一種分子級柴油調和方法技術

本發明專利技術涉及一種分子級柴油調和方法，本發明專利技術采用基于分子的柴油性質建模方法，利用分子性質建模，準確計算柴油各項性質，包括十六烷值、十六烷指數、凝點、冷濾點、閃點(閉口)、運動粘度、多環芳烴含量、餾程溫度、密度及硫含量；其中，分子級的柴油性質計算方法適用于任何柴油，比傳統方法準確度高；另外，本發明專利技術采用從柴油宏觀性質反演解析柴油分子濃度的方法獲得柴油分子組成，解析出來的分子可真實反映柴油組成，獲取柴油分子的方法比用儀器分析成本低、速度快；且計算出來的調和配方為最優配方，調和性質滿足調和要求，可有效降低企業調和成本。

A Molecular Diesel Mixing Method

The present invention relates to a molecular diesel blending method, which uses molecular diesel property modeling method to accurately calculate various properties of diesel oil, including cetane number, cetane index, condensation point, cold filter point, flash point (closure), kinematic viscosity, polycyclic aromatic hydrocarbon content, distillation range temperature, density and sulfur content. The quality calculation method is applicable to any diesel oil and has higher accuracy than the traditional method. In addition, the method of retrieving and analysing the molecular concentration of diesel oil from the macroscopic properties of diesel oil is adopted to obtain the molecular composition of diesel oil, which can truly reflect the composition of diesel oil, and the method of obtaining diesel molecule is cheaper and faster than that of analysing with instrument; and the calculated blending formula is the optimal formula. The reconciliation nature meets the reconciliation requirement, which can effectively reduce the reconciliation cost of enterprises.

