本文關(guān)鍵詞：天然氣分子篩脫水裝置設(shè)計(jì)與控制研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：脫水裝置是對(duì)原料天然氣進(jìn)行凈化處理的重要單元,為保證脫除飽和水后的凈化天然氣能夠達(dá)到出廠要求,在設(shè)計(jì)脫水裝置時(shí)必須嚴(yán)格遵循相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),全面考慮工藝條件,合理設(shè)計(jì)工藝流程,確保脫水后的產(chǎn)品氣滿足露點(diǎn)要求。近年來,隨著天然氣需求量的不斷增加,國內(nèi)外大型氣田陸續(xù)開發(fā),新建天然氣凈化廠逐步投產(chǎn),天然氣凈化受到了廣泛關(guān)注。作為天然氣處理的重要環(huán)節(jié),脫水裝置的設(shè)計(jì)與控制研究具有重要意義。本文以哈薩克斯坦讓納若爾油田濕氣回注工程為研究背景,以日處理量為430×104m3/d的天然氣分子篩脫水裝置為研究對(duì)象,介紹其工藝流程。選用P-R方程建立脫水裝置的HYSYS穩(wěn)態(tài)工藝模型,模擬運(yùn)行得出工藝參數(shù)。設(shè)計(jì)分子篩吸附塔,擬合吸附曲線和穿透曲線,研究其吸附性能,經(jīng)吸附操作后干氣的水露點(diǎn)低于-40℃,符合設(shè)計(jì)要求。分析分子篩再生、冷卻控制系統(tǒng),建立壓力、流量調(diào)節(jié)閥的數(shù)學(xué)模型,研究調(diào)節(jié)器算法,運(yùn)用MATLAB Simulink仿真,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)壓力和流量的穩(wěn)定控制,保障裝置的生產(chǎn)安全。分析再生環(huán)節(jié)加熱爐溫度控制系統(tǒng),設(shè)計(jì)再生氣出口溫度串級(jí)控制方案,針對(duì)被控過程大時(shí)滯和難以取得精確數(shù)學(xué)模型的特點(diǎn),在傳統(tǒng)PID控制的基礎(chǔ)上,采用Smith預(yù)估器和模糊控制對(duì)溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。Simulink仿真結(jié)果表明,改進(jìn)后的系統(tǒng)響應(yīng)速度明顯加快,調(diào)節(jié)時(shí)間大幅縮短,抗干擾能力顯著增強(qiáng),取得了理想的控制效果。最后采用羅克韋爾ControlLogix1756系列PLC和EVIEW 5000組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)了分子篩脫水裝置的遠(yuǎn)程監(jiān)控。
【關(guān)鍵詞】：分子篩脫水 吸附塔設(shè)計(jì) 再生冷卻環(huán)節(jié)控制 加熱爐溫度控制 算法仿真
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TE96;TP273
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-14
• 1.1 研究目的及意義8-10
• 1.2 國內(nèi)外研究概況10-12
• 1.2.1 天然氣脫水方法研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 工業(yè)控制方法的發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.3 課題來源及主要研究內(nèi)容12-13
• 1.4 論文的結(jié)構(gòu)安排13-14
• 第2章 天然氣脫水裝置工藝分析14-21
• 2.1 天然氣脫水方法選擇14-15
• 2.2 分子篩吸附特性研究15-17
• 2.2.1 分子篩物理特性15
• 2.2.2 分子篩吸附理論15-16
• 2.2.3 3A分子篩吸附性能分析16-17
• 2.3 分子篩脫水工藝模型的建立17-20
• 2.3.1 分子篩脫水工藝流程介紹17-19
• 2.3.2 HYSYS建模理論基礎(chǔ)19
• 2.3.3 HYSYS物流、能流設(shè)定19-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 第3章 分子篩脫水吸附塔的設(shè)計(jì)21-30
• 3.1 分子篩脫水關(guān)鍵參數(shù)分析21-25
