CN114606033A - 一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制***及参数优化方法 - Google Patents
一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制***及参数优化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114606033A CN114606033A CN202011450260.0A CN202011450260A CN114606033A CN 114606033 A CN114606033 A CN 114606033A CN 202011450260 A CN202011450260 A CN 202011450260A CN 114606033 A CN114606033 A CN 114606033A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flash
- flow control
- flash tank
- control valve
- gas pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 107
- 239000002904 solvent Substances 0.000 title claims abstract description 99
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 title claims abstract description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 238000005457 optimization Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 104
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 103
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 56
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 56
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 16
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 claims description 6
- 238000007701 flash-distillation Methods 0.000 claims description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 2
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 2
- 239000011555 saturated liquid Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical class [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 238000004517 catalytic hydrocracking Methods 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen(.) Chemical compound [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000010025 steaming Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
- C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
- C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
- C10L3/101—Removal of contaminants
- C10L3/105—Removal of contaminants of nitrogen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/06—Flash distillation
- B01D3/065—Multiple-effect flash distillation (more than two traps)
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/42—Regulation; Control
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/1425—Regeneration of liquid absorbents
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D27/00—Simultaneous control of variables covered by two or more of main groups G05D1/00 - G05D25/00
- G05D27/02—Simultaneous control of variables covered by two or more of main groups G05D1/00 - G05D25/00 characterised by the use of electric means
