10
20
50
90
234
247
266
295
227
235
259
304
294
306
322
356
184
189
202
235
254
263
286
332
258
267
290
339
238
249
274
318
226
234
246
266
268
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297
338
227
236
264
326
231
237
269
330
173
179
193
222
以 T p (p = 10% , 20% , …, m % ) 代表各馏出点 温度, f p 代表相关的数学函数, 则有:
T p = f p (C ,M ) (p = 10% , 20% , …, m % ) (1) 设轻柴油的调合组分油有 n 个, 则各个组分油 的数学函数为:
T p i = f p i (C ,M ) ( i = 1, 2, …, n; p = 10% , 20% , …, m % ) (2) 对 A 炼油厂的常二、常三线组分油的 CF P P、 S P 及其正构烃组成进行分析, 发现常三线组分油
1999 年 11 月
石 油 炼 制 与 化 工 PETROL EUM PRO CESS IN G AND PETRO CH EM ICAL S
第 30 卷第 11 期
预测轻柴油冷滤点和凝点的数学模型
黄 燕 民
(石油化工科学研究院, 北京 100083)
摘要 建立了一种以柴油组分油的恩氏蒸馏数据为基础的数学关系式, 用于预测柴油调合油 的冷滤点及凝点。对炼油厂的柴油调合油进行了模拟计算, 计算结果表明预测值与实测值有较好的 一致性。
第 11 期 黄燕民. 预测轻柴油冷滤点和凝点的数学模型
39
表 1 四家炼油厂的轻柴油调合组分油
炼油厂
调合组分油
柴油调合配方个数
A
常二线、电精制油、常三线
12
B
灯油、直馏柴油 A、 直馏柴油 B、催化裂化柴油
20
常二线、常三线、
C
侧塔油、催化裂化柴油
20
常一线、常二线、常三线、
图 1 预测轻柴油 C F P P、S P 的程序框图
3 数学模型的建立 由于在恩氏蒸馏过程中, 初馏点、干点所对应的
温度不太稳定, 所以计算过程中选取了 10%、20% 点的温度值代表组分油中轻馏分的分布组成; 50% 点 的 温 度 值 代 表 组 分 油 中 中 间 馏 分 的 分 布 组 成; 90% 点的温度值代表组分油中的重馏分的分布组 成。 选取四家炼油厂的 62 个轻柴油的调合配方, 通 过计算机程序对这四家炼油厂轻柴油的 CF P P、S P 预测方程进行计算。回归出的预测模型列于表 3。从 表 3 所列的结果可以看出, 不同炼油厂的数学模型 是不一样的。 这四家炼油厂的轻柴油调合组成和恩 氏蒸馏数据见表 1 和表 2。 图 2、3 是根据四家炼油 厂的 62 个柴油调和方案的 C F P P、S P 的实测值与 计算值绘制的散布图。 从图上可以直观地看出这些 点大部分分布在等值线上面, 有个别点距离等值线 较远。 总的来看, 实测值与计算值能较好地一一对 应。
…, n) 是各个组分油的 S P 函数, 故对轻柴油而言,
有:
C F P P = 2 (f ci (C ,M ) × g i)
( i = 1, 2, 3, …,ห้องสมุดไป่ตู้n )
(5)
S P = 2 (f si (C ,M ) × g i)
( i = 1, 2, 3, …, n )
(6)
把方程 (2) 代入式 (5)、(6) , 得到下面的方程:
S P = 218. 28+ 2. 483A 1- 9. 972A 2+ 14. 575A 3- 6. 671A 4- 6. 923A 5- 1. 553A 6- 26. 218A 7+ 0. 074A 8+ 0. 409A 9
① A 1 为 10% 馏出点温度,A 2 为 20% 馏出点温度,A 3 为 50% 馏出点温度,A 4 为 90% 馏出点温度,A 5= (A 4- A 1) , A 6= (A 4- A 3) , A 7= A 5 A 6, A 8= A 5×A 6, A 9= A 5×A 7, A 10= A 6×A 7, A 11= A 5×A 5, A 12= A 6×A 6, A 13= A 7×A 7。
252
262
282
317
300
324
360
384
235
246
273
316
289
299
321
354
表 3 轻柴油 CF P P , SP 预测模型①
炼油厂
模 型
A
CF P P = - 5 803. 7- 47. 7A 1+ 172. 1A 3- 123. 7A 4+ 15 449. 3A 7- 228. 6A 10+ 1. 3A 12+ 10 652. 4A 13
