[发明专利]优化具有氮冷却回路的天然气液化系统的设备和方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及控制系统，更具体地涉及一种用于优化具有氮冷却回路的天然气液化系统(train)的运行的设备和方法。

背景技术

液化天然气设备典型地将原料气转换为液化天然气(LNG)。例如，液化天然气设备可包括冷却天然气原料以产生液化天然气的装置。液化天然气所占空间远小于天然气，可允许更经济的天然气运输。由于各种因素，例如影响设备运行的大量工艺变量，通常难以控制液化天然气设备。人工操作员可对液化天然气设备的关键运行变量进行周期性调整。但是，这种人工控制通常是次优的，会导致产量损失和相应的金钱损失。

发明内容

本发明提供一种优化具有氮冷却回路的天然气液化系统的运行的设备和方法。

在第一实施方式中，一种设备包括配置为存储至少一个模型的至少一个存储器。该至少一个模型与一个或更多操纵变量以及一个或更多受控变量相关。该一个或更多操纵变量以及该一个或更多受控变量与天然气液化系统相关。该设备也包括配置为确定如何使用该至少一个模型调整一个或更多操纵变量以控制该一个或更多受控变量的至少一个处理器。该一个或更多操纵变量中的至少一个以及该一个或更多受控变量中的至少一个与天然气液化系统中的氮冷却回路相关。

在特定实施方式中，该一个或更多操纵变量包括与天然气液化系统中的氮冷却回路相关的氮流量。

在其他特定实施方式中，该至少一个处理器被配置为调整与氮冷却回路相关的压缩机的运行以调整氮流量。例如，该至少一个处理器可被配置为调整该压缩机的速度和吸气压力中的至少一个。

在另外的其他特定实施方式中，该一个或更多受控变量包括退出氮回路的液化天然气的馏出温度(rundown temperature)和/或退出氮回路的液化天然气的热值或发热值。

在第二实施方式中，一种方法包括确定如何调整一个或更多操纵变量以便控制一个或更多受控变量。该一个或更多操纵变量以及该一个或更多受控变量与天然气液化系统相关。该方法也包括输出用于基于所述确定来调整天然气液化系统中的氮冷却回路的运行的控制信号。

在第三实施方式中，一种计算机程序包含在一种计算机可读媒介上。该计算机程序包括用于确定如何调整一个或更多操纵变量以便控制一个或更多受控变量的计算机可读程序代码。该一个或更多操纵变量以及该一个或更多受控变量与天然气液化系统相关。该计算机程序也包括用于基于所述确定来调整天然气液化系统中的氮冷却回路的运行的计算机可读程序代码。

在第四实施方式中，一种系统包括被配置为控制天然气液化系统的运行的多个控制器。第一控制器被配置为确定如何调整与天然气液化系统相关的一个或更多操纵变量以便控制与天然气液化系统相关的一个或更多受控变量。该一个或更多操纵变量的至少一个以及该一个或更多受控变量的至少一个与天然气液化系统中的氮冷却回路相关。

对于本领域技术人员来讲，通过以下附图、说明和权利要求，其他技术特征应该是显而易见的。

附图说明

为了更完全地理解本发明，现结合附图作为参考以做出以下说明，其中：

图1显示了依照本发明的示例性天然气液化系统；

图2显示了用于控制依照本发明的天然气液化系统的示例性控制方案；

图3显示了用于控制依照本发明的天然气液化系统的示例性工艺控制器；以及

图4显示了用于控制依照本发明的天然气液化系统的示例性方法。

具体实施方式

图1显示了依照本发明的示例性天然气液化系统100。图1所示的天然气液化系统100的实施方式仅用于说明。也可使用不脱离本发明范围的天然气液化系统100的其他实施方式。

在该示例性实施方式中，天然气液化系统100包括用于处理富含甲烷的原料气(天然气)以产生液化天然气(LNG)的设备。图1所示的设备代表天然气液化系统的一种可能实施方式。也可使用具有其他或附加设备或者具有不同配置的设备的其他种类天然气液化系统或设备。

在该实例中，天然气液化系统100包括主热交换器102，该主热交换器102具有暖端104、冷端106以及中间点108。主热交换器102的壁限定出外壳110。在外壳110内，第一通道112引导富含甲烷的原料气并从热交换器102的暖端104延伸至冷端106。同时，第二通道114引导重制冷剂并从热交换器102的暖端104延伸至中间点108。此外，第三通道116引导轻制冷剂并从热交换器102的暖端104延伸至冷端106。