天然气三甘醇脱水装置的动态模拟研究

天然气脱水是天然气开采过程中的重要组成部分,是保证气体平稳输送的关键之一。大型气田更多采用三甘醇脱水。在实际操作中,由于进料气和甘醇循环量的变化,装置运行可能会偏离最佳工况,从而影响生产。本文采用HYSYS流程模拟软件,建立了一个100万Nm~3/天的海上天然气三甘醇脱水装置动态模型,考察了进料气流量和甘醇循环量发生阶跃变化时,整个系统的动态响应过程。研究发现:在进料气流量波动时,主要工艺参数稳定,只是再沸器负荷的响应相对滞后,因此,可以在再沸器负荷与进料气流量之间设置比例控制,加快响应速度。此外,甘醇循环量对系统脱水量影响显著,应当在甘醇泵下游设置合适的流量报警值。对两种工况的动态分析为控制系统的设计、HAZOP分析和现场人员的操作提供了依据。     

天然气脱酸工艺控制方案的设计

针对天然气开采后期,采出气中H2S含量高,气量波动大,导致脱酸系统负荷增加,同时,现有控制方案在原料气参数变化较大的情况下,系统的缓冲性和可控性较差,对扰动的调节时间较长。因此,本文通过继电反馈测试方法求取脱酸气系统低阶带时滞的传递函数模型(FOPDT),并在此基础上关联系统的扰动变量、输入变量与输出变量以得到传递函数矩阵,通过计算静态增益矩阵与动态增益矩阵,以确定最佳的控制回路配对,并对提出控制回路配对方案作扰动成本分析,考察控制系统系统的缓冲性,最后通过Aspen Dynamics进行动态模拟,以验证控制方案的可靠性。动态模拟表明,相对于以往的控制方案,系统具有较好的抗扰动能力和缓冲性,在原料气参数发生变化的情况下,脱酸气系统能够迅速做出调整,使被控变量能够恢复到设定值。     

天然气脱硫装置再生系统的优化研究

针对某天然气净化厂处理量为200×10~4 m~3/d装置因酸性组分含量增加而加大MDEA循环量,可能导致该装置不能稳定运行的情况,本研究利用流程模拟软件ChemCAD 6.0.1对该装置进行了流程模拟,并利用FRI TrayRating 1.0.7、HTRIXchanger Suite 4.00及Pipe Flow Expert 2010软件分别对再生系统的MDEA再生塔、贫富液换热器、MDEA重沸器及机泵管线进行核算与分析,核算结果表明,MDEA再生塔的各项流体力学性能均在正常运行的范围内;维持在役贫富液换热器台数不变,将其排列方式由2串两并改造为4串可以解决该设备换热能力不足的问题;MDEA重沸器换热面积过小导致换热能力不足,需要增加换热管管束才能满足生产要求;由于再生塔顶部酸气出口管线PG-1109的气速过大而导致再生塔出现憋压,可通过增大管径措施解决。     

气体分馏装置的动态仿真

气体分馏装置主要由四个精馏塔构成,为实现该装置的动态建模,必须建立准确的精馏塔的数学模型。故结合物料衡算、能量衡算、相平衡及流体力学方程建立了精馏塔的动态数学模型,并应用于气分装置,通过C语言编程计算。将仿真结果与工厂实测值对比,证明上述的仿真值能较好地符合工厂实际情况。并对精馏塔做动态分析,在进料的阶跃干扰下,查看塔主要操作参数和产品组成的动态扰动,改进模型能正确预测精馏塔的动态特性,并且能在扰动下快速达到新的平衡。     

天然气三甘醇脱水系统吸收塔模拟计算研究

采用AspenPlus对某海上油田处理量为220×104m3/d的天然气三甘醇脱水装置工艺流程进行模拟优化,对天然气脱水装置中主要操作单元吸收塔的工艺参数进行研究.结果表明:本文利用Aspen Plus建立的天然气TEG脱水系统计算模型可靠.随着TEG循环量上升天然气干气含水量下降明显;塔板数增加能有效的降低TEG循环...     

