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第3 3 卷第9 期 2 0 1 4 ．0 9 试验研究 基于修正P R模型的油气回收过程模拟 肖荥鸽 方维军 周加 明。 王永红 1西安石油大学石油工程学院2中国石油天然气管道局3陕西延长石油 集团管道运输公司 摘要在油气回收过程中，常用的热力学模型是P P ． P e n g R0 b in s o n 模型，基础参数为 吸收塔气相进料组成。储油库大气污染物排放标准规定，排放气中限定限值有两类，一类是非 甲烷烃类含量小于2 5 g ／ m ；另一类是油气回收系统回收效率大于9 5 ％。根据P IK 热力学模型和修 正热力学模型，利用有机溶剂吸收法原理进行油气回收Z -． 艺流程模拟。根据现场数据，对油气 回收工艺流程进行 了操作参数设 置 ，并对工艺过程进行模拟计算。针对吸收后尾气排放浓度和 装置处理效率两个控制指标对计算结果进行 考察 ，发现 采用修 正后 的热力学模型进行模拟计算 与 实际工 艺过 程较 为吻合 。 关键词油气回收； P R模型；相平衡 ；尾气排放；效率 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 6 ～ 6 8 9 6 ． 2 0 1 4 ． 9 ． 0 1 5 轻质油品在生产、储存、运输、销售以及使用 过程 中，由于油品容易挥发而产生蒸发损耗 ，不仅 造成油品的数量损失和质量下降，而且高浓度油气 大量排人大气 ，严重地污染 了大气环境并 留下火灾 隐患；因此进行油气回收一直是储运和环境保护工 作者一个重要的研究课题u 。随着计算机技术的发 展，以有机溶剂吸收法为原理的油气回收工艺模拟 在化工领域应用很普遍 ，但不同的模型得到 的结果 有较大差别 ，直接影响模拟效果 。其理论原 因主要 在于热力学模型的选取，而热力学模型往往依赖于 基础数据的准确性，即相平衡基础数据。为了更好 地研究油气回收工艺方法，开展相平衡实验研究是 必要的。探讨热力学模型的修正方法 ， 用修正的热 力学模型模拟油气 回收过程具有重要的意义。 1 P R 热力学模型的修正 在油气 回收过程 中，常用 的热力学模 型是 P R P e n g --R o b i n s o n 模型。P R 模型是 1 9 7 6 年由P e n g 和 R o b i n s o n 在 R K状态方程基础 上建立 的模型口 ， 该模型的标准形式如下 p 一 毒 ㈩ 6 ∑ b 2 b l -0． 0 7 7 8 0 R T c , 3 L J pc 。 ∑∑ ， a a j “ 1 一 4 a a c i O l 5 0． 45 7 2 4 R T c , 2 a c i 6 0 1 1 一T O 7 凡 0 ． 3 7 4 6 41 ． 5 4 2 2 5 w 一 0 ． 2 6 99 2 r o 8 式 中 为温度 。 C ； c J 为偏 心因子 ，无因 源的差别 。 3 功能与特点 砂 岩 自动分 类 系统 使 用 MF C设 计 的绿 色 软 件 ，适用于所有 Wi n 9 5以上版本 的Wi n d o w s 操作系 统 ，无需安装 ，直接运行，界面友好，使用简单、 方便 ，运算速度快。用户只需输入砂岩单样品数据 或导人批量样品的数据文件 ，即可迅速得到砂岩的 自动 分类命 名 。特点 如下 ① 图形界面交互 式操 作 ， 方法简单 ， 图形显示直观 ；②运算速度快 ， 分类结果准确可靠；③以像素为单位建立直角坐标 系，使坐标中每一个点对应的位置更加精准，计算 投点的误差大大减小；④批量数据的输人应用普通 数据文档格式 如t x t 、d a t 等 ，提高了用户使用的 便捷性 ；⑤在界面输出结果的同时 ，可以将分析结 果输 出为文件 ，方便用户参考 、分析和打印等。 栏 目主持杨军 基金论文西安市科技计划项 目技术转移促进工程 “ 石油产业应用技术与开发油田储运系统油气回收技术研究” C X 1 2 1 8 4 4 资助 。 