• 3.1.1 分子篩脫水操作周期21
• 3.1.2 吸附塔允許空床氣速21-22
• 3.1.3 分子篩的濕容量22-23
• 3.1.4 吸附床層尺寸23-24
• 3.1.5 氣體通過吸附床的壓降24
• 3.1.6 傳質(zhì)區(qū)長度24
• 3.1.7 轉(zhuǎn)效時(shí)間24-25
• 3.2 吸附塔設(shè)計(jì)流程25-26
• 3.3 脫水塔吸附性能研究26-29
• 3.3.1 分子篩吸附塔參數(shù)設(shè)計(jì)26-27
• 3.3.2 吸附曲線和穿透曲線27-29
• 3.4 本章小結(jié)29-30
• 第4章 脫水裝置再生冷卻環(huán)節(jié)壓力與流量控制30-42
• 4.1 分子篩再生和冷卻環(huán)節(jié)控制分析30-32
• 4.2 調(diào)節(jié)閥特性分析與模型建立32-39
• 4.2.1 氣動(dòng)執(zhí)行器簡(jiǎn)介32-34
• 4.2.2 調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)比34
• 4.2.3 調(diào)節(jié)閥的理想流量特性34-36
• 4.2.4 對(duì)數(shù)流量特性分析36
• 4.2.5 氣體介質(zhì)調(diào)節(jié)閥數(shù)學(xué)模型的建立36-39
• 4.3 系統(tǒng)壓力和流量控制仿真39-41
• 4.3.1 調(diào)節(jié)器PID控制算法39-40
• 4.3.2 調(diào)節(jié)閥控制仿真分析40-41
• 4.4 本章小結(jié)41-42
• 第5章 脫水裝置再生環(huán)節(jié)加熱爐出口氣溫度控制42-58
• 5.1 加熱爐出口氣溫度控制分析42-44
• 5.2 加熱爐溫度控制方案44-47
• 5.2.1 溫度單參數(shù)控制方案44-45
• 5.2.2 串級(jí)控制方案45-46
• 5.2.3 出口氣溫度串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真46-47
• 5.3 出口氣溫度Smith-PID控制47-50
• 5.3.1 Smith預(yù)估補(bǔ)償原理47-48
• 5.3.2 Smith-PID溫度控制系統(tǒng)仿真48-50
• 5.4 出口氣溫度Smith-模糊PID控制50-57
• 5.4.1 模糊控制的應(yīng)用50
• 5.4.2 模糊控制原理50-53
• 5.4.3 自整定模糊PID控制器設(shè)計(jì)53-55
• 5.4.4 Smith-模糊PID溫度控制系統(tǒng)仿真55-57
• 5.5 本章小結(jié)57-58
• 第6章 分子篩脫水裝置控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)58-68
• 6.1 系統(tǒng)概述58-60
• 6.1.1 系統(tǒng)架構(gòu)概述58
• 6.1.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)概述58-59
• 6.1.3 系統(tǒng)硬件配置清單59-60
• 6.2 控制系統(tǒng)冗余功能60-62
• 6.2.1 冗余控制器配置60-61
• 6.2.2 冗余控制器功能設(shè)置61-62
• 6.3 系統(tǒng)軟件組態(tài)操作說明62-67
• 6.3.1 脫水裝置工藝界面62-64
• 6.3.2 閥組工藝手動(dòng)、自動(dòng)監(jiān)控界面64-66
• 6.3.3 系統(tǒng)參數(shù)監(jiān)控界面66-67
• 6.4 本章小結(jié)67-68
• 第7章 總結(jié)與展望68-69
• 7.1 總結(jié)68
• 7.2 展望68-69
• 致謝69-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 附錄73-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果75

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3 李永達(dá);天然氣分子篩脫水效果研究[D];浙江大學(xué);2003年

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本文編號(hào)：303386