基于BP神经网络和遗传算法的天然气脱水装置能耗优化

为了降低天然气脱水过程中的能量消耗和操作成本,应用工业流程模拟软件ProMax建立了天然气脱水装置工艺模型,并应用BP （Back Propagation）神经网络对ProMax模拟得出的数据进行训练和预测,再将上述BP神经网络模型并入遗传算法（Genetic Algorithms,GA）中,从而建立起了基于BP和GA的天然气脱水装置能耗优化模型。应用该能耗优化模型对川渝地区某净化厂内600×10⁴ m³/d天然气脱水装置进行了操作参数优化。结果表明：在保证净化气产品质量的前提下,该脱水装置的能耗降低了12.23%,经济效益明显提高。该方法通用性强,也可用于其他过程系统的操作参数优化。     

天然气净化过程节能参数优化研究

为了降低天然气净化过程的能量消耗和操作成本,对天然气脱硫过程建立了优化模型和优化方法。借助HYSYS软件,应用该优化模型和优化方法对中国石油西南油气田公司川中油气矿磨溪天然气净化厂50×10^4m^3/d净化装置的脱硫工段进行模拟计算和参数优化。经过优化后,在保证净化气产品质量的前提下,净化装置的脱硫工段的能耗比优化前降低了12.35％,经济效益显著。该优化模型和优化方法通用性强可运用于其它过程系统操作参数的优化。     

基于粒子群优化算法的化工稳态流程模拟参数优化

化工流程模拟已广泛应用于石油化工行业,是工艺优化与辅助设计的主要手段.化工过程中工艺参数具有多样性和复杂性,传统优化方法普遍针对少量的关键参数进行灵敏度分析并优化,较难达到全局最优.因此,本文提出了基于粒子群优化算法的化工工艺流程模拟操作参数优化方法.以天然气脱碳工艺过程为研究对象,基于Aspen HYSYS的接口实现...     

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%。     

高含硫天然气净化新工艺技术在普光气田的应用

普光气田的天然气具有高含H₂S和含CO^₂及有机硫的特点,天然气净化难度大。为满足高含硫天然气净化的要求,普光天然气净化厂采用了MDEA法脱硫脱碳、TEG法脱水、常规Claus硫磺回收、加氢还原吸收尾气处理的天然气净化工艺路线。同时,在国内首次应用了气相固定床水解脱除羰基硫（COS）、中间胺液冷却、MAG^R液硫脱气等国际先进的天然气净化新工艺和专利技术,通过不断地摸索及优化工艺参数,解决了原料气脱除有机硫、CO₂选择性吸收、液硫深度脱除H₂S等技术难题;还应用了溶剂串级吸收和联合再生工艺、能量回收利用等多项技术,通过优化调整胺液循环量、降低能耗等手段,降低了操作费用。高含硫天然气净化新工艺技术应用于普光气田后,净化装置运行稳定,净化气质量超过设计要求,达到了国家标准一类气的指标。     

HYSYS软件在某海上气田三甘醇脱水工艺中的应用

为了优化某海上气田三甘醇脱水工艺,确定合理参数,实现最优处理效果,采用HYSYS软件建立模型,在天然气处理量为200×10~4 m~3/d、吸收塔操作压力(表压)为10 600 kPa、贫甘醇循环量为1.17 m~3/h的工况下,对天然气入口温度、贫甘醇入口温度、贫甘醇质量分数、再沸器温度、汽提气流量进行模拟优化,得到各自变量与因变量之间的变化关系。在此基础上,得出最优运行参数,从而指导现场实际。经验证,在天然气入口温度为33℃、贫甘醇入口温度为40℃、贫甘醇质量分数为99.30%的工况下优化参数,天然气脱水系统运行正常,外输干气水露点达到平台外输标准,表明HYSYS软件可根据实际工况对现场工艺参数模拟优化,结果较准确,可在其他海上气田推广应用。     

C3/MRC天然气液化工艺优化模拟

为降低天然气液化中丙烷预冷混合冷剂液化工艺(C3/MRC)的能耗,采用Aspen HYSYS软件建立了优化计算模型。结合KBO法和优化器中的Box算法,以系统最小能耗为目标函数,换热器最小换热温差3°C为约束条件,工艺参数和制冷剂配比为决策变量,对C3/MRC流程进行了优化模拟。结果显示,优化后单位质量天然气的液化能耗为351.49 kW·h/t,与国外经典的C3/MRC液化流程相比,能耗显著降低。     

凝析气田天然气处理工艺模拟与优化

根据凝析气田天然气处理装置的工艺现状,运用工程模拟软件建立工艺流程计算模型及"映射模型"。按照最优化技术原理,对凝析气田天然气处理工艺流程建立以提高收益降低能耗为目标的工艺参数优化模型,通过优化模型的计算求解得到最优的工艺操作参数。     

