内外层嵌套汽液闪蒸的化工提纯方法、装置、设备及介质与流程

本发明涉及化工及工业计算，特别涉及一种内外层嵌套汽液闪蒸的化工提纯方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、在化工和炼油生产工艺中，需要进行化合物的提纯操作，如从石油中分离出汽油、柴油和沥青。不同化合物的挥发度存在差异，挥发度可近似理解为液态化合物汽化的容易程度，如同一温度下汽油比柴油更容易挥发。将多种化合物形成的液态混合物注入到有特定压力和温度的罐体内，其中一部分会汽化为汽体，含有更多的易挥发组分；剩余的保持液态，含有更多的不易挥发组分。经过多级操作，即可实现组分的提纯操作。该过程被称为闪蒸操作。现有传统闪蒸算法通过迭代温度、汽相分率等方式实现计算收敛，每执行一次迭代，都需要进行一次严格的平衡常数和焓的计算，造成计算机内存和处理器的负载过高。同时，因严格机理模型存在严重的非线性，计算过程会出现严重的发散现象，造成计算结果的震荡和崩溃。

2、由上可见，如何实现内外层嵌套汽液闪蒸计算，提高化工提纯的质量和效率是本领域有待解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种内外层嵌套汽液闪蒸的化工提纯方法、装置、设备及介质，能够实现内外层嵌套汽液闪蒸计算，提高化工提纯的质量和效率。其具体方案如下：

2、第一方面，本技术公开了一种内外层嵌套汽液闪蒸的化工提纯方法，包括：

3、根据化工混合物的化合物参数计算温度初值和汽相分率初值，分别计算不同温度下对应的各组分的平衡常数；

4、基于所述温度初值、所述汽相分率初值以及各组分的所述平衡常数计算汽相组分和液相组分；

5、利用所述汽相组分和所述液相组分判断所述化工混合物的汽液闪蒸内层是否收敛，若所述化工混合物的汽液闪蒸内层收敛，则对所述汽相组分和液相组分进行偏差计算，以得到偏差量；

6、判断所述偏差量是否小于预设特定容差，若所述偏差量小于预设特定容差，则结束内层循环，并确定当前温度、当前组分以及当前汽相分率，计算所述当前温度、所述当前组分以及所述当前汽相分率下的焓；

7、判断所述焓是否小于预设焓值，若所述焓不小于预设焓值，则结束外层循环，以完成内外层嵌套汽液闪蒸的化工提纯。

8、可选的，所述根据化工混合物的化合物参数计算温度初值和汽相分率初值，包括：

9、利用预设的温度计算公式和汽相分率计算公式对所述化合物参数中的混合物组分、化合物沸点以及操作压力进行计算，以得到温度初值和汽相分率初值；所述温度计算公式为：

10、；

11、其中，p为当前操作压力，n为混合物组分数，为第i个组分的沸点，为第i个组分的进料组成，t为温度初值；

12、所述汽相分率计算公式为：

13、；

14、其中，为汽相分率初值。

15、可选的，所述分别计算不同温度下对应的各组分的平衡常数，包括：

16、计算任意两个温度下对应的汽相焓、液相焓以及平衡常数，并对两个不同温度下对应的所述汽相焓、所述液相焓以及所述平衡常数进行线性拟合，以构建焓-平衡常数-温度之间的方程关联式；

