【摘要】：天然氣因其清潔、高效、低污染排放等優(yōu)勢(shì)被譽(yù)為是21世紀(jì)的能源。液化天然氣因便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,能源地位也愈顯重要。在眾多天然氣液化工藝中,混合制冷劑液化工藝應(yīng)用較多,其中C3/MRC液化工藝流程應(yīng)用范圍最廣�；旌现评鋭┲评湫Чc其配比復(fù)雜程度相互制約,使得混合制冷劑的合理配比問題成為混合制冷劑液化工藝中的難點(diǎn)之一。針對(duì)混合制冷劑天然氣液化工藝中混合制冷劑的組成及配比沒有明確標(biāo)準(zhǔn)的情況,本文首先根據(jù)備選混合制冷劑組分的熱力學(xué)性質(zhì),結(jié)合天然氣液化工藝的制冷特點(diǎn),對(duì)備選混合制冷劑組分進(jìn)行初選;通過建立混合制冷劑天然氣液化工藝流程HYSYS模型,對(duì)初選組分在天然氣液化工藝制冷過程中起的作用進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。對(duì)于尋求MRC天然氣液化工藝中混合制冷劑的合理配比,選用混料試驗(yàn)二次多項(xiàng)式回歸模型,對(duì)混合制冷劑的配比進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行發(fā)現(xiàn),優(yōu)化值和模擬值相差超過50%,優(yōu)化結(jié)果非常不理想,說明該方法不適用于混合制冷劑配比優(yōu)化問題。對(duì)于混料試驗(yàn)二次多項(xiàng)式回歸模型中存在的不足以及出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析,有針對(duì)性的對(duì)優(yōu)化方法進(jìn)行優(yōu)選和改進(jìn)。經(jīng)過分析之后,選用具有機(jī)器學(xué)習(xí)能力的支持向量機(jī)(Support Vector Machine,簡(jiǎn)稱SVM)回歸模型,對(duì)混合制冷劑的配比進(jìn)行優(yōu)化。本文第三章中采用線性核函數(shù)和樣條核函數(shù)支持向量機(jī)回歸法對(duì)少量模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練,回歸得到目標(biāo)函數(shù),并通過測(cè)試樣本對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn),誤差在0~1.94%之間。對(duì)所得的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行最優(yōu)化求解,最終得到最優(yōu)配比及其比功耗值,比功耗可降低11.9%,優(yōu)化效果非常顯著。本文在第四章中,采用遺傳算法和HYSYS二次開發(fā)技術(shù)結(jié)合的方法,對(duì)混合制冷劑配比進(jìn)行優(yōu)化,發(fā)現(xiàn)優(yōu)化效果顯著,比功耗最多降低14.4%。對(duì)比兩者的最優(yōu)配比和最優(yōu)比功耗,發(fā)現(xiàn)兩者差距較小,均在3%以內(nèi)。通過對(duì)比這兩種優(yōu)化方法,從而可以證明這兩種的方法都可以應(yīng)用于混合制冷劑天然氣液化工藝中混合制冷劑配比優(yōu)化問題,且可以相互證明優(yōu)化所得最優(yōu)配比即為C3/MRC天然氣液化工藝流程的最優(yōu)混合制冷劑配比。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)(華東)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TE646
【圖文】：

20.374651.542260.26992 k立圖 2-1 和圖 2-2 所示 HYSYS 模型。該模型主要包括四個(gè)子流程：天然氣預(yù)處理、丙烷預(yù)冷、混合制冷劑增壓和天然化。預(yù)處理流程即為脫除原料氣中的 CO2和 H2O；丙烷預(yù)冷流程即丙烷增壓、水冷脹、換熱、返回增壓，往復(fù)循環(huán)將混合制冷劑和原料氣預(yù)冷至-35℃；混合制冷劑流程主要是對(duì)液化工藝流程中返回的低壓制冷劑進(jìn)行二級(jí)增壓、水冷。在四個(gè)子流程中，天然氣液化工藝流程最為關(guān)鍵，如圖 2-2 所示。高壓混合制冷過分離器 V-103 進(jìn)行一次氣液分離，與天然氣分別進(jìn)入冷箱 LNG-100 進(jìn)行第一次至-87℃，液相冷劑將節(jié)流閥 VLV-104 降壓，與來自 LNG-101 的回流冷劑混合NG-100 提供冷量；第一次分離所得氣相組分經(jīng)過一次換熱后，經(jīng)過 V-104 進(jìn)行二次分離，與天然氣分別進(jìn)入冷箱 LNG-101 進(jìn)行二次換熱，冷卻至-117℃。同理進(jìn)行第換熱，天然氣冷卻至-155℃，經(jīng)節(jié)流閥降至微正壓，經(jīng)分離器 V-105 分離出不凝氣相進(jìn)入 LNG 儲(chǔ)罐。

圖 2-2 天然氣液化子流程圖Fig2-2 Liquefied natural gas sub-flow chart2.2.2 混合制冷劑組分影響分析混合制冷劑主要是通過蒸發(fā)吸熱及復(fù)雜的換熱過程對(duì)天然氣制冷，利用多級(jí)換熱器使冷劑中不同組分在不同換熱區(qū)間對(duì)天然氣進(jìn)行階式制冷，實(shí)現(xiàn)能量的梯級(jí)利用。經(jīng)過多級(jí)換熱器冷卻的高壓冷劑，自身氣化吸熱，逐級(jí)吸收天然氣的熱量。所以，每一級(jí)換熱器中混合冷劑氣相含量變化量的大小即代表提供冷量的多少。從上述流程模型中，分別提取進(jìn)出冷箱 LNG-100、LNG-101、LNG-102 的混合制冷劑組成、含量、氣液比等參數(shù)，計(jì)算得到混合制冷劑各組分在每一級(jí)冷箱換熱過程中氣相含量變化量見圖 2-3。

圖 2-2 天然氣液化子流程圖Fig2-2 Liquefied natural gas sub-flow chart合制冷劑組分影響分析合制冷劑主要是通過蒸發(fā)吸熱及復(fù)雜的換熱過程對(duì)天然氣制冷，利用多級(jí)中不同組分在不同換熱區(qū)間對(duì)天然氣進(jìn)行階式制冷，實(shí)現(xiàn)能量的梯級(jí)利熱器冷卻的高壓冷劑，自身氣化吸熱，逐級(jí)吸收天然氣的熱量。所以，每混合冷劑氣相含量變化量的大小即代表提供冷量的多少。上述流程模型中，分別提取進(jìn)出冷箱 LNG-100、LNG-101、LNG-102 的混、含量、氣液比等參數(shù)，計(jì)算得到混合制冷劑各組分在每一級(jí)冷箱換熱過變化量見圖 2-3。

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本文編號(hào)：2766029