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制***，在多级闪蒸子***的各级闪蒸罐上设置液位检测装置、液体流量控制阀、气体压力测量装置、流量计，通过处理器分析测得的闪蒸***运行状态对闪蒸***进行流量控制，从而精确控制闪蒸罐内的压力；一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制参数优化方法，通过设置多级闪蒸子***中各级闪蒸***的闪蒸罐气体压力控制目标值、根据闪蒸罐气体压力控制目标值确定液体流量控制阀的初始设置值、实时采集气体压力测量装置、液体流量控制阀、气体流量控制阀的测量数据、通过一段时间内的气体压力数值确定液体流量控制阀的调整值计算方法并计算调整值，来对天然气溶剂吸收脱氮闪蒸的控制参数进行快速且精确的优化调整。
Description
技术领域
本发明涉及天然气加工，涉及天然气溶剂吸收脱氮闪蒸工艺，具体的涉及一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸工艺优化控制***及其方法。
背景技术
天然气作为优质的燃料和重要的化工原料，其应用越来越引起人们的重视，加快天然气工业的发展已经成为当今世界的趋势。但是，很多油气田中生产的天然气中往往含有大量的氮气，高含氮天然气发热量低、集输过程中能耗大，其不能直接作为燃料。因此，天然气脱氮是充分利用天然气的重要条件。当前应用于工业的天然气脱氮工艺包括：深冷、溶剂吸收、变压吸附和选择性吸附。其中，溶剂吸收法脱氮操作条件较为温和，不需要脱除二氧化碳，大部分设备和管道材质为碳钢，操作弹性较大，具有较好的应用前景。
目前的天然气的溶剂吸收法脱氮工艺，首先将原料气流经丙烷致冷***冷却后，进入溶剂吸收塔的下部。原料气在溶剂吸收塔内自下而上地扩散并与塔顶下行的吸收溶剂进行气液传质，使以甲烷为主的烃类组分被选择性地吸收而进入液相。当原料气离开塔顶时，就成为烃类含量极少的氮气物流。由吸收塔塔底排出的溶剂采用多级闪蒸的方式，将富烃溶剂逐级降压。多级闪蒸罐排出的闪蒸气经压缩、换热、丙烷致冷并分离出夹带的少量溶剂后，作为产品送出界区，或进一步在多级闪蒸设备的基础上在部分闪蒸罐出口安装选择过滤器，从而提供受原料气成分波动的影响小、成分稳定的产品气，并能够充分分离原料气，生产损耗低。再生好的溶剂从蒸罐排出，经升压并冷却后返回吸收塔塔顶循环使用，有利于控制成本。
但是，由于闪蒸是通过高压的饱和液体进入低压的容器后，由于压力的突然降低，饱和液体中的一部分气体蒸发为气体来实现的，因此容器的压力控制直接影响了闪蒸的产物。但是，由于多级闪蒸工艺的压力容器连接关系复杂，且化学工程中的自动控制往往存在滞后性和不确定性，对于闪蒸工艺的压力难以实现准确控制，进而造成闪蒸罐压力波动导致闪蒸工艺产物不稳定。
文献CN110997879A公开了用于分离不纯原料气的组分的溶剂吸收方法，通过物理溶剂将气体中的硫化氢、二氧化碳和其他硫化合物同时从原料气中移除。该方法提供了一种用减少量的溶剂从烃中移除酸性气体的方法，降低了从原料气中移除酸性气体的消耗和成本。但是，该方法未对闪蒸罐压力进行实时的反馈控制，容易使闪蒸罐压力产生波动，进而导致闪蒸产物的质或量方面的不稳定。
文献基于GA的闪蒸罐压力模糊自适应PID控制(计算机与应用化学，第33卷第9期，2016年9月28日)提出了一种基于GA的闪蒸罐压力模糊自适应PID控制方法，针对加氢裂化中对闪蒸罐压力控制的非线性、滞后性等问题，利用遗传算法优化模糊控制器的量化因子和比例因子，从而实现模糊PID控制器参数的自适应调节，优化后的模糊自适应PID控制器提高了绝热闪蒸罐压力控制的自适应能力和鲁棒性，改善了***的动态特性和静态性能，对非线性和时滞性的控制效果更好。但是，其仅通过控制气体阀门来控制闪蒸罐内的压力，未对输入液体的流量进行相应控制，且其未考虑多级闪蒸罐之间的连接关系对压力控制、流量控制等方面造成的影响，在多级闪蒸罐组成的闪蒸***中的效果尚待考证。
因此，需要提供一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸工艺的优化控制***与参数优化方法，来实现对多级闪蒸子***的参数优化，从而快速且精确地控制多级闪蒸子***中的闪蒸罐管内的闪蒸压力。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制***及参数优化方法。本发明所采用的技术方案是：
一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制***，包括：
闪蒸***，所述包括溶剂吸收塔、多级闪蒸子***，其特征在于：所述多级闪蒸子***的每一级包括闪蒸罐、液位检测装置、液体流量控制阀、气体压力测量装置、流量计，所述闪蒸罐内部的下侧装有液位检测装置，所述闪蒸罐底部的溶剂出口管线上设置了液体流量控制阀，所述闪蒸罐安装有气体压力测量装置，所述闪蒸罐的蒸气出口所在的管道上安装有流量计，所述多级闪蒸子***还包括安装有气体压力测量装置的采样腔，所述溶剂吸收塔的溶剂出口与采样腔通过管线连接，所述采样腔通过管线与所述多级闪蒸子***中的第一级闪蒸***的溶剂入口相连，所述多级闪蒸子***的闪蒸罐之间通过管线依次连接；以及至少一个处理器，所述至少一个处理器被构造成基于所述闪蒸***运行状态进行流量控制，所述闪蒸***运行状态是通过所述液位检测装置、气体压力测量装置、流量计进行监测的。
进一步地，所述至少一个处理器对所述闪蒸***的溶剂出口流量进行控制，所述溶剂出口对应所述多级闪蒸子***的每一级中的所述闪蒸罐的溶剂出口。
进一步地，所述至少一个处理器通过所述液体流量控制阀控制溶剂出口流量。