酯交换合成仲丁醇过程的动态模拟

本文针对以醋酸仲丁酯和甲醇为原料进行酯交换合成仲丁醇的工艺过程,采用Aspenplus建立了反应精馏过程和仲丁醇分离提纯过程的稳态模型。在此基础上,利用Aspen dynamics进行动态模拟,并提出了4种控制方案。通过动态模拟分析各控制方案的动态响应。根据系统对扰动的适应能力,确定最佳控制策略,即SBAC和MEOH进料流量用比例控制器调节,使得进料醇酯比为2.5:1,并用灵敏板温度控制再沸器热负荷。     

鲁棒多变量预估技术在延迟焦化装置的应用

为了切实解决延迟焦化常规控制出现的问题,在介绍鲁棒多变量预估控制技术(RMPCT)以及焦化工艺的基础上,制定了装置总体控制目标,并根据对焦化装置干扰来源的分析以及联合循环比工作特点的分析,提出了通过引入干扰事件模型克服干扰,通过调节联合循环比提高处理量和降低能耗的控制策略。由于加热炉与分馏塔既有联系又相对独立,因此将控制器范围划分为反应控制器和分馏控制器。工业实践表明,该控制策略和控制器范围划分是合理的,采用RMPCT可以有效抵御焦炭塔切换带来的干扰,装置平稳运行,降低了产品质量波动,增加了装置处理量。RMPCT应用于延迟焦化装置是成功和有效的。     

UTQ气动浮筒液位变送器在洗气塔液位测量中的应用

采用重油或天然气为原料的化肥厂造气工段经气化炉生成的原料气最终必须经过洗气塔(又称洗涤塔)用水洗涤,除去其中所含碳黑,确保送至后工段原料气的质量。在生产过程中,洗气塔液位是一个直接影响生产和化肥质量的重要参数,必须测量准确。洗气塔液位过高,不仅会使洗气塔失去洗涤作用,而且会使原料气带水,带碳黑,大大降低原料气的质量,对后工段生产带来严重威胁。液位过低又会使原料气串至碳黑回收系统的贮槽、淀清池等开口常压设备,污染环境及酿成严重事故。可见洗气塔液位不仅要液位测量准确,而且必须实现位液自动调节,使其保持额定液位,确保安全正常生产。     

天然气净化脱硫系统模拟与优化方案

针对陕北某天然气净化厂因靖边气田开发规模不断增大,致原料气中酸性组分含量较设计值高、生产系统故障频繁,本文选择Deshmukh-Mather方程作为理想的热力学模型和DESIGNⅡ软件全流程模拟MDEA溶液循环量提高后的脱硫系统,以确定需要核算的相关设备,最后利用FRI和HTRI等专业软件校核其优化前后的运行状况。结果表明,胺液吸收塔和再生塔的流体力学性能均符合要求,其工作点亦落在塔盘负荷性能图的中部适当位置;在现有浮头式胺液贫富液换热器的基础上,串联地增加1台同型号、同尺寸的换热器,并适当调整其换热管规格即可达到指定的换热要求,解决堵塞现象;用增加换热管管束、翅化换热管表面、提高热媒流率与进口温度等多种手段,均可提高胺液重沸器的换热效果。     

常减压装置初馏塔物料平衡控制的实施

介绍一个以物料平衡为模型的多变量控制系统。该多变量系统对常减压装置的初馏塔进行物料平衡控制，即在初馏塔的进料量等于流出量的基础上，加上塔底液位的变化量作预测控制以及进料换热后的温度变化作为前馈调节量。该方案投用后，常减压装置在提、降量的过程中以及原油性质频繁变化时，初馏塔均能达到很好的控制效果，使产品质量保持稳定，取得了令人满意的结果。     

基于CATIA的RTM复合材料墙式结构装配分层控制研究

RTM墙式结构复材零件通过热工艺一体成型,墙与蒙皮结合界面为胶层,在装配过程中一旦存在干涉,墙与蒙皮结合界面在应力作用下极易产生分层缺陷,而结构内部装配应力难以探测和预防.针对该技术难题,基于CATIA建立分析模型,采用有限元分析方法对模型进行装配仿真,找到分层控制的最佳方案.通过采用单一变量控制法,模拟在不同加载条件...     

