[发明专利]一种基于计算机的天然气变压吸附脱氮的优化方法

说明书

本发明公开了一种基于计算机的天然气变压吸附脱氮的优化方法，包括在阀门不工作的多个周期内，计算机控制系统分别根据多个预设流量在不同的周期内分别控制阀门的打开程度；在多个周期内，分别检测阀门的实际流量；计算多个周期构成的测试次数循环内的多个预设流量和实际流量的差值；根据多个差值计算下一个测试次数循环内的阀门打开程度补偿值和调整值；下一个测试次数循环内计算机控制系统根据的阀门打开程度调整值来控制阀门打开情况。该发明能够及时对频繁切换的阀门系统进行检测，并根据检测结果对于阀门系统进行优化，保证了阀门的精准控制，提高天然气变压吸附脱氮工艺的产量和产品纯度。

技术领域

本发明涉及天然气变压吸附脱氮技术领域，特别涉及一种基于计算机的天然气变压吸附脱氮的优化方法。

背景技术

天然气作为优质的燃料和重要的化工原料，其应用越来越引起人们的重视，加快天然气工业的发展已经成为当今世界的趋势。但是，很多油气田中生产的天然气中往往含有大量的氮气，高含氮天然气发热量低、集输过程中能耗大，其不能直接作为燃料。因此，天然气脱氮是充分利用天然气的重要条件。当前应用于工业的天然气脱氮工艺包括：深冷、溶剂吸收、变压吸附和选择性吸附。其中，变压吸附脱氮工艺具有处理温度为常温、压力不高，设备简单，启动快，生产周期短等优点，具有较好的应用前景。

目前的天然气的变压吸附法脱氮工艺，是利用天然气气体组分在吸附材料上吸附特性的差异，通过周期性的压力变化过程实现不同组分的气体的分离与净化。通常吸附剂为分子筛，例如：沸石分子，采用分子筛作为吸附剂具有吸附容量大、吸附选择性强的优势，在常温及较高压力条件下，可把天然气中甲烷等碳氢化合物中吸附在分子筛上，没有被吸附的氮气等气体进入下一个工段。吸附甲烷等碳氢化合物以后的吸附剂通过降压抽真空把甲烷等碳氢化合物解吸，使吸附剂再生。再生后的吸附剂重新去吸附天然气中甲烷等碳氢化合物，以此循环往复。生产过程中可以采用四个相同的吸附塔在一台计算机的控制下，通过调节阀切换不断改变气流的流向改变各塔的工作阶段，来实现各塔的吸附与再生交替进行。变压吸附法脱氮工艺的每个吸附塔必须经过升压吸附、降压解吸再生、再次升压的过程。四个塔中两两步骤相互错开(即一个塔吸附过程时另一个与之配套的塔解吸)，组成一个吸附-解吸循环。因此，需要两个配套的吸附塔同时切换升压和降压开关，但是在实际的生产过程中两个配套的吸附塔的吸附过程往往不是同步的，如果切换一对吸附塔的时间设置的不合适，有可能会造成延长生产周期或者使得吸附过程不充分，造成对于原料气利用不充分形成浪费。

针对上述现有技术，存在如下的缺点：天然气变压吸附脱氮工艺中需要多个阀门系统的频繁切换，系统较为复杂，现有技术中缺乏对于天然气变压吸附脱氮工艺中使用的多个阀门系统的监控和控制优化方式，由于阀门系统误差造成的天然气变压吸附脱氮工艺整体参数控制的偏移，严重时会影响于天然气变压吸附脱氮工艺的产量或者产品纯度。

因此，亟需提供一种基于计算机的天然气变压吸附脱氮的优化方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于计算机的天然气变压吸附脱氮的优化方法，该发明针对周期控制的天然气变压吸附脱氮工艺进行优化，能够及时对于天然气变压吸附脱氮工艺设备中频繁切换的阀门系统进行检测，并根据检测结果对于阀门系统进行优化，从而保证了阀门的精准控制，消除了传统阀门系统误差造成的天然气变压吸附脱氮工艺整体参数控制的偏移，提高天然气变压吸附脱氮工艺的产量和产品纯度。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种基于计算机的天然气变压吸附脱氮的优化方法，所述优化方法涉及的装置包括：变压吸附系统、数据采集系统和计算机控制系统；

所述吸附脱氮系统包括安装于管路上的阀门、执行器以及与阀门配套的流量计；

所述阀门用于控制管道开启和流量，所述执行器用于接收计算机控制系统发出的打开角度控制信号L对阀门进行调整，所述流量计用于测量从所述阀门流过的气体流量；