17、利用所述方程关联式计算所有的不同温度下对应的各组分的平衡常数。

18、可选的，所述基于所述温度初值、所述汽相分率初值以及各组分的所述平衡常数计算汽相组分和液相组分，包括：

19、根据预设的模型构建规则构建平衡常数和焓模型；

20、将所述温度初值、所述汽相分率初值以及各组分的所述平衡常数输入至所述平衡常数和焓模型中进行计算，以得到汽相组分和液相组分。

21、可选的，所述汽相组分和所述液相组分的计算公式为：

22、；

23、；

24、其中，和分别为第i个组分在汽相中的汽相组分和液相组分，为第i个组分的进料组成，为在当前温度t下第i个组分的平衡常数，为汽相分率初值。

25、可选的，所述对所述汽相组分和液相组分进行偏差计算，包括：

26、利用偏差计算公式对所述汽相组分和所述液相组分进行偏差计算；所述偏差计算公式为：

27、；

28、其中，为偏差量，n为混合物组分数。

29、可选的，所述判断所述偏差量是否小于预设特定容差之后，还包括：

30、若偏差量不小于预设特定容差，则计算偏差随温度变化的近似导数；

31、利用所述近似导数、偏差量以及汽相分率初值计算新汽相分率，并根据所述新汽相分率计算新温度；

32、基于所述新汽相分率、所述新温度以及各组分的所述平衡常数，重复执行计算新汽相组分和新液相组分的流程，直至所述偏差量小于预设特定容差。

33、第二方面，本技术公开了一种内外层嵌套汽液闪蒸的化工提纯装置，包括：

34、初值及平衡常数计算模块，用于根据化工混合物的化合物参数计算温度初值和汽相分率初值，分别计算不同温度下对应的各组分的平衡常数；

35、组分计算模块，用于基于所述温度初值、所述汽相分率初值以及各组分的所述平衡常数计算汽相组分和液相组分；

36、偏差计算模块，用于利用所述汽相组分和所述液相组分判断所述化工混合物的汽液闪蒸内层是否收敛，若所述化工混合物的汽液闪蒸内层收敛，则对所述汽相组分和液相组分进行偏差计算，以得到偏差量；

37、内层循环结束模块，用于判断所述偏差量是否小于预设特定容差，若所述偏差量小于预设特定容差，则结束内层循环，并确定当前温度、当前组分以及当前汽相分率，计算所述当前温度、所述当前组分以及所述当前汽相分率下的焓；

38、外层循环结束模块，用于判断所述焓是否小于预设焓值，若所述焓不小于预设焓值，则结束外层循环，以完成内外层嵌套汽液闪蒸的化工提纯。

39、第三方面，本技术公开了一种电子设备，包括：

40、存储器，用于保存计算机程序；

41、处理器，用于执行所述计算机程序，以实现前述的内外层嵌套汽液闪蒸的化工提纯方法。

42、第四方面，本技术公开了一种计算机存储介质，用于保存计算机程序；其中，所述计算机程序被处理器执行时实现前述公开的内外层嵌套汽液闪蒸的化工提纯方法的步骤。

43、可见，本技术提供了一种内外层嵌套汽液闪蒸的化工提纯方法，包括根据化工混合物的化合物参数计算温度初值和汽相分率初值，分别计算不同温度下对应的各组分的平衡常数；基于所述温度初值、所述汽相分率初值以及各组分的所述平衡常数计算汽相组分和液相组分；利用所述汽相组分和所述液相组分判断所述化工混合物的汽液闪蒸内层是否收敛，若所述化工混合物的汽液闪蒸内层收敛，则对所述汽相组分和液相组分进行偏差计算，以得到偏差量；判断所述偏差量是否小于预设特定容差，若所述偏差量小于预设特定容差，则结束内层循环，并确定当前温度、当前组分以及当前汽相分率，计算所述当前温度、所述当前组分以及所述当前汽相分率下的焓；判断所述焓是否小于预设焓值，若所述焓不小于预设焓值，则结束外层循环，以完成内外层嵌套汽液闪蒸的化工提纯。本技术提出了内外层嵌套汽液闪蒸的算法，以实现化工提出，根据化合物参数计算温度初值和汽相分率初值，计算不同温度下对应的各组分的平衡常数，从而得到汽相组分和液相组分，以判断化工混合物的汽液闪蒸内层是否收敛，若收敛，则回到外层嵌套，计算偏差量，若偏差量小于预设特定容差，则计算当前温度、当前组分以及当前汽相分率下的焓，若焓不小于预设焓值，则结束外层循环，实现内外层嵌套汽液闪蒸计算，完成内外层嵌套汽液闪蒸的化工提纯，提高计算速度和收敛的稳定性，避免传统模型中对温度的反复迭代，极大地减少了收敛的迭代次数，提高化工提纯的质量和效率。