无刷直流电动机动态性能分析

针对无刷直流电动机实际运行过程中存在的脉动和非平滑现象,基于内部结构特征和工作原理,研究了无刷直流电动机的运动特征和动态特性.从电机齿槽结构、绕组形式、转子位置、换相过程等方面分析了气隙磁场分布特征和对相电流、反电动势波形的关联作用,阐述了造成转速变化和产生脉动转矩的影响机理,讨论了单闭环控制与双闭环控制方式下的电机运行特性.通过搭建系统仿真模型,获得了空载启动、突加负载、变转速等控制要求下电机转速、定子电流和转矩的运行曲线和变化规律.理论分析和仿真实验均有效地阐明了无刷直流电动机的动态性能.     

Realization of online optimizing control in an industrial semi-batch polymerization

In this work, the realization of an online optimizing control scheme for an industrial semi-batch polymerization reactor is discussed in detail. The goal of the work is the automatic minimization of the duration of the batch without violating the tight constraints for the product specification which translate into stringent temperature control requirements for a highly exothermic reaction. Crucial factors for a successful industrial implementation of the control scheme are the development and the validation of a process model that is suitable for process optimization purposes and the estimation of unmeasured process states and the online compensation of model uncertainties. Two implementations are proposed, a direct online optimizing control scheme and a simplified scheme that combines a model-predictive temperature controller and a monomer feed controller that steers the cooling power to a predefined value in a cascaded fashion. We show by simulation results with a validated process model that both schemes achieve the goals of tight temperature control and reduction of the batch time. The performance of the NMPC controller is superior, on the other hand the cascaded scheme could be directly implemented into the DCS of the plant and is in daily operation while the online optimizing scheme requires an additional computer and is currently in the test phase.     

Supervised linear dynamic system model for quality related fault detection in dynamic processes

Dynamic and uncertainty are two main features of industrial processes data which should be paid attentions when carrying out process monitoring and fault diagnosis. As a typical dynamic Bayesian network model, linear dynamic system (LDS) can efficiently deal with both dynamic and uncertain features of the process data. However, the quality information has been ignored by the LDS model, which could serve as a supervised term for information extraction and fault detection. In this paper, a supervised form of the LDS model is developed, which can successfully incorporate the information of quality variables. With this additional data information, the new supervised LDS model can provide a quality related fault detection scheme for dynamic processes. A detailed industrial case study on the Tennessee Eastman benchmark process is carried out for performance evaluation of the developed method.     

食品二氧化碳在线质量控制系统设计

食品二氧化碳是碳酸类饮料重要的食品添加剂;在产品的生产过程中,质量受各种因素影响;如何在生产过程中高效控制产品质量是企业质量和效益平衡的重要因素;针对这种情况,设计了实时在线质量控制系统的硬件和软件方案;用阀切换气体来源,气体进入预处理后,再进入在线分析仪器中;分析后的数据由下位机采集,通过上位机软件分析处理并发送给集散控制系统,对设定值和反馈值比较,计算并调节参数,指挥和控制系统,调度生产运行;经过实验运行,结果表明,该系统在质量设定阈值内用PID控制,超过阈值用Fuzzy-PID 复合控制;工艺参数调节稳定可靠;当质量超出设定的报警参数后,系统能及时切换输出流路,防止不合格产品流入食品储罐,保证了产品的食品级质量,与此同时切换生产线,并启动再生进程;利用此系统可实现食品级二氧化碳生产的在线质量控制及质量溯源追踪。     