【技術實現步驟摘要】
一種分子級柴油調和方法
本專利技術涉及石油煉制及石油化工生產
，尤其涉及一種分子級柴油調和方法。
技術介紹
成品柴油一般是經過各種柴油調和組分按合適的比例調和而成，可參與調和的組分有直餾柴油、催化柴油、焦化柴油、加氫精制柴油、加氫裂化柴油等。經過調和合格的柴油才能滿足國標的要求，目前國VI車用柴油標準有5號、0號、-10號、-20號、-35號及-50號幾種牌號。隨著環保的要求越來越高，成品柴油的標準也會越來越高，柴油成品油國家標準對柴油十六烷值、十六烷指數、凝點、冷濾點、閃點(閉口)、運動粘度、多環芳烴含量、餾程溫度、密度及硫含量等質量指標做了嚴格規定，增大了柴油調和的難度。柴油調和成功的關鍵在于調和性質的計算，目前煉廠柴油調和的性質計算大多都是憑經驗或是用經驗公式，如柴油密度的計算采用各組分密度的質量分數權重加和，凝點的計算采用凝點指數模型的經驗公式或采用凝點換算因子的查表法。另外某些柴油性質是通過其他性質的簡單關聯得到，缺乏理論依據。采用經驗公式計算的調和性質未考慮到柴油分子間作用力的影響，往往計算的調和性質與實測性質有較大誤差，導致調和配方計算不準確，柴油調和配方不是最優化的，調和出的柴油關鍵質量指標不達標或質量過剩，經常需要二次調和，企業調和成本高。要實現柴油分子級調和，必須掌握柴油調和組分的分子組成信息，由于柴油分子種類繁多，組成復雜，現有分析手段無法詳細分析出柴油組成，高分辨率質譜也只能分析出柴油碳數多環芳烴含量數據，而且分析儀器昂貴，分析成本高。因此如何快速準確獲取柴油分子信息，也是企業亟待解決的問題。
技術實現思路
本專利技術為克服上述的不足之處，目的在于提供一種分子級柴油調和方法，本專利技術采用基于分子的柴油性質建模方法，利用分子性質建模，準確計算柴油各項性質，包括十六烷值、十六烷指數、凝點、冷濾點、閃點(閉口)、運動粘度、多環芳烴含量、餾程溫度、密度及硫含量；其中，分子級的柴油性質計算方法適用于任何柴油，比傳統方法準確度高；另外，本專利技術采用從柴油宏觀性質反演解析柴油分子濃度的方法獲得柴油分子組成，解析出來的分子可真實反映柴油組成，獲取柴油分子的方法比用儀器分析成本低、速度快；且計算出來的調和配方為最優配方，調和性質滿足調和要求，可有效降低企業調和成本。本專利技術是通過以下技術方案達到上述目的：一種分子級柴油調和方法，包括如下步驟：(1)根據柴油族組成分類，建立柴油分子庫；(2)建立柴油宏觀性質分子級計算模型，模型利用分子庫中單分子性質，并結合分子性質混合規則，計算多個分子的混合物的性質；(3)針對可供調和的柴油調和組分，建立柴油基礎數據庫；(4)在實際調和過程中，首先獲得用作柴油調和的各組分的性質數據，其中性質包括十六烷值、十六烷指數、凝點、冷濾點、閃點、多環芳烴含量、餾程溫度、密度、硫含量中的一種或多種，檢測方法采用國標及行標所規定方法；(5)根據步驟(4)所獲得的每個柴油調和組分的性質數據，在步驟(3)所構建的基礎數據庫中進行搜索比對，找出基礎數據庫中性質數據與該組分最接近的組分，并將最接近的組分的典型分子組成數據摘出，供后續計算使用；(6)以步驟(5)所獲得的各個調和組分的典型分子組成數據為初值，結合步驟(4)所獲得的各個調和組分的性質數據，采用分子反演算法調整各個調和組分的典型分子組成數據中各分子的濃度，使得調整后的分子組成數據與步驟(4)所獲得的各個調和組分的性質數據吻合度達到指定的精度；其中分子反演算法采用自適應步幅的迭代調整方法；(7)進行最優調合配方的計算。作為優選，所述的柴油分子庫包含柴油族組成部分或全部分類，每種族組成下面包含若干個分子，通過實驗室檢測分析或查閱已公開的數據獲得每個分子的分子性質，包括分子的20℃密度、常壓下的沸點，相對分子質量、十六烷值、凝點、分子粘度。作為優選，所述在步驟(2)中，計算柴油性質時，將柴油視為多個分子的混合物，運用分子性質混合規則計算柴油十六烷值(CN)、十六烷指數(CI)、凝點(SP)、冷濾點(CFPP)、閃點(FP)、多環芳烴含量(Aw)、運動粘度(kv)、餾程溫度(TD86)、密度(ρ)及硫含量(S)。作為優選，所述十六烷值、十六烷指數、凝點、冷濾點、閃點及運動粘度計算方法如下公式(1)所示，公式(1)中考慮了分子間作用力對柴油分子混合性質的影響，由于柴油中含量較多的分子類型為鏈烷烴(P)、環烷烴(N)及芳烴(A)，所以主要考慮這3類分子間作用力對物性的影響，作用力參數分別為kPN(鏈烷烴與環烷烴)、kPA(鏈烷烴與芳烴)、kNA(環烷烴與芳烴)：式中，P，所計算的柴油性質；kPN，kPA，kNA為分子間作用力參數；vP，vN，vA為柴油分子中鏈烷烴、環烷烴及芳烴的分子體積加和；vi為柴油各分子體積；βi為柴油單分子性質對宏觀性質的貢獻度；Pi為柴油單分子性質。作為優選，所述的餾程溫度用公式(2)計算，如下所示：式中，TD86為三種柴油餾程溫度，分別為50％分子蒸發體積、90％分子蒸發體積及95％分子蒸發體積的餾程溫度，℃；a，b為公式常數，不同的餾程溫度對應不同的常數值；v為蒸發體積，三種餾程溫度分別對應的值為分子50％蒸發體積，分子90％蒸發體積及分子95％蒸發體積；所述的多環芳烴含量用公式(3)計算，如下所示：Aw＝∑Awi(3)式中，Aw為柴油多環芳烴含量；Awi為屬于多環芳烴的分子質量分數；所述的密度用公式(4)計算，如下所示：式中，ρ為柴油密度，kg/m3；wi為分子質量分數；ρi為分子密度；a，b為分子體積混合的校正參數，是常數；所述的硫含量用公式(5)計算，如下所示：S＝∑si(5)式中，S為柴油硫元素含量；si為柴油分子中硫元素含量。作為優選，所述的柴油基礎數據庫包括兩部分：第一部分為各個調和組分的典型性質數據，其中性質包括十六烷值、十六烷指數、凝點、冷濾點、閃點、多環芳烴含量、餾程溫度、密度、硫含量中的一種或多種，檢測方法采用國標或行標所規定方法；第二部分為各個調和組分的典型分子組成數據，典型分子組成數據采用高分辨率質譜儀、全二維氣相色譜儀、氣質聯用儀中的一種或多種分析檢測而得；各個組份的典型性質數據和典型分子組成數據構成柴油基礎數據庫。作為優選，所述步驟(4)可選的還包括：對用作柴油調和的各組分再分別檢測其族組成數據，族組成數據采用質譜儀分析檢測獲得。作為優選，所述步驟(5)中可選的還包括：根據步驟(4)所獲得的性質數據和族組成數據，共同在步驟3所構建的基礎數據庫中進行搜索比對，找出基礎數據庫中性質數據和族組成數據與該組分最接近的組分，并將最接近的組分的典型分子組成數據摘出，供后續計算使用。作為優選，所述步驟(6)可選的還包括：以步驟(5)所獲得的各個調和組分的典型分子組成數據為初值，結合步驟(4)所獲得的各個調和組分的性質數據和族組成數據，采用分子反演算法調整各個調和組分的典型分子組成數據中各分子的濃度，使得調整后的分子組成數據與步驟(4)所獲得的各個調和組分的性質數據和族組成數據吻合度達到指定的精度；其中分子反演算法采用自適應步幅的迭代調整方法。作為優選，所述步驟(7)進行最優調合方法計算時，設定成品柴油性質的調和目標函數，包括最大經濟效益、最小庫存、最小質量過剩中的一種或多種；設定調和約束條件，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種分子級柴油調和方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)根據柴油族組成分類，建立柴油分子庫；(2)建立柴油宏觀性質分子級計算模型，模型利用分子庫中單分子性質，并結合分子性質混合規則，計算多個分子的混合物的性質；(3)針對可供調和的柴油調和組分，建立柴油基礎數據庫；(4)在實際調和過程中，首先獲得用作柴油調和的各組分的性質數據，其中性質包括十六烷值、十六烷指數、凝點、冷濾點、閃點、多環芳烴含量、餾程溫度、密度、硫含量中的一種或多種，檢測方法采用國標及行標所規定方法；(5)根據步驟(4)所獲得的每個柴油調和組分的性質數據，在步驟(3)所構建的基礎數據庫中進行搜索比對，找出基礎數據庫中性質數據與該組分最接近的組分，并將最接近的組分的典型分子組成數據摘出，供后續計算使用；(6)以步驟(5)所獲得的各個調和組分的典型分子組成數據為初值，結合步驟(4)所獲得的各個調和組分的性質數據，采用分子反演算法調整各個調和組分的典型分子組成數據中各分子的濃度，使得調整后的分子組成數據與步驟(4)所獲得的各個調和組分的性質數據吻合度達到指定的精度；其中分子反演算法采用自適應步幅的迭代調整方法；(7)進行最優調合配方的計算。...

