[實用新型]液化天然氣制備先進控制系統及LNG生產系統

有效

• 申請號: 202020140257.8
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN211577728U
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 李德瑞;王向東;孫樂文
• 申請（專利權）人: 新能（廊坊）能源化工技術服務有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 汪喆

本申請涉及焦爐煤氣深加工制取清潔能源技術領域，尤其是涉及一種液化天然氣制備先進控制系統及LNG生產系統，液化天然氣制備先進控制系統包括：集散控制裝置和先進控制裝置，集散控制裝置包括通信連接的檢測組件和集散控制器組件；先進控制裝置包括相互通信連接的實時數據庫、模型存儲模塊、預測模塊、控制模塊。本申請提供的液化天然氣制備先進控制系統通過進行自動精準調控，能夠根據預定運行標準及時作出調控指令，使液化天然氣的制備過程中個部分運行數據始終維持在優化區間內，確保工藝參數在允許修正誤差范圍內浮動，降低了天然氣制備過程中的能耗，高度實現自動化。

技術領域

本申請涉及焦爐煤氣深加工制取清潔能源技術領域，尤其是涉及一種液化天然氣制備先進控制系統及LNG生產系統。

背景技術

焦爐煤氣制LNG裝置是以焦化行業副產的焦爐煤氣為原料，通過壓縮、活性炭吸附脫除焦油和萘等雜質，然后在脫氧反應器脫除多余的氧氣防止后續壓縮過程中著火爆炸，之后通過變壓吸附脫除一部分CO₂，將氫碳比調整至合適水平，然后通過升溫進行加氫脫硫，將系統中的有機硫轉換為無機硫并將無機硫脫除至20ppb以下。之后進入兩級甲烷化合成，焦爐煤氣中的CO、CO₂和H₂完全反應生成CH₄，合成反應中有廢熱鍋爐移走合成反應熱，生成3.8MPa飽和蒸汽作為壓縮機的動力。合成反應后，SNG(Synthetic Natural Gas，原煤經氣化工藝制造合成的天然氣)進入分子篩脫除水分，防止在后續冷箱中發生凍堵，脫水職位露點降至-75℃以下。脫水后的SNG進入冷箱，在混合制冷劑壓縮機提供的冷量作用下液化，再分別通過低壓塔、高壓塔的低溫精餾過程，將氮氣、氫氣脫除，剩余甲烷完全液化為LNG((Liquefied Natural Gas，液化天然氣))，送至LNG儲存罐儲存。

焦爐煤氣制LNG裝置一般都配備DCS系統(Distributed Control System，集散控制系統)，即本實施例中的集散控制裝置，通過將溫度、壓力、流量、液位、組分等檢測儀表接入DCS系統，實現對裝置全過程的實時監視，然后DCS根據操作員設定的控制目標，按照DCS系統內部的常規PID(比例、積分、微分)、串級等控制方案計算出控制動作，最后DCS將控制結果送給調節閥、切斷閥、變頻器等去執行，如此循環往復。

但是，由于焦爐煤氣制LNG裝置上游氣源的氣量和氣質組分多變，且工藝過程復雜，具有多變量、非線性、強耦合、大滯后等特性，DCS系統的常規單入單出的PID等控制方案難以滿足控制要求。操作人員面對復雜的控制對象，難以準確預判未來趨勢、綜合協調各底層PID回路，造成了以下問題：1、脫氧反應器溫度、合成反應器溫度、冷箱溫度等重要工藝參數波動大，裝置運行不平穩；2、越是重要的回路越是經常被操作員打成手動模式，自動化水平非常低，手動操作很多，操作人員工作強度很大；3、裝置不能運行在優化區間，導致系統能耗高、收率低等。

實用新型內容

本申請的目的在于提供一種液化天然氣制備先進控制系統及LNG生產系統，以在一定程度上解決現有技術中存在的自控投用率低、工藝參數波動大的技術問題。

本申請提供了一種液化天然氣制備先進控制系統，用于液化天然氣制備裝置，所述液化天然氣制備裝置包括凈化系統、合成系統、液化系統以及調節組件，所述凈化系統、所述合成系統、所述液化系統順次連接，所述調節組件設置于所述凈化系統、所述合成系統、所述液化系統；

所述液化天然氣制備先進控制系統包括集散控制裝置和先進控制裝置，所述集散控制裝置包括通信連接的檢測組件和集散控制器組件；所述先進控制裝置包括相互通信連接的實時數據庫、模型存儲模塊、預測模塊、控制模塊；所述模型存儲模塊存儲有凈化模型數據、合成模型數據以及液化模型數據；

所述實時數據庫和所述控制模塊均與所述集散控制器組件通信連接；所述檢測組件分別獲取所述凈化系統、所述合成系統、所述液化系統的可控變量的即時數據，并將所述即時數據傳輸并存儲至所述實時數據庫；所述實時數據庫存儲有歷史數據；