[发明专利]一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制系统及参数优化方法

说明书

一种天然气溶剂吸收脱氮闪蒸控制系统，在多级闪蒸子系统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系统运行状态对闪蒸系统进行流量控制，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系统中各级闪蒸系统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。

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系统及其方法。

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系统冷却后，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，改善了系统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系统中的效果尚待考证。

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系统与参数优化方法，来实现对多级闪蒸子系统的参数优化，从而快速且精确地控制多级闪蒸子系统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系统及参数优化方法。本发明所采用的技术方案是：