优选地，所述至少一个处理器通过所述液位检测装置、气体压力测量装置、流量计的监测数值计算所述流量控制阀的调整值。
优选地，通过所述流量控制阀的原状态与所述流量控制阀的调整值，进行流量控制。
本发明还公开了一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制参数优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，设置多级闪蒸子***中各级闪蒸***的闪蒸罐气体压力控制目标值；
第二步，根据闪蒸罐气体压力控制目标值确定液体流量控制阀的初始设置值；
第三步，实时采集气体压力测量装置、液体流量控制阀、气体流量控制阀的测量数据；
第四步，通过一段时间内的气体压力数值确定液体流量控制阀的调整值计算方法，并基于所述测量数据计算所述液体流量控制阀的调整值。
进一步地，所述第四步通过判断一段时间内的所述气体压力数值是否均大于阈值，来确定液体流量控制阀的调整值计算方法。
进一步地，若判断结果为是，则计算经补偿的所述液体流量控制阀的调整值。
进一步地，若判断结果为否，则计算未经补偿的所述液体流量控制阀的调整值。
优选地，所述第三步按照固定采集频率f实时采集所述气体压力测量装置、液体流量控制阀、流量计的测量数据。
优选地，f为1000-5000Hz。
进一步地，所述第四步将连续多个周期采集到的气体压力测量装置测得的数据作为气体压力数值。
优选地，所述闪蒸***包括4级闪蒸***。
优选地，第一级闪蒸罐、第二级闪蒸罐、第三级闪蒸罐、第四级闪蒸罐的气体压力控制目标值分别为2.7MPa、1.8MPa、0.9MPa和0.14MPa。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制***及参数优化方法，能够通过控制***对多级闪蒸子***的流量进行控制，从而精确控制各级闪蒸罐内的压力，并通过闪蒸控制参数优化方法对闪蒸工艺参数进行快速且精确的控制与调整。
附图说明
图1为本发明一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制***的示意图。
图2为本发明一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制参数优化方法的流程图。
图中：1为闪蒸***，2为处理器，3为溶剂吸收塔，4为多级闪蒸子***，5为一级闪蒸罐，6为二级闪蒸罐，7为三级闪蒸罐，8为四级闪蒸罐，9为一级闪蒸罐液位检测装置，10为二级闪蒸罐液位检测装置，11为三级闪蒸罐液位检测装置，12为四级闪蒸罐液位检测装置，13为一级闪蒸罐液体流量控制阀，14为二级闪蒸罐液体流量控制阀，15为三级闪蒸罐液体流量控制阀，16为四级闪蒸罐液体流量控制阀，17为一级闪蒸罐气体压力测量装置，18为二级闪蒸罐气体压力测量装置，19为三级闪蒸罐气体压力测量装置，20为四级闪蒸罐气体压力测量装置，21为一级闪蒸罐流量计，22为二级闪蒸罐流量计，23为三级闪蒸罐流量计，24为四级闪蒸罐流量计，25为采样腔，26为采样腔气体压力检测装置，27为CH4优先过滤器，28为第一N2过滤器，29为第二N2过滤器，30为贫CH4流量计，31为主管出口控制阀，32为第一阀，32为第二阀，S1为第一步，S2为第二步，S3为第三步，S4为第四步。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有益效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。此外，需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用一方便、清晰地辅助说明本发明实施例的目的。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须作出大量实施细节以实现开发者的特定目标。
为了解释方便，仅列举说明了对应于四级闪蒸***的天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制***及参数优化方法。但是在实施过程中，多级闪蒸子***中包含的闪蒸级数也可为更多或更少。为了更便于理解本申请的技术方案，首先介绍本发明提供的一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸工艺优化控制***。
如图1所示，一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制***，包括闪蒸***1和处理器2，所述闪蒸***1与所述处理器2相互连接，上述连接可以通过有线或者无线网络进行，例如：数据传输线、WIFI、或者ZIGBEE网络。所述闪蒸***1包括溶剂吸收塔3、多级闪蒸子***4。
所述多级闪蒸子***4中，一级闪蒸***包括一级闪蒸罐5、CH4优先过滤器27，所述一级闪蒸罐5的溶剂入口用于流入所述溶剂吸收塔3排出的富烃溶剂、溶剂出口将经由一级闪蒸处理后的溶剂排出所述一级闪蒸罐5、蒸气出口通过管道连接所述CH4优先过滤器27的流入端；二级闪蒸***包括二级闪蒸罐6、第一N2优先过滤器28，所述二级闪蒸罐6的溶剂入口通过管道连接到所述一级闪蒸罐5的溶剂出口、溶剂出口将溶剂排放到下级闪蒸器、蒸气出口通过管道连接至所述第一N2优先过滤器28的气体流入端；三级闪蒸***包括三级闪蒸罐7、第二N2优先过滤器29，所述三级闪蒸罐7的溶剂入口通过管道连接到所述二级闪蒸罐6的溶剂出口、溶剂出口将溶剂进一步排放到下级闪蒸器、蒸气出口通过管道连接至所述第二N2优先过滤器29的气体流入端；四级闪蒸***包括四级闪蒸罐8，所述四级闪蒸罐8的溶剂入口通过管道连接到所述三级闪蒸罐7的溶剂出口、溶剂出口连接到相应的增压泵与蒸发器并将溶剂循环进入所述溶剂吸收塔3、蒸气出口与所述第二N2优先过滤器29的贫N2气体流出端共同连接到产品气输送管道。