天然氣液化裝置的模擬優(yōu)化與控制結(jié)構(gòu)綜合.pdf

1、隨著我國環(huán)保壓力的日益加劇，發(fā)展清潔能源已經(jīng)成為必然之選，獲得國家高度重視。其中，液化天然氣作為最高效、環(huán)保的化石能源，具有廣泛的應(yīng)用前景。天然氣液化裝置是液化天然氣生產(chǎn)的核心部分，而目前對天然氣液化裝置的研究存在諸多問題，如對象獨立、在工藝流程優(yōu)化過程中難以快速優(yōu)選操作參數(shù)、難以評估液化工藝在擾動下的動態(tài)響應(yīng)等。針對以上問題，本文對天然氣液化裝置一天然氣凈化工藝和二級丙烷預(yù)冷混合制冷天然氣液化工藝進(jìn)行了模擬、優(yōu)化和控制結(jié)構(gòu)的綜合，主要

2、內(nèi)容如下:
　　(1)為了避免引起設(shè)備內(nèi)部腐蝕或者在低溫狀態(tài)下形成固體導(dǎo)致設(shè)備損壞，天然氣在液化前需脫除天然氣中的酸性氣體和水分。本文針對二乙醇胺(DEA)法脫酸和三甘醇(TEG)法脫水的天然氣凈化工藝，首先建立凈化工藝流程超結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上建立混合整數(shù)線性規(guī)劃(MILP)模型來優(yōu)化設(shè)備費用和中間連接流股所產(chǎn)生的操作費用，獲得初始優(yōu)化工藝，并采用夾點分析法對該初始優(yōu)化工藝進(jìn)行熱集成，以降低系統(tǒng)公用工程消耗量;另外，考慮到生產(chǎn)過程多

3、目標(biāo)需求，本文采用AHP-模糊綜合評價法綜合分析了凈化效果、初始投資費用、操作費用、能量利用率和填料塔穩(wěn)定性5個評價指標(biāo)對工藝的影響，獲得了工藝的最佳操作參數(shù)。
　　(2)凈化后的天然氣通過液化工段被冷卻為液化天然氣(LNG)，本文綜合考慮不同液化工藝適用的工廠規(guī)模及能耗水平，最終選取適用于基本負(fù)荷型的二級丙烷預(yù)冷混合制冷天然氣液化工藝為研究對象。首先，在Aspen HYSYS中建立該工藝的穩(wěn)態(tài)模型;然后，選取工藝中包括混合制冷劑

4、組成、多流股換熱器中間溫度、壓縮機(jī)進(jìn)出口壓力在內(nèi)的10個關(guān)鍵操作變量為優(yōu)化變量，以整個液化工藝中主要用能設(shè)備壓縮機(jī)的能耗最小為目標(biāo)函數(shù)對該工藝進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化過程基于Aspen HYSYS與Matlab的數(shù)據(jù)接口，在Aspen HYSYS中模擬計算，在Matlab中編寫遺傳算法(GA)程序進(jìn)行數(shù)值優(yōu)化，最終得到優(yōu)化的操作參數(shù)并進(jìn)行分析，提出工藝改進(jìn)的方向。
　　(3)通過嚴(yán)格控制預(yù)冷部分各變量以及過程中壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以將深冷部分作