油气田地面工程 h t t p ／ ／ 、 ． y q t d m g c 。c 。 m 一2 5 第 3 3 卷笫 9 期 2 0 1 4 ． 0 9 试验研究 次量 ； P 为压力 MP a ；后 为第 组分和 组分 交互参数。 用P R 热力学模型分析混合物性质，第一步是 进行组分偏心因子的调整 ；第二步是在预测蒸汽压 的基础上，通过二元物系实验数据确定出交互作用 参 数 ，最终预测相平衡基础数据 。大型化工软件 P R O I I ，包含大量物质的基本性质以及热力学模 型 ，而P R热力学模型适用于非极性烃类。根据 图 l 所示的流程对P R模型进行数据 回归修正 。 图1 P R 模型回归修正框图 利用文献数据 ，通过回归过程得到 P R模型参数 为 后 泌一 9， 8 ． 6 3 9 和 № - 1 ． 6 1 9 1 1 1 0 。 。将 拟合得到 的 P R模 型参数再输入 到 P R O I I 软件 中， 计算得到汽液相平衡数据 。由于混合物中异戊烷含 量较高，所以以其为代表进行分析 ，实验值 、P R 模型相平衡数据预测值及修正后 P R 模型对相平衡 数据预测值效果对比如图2 所示。 2 油气回收过程模拟 基础参数为 吸收塔气 相进料组成 ，详见表 1 。 储油库大气污染物排放标准规定 ，排放气 中限定限 值有两类 ，一类是非甲烷烃类含量小于 2 5 m3 ；另 一 类是油气 回收系统 回收效率大于 9 5 ％。根据 P R 热力学模型和修正热力学模型，利用有机溶剂吸收 法原理进行油气回收工艺流程模拟 。计算排放浓度 公式如下 c 式中 C为排气浓度 m。 ； M ． e为排气非 甲 烷含量 g ／ h ； 为排气体积流量 m。 ／ h 。 表 1 吸收塔气相进料组成 日 甲烷 乙烷 丙烷异 丁烷 正丁烷 丁烯 异戊烷 正戊烷 C s 氮气氧气 ．／ 4 C1 C 2 C3 i C 4 nC4 C4 i C5 nC5 N2 02 2 2 ． 6 5 1 2 ． 8 8_ 4 5-8 。 ． 1 5．5 5 2 5 1 4 赠 图 2 实验值与计算预测值对 比 3 结语 根据现场数据 ，对油气 回收工艺流程进行了操 作参数设置 ，并对工艺过程进行模拟计算 。针对吸 收后尾气排放浓度和装置处理效率两个控制指标对 计算结果进行考察 ，发现采用修正后的热力学模型 进行模拟计算与实际T艺过程较为吻合 。 参考文献 [ 1 ] 黄维秋．油气回收基础理论及其应用[ M ] ．北京中国石化出版 社 ．2 0 1 1 ． 【 2 】 P e n g D Y， R o b i n s o n D B． A n e w t w o c o n s t a n t e q u a t i o n o f s t a t e [ J ] ． I n d E n g C h e m F u n d a m，1 9 7 6 1 5 5 9 6 4 ． [ 3 】 R o b i n s o n D B，P e n g D Y．C h u n g S Y K．T h e d e v e l o p me n t o f t h e P e ng -Ro b i n s o n e q u a t i o n a n d i t s a pp l i c a t i o n t o p ha s e e q u i l i b r i u m i n a s y s t e m c o n t a i n i n g me th a n o l f J ] ．F l u i d p h a s e E q u i l i b r i u m，1 9 8 5 2 4 2 5 - 4 1 ． [ 4 】 化学工程手册编委会．化学工程手册 第一篇 [ MJ ．北京 化 学丁业 出版社 ，1 9 8 0 ． 栏 目主持杨军 2 6 油气田地面工程 h t t p ／ ／ www． y q t dmg c ． c o rn