收稿日期: 1998211203; 修改稿收到日期: 1999204215。 作者简介: 黄燕民, 1989 年于石油化工科学研究院获硕士学位。
现从事燃料油添加剂的研究, 发表论文 3 篇, 申请柴油流动改进 剂专利 2 项。
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石 油 炼 制 与 化 工
1999 年 第 30 卷
预测轻柴油凝点最简单的方法莫过于采用代数 和的方法。但这类数据仅有参考价值, 误差较大。另 一种方法是根据 R IPP 炼油工艺计算图表集 ( 2 11217) [2], 采用凝点换算因子与组分油质量之间的 线性关系预测轻柴油的凝点, 这种方法有较好的准
确性。在实际应用中, 由于原油不同, 性质也不同, 故 还存在一定的误差。
S P = 12 951. 8+ 215. 0A 1- 536. 4A 3+ 337. 1A 4- 48 975. 8A 7+ 65. 4A 10- 0. 4A 12
B
CF P P = - 66. 8+ 76. 4A 5- 22. 8A 6- 1 933. 8A 7- 0. 6A 8- 209. 9A 9+ 82. 3A 10+ 1. 0A 11+ 4 396. 9A 13
主题词: 数学模型 预测 冷滤点 凝点 馏程
1 前 言 轻柴油通常是由组分油调合而成的。 其低温流
动性指标冷滤点 (CFPP )、凝点 (SP ) 与组分油的调 合比例之间是非线性关系。 因此轻柴油的调合常常 是凭经验进行的, 其工作量及误差均较大, 尤其是工 业生产过程中, 常常需要几次反复调合才能满足轻 柴油的指标。 当原油来源发生变化或需要调整生产 方案时, 往往会遇到轻柴油新配方的冷滤点、凝点的 预测问题。 按照标准方法测定冷滤点约需时间 1～ 1. 5 h, 测定凝点约需 2～ 3 h。 如果进行新配方筛选 调整的工作, 实验室中的工作量是相当大的。 因此, 人们希望能用简单的方法来预测轻柴油的冷滤点、 凝点, 以便指导轻柴油的调合、配方筛选等工作, 提 高调合成功率, 减少工作量。
的平均碳数和平均相对分子质量高于常二线组分油 的平均碳数和平均相对分子质量, 而常三线组分油 的 C F P P、S P 也高于常二线组分油的 C F P P、S P 。 设组分油的 C F P P、S P 与其中的平均碳数和平均 相对分子质量有一定的联系, 则:
C F P P = f c (C ,M )
解组分油配比的变化如何影响柴油的冷滤点和凝点 是很重要的。在柴油配方调合过程中, 各种调合方 案非常之多, 把所有的配方都进行试验是不可能的, 也没有这个必要。 一般按照生产经验来进行柴油的
调合, 这个过程往往比较粗, 细致的配方调整仍然需 要大量的实验室工作。 为了在短时间里能够找出合 理的柴油配方, 通过方程 (10) 和 (11) 来预测该炼油 厂柴油的各种配比下柴油配方的 CF P P 和 S P , 从
D
催化裂化柴油、减一线
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表 2 四家炼油厂轻柴油组分油馏程 (℃)
图 1 冷滤点散布图
图 2 凝点散布图
4 数学模型的应用 以 D 炼油厂柴油为例, 共有五个柴油调合组分
油。 在调整柴油的配方组成或改变生产工艺时, 了
馏出分数 % A厂 常二线 电精制油 常三线 B厂 灯油 直馏柴油 A 直馏柴油 B 催化裂化柴油 C厂 常二线 常三线 侧塔油 催化裂化柴油 D厂 常一线 常二线 常三线 催化裂化柴油 减一线
S P = - 355. 5- 1. 3A 5+ 1 413. 3A 7- 0. 3A 8+ 0. 4A 11
D
CF P P = 164. 554+ 1. 848A 1- 4. 73A 2+ 8. 08A 3- 5. 04A 4+ 18. 555A 5- 18. 09A 6- 81. 9A 7- 0. 001A 8- 4. 071A 9
由于 F c、F s 与轻柴油的基本化学组成有关, 从
不同原油或不同加工工艺所生产的轻柴油的基本化 学组成是不一样的, 因此对于不同的炼油厂来说, 轻 柴油的预测方程 F c、F s 是不一样的。 当炼油厂所加 工的原油发生变化, 或当炼油厂的加工工艺进行了 较大的改变时, 轻柴油的预测方程也会有相应的变 化。
(8) 由于各个组分油的馏出点的温度与调合油馏出 点的温度存在线性关系, 设 A p 为调合油的各馏出 点的温度, 则
A p = f (T p i, g i) ( i = 1, 2, 3, …, n; p = 10% , 20% , …, m % )