智能模拟工厂技术在炼化装置建设阶段的应用

根据中国炼化企业生产装置建设与生产运行周期的需求,提出了智能模拟工厂的概念,并开发了相关技术。以某炼化工厂制氢、醚化2个新建装置为案例,通过使用智能模拟技术开发虚拟装置系统的过程,验证了工艺流程与控制方案的设计,同时预调试DCS组态并整定出初步的PID控制参数;通过在该虚拟装置上反复开停工操作,制订出详细完整可靠的生产操作卡,操作工在该系统上进行操作培训并得到科学考核评价。智能模拟工厂技术在2个装置的成功应用,验证了该项技术在炼化装置建设阶段的应用价值,同时也奠定了将来在生产运行阶段、智能生产操作、智能优化的技术开发的基础。     

芳烃吸附分离装置吸附塔控制系统的仿真培训系统开发

芳烃吸附装置操作难度高,操作人员经验不足会危及生产安全;同时由于吸附塔专用控制系统复杂,控制精度要求高,操作人员的技能高低直接关系后续产品的质量和产品收率,因此需要开发仿真培训系统,通过反复操作和故障处理练习使操作人员获取足够的应对经验。针对用户装置的实际情况,充分考虑实际生产的各种工况、各单元运行机理,建立了客户化装置模型,对吸附塔控制系统实现完全的复制和模拟,从而实现操作仿真培训、控制策略检验、工艺方案研究、先进控制辅助等一系列功能,帮助企业有效提高操作人员技能,实现装置安全、稳定和长周期运行,同时还可以指导、验证并优化专有控制系统的开发。     

天然气深冷装置投产前循环干燥技术的应用

目的 塔里木油田天然气乙烷回收工程的部分系统设计压力达到8.0 MPa,采用水压试验模式,以保证工程施工过程中管线设备强度试压安全。为避免水压试验装置运行冻堵,保证装置顺利试车及长期平稳运行,需要高效完成天然气深冷回收装置投产前的干燥操作。方法 在较全面地调研分析目前国内天然气深冷装置普遍采用的干燥方法及其存在不足的基础上,对塔里木油田天然气乙烷回收工程的循环干燥工艺技术进行优化改进。结果 经过装置后期投产运行检验,优化后的循环干燥工艺流程的干燥效果好,实现了干燥气体“近零排放”,有效避免了装置水压试压后的冻堵问题。结论 (1)即使采用气压试验装置,建议投产前同样要开展系统干燥工作;(2)结合工程实践情况,明确了循环干燥压力、流量、温度、水露点检测等参数确定原则;(3)针对实践中存在的不足,提出了切实可行的解决措施及建议,可为其他天然气深冷装置的干燥操作和相关设计提供参考。     

智能井控制的优化

结合使用新的优化软件和商业油藏模拟软件，分别对采用和不采用智能油井控制装置完井的油藏产量进行了预测和优化。井下流量控制装置给非常规油井的生产带来了灵活性。利用它们可以单独控制多分支井的各个分支，从而实现石油产量最大化或对不需要的水或气产量最小化。文中通过案例介绍了一种智能井(即安装有井下传感器和流量控制器的油井)运行的优化方法。该方法需要把共轭梯度优化技术与包含一个详细的多井段油井模型的商业模拟软件结合使用。该综合优化技术用于解决涉及不同类型油井和地质模型，以及多次地质统计模拟结果(geostatistical realization)的问题。多个案例均说明，采用流量控制装置能够改善油井的预测生产动态，其中一个改善的程度高达65％。     

液化天然气流程模拟系统的研究与开发

为了与我国LNG工业的迅速发展相适应，需要有自主知识产权的专用的LNG流程模拟软件对LNG流程进行模拟、设计、优化，促进LNG工业的国产化。为此开发了天然气液化流程模拟系统（LNGSims）。该系统可通过图形组态方式绘制LNG流程模型，自动检测模型是否正确，对正确模型进行切割后模拟计算，对不正确的模型给出相关提示信息供操作人员修改。LNGSims系统操作简单，人机交互性强，容易掌握。通过对某液化天然气工厂的建模计算，结果表明该系统精度较高，达到了实际应用水平。     

分离变量联立求解的流程模拟系统的优化及其应用研究

本文以SQP优化算法为基础,结合分离变量联立求解的流程模拟系统,研究了化工过程优化的方法。分离变量联立求解的流程模拟系统,以分离变量的手段解算化工过程模拟中的非线性方程组,其主要计算量在于估算非线性方程组的Jacobii矩阵。然而,一旦估算出一定条件下的Jacobii矩阵后,在一定范围内改变决策变量再作计算时,无需重估Jacobii矩阵,可大大缩短计算时间。根据这一特点,同时考虑到在整个优化计算中的数值计算的稳定性,在进行优化计算时采用了简约可行域优化方法(RFV),并对具有工业背景的天然气乙烷回收装置进行了优化计算。计算结果表明,对于流路复杂、模拟单元操作设备较多的天然气乙烷回收装置,上述RFV优化方法是可行的。当优化模型中有6个独立决策变量时,优化迭代次数为5、6次,CPU时间(UNIVAC-1100-72机)约为9min,约相当于单次模拟时间的9倍。     

