带入多元回归模型Y＝Xβ，从而得到气体浓度的计算公式。以某化工厂精馏塔氮气浓度为例，(一)精馏段：压力变化在7.7-7.8bar内，温度变化在-172℃--174b℃之间。S11：通过查询表0-1得到相应温度和压力下的氮气浓度：表0-1精馏段一定温度、压力下的氮气浓度表S12：构建压力与温度下关于气体浓度的多元回归模型，运用最小二乘法估计回归参数的估计值，具体过程如下：将上面数据带入该公式后运用matlab计算所得则精馏段多元回归模型为：Y1＝0.1830*x-0.0989*z-17.5386，x：压力，单位bar；z：温度，单位℃。S13：计算回归曲线方程求解所的氮气浓度与实际氮气浓度的相对误差，如表0-2所见：表0-2由上表可以看出由多元回归模型计算出来的氮气浓度与实际氮气浓度相对误差额的绝对值在0～0.07％内。(二)提馏段：压力在7.70418bar--7.80418内，温度在-167℃--169℃之间。S21：通过表1-1查询相应温度和压力下的氮气浓度：表1-1提馏段一定温度、压力下的氮气浓度表S22：构建压力与温度下关于气体浓度的多元回归模型，运用最小二乘法估计回归参数的估计值，具体过程如下：将上式数据带入该公式后运用matlab计算所得提馏段的回归曲线方程2为：Y2＝0.1493*x-0.0755*z-13.2933x：压力，单位barz：温度，单位℃S23：计算回归曲线方程2求解所的氮气浓度与实际氮气浓度的相对误差，如表1-2所示：表1-2由表1-2可以看出由多元回归模型计算出来的氮气浓度与实际氮气浓度相对误差的绝对值在0.06％～0.37％内。由上所述，可见通过多元回归模型计算出的氮气浓度与实际测得的氮气浓度的相对误差非常小，在工业计算的容许误差范围内，从而证实了该算法的有效性。在后续有涉及气体浓度的计算中，无需再通过查表或是测量的方法获取气体的浓度值，大大提高了计算的便捷性与计算效率。以上所述实施例只是本专利技术的一种较佳的方案，并非对本专利技术作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其他的变体及改型。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种精馏塔气体浓度的快速计算方法，其特征在于，获取精馏段和提馏段的压力与温度；通过查表或测量的方式获取对应压力和温度下的气体浓度；构建压力与温度下关于气体浓度的多元回归模型；运用最小二乘法计算回归参数的估计值；将回归参数的估计值带入所述多元回归模型，从而得到气体浓度的计算公式。

【技术特征摘要】
1.一种精馏塔气体浓度的快速计算方法，其特征在于，获取精馏段和提馏段的压力与温度；通过查表或测量的方式获取对应压力和温度下的气体浓度；构建压力与温度下关于气体浓度的多元回归模型；运用最小二乘法计算回归参数的估计值；将回归参数的估计值带入所述多元回归模型，从而得到气体浓度的计算公式。2.如权利要求1所述的一种精馏塔气体浓度的快速计算方法，其特征在于，所述构建压力与温度下关于气体浓度的多元...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛铭，裘虹飞，郑松，郑小青，魏江，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33