Operation of divided wall column with vapor sidedraw using profile position control

Divided wall column is a promising energy-alternative for separation process which is capable of achieving typically 30% energy and capital cost savings compared with a conventional distillation system. Despite such advantages, divided wall column (DWC) is not widely used from the fear to run into controllability problems due to the DWC complexity. A profile position control scheme was proposed to overcome the control problems. Relative gain array analysis and singular value decomposition were used to determine optimal control configuration. Dynamic simulation showed that the profile position–product composition cascade control can keep the product purities at the desired values in the face of feed and internal disturbances.     

天然气和煤联合制备廉价合成气新工艺及其热力学分析

20世纪后期，天然气勘探开发技术进步很快。发达国家中，天然气已逐步成为一种占主导地位的清洁能源。目前我国许多天然气化工企业面临天然气管网价格偏高、供应量不足和开工率下降等问题。新建的天然气化工厂，应考虑进入WTO后激烈的国际价格竞争。为解决上述问题，本文提出一种天然气和煤联合制备廉价合成气的生产成本。为减少煤造气设备投资（约占总投资的60％），核心设备可在退役高炉的基础上进行改造。这种新型合成气制备工艺对天然气价格有较强的弹性和适应性。     

自动调节在VPSA制氧系统中的应用

在北京北大先锋科技有限公司印度JSPL制氧项目中,由于环境昼夜温度变化导致产品气纯度、流量存在较大波动,对机前富氧系统的用氧控制造成了影响。为了解决该问题,通过采用理想气体方程对温度变化对系统的影响进行了理论分析;根据现有设备组成及设备操作原理,提出了产量、纯度的自动调节控制方案并通过PLC控制程序将其实现。通过分析自动调节投入前后的运行数据发现,该自动调节方案可降低产品气纯度波动范围61%,降低流量波动范围52%,实现了设计目的。该自动调节方法降低了环境温度对变压吸附制氧产品气纯度、流量的影响,为今后解决同类问题提供了思路及参考依据。     

SC-1型乙烯裂解炉先进控制系统开发与应用

针对SC-1型乙烯气液相裂解炉控制问题,提出了一种鲁棒性较强的先进控制策略,开发了由“DCS控制层”和“上位机控制层”构成的先进控制系统.该系统有效地解决了燃料热值波动对裂解炉裂解气出口温度的影响,减少了裂解气出口温度和裂解炉总加工量的波动,实现了“卡边”控制及生产过程的安全逻辑保护,优化控制器可一键投运和切除,解决了裂解炉控制问题的复杂性.该系统成功应用于兰州石化46万吨／年乙烯装置,大幅度提高了装置的平稳率,提升了双烯收率,降低了装置能耗.     

Economics-based NMPC strategies for the operation and control of a continuous catalytic distillation process

Process profitability is an yes or no criterion for the successful long-term operation of industrial processes. This article describes the use of dynamic online economic process optimization to improve the performance of chemical processes. Different model-predictive control techniques have progressively been applied to coupled multivariable control problems and in many cases, especially in the petrochemical industry, the reference values are adjusted infrequently by stationary optimization based upon a rigorous nonlinear stationary plant model (real-time optimization, RTO). In between these optimizations, however, the process may be operated suboptimally due to the presence of disturbances. Nonlinear dynamic model-based optimization has been proposed recently to combine optimal operation and feedback control. In this paper, a model of the complex dynamics of a pilot-scale continuous catalytic distillation process is used to explore the potential benefits of online economics optimizing control strategies. We compare the direct economic optimization scheme with a compromise scheme, the economics-oriented tracking controller. The outcome of this work indicates that by using direct economics optimizing NMPC the plant economics can be handled better while guaranteeing the product specifications which are formulated as explicit constraints.