联产乙烷天然气提氦工艺的经济性与适用性分析

为提高氦气开发的程度,提高天然气中氦气的提取率,将乙烷回收工艺与深冷-膜分离提氦工艺相结合,得到联产乙烷的天然气深冷-膜分离提氦技术。经验证,回收率能够达到工艺设计要求。经济性与适用性分析结果表明,在相同操作条件下,联产乙烷的天然气深冷-膜分离提氦工艺相比于天然气提氦工艺与乙烷回收工艺的总压缩能耗、综合能耗及单位综合能耗均低20%;且在乙烷含量、含氦量、处理量等波动时,都有较好的适用性。     

PRICO LNG工艺

美国普雷卡德公司采用Prico工艺——混合冷剂制冷循环进行天然气液化,并在大气压下运输和贮存。该工艺适用于基地型LNG工厂及小型调峰装置(包括模拟应用)。也用于从天然气中回收NGL(高乙烷收率)。其产品是液化天然气(-260F,大气压,主要成份为甲烷),副产品是原料气中以液体形式存在的乙烷、LPG和汽油。     

常减压装置的动态模拟研究

根据国内炼化企业生产装置建设与生产运行生命周期的需求,应用智能模拟技术建立某常减压装置炼油流程智能动态模型,通过与实际装置工艺运行参数的对比,能够较为准确地反映常减压装置运行情况,并合理反映出操作参数发生调整时产品的变化情况,为技术人员深入了解装置,研究更为先进的工艺方案提供支持.同时动态模型的应用,能够为装置实现智能...     

中国石油工程建设有限公司西南分公司获国际专利授权

正2020年3月,中国石油工程建设有限公司西南分公司(以下简称"CPECC西南分公司")研发的"一种采用阶式制冷的天然气乙烷回收装置及方法"获得由俄罗斯知识产权局颁发的发明专利证书(专利号2708667)。"一种采用阶式制冷的天然气乙烷回收装置及方法"专利是100亿方/年天然气乙烷回收工艺包研发过程中产生的核心成果之一,可将单组分制冷剂多级节流,提高制冷效率,在一定程度上减小乙烷回收装置制冷部分的制冷剂压缩机负荷;具有设计简单,采购容易,单台压缩机功率较低,降低投资、能耗低和操作简单灵活的优点。     

智能工厂工业控制系统安全体系构建和思考

如何确保智能工厂工业控制系统的安全稳定运行,实现控制系统安全防护的高效性、智能性、及时性和可追溯性,已成为智能工厂建设过程中需要解决的重要问题之一.介绍了工业控制系统安全背景、智能工厂工业控制系统的安全网络架构、全生命周期安全管理和一体化安全监控平台等,阐述了构建智能工厂工业控制系统安全体系的方法和建议,为落实工控网络...     

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我国最大的中压天然气透平膨胀机致冷回收天然气中液体烃的工厂已在四川石油管理局川西北矿区建成投产，各项技术指标均已达到设计要求。该厂原料气系川西北矿区天然气净化厂的净化气，产品为液化石油气、天然汽油。设计中选用了四川空气分离设备厂生产的装备最新的全封闭叶轮膨胀机组和液化石油气分子筛脱硫技术。工艺流程采用最低费用的不回收乙烷流程，总平面布置中充分利用地形高差，仪表控制系统选用西安仪表厂Ⅰ系列控制仪表，联琐回路选用ＹＳ－８０系列可编程序控制器。     

工厂管控网技术的应用

阐述了基于工厂管控网(PlantWeb)技术平台,利用智能仪表、智能I/O卡、控制器等现场总线设备及资产管理系统构建的过程及特点。列举了第四代DCS借助于开放的网络通信技术,通过现场总线、工业以太网、OPC等通信方式,将各相互独立装置的控制系统连接起来,搭建整体可控、集成、信息共享、实时的智能化工厂,实现企业内生产操作、过程监控、资产管理、经营及市场管理一体化的全过程,为企业构建大型联合智能化工厂提供范例。     