在所述一级闪蒸罐5、二级闪蒸罐6、三级闪蒸罐7和四级闪蒸罐8内部的下侧分别装有一级闪蒸罐液位检测装置9、二级闪蒸罐液位检测装置10、三级闪蒸罐液位检测装置11、四级闪蒸罐液位检测装置12，在所述一级闪蒸罐5、二级闪蒸罐6、三级闪蒸罐7和四级闪蒸罐8底部的溶剂出口的管线上设置了一级闪蒸罐液体流量控制阀13、二级闪蒸罐液体流量控制阀14、三级闪蒸罐液体流量控制阀15、四级闪蒸罐液体流量控制阀16，所述一级闪蒸罐5、二级闪蒸罐6、三级闪蒸罐7和四级闪蒸罐8分别安装有一级闪蒸罐气体压力测量装置17、二级闪蒸罐气体压力测量装置18、三级闪蒸罐气体压力测量装置19和四级闪蒸罐气体压力测量装置20，所述一级闪蒸罐5、二级闪蒸罐6、三级闪蒸罐7和四级闪蒸罐8的蒸气出口所在的管道上安装有一级闪蒸罐流量计21、二级闪蒸罐流量计22、三级闪蒸罐流量计23、四级闪蒸罐流量计24，在所述溶剂吸收塔3的溶剂出口到所述一级闪蒸罐5的溶剂入口之间的管道上、靠近一级闪蒸罐的位置上设置采样腔25，所述采样腔25安装有采样腔气体压力检测装置26。所述CH4优先过滤器27的CH4流出端作为循环气流出口连接到所述溶剂吸收塔3的循环气流入口。所述CH4优先过滤器27的贫CH4气体流出端经由贫CH4流量计30连接到一分支管道，该分支管道的主管入口连接到贫CH4流量计30的流出端，主管出口连接第一分支管路和第二分支管路，所述第一分支管路和第二分支管路上分别设置了第一阀32和第二阀33来控制开闭，所述第二分支管路经由所述第二阀33连接于第一N2优先过滤器28的气体流入端，第一N2优先过滤器28的N2流出端连接到排放设备上，将富含N2的蒸气排放；所述第一分支管路经由所述第一阀32连接于N2气体排放管道上，所述第一N2优先过滤器28的贫N2气体流出端连接到所述第二N2优先过滤器29的气体流入端，所述第二N2优先过滤器29的贫N2气体流出端将富CH4气体输出。
所述一级闪蒸罐液位检测装置9、二级闪蒸罐液位检测装置10、三级闪蒸罐液位检测装置11、四级闪蒸罐液位检测装置12等液位检测装置，所述一级闪蒸罐液体流量控制阀13、二级闪蒸罐液体流量控制阀14、三级闪蒸罐液体流量控制阀15、四级闪蒸罐液体流量控制阀16等液体流量控制阀，所述一级闪蒸罐气体压力测量装置17、二级闪蒸罐气体压力测量装置18、三级闪蒸罐气体压力测量装置19、四级闪蒸罐气体压力测量装置20、采样腔气体压力检测装置26等气体压力测量装置，所述一级闪蒸罐流量计21、二级闪蒸罐流量计22、三级闪蒸罐流量计23、四级闪蒸罐流量计24等流量计，均连接至处理器2，并且多个液位检测装置、气体压力测量装置、液体流量控制阀、流量计将测量数据传送至所述处理器2，所述处理器2根据测量数据进行计算判断，对闪蒸***进行流量控制。
所述处理器2并通过对所述一级闪蒸罐液体流量控制阀13、二级闪蒸罐液体流量控制阀14、三级闪蒸罐液体流量控制阀15、四级闪蒸罐液体流量控制阀16等液体流量控制阀来控制溶剂出口的流量，从而对流出对应闪蒸罐的溶剂流量进行控制。
所述处理器2通过计算所述流量控制阀的调整值，对所述流量控制阀的调整幅度进行控制。
所述处理器2通过所述流量控制阀的原状态与所述流量控制阀的调整值来调整所述流量控制阀的状态，实现流量控制。
如图2所示，一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制参数优化方法，包括以下步骤：
第一步S1：确定所述一级闪蒸罐5、二级闪蒸罐6、三级闪蒸罐7和四级闪蒸罐8的控制目标值Pt1、Pt2、Pt3、Pt4。
根据工艺设置情况，可以将上述控制目标值Pt1、Pt2、Pt3、Pt4分别设置为2.7MPa、1.8MPa、0.9MPa和0.14MPa。通过预设或者人工输入的方式将上述控制目标值Pt1、Pt2、Pt3、Pt4的具体数值输入所述处理器2，所述处理器2将Pt1、Pt2、Pt3、Pt4作为一级闪蒸罐5、二级闪蒸罐6、三级闪蒸罐7和四级闪蒸罐8的控制目标值参与后续参数计算。
第二步S2：根据上述控制目标值Pt1、Pt2、Pt3、Pt4确定所述一级闪蒸罐液体流量控制阀13、二级闪蒸罐液体流量控制阀14、三级闪蒸罐液体流量控制阀15、四级闪蒸罐液体流量控制阀16的初始设置值vl10、vl20、vl30、vl40。
具体地，根据式1-式4，确定液体流量控制阀的初始设置值vl10、vl20、vl30、vl40。式1-式4如下所示：
其中，p为大气压强(MPa)，p1t、p2t、p3t、p4t为所述一级闪蒸罐5、二级闪蒸罐6、三级闪蒸罐7和四级闪蒸罐8的控制目标值(MPa)，vl10、vl20、vl30、vl40为一级闪蒸罐5、二级闪蒸罐6、三级闪蒸罐7和四级闪蒸罐8的溶剂出口所在管道的初始液体流量(L/s)，vg10、vg20、vg30、vg40为一级闪蒸罐5、二级闪蒸罐6、三级闪蒸罐7和四级闪蒸罐8的气体出口所在管道的默认气体流量(L/s)，Q为一摩尔气体蒸发所需吸收的能量(J)，R为气体常数，T为气体温度(K)，d1、d2、d3、d4为一级闪蒸罐5、二级闪蒸罐6、三级闪蒸罐7和四级闪蒸罐8的内部直径(m)，H1、H2、H3、H4为一级闪蒸罐5、二级闪蒸罐6、三级闪蒸罐7和四级闪蒸罐8的内部高度，l00、l10、l20、l30、l40为溶剂吸收塔3、一级闪蒸罐5、二级闪蒸罐6、三级闪蒸罐7和四级闪蒸罐8的初始液体高度(m)，k为对应闪蒸罐的级数。所述pkt，vgk0，T均为预设值，所述dk、Hk为第k级闪蒸罐的设备设计尺寸，所述lk0为在初始状态下的多个液位检测装置的初始值，Q、R为公知的物理常数，本领域技术人员根据物质组成查询获得。
第三步S3：实时采集所述一级闪蒸罐液位检测装置9、二级闪蒸罐液位检测装置10、三级闪蒸罐液位检测装置11、四级闪蒸罐液位检测装置12的数据为l1i、l2i、l3i、l4i，采集采样腔气体压力检测装置26、一级闪蒸罐气体压力测量装置17、二级闪蒸罐气体压力测量装置18、三级闪蒸罐气体压力测量装置19、四级闪蒸罐气体压力测量装置20的数据为p0i、p1i、p2i、p3i、p4i，一级闪蒸罐流量计21、二级闪蒸罐流量计22、三级闪蒸罐流量计23、四级闪蒸罐流量计24的本周期控制值vg1i、vg2i、vg3i、vg4i，其中，i为采集次数。
