第一節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

大慶油田化工集團輕烴分餾分公司20萬噸/年輕烴分餾裝置采用精餾塔系多變量預(yù)測控制技術(shù)之后，工藝變量波動幅度減少45%，產(chǎn)品質(zhì)量和收率顯著提高，蒸汽用量減少7%以上。這項先進控制技術(shù)為企業(yè)創(chuàng)效數(shù)百萬元，突出的節(jié)能挖潛提質(zhì)效果使該技術(shù)成果獲得了中國石油和化工自動化應(yīng)用協(xié)會科技進步一等獎。

先進控制技術(shù)（APC）是流程工業(yè)企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)的核心技術(shù)之一，通常是在常規(guī)控制的基礎(chǔ)上，采用多變量預(yù)測控制、智能軟測量和工藝計算等策略，實現(xiàn)裝置的安全平穩(wěn)運行、提質(zhì)增產(chǎn)和節(jié)能減排。據(jù)悉，由于這套先進控制技術(shù)日趨成熟和工業(yè)化應(yīng)用成功，該公司下一步將在5萬噸/年混合戊烷精細分離裝置上也采用該技術(shù)，從而提升企業(yè)的整體競爭力。

大慶油田化工集團的這套輕烴分餾裝置是由工業(yè)精餾塔系組成的物理分離裝置，雖然早已采用了DCS（集散控制系統(tǒng)）系統(tǒng)，但在DCS中生產(chǎn)過程控制仍以單變量、單回路控制為主，僅起到了替代常規(guī)自動化儀表的作用。為進一步提高裝置的控制和操作水平，輕烴分餾分公司大膽采用了由其與浙江中控軟件技術(shù)有限公司共同研發(fā)的先進控制技術(shù)——多變量預(yù)測控制技術(shù)。

該技術(shù)針對輕烴分餾裝置的工藝特點和過程控制現(xiàn)狀，將整個裝置視為一個整體，采用浙江中控具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高級多變量魯棒預(yù)測控制軟件APC-Adcon，建立了輕烴分餾裝置精餾塔系的多變量預(yù)測控制器，將多變量預(yù)測控制、工藝計算和流程模擬優(yōu)化等技術(shù)與現(xiàn)場操作人員的經(jīng)驗和需求有機結(jié)合。該控制技術(shù)結(jié)合DCS的特點，設(shè)計了可靠的安全機制，采用了與單個精餾塔相對應(yīng)的子控制器實現(xiàn)模式，解決了不同工況的控制問題。

該技術(shù)在輕烴分餾裝置投用以來，不僅實現(xiàn)了裝置平穩(wěn)控制和操作優(yōu)化，還減少了液化氣排放損失和污染。此外，裝置還可根據(jù)市場要求，最大限度地提高高附加值產(chǎn)品的質(zhì)量和收率

第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點或流程

一些海上采油平臺和分散的天然氣資源由于受空間、氣量較小等因素的限制，采用常規(guī)的淺冷或者深冷回收輕烴工藝時，經(jīng)濟性較差。大多采用簡單的水冷或者空冷的辦法來回收其中的輕烴。但冷凝的平衡溫度較高，一般在25～40℃，冷凝后天然氣的氣相中仍然含有10～20％的輕烴組分，造成了輕烴的大量損失。例如一個每天處理5萬立方米天然氣規(guī)模的采油平臺，每年損失的輕烴達到3000到6000噸。采用氣體分離膜技術(shù)可以回收其中50～80%的輕烴，經(jīng)濟效益非常顯著。同時脫除70%以上的水份。

膜法的處理過程圖

第三節(jié) 國內(nèi)外技術(shù)未來發(fā)展趨勢 分析

在天然氣中輕烴回收的過程中，UVI公司獨特的渦流冷卻技術(shù)比利用朱勒—湯母遜效應(yīng)（JT）工藝提供更高的回收率。渦流管冷卻技術(shù)可使用JT效應(yīng)輕烴回收廠相同的的設(shè)備和布局，不同的是用UVI公司設(shè)計的渦流管（VT）取代了JT閥。

1、渦流管工作原理如下：

燃氣在渦流管（VT）的入口噴嘴處膨脹，燃氣溫度因朱勒—湯母遜效應(yīng)降低。

在渦流管（VT）內(nèi)膨脹的燃氣氣流因渦流效應(yīng)產(chǎn)生溫度分層，結(jié)果就產(chǎn)生了渦流“冷”氣流和渦流“熱”氣流去除熱氣流中的熱能原始的冷氣流和被冷卻的熱氣流重組形成單一的超冷氣流濃縮的液化天然氣（NGL）的分離

盡管渦流現(xiàn)象已經(jīng)被人們認(rèn)識幾十年了，但只有UVI公司設(shè)計并制造了適合天然氣 行業(yè) 應(yīng)用的渦流設(shè)備。UVI公司獨特的渦流管可以在潮濕的、甚至入口氣流為兩相流的條件下運行，并可產(chǎn)生溫差高達200oF的冷和熱氣流，這樣就提高了熱氣流中“熱”的去除效率。在渦流管中，朱勒—湯母遜效應(yīng)與渦流冷卻效應(yīng)相疊加，這樣，在相同的條件下，使用渦流效應(yīng)得到的天然氣溫度總是低于使用JTV（朱勒—湯母遜效應(yīng)閥門）所得到的天然氣溫度，因此我們就可以以更低的溫度回收天然氣中輕烴。換句話說，回收相同數(shù)量的天然氣中輕烴，使用渦流管可減少膨脹率，也就減少了壓縮成本。

在烴類化合物回收過程中，渦流效應(yīng)的優(yōu)越性取決于輸入天然氣組分和天然氣的入口、出口壓力。例如，據(jù)HYSIM?仿真計算的結(jié)果，回收相對較重的天然氣（甲烷-69Mole%），以990-psia(68Bar)的入口壓力和420-psia(29Bar)的出口壓力流經(jīng)渦流管，乙烷的濃縮率增加了15%，丙烷的回收率提高了5-10%。

2、渦流設(shè)備的主要優(yōu)點是:

1）與JT工藝相比使用渦流管可大大提高輕烴回收率

2）投入和運行成本低

3）無活動部件，設(shè)計結(jié)構(gòu)緊湊

4）易于安裝或?qū)ΜF(xiàn)存的JT站進行技術(shù)改造

5）可用于天然氣收集系統(tǒng)的露點控制

6）比朱勒—湯母遜閥（JTV）技術(shù)需要更少的壓縮成本。

7）可用于壓縮機燃氣調(diào)節(jié)器等小型方面的應(yīng)用，等等。


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