肖荣鸽 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

基于修正PR模型的油气回收过程模拟*

肖荣鸽1 方维军2 周加明3 王永红1

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

在油气回收过程中，常用的热力学模型是PR（Peng—Robinson）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25 g/m3；另一类是油气回收系统回收效率大于95%。根据PR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。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。

油气回收；PR模型；相平衡；尾气排放；效率

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入大气，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[1]。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 PR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PR（Peng—Robinson）模型。PR模型是1976年由Peng和Robinson在RK状态方程基础上建立的模型[2-3]，该模型的标准形式如下

式中TCi为温度（℃）；ωi为偏心因子，无因次量； pCi为压力（MPa）；kij为第i组分和 j组分交互参数。

用PR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PRO II，包含大量物质的基本性质以及热力学模型，而PR热力学模型适用于非极性烃类。根据图1所示的流程对PR模型进行数据回归修正[4]。

图1 PR模型回归修正框图

图2 实验值与计算预测值对比

利用文献数据，通过回归过程得到PR模型参数为：kija=-9，kijb=8.639和kijc=-1.61911×106。将拟合得到的PR模型参数再输入到PRO II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、PR模型相平衡数据预测值及修正后PR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25 g/m3；另一类是油气回收系统回收效率大于95%。根据PR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

式中C为排气浓度（g/m3）；MC2-C1为排气非甲烷含量（g/h）；Vall为排气体积流量（m3/h）。

表1 吸收塔气相进料组成

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工艺过程较为吻合。

[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，2011.

[2]Peng D Y，Robinson D B.A new two-constantequation of state[J]．Ind Eng Chem Fundam，1976（15）：59-64.

[3]Robinson D B，Peng D Y．Chung SY K．The development of the Peng-Robinson equation and its application to phase equilibrium in a system-containing methanol[J]．Fluid phase Equilibrium，1985（24）：25-41.

[4]《化学工程手册》编委会．化学工程手册(第一篇)[M]．北京：化学工业出版社，1980.

（栏目主持 杨 军）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.9.015