具体地，按照固定采集频率f采集数据。
优选地，f为1000-5000Hz。
第四步S4：通过一段时间内的所述气体压力数值确定所述一级闪蒸罐液体流量控制阀13、二级闪蒸罐液体流量控制阀14、三级闪蒸罐液体流量控制阀15、四级闪蒸罐液体流量控制阀16的调整值。
具体地，通过实时测量p0i并记录一段时间内的测得数据，即连续n个周期的p0i-n+1、p0i-n+2、……、p0i的数值，其中n的取值范围为10-20。判断所检测的连续n个周期的p0数据是否均大于阈值。所述阈值通过式5进行计算：
其中，p0th为p0的判断阈值，d0为溶剂吸收塔3的内部直径，p为大气压强(MPa)，Q为一摩尔气体蒸发所需吸收的能量(J)，R为气体常数。Q、R为公知的物理常数，本领域技术人员根据物质组成查询获得。
若判断结果为是，即p0i-n+1、p0i-n+2、……、p0i均大于阈值p0th，说明进入闪蒸***的溶剂发生了带液蒸发，因此需要对后续的控制调整值进行补偿。通过式6计算所述一级闪蒸罐液体流量控制阀13、二级闪蒸罐液体流量控制阀14、三级闪蒸罐液体流量控制阀15、四级闪蒸罐液体流量控制阀16的调整值Δvl1、Δvl2、Δvl3、Δvl4。
其中，Δpki＝pki-pkt，k为闪蒸罐的级数，k-1表示溶剂吸收塔级，i为采集次数，pki为第k级闪蒸罐的气体压力测量装置第i次采集到的压力数值，pkt为第k级闪蒸罐的压力控制目标值，Δp0i为采样腔气体压力检测装置26第i次采集得到的压力数值与阈值p0th的差值，Δvlki为第k级闪蒸罐的液体流量控制阀第i次采集时的调整值，Δvgki为第k级闪蒸罐的流量计第i次采集得到的数值与预设值vgk0的差值，p0i为采样腔气体压力检测装置26第i次采集到的压力数值，p1i为一级闪蒸罐的气体压力测量装置17第i次采集得到的压力数值，Δvlk-1i为第k-1级溶剂吸收塔第i次采集时的调整值，Q、R为公知的物理常数，本领域技术人员根据物质组成查询获得，T为预设值。通过上述的调整补偿，弥补了带液蒸发对于后续参数控制的影响。
若判断结果为否，即p0i-n+1，p0i-n+2，……，p0i不是均大于阈值p0th，通过式7计算一级闪蒸罐液体流量控制阀13、二级闪蒸罐液体流量控制阀14、三级闪蒸罐液体流量控制阀15、四级闪蒸罐液体流量控制阀16的调整值Δvl1、Δvl2、Δvl3、Δvl4。
其中，Δpki＝pki-pkt，k为闪蒸罐的级数，k-1表示溶剂吸收塔级，i为采集次数，pki为第k级闪蒸罐的气体压力测量装置第i次采集到的压力数值，pkt为第k级闪蒸罐的压力控制目标值，Δp0i为采样腔气体压力检测装置26第i次采集得到的压力数值与阈值p0th的差值，Δvlki为第k级闪蒸罐的液体流量控制阀第i次采集时的调整值，Δvgki为第k级闪蒸罐的流量计第i次采集得到的数值与预设值vgk0的差值，Δvlk-1i为第k-1级溶剂吸收塔第i次采集时的调整值，Q、R为公知的物理常数，本领域技术人员根据物质组成查询获得，T为预设值。
通过计算调整值Δvl1、Δvl2、Δvl3、Δvl4的大小，对天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制***进行参数优化。随后，分别将调整值Δvl1、Δvl2、Δvl3、Δvl4与当前相应的控制值vl1i、vl2i、vl3i、vl4i相加，得到下一调整周期的控制值vl1i+1、vl2i+1、vl3i+1、vl4i+1，并将所述控制值vl1i+1、vl2i+1、vl3i+1、vl4i+1分别反馈到一级闪蒸罐液体流量控制阀13、二级闪蒸罐液体流量控制阀14、三级闪蒸罐液体流量控制阀15、四级闪蒸罐液体流量控制阀16，优化天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制***的控制效果。
本发明提供的天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制***，通过多个液位检测装置、气体压力测量装置、液体流量控制阀、流量计以及处理器对闪蒸***进行流量控制；所提供的一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制参数优化方法，能够根据当前状态对流量控制阀的控制参数进行精确计算，实现对控制参数的优化；通过所提供的天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制***及参数优化方法实现了参数的自动控制，提高了天然气溶剂吸收脱氮闪蒸工艺自动控制的准确性。
为了在说明时凸出发明点，故在描述设备***时省略了部分公知的必要的通讯或者管道压力控制部件，如网络连接器和泵，阀门等，但是本领与技术人员根据其掌握的技术知识能够确定上述必要的部件的设置位置和方式，来实现本发明，故不在赘述。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，因此以上所述仅为本发明的实施例。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还包括各种等效变化和改进，这些变化和改进都将落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。
Claims (14)
1.一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制***，包括：