基于序贯模块法的天然气乙烷回收工艺参数优化

随着乙烷产品价值的进一步提升,国内各大油田正大力开展天然气乙烷回收,以提高油田的综合收益。以克拉美丽气田天然气乙烷回收工艺为例,基于序贯模块法建立了天然气乙烷回收系统模型;求解得到该系统的模拟顺序后,采用HYSYS软件建立了计算模型,分析了乙烷回收工艺中各关键参数的影响,并基于?分析方法对该乙烷回收系统进行了评价;最后,以乙烷产品最小比功耗为目标函数,采用序列二次规划(SQP)优化方法对乙烷回收工艺参数进行了优化。结果表明:采用序贯模块法模拟天然气乙烷回收系统具有较好的适用性;经参数优化后,乙烷收率由92.62%提高到97.01%,乙烷产品比功耗降低了约5.4%。     

三甘醇失效原因分析及回收研究

〗三甘醇作为天然气脱水剂，长期使用后会出现污染变质现象，影响脱水效果和装置平稳运行。为此，通过多种试验方法和手段，详细分析研究了三甘醇溶液的失效原因，并通过室内试验确定了三甘醇溶液的废弃标准。根据模拟试验，确定了有效的三甘醇回收方法。现场大批量回收生产的三甘醇产品质量合格，满足现场生产的要求，脱水后天然气的水露点能达到相关标准。     

透平膨胀机在节能工艺过程中的应用

透平膨胀机在工业气体的节能工艺中的应用已有40多年的历史。膨胀机工艺技术可达到收率高、工厂布置紧凑,并利用了气流中的“自由”压降和运行上的弹性。被证实的新式高效透平膨胀机也正在经济可行地回收各种废热源的能量,透平膨胀机在节能工艺过程中的应用有:萃取乙烷和丙烷、控制天然气露点、生产液化天然气、闪蒸烃液、回收天然气压降释放的能量和油田热电联产。自1963年首次采用深冷天然气加工工艺以来,目前已运转的装置接近1000台。其中海上平台装有数台。     

级联型天然气液化HYSYS计算模型研究

LNG调峰站主要用于天然气液化调峰使用,调峰装置的推广使用会对我国液化天然气工业发展产生深远影响。法国燃气公司所采用的新型级联型天然气液化流程调峰装置代表了目前国际上天然气液化流程的发展趋势。由于国外公司并没提供该装置的模拟计算,致使生产运行中有些参数无法进行优化控制。结合该装置的生产运行参数,采用国际上著名的HYSYS软件进行模拟、分析、研究和计算,找出其中的关键参数控制点。该模型研究不仅对天然气液化设计提供理论依据,还可对所建装置进行生产分析,优化系统参数,提高运行负荷,以最少的能耗获得更高的产率。该计算模型研究对于国内开展天然气液化设计提供理论上的指导;对所建天然气液化装置提供参数优化、工况考核等技术支撑。     

智能井下节流器控制系统设计

智能式井下节流器满足智能完井和数字化油气田技术的自动化和数字化要求,是未来井下节流器发展的趋势。针对井下智能节流工艺技术需要,采用CAN总线技术构建一套适用于井下智能节流器的控制系统。介绍了CAN总线的技术原理;详细阐述了构建基于CAN总线的伺服控制系统体系结构和控制模式、控制系统的数据逻辑结构模型以及基于分层设计法的系统软件架构模块;给出了整个控制系统的软件运行实例和操作流程。实验反馈数据表明,该控制系统能实时精确地对井下电机完成远程控制,满足智能井下节流器要求的动力控制需求。该系统设计方法对其它智能化井下工具的研发具有一定启发意义。     

乙烷产品质量要求及其标准探讨

目的 针对制备乙烯的乙烷原料展开质量要求的探讨,以确定不同用户要求和输送方式对乙烷质量要求的区别,并探讨不同质量指标的检测方法,以期为以天然气为原料生产乙烷的行业提供技术支持。方法 主要参考美国《气体加工工程数据手册》、中国石油天然气集团有限公司企业标准Q/SY 01027-2019《天然气回收乙烷技术指标》对乙烷产品的质量要求,分别对国内气态和液态乙烷产品质量要求和指标进行研究和探讨。结果 乙烷产品宜根据其气态和液态特点分别分为3个等级,乙烷产品来源于天然气,其取样采用天然气取样方法、其主要质量指标采用天然气相关分析方法标准进行检验是适宜的。结论 现阶段国内还没有乙烷产品的国家标准和行业标准,建议有关部门尽快制定乙烷产品国家标准或者行业标准,统一规定乙烷产品质量指标、产品分类、检验规则、交货验收,为乙烷回收项目的实施提供技术支撑,同时也可促进中国乙烷市场和生产体系的建立。     

膨胀机与混合冷剂联合制冷回收乙烷工艺的研究

探讨利用天然气小压差膨胀,联合混合冷剂制冷(MRC)回收乙烷的工艺。膨胀机与混合冷剂联合制冷回收乙烷,操作灵活、乙烷回收率高(达到95%)、效益突出;已在国内新疆油田某天然气处理站应用。