单级混合冷剂天然气液化工艺优化及分析

以四川省某天然气液化工厂实际运行参数为依据,采用HYSYS软件模拟了单级混合冷剂天然气液化工艺流程。以比功耗为优化目标,分别使用黑箱(BOX)算法、序列二次规划(SQP)算法、遗传算法(GA)对冷剂组分、冷剂压缩压力、蒸发气(BOG)压缩压力等操作参数进行了优化,并从比功耗和换热器传热温差两方面对比了各算法的优化效果。对比发现,相较于现有运行工况的比功耗0.3837 (kW·h)/kg,BOX算法降低了3.99%,SQP算法降低了6.62%,GA降低了7.64%。总体上,GA对天然气液化工艺操作参数的优化效果最好。     

某含硫气井MDEA脱硫工艺参数优化分析

以某含硫气井天然气参数为基础,利用化工流体模拟软件HYSYS对该井MDEA脱硫工艺进行模拟计算,研究了脱硫塔进气压力、进气温度、MDEA贫液温度、MDEA循环量以及理论塔板数对脱硫工艺的影响,并得到了以下最佳操作参数:脱硫塔压力1.1MPa、脱硫塔进气温度20℃、MDEA贫液温度45℃、MDEA循环量16000kg/h、脱硫塔理论塔板数为20,为该含硫气井MDEA脱硫装置生产操作提供了一定的参考。     

Analysis of energy demand for natural gas sweetening process using a new energy balance technique

Absorption by alkanolamine solvents is widely used for acid gas removal in natural gas sweetening plant. In the present research, one of the Iranian gas treating unit, Ilam Gas Treating Company (IGTC), with 3.27 mole % H₂S and 3.76 mole % CO₂ in the inlet feed gas was simulated using HYSYS V8.8. Piperazine activated solution of MDEA (PZ-MDEA) at various process operating conditions was examined to yield energy demand of natural gas sweetening process using a new energy balance technique. In this technique, the total required energy demand was related to three sections: 1. heat of vaporization, 2. sensible heat and 3. heat of the absorption. Energy balance of the absorption and regeneration columns brings a perspective of energy distribution in the sweetening plant. The effects of CO₂ and H₂S concentration at inlet feed, PZ mass fraction in activated solution of MDEA and lean amine temperature on energy distribution of the natural gas sweetening process and reboiler duty were investigated. It was finally elucidated that energy demand in the gas sweetening process or duty of reboiler is greatly influenced by heat of vaporization rate. It was also found that the heat of absorption and sensible heat have minor impacts on the energy demand.     

基于大数据的高含硫天然气脱硫工艺优化

为了解决高含硫天然气脱硫工艺中脱硫选择性差、能耗高等问题,提出了基于大数据的高含硫天然气脱硫工艺优化方法。首先,通过工艺流程分析,发现对性能指标有显著影响的决策参数,建立无迹卡尔曼滤波神经网络动态模型,获知了脱硫工艺的潜在规律;然后,针对原脱硫工艺中H_2S、CO_2过分脱除问题,采用偏好多目标优化的方法,分别以H2S浓度逼近2.5 mg/m~3、CO_2浓度逼近2%为目标函数,采用非支配性排序遗传算法对模型进行多目标优化,获得了最佳工艺参数。采集某高含硫天然气净化厂脱硫单元2014年1—12月的生产数据,取前80%数据作为训练集,后20%数据作为测试集,进行了仿真实验。结果表明:1所建立的动态模型能够较好地反映脱硫工艺生产规律;2优化结果建议适当降低一级吸收塔温度,提高二级吸收塔温度,提高闪蒸罐压力,并减少胺液循环量;3优化后净化气中H_2S浓度将由0.62 mg/m~3提高至3.22 mg/m~3,CO_2浓度由1.19%提高至1.99%,脱硫选择性显著提高;4相对胺液循环量下降16.67%,蒸汽消耗量减少,净化气产率提高0.8%,总体实现了增产节能降耗的目的。     

Dynamic Simulation of Offshore Production Plants

A dynamic model for predicting the effects of severe slugging/unstable flows on handling facilities of the offshore production plants is developed under the environment of the HYSYS.Plant (v.3.2) simulator. An experimental case study shows how the HYSYS model can be used as a useful engineering tool for the reliable simulation of separation facilities during normal transients and more serious upset conditions like severe slugging. In fact, by using this model one can check if the production system handles unstable flows or if the proposed production control system is stressed.     

Dynamic Simulation of Offshore Production Plants

Abstract:

A dynamic model for predicting the effects of severe slugging/unstable flows on handling facilities of the offshore production plants is developed under the environment of the HYSYS.Plant (v.3.2) simulator. An experimental case study shows how the HYSYS model can be used as a useful engineering tool for the reliable simulation of separation facilities during normal transients and more serious upset conditions like severe slugging. In fact, by using this model one can check if the production system handles unstable flows or if the proposed production control system is stressed.     