闪蒸***，包括溶剂吸收塔、多级闪蒸子***，其特征在于：所述多级闪蒸子***的每一级包括闪蒸罐、液位检测装置、液体流量控制阀、气体压力测量装置、流量计，所述闪蒸罐内部的下侧装有液位检测装置，所述闪蒸罐底部的溶剂出口管线上设置了液体流量控制阀，所述闪蒸罐安装有气体压力测量装置，所述闪蒸罐的蒸气出口所在的管道上安装有流量计，所述多级闪蒸子***还包括安装有气体压力测量装置的采样腔，所述溶剂吸收塔的溶剂出口与所述采样腔通过管线连接，所述采样腔通过管线与所述多级闪蒸子***中的第一级闪蒸***的溶剂入口相连，所述多级闪蒸子***之间通过管线依次连接；以及
至少一个处理器，所述至少一个处理器被构造成基于所述闪蒸***的运行状态进行流量控制，所述闪蒸***运行状态是通过所述液位检测装置、气体压力测量装置、流量计进行监测的。
2.如权利要求1所述的一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制***，其特征在于：所述至少一个处理器对所述闪蒸***的溶剂出口流量进行控制，所述溶剂出口对应所述多级闪蒸子***的每一级中的所述闪蒸罐的溶剂出口。
3.如权利要求1所述的一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制***，其特征在于：所述至少一个处理器通过所述液体流量控制阀控制溶剂出口流量。
4.如权利要求1所述的一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制***，其特征在于：所述至少一个处理器通过所述液位检测装置、气体压力测量装置、流量计的监测数值计算所述流量控制阀的调整值。
5.如权利要求4所述的一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制***，其特征在于：通过所述流量控制阀的原状态与所述流量控制阀的调整值，进行流量控制。
6.一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制参数优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，设置多级闪蒸子***中各级闪蒸***的闪蒸罐气体压力控制目标值；
第二步，根据闪蒸罐气体压力控制目标值确定液体流量控制阀的初始设置值；
第三步，实时采集气体压力测量装置、液体流量控制阀、气体流量控制阀的测量数据；
第四步，通过一段时间内的气体压力数值确定液体流量控制阀的调整值计算方法，并基于所述测量数据计算所述液体流量控制阀的调整值。
7.根据权利要求6所述的一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制参数优化方法，其特征在于：所述第四步通过判断一段时间内的所述气体压力数值是否均大于阈值，来确定液体流量控制阀的调整值计算方法。
8.根据权利要求7所述的一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制参数优化方法，其特征在于：判断结果为是时，计算经补偿的所述液体流量控制阀的调整值。
9.根据权利要求7所述的一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制参数优化方法，其特征在于：判断结果为否时，计算未经补偿的所述液体流量控制阀的调整值。
10.根据权利要求6所述的一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制参数优化方法，其特征在于：所述第三步按照固定采集频率f实时采集所述气体压力测量装置、液体流量控制阀、流量计的测量数据。
11.根据权利要求10所述的一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制参数优化方法，其特征在于：所述固定采集频率f为1000-5000Hz。
12.根据权利要求6所述的一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制参数优化方法，其特征在于：所述第四步将连续多个周期采集到的气体压力测量装置测得的数据作为气体压力数值。
13.根据权利要求6所述的一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制参数优化方法，其特征在于：所述多级闪蒸子***包括4级闪蒸***。
14.根据权利要求13所述的一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制参数优化方法，其特征在于：第一级闪蒸罐、第二级闪蒸罐、第三级闪蒸罐、第四级闪蒸罐的气体压力控制目标值分别为2.7MPa、1.8MPa、0.9MPa和0.14MPa。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011450260.0A CN114606033A (zh) | 2020-12-09 | 2020-12-09 | 一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制***及参数优化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011450260.0A CN114606033A (zh) | 2020-12-09 | 2020-12-09 | 一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制***及参数优化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114606033A true CN114606033A (zh) | 2022-06-10 |
Family