【技術特征摘要】
1.一種分子級柴油調和方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)根據柴油族組成分類，建立柴油分子庫；(2)建立柴油宏觀性質分子級計算模型，模型利用分子庫中單分子性質，并結合分子性質混合規則，計算多個分子的混合物的性質；(3)針對可供調和的柴油調和組分，建立柴油基礎數據庫；(4)在實際調和過程中，首先獲得用作柴油調和的各組分的性質數據，其中性質包括十六烷值、十六烷指數、凝點、冷濾點、閃點、多環芳烴含量、餾程溫度、密度、硫含量中的一種或多種，檢測方法采用國標及行標所規定方法；(5)根據步驟(4)所獲得的每個柴油調和組分的性質數據，在步驟(3)所構建的基礎數據庫中進行搜索比對，找出基礎數據庫中性質數據與該組分最接近的組分，并將最接近的組分的典型分子組成數據摘出，供后續計算使用；(6)以步驟(5)所獲得的各個調和組分的典型分子組成數據為初值，結合步驟(4)所獲得的各個調和組分的性質數據，采用分子反演算法調整各個調和組分的典型分子組成數據中各分子的濃度，使得調整后的分子組成數據與步驟(4)所獲得的各個調和組分的性質數據吻合度達到指定的精度；其中分子反演算法采用自適應步幅的迭代調整方法；(7)進行最優調合配方的計算。2.根據權利要求1所述的一種分子級柴油調和方法，其特征在于：所述的柴油分子庫包含柴油族組成部分或全部分類，每種族組成下面包含若干個分子，通過實驗室檢測分析或查閱已公開的數據獲得每個分子的分子性質，包括分子的20℃密度、常壓下的沸點，相對分子質量、十六烷值、凝點、分子粘度。3.根據權利要求1所述的一種分子級柴油調和方法，其特征在于：所述在步驟(2)中，計算柴油性質時，將柴油視為多個分子的混合物，運用分子性質混合規則計算柴油十六烷值(CN)、十六烷指數(CI)、凝點(SP)、冷濾點(CFPP)、閃點(FP)、多環芳烴含量(Aw)、運動粘度(kv)、餾程溫度(TD86)、密度(ρ)及硫含量(S)。4.根據權利要求3所述的一種分子級柴油調和方法，其特征在于：所述十六烷值、十六烷指數、凝點、冷濾點、閃點及運動粘度計算方法如下公式(1)所示，公式(1)中考慮了分子間作用力對柴油分子混合性質的影響，由于柴油中含量較多的分子類型為鏈烷烴(P)、環烷烴(N)及芳烴(A)，所以主要考慮這3類分子間作用力對物性的影響，作用力參數分別為kPN(鏈烷烴與環烷烴)、kPA(鏈烷烴與芳烴)、kNA(環烷烴與芳烴)：式中，P，所計算的柴油性質；kPN，kPA，kNA為分子間作用力參數；vP，vN，vA為柴油分子中鏈烷烴、環烷烴及芳烴的分子體積加和；vi為柴油各分子體積；βi為柴油單分子性質對宏觀性質的貢獻度；Pi為柴油單分子性質。5.根據權利要求3所述的一種分子級柴油調和方法，其特征在于：所述的餾程溫度用公式(2)計算，如下所示：式中，TD86為三種柴油餾程溫度，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：何愷源，艾雙，
申請(專利權)人：杭州辛孚能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江,33