CH4-CO2二元系中二氧化碳的结霜温度预测

天然气低温液化过程中,温度低于三相点温度时,其中的CO2可能会凝华结霜。准确地对CH4-CO2二元系中CO2的结霜温度进行预测,将有助于天然气凝华脱除CO2的研究。根据气-固相平衡的原理,采用PR状态方程法对CH4-CO2二元系中CO2的结霜温度进行了计算,将计算结果、HYSYS软件和"固体CO2形成近似条件图"所得到的预测值与实验值分别进行了分析比较,结果表明三种方法都能获得较好的精度。此外,根据实验数据还拟合了一个经验函数用于预测二元系中CO2的结霜温度,可供粗略估算时使用。     

高含硫天然气脱酸气装置提效降耗优化

为了提高高含硫天然气脱酸气装置的净化气产量并降低净化过程的综合能耗,依据中国石化普光天然气净化厂脱酸气装置的现场运行数据,采用ProMax建立了相应的工艺仿真模型,针对主要操作参数包括甲基二乙醇胺(MDEA)溶液的循环量,浓度和进入一、二级吸收塔的温度等开展灵敏度分析与优化研究,并结合现场实际,在优化工况下,分析原料气负荷降低、压力降低及H——2S含量升高对净化气气质与收率的影响规律。研究结果表明:①降低MDEA溶液循环量、浓度以及进塔温度可提高胺液吸收的选择性,有利于提高净化气的收率,其中MDEA溶液循环量是影响脱酸气装置综合能耗的主要因素;②当原料气负荷、压力以及H2S含量波动时,在优化工况下能够满足高含硫天然气的净化要求;③在低负荷下可通过减少再生蒸汽量和调整胺液进二级吸收塔位置实现节能;④H2S含量每增加1%,需将MDEA溶液循环量提高约20×10~3 kg/h;⑤经过参数优化,在满负荷工况下净化气收率可以提高0.5%,综合能耗降低19.1%。     

基本负荷型级联式天然气液化HYSYS软件计算模型

级联式天然气液化方法,是最初的天然气液化形式,世界上首座基本负荷型级联式天然气液化装置建在阿尔及利亚。冷却介质依次为水、丙烷、乙烯和甲烷。该法因其流程复杂而被后来的丙烷预冷混合冷剂液化流程所代替,但有些小装置因该流程比较节能,仍有一定使用价值。本文介绍一种简单的级联式天然气液化流程HYSYS软件计算模型,供设计时参考。     

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国内已开发掌握了多种天然气脱硫工艺,基本上满足了当前气田开发的需要。然而,就已经出现及可能出现的气源而言,拓宽天然气脱硫工艺的适应性是必要的。现需考虑的主要有四个方面:高碳硫比天然气,特高酸气含量天然气,潜硫量不大而酸气又不能灼烧排空的天然气及解决对撬装脱硫装置的适应性。讨论了拓宽天然气脱硫工艺对上述四个方面适应性的若干现实及可能的途径。     

基于VB和HYSYS的地下储气库地面井筒一体化压力计算系统

已有HYSYS软件本身没有井筒模块,不能在HYSYS中实现对地下储气库注采气井筒部分压力系统的模拟。为此,通过分析地下储气库注采气井井筒压力传递机理,建立了井筒压力计算数学模型;在此基础上,基于VB软件开发平台,利用HYSYS模拟软件的Extension模块扩展功能,将地下储气库注采气井井筒压力传递模型嵌入HYSYS新的单元模块,由此可方便地实现注采气井井口压力与井底压力之间的数值关联计算与压力模拟传递,并且在HYSYS的PFD模拟流程图中可以直接调用扩展开发的井筒模型。仿真计算结果表明,采用开发出的井筒压力传递模块模拟计算出的压力数据与实测数据偏差很小,能满足现场模拟计算的需求。此外,基于VB与HYSYS模拟平台对地下储气库注采气井井筒模块的成功开发使得地下储气库地面井筒压力模拟更加便捷,操作过程简化,实现了地下储气库地面管网压力系统与注采井筒压力系统的一体化模拟。     

海上气田天然气露点控制工艺参数优化研究

在满足交接点处的露点要求下,为优化天然气露点控制系统能耗,采用HYSYS建立稳态模型,对影响露点的关键参数,包括原料气压力和温度、三甘醇循环量、重沸器温度、汽提气流量、J-T阀前温度进行敏感性分析,通过敏感性分析确定关键参数的取值范围.在此基础上,利用HYSYS优化器模块优化工艺参数,得到最优的工艺参数组合.考虑到天然...