ID=81856230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011450260.0A Pending CN114606033A (zh) | 2020-12-09 | 2020-12-09 | 一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制***及参数优化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114606033A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118170192A (zh) * | 2024-05-11 | 2024-06-11 | 中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所 | 两级调压管路气体压力和流量的控制方法及*** |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2036384A (en) * | 1978-11-10 | 1980-06-25 | Ferakarn Ltd | Improvements in Waste Gas Recovery Systems |
| US20070151269A1 (en) * | 2005-12-30 | 2007-07-05 | Johnson Controls Technology Company | System and method for level control in a flash tank |
| US20150337218A1 (en) * | 2014-05-20 | 2015-11-26 | KATA Systems LLC | System and Method for Oil and Condensate Processing |
| CN106085527A (zh) * | 2016-08-19 | 2016-11-09 | 钱维洁 | 闪蒸混空装置 |
| CN207462933U (zh) * | 2017-09-18 | 2018-06-08 | 内蒙古德沃生物科技有限公司 | 解析单元 |
| CN110066695A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-07-30 | 李育 | 天然气脱氮装置及方法 |
| CN110093197A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-08-06 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种用于油田伴生气的脱氮方法和脱氮*** |
| CN211119487U (zh) * | 2019-07-18 | 2020-07-28 | 博思特能源装备（天津）股份有限公司 | 一种双燃料电厂rms燃机进气控制*** |
-
2020
- 2020-12-09 CN CN202011450260.0A patent/CN114606033A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2036384A (en) * | 1978-11-10 | 1980-06-25 | Ferakarn Ltd | Improvements in Waste Gas Recovery Systems |
| US20070151269A1 (en) * | 2005-12-30 | 2007-07-05 | Johnson Controls Technology Company | System and method for level control in a flash tank |
| US20150337218A1 (en) * | 2014-05-20 | 2015-11-26 | KATA Systems LLC | System and Method for Oil and Condensate Processing |
| CN106085527A (zh) * | 2016-08-19 | 2016-11-09 | 钱维洁 | 闪蒸混空装置 |
| CN207462933U (zh) * | 2017-09-18 | 2018-06-08 | 内蒙古德沃生物科技有限公司 | 解析单元 |
| CN110066695A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-07-30 | 李育 | 天然气脱氮装置及方法 |
| CN110093197A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-08-06 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种用于油田伴生气的脱氮方法和脱氮*** |
| CN211119487U (zh) * | 2019-07-18 | 2020-07-28 | 博思特能源装备（天津）股份有限公司 | 一种双燃料电厂rms燃机进气控制*** |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 严俊杰等: "多级闪蒸海水淡化***的改进研究", 《西安交通大学学报》 * |
| 严俊杰等: "多级闪蒸海水淡化***的改进研究", 《西安交通大学学报》, no. 11, 30 November 2005 (2005-11-30), pages 1165 - 1168 * |
| 印遇龙等: "荣誉物理 热血、光学和近代物理学 写给未来科学家和工程师的高中物理学教程", 中国人民公安大学出版社, pages: 111 - 465 * |
| 赵景峰等: "高含硫天然气净化装置闪蒸气节能工艺优化", 《天然气工业》, no. 07, 31 July 2013 (2013-07-31), pages 108 - 112 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118170192A (zh) * | 2024-05-11 | 2024-06-11 | 中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所 | 两级调压管路气体压力和流量的控制方法及*** |
| CN118170192B (zh) * | 2024-05-11 | 2024-07-12 | 中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所 | 两级调压管路气体压力和流量的控制方法及*** |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8489244B2 (en) | Method, controller and system for controlling the slug flow of a multiphase fluid | |
| US10215487B2 (en) | Method of control of the natural gas liquefaction process | |
| EA002008B1 (ru) | Способ сжижения газообразного обогащенного метаном сырья с получением сжиженного природного газа | |
| JP5583121B2 (ja) | 精製液化ガスの供給方法 | |
| CN114606033A (zh) | 一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制***及参数优化方法 | |
| CN212379345U (zh) | 并联式负压采样分析*** | |
| Chen et al. | Pilot plant results with piperazine | |
| US20210102133A1 (en) | Natural Gas Liquids Recovery Process | |
| CN107977736B (zh) | 基于热值平衡的燃料气***的优化方法及*** | |
| CN211782274U (zh) | 空气分离先进控制***及空气分离生产*** | |
| CN114437845B (zh) | 一种天然气溶剂吸收脱氮工艺的计算机控制方法 | |
| RU2671013C1 (ru) | Способ и установка для измерения жидкостной и газовой составляющей продукции нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин | |
| RU2692374C1 (ru) | Способ отбора и подготовки газовых проб для поточного анализа и технологическая линия для его осуществления | |
| US4261719A (en) | Method of and apparatus for controlling rate of material air supply to air separation plant | |
| CN110850901A (zh) | 在多晶硅冷氢化生产中控制汽液分离器液位的方法及*** | |
| CN114456862B (zh) | 一种天然气深冷脱氮预处理工艺参数的优化方法 | |
| CN209945926U (zh) | 一种天然气中低温易析出物含量测量装置 | |
| US11604125B1 (en) | Liquid gas sample vaporizer conditioning system and method | |
| CN214792183U (zh) | 一种氨蒸发气压缩再液化回收*** | |
| US20230393018A1 (en) | Certified vapor recovery | |
| CN116774631A (zh) | 一种白酒酿造蒸汽分级动态控制***及方法 | |
| RU2743870C1 (ru) | Способ автоматического распределения нагрузки между технологическими линиями низкотемпературной сепарации газа на установках комплексной подготовки газа нефтегазоконденсатных месторождений севера рф | |
| RU2692199C1 (ru) | Способ управления технологическим режимом установки мембранного выделения гелиевого концентрата | |
| JPH03282183A (ja) | 空気液化分離によるアルゴン採取の制御方法及びその装置 | |
| Lojek et al. | Integrated advanced control and online optimization in olefins plant |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |