[发明专利]一种氢气天然气混输与分离工艺控制参数计算方法及系统

说明书

本发明提供一种氢气天然气混输与分离工艺控制参数计算方法及系统，氢气天然气混输与分离工艺控制过程涉及膨胀机、分离系统、甲烷压缩机和氢气压缩机四种设备，控制参数计算方法具体包括：步骤1，根据产能负荷与进料流量的线性关系计算原料总流量，进而得到原料日用量与小时用量；步骤2，分别计算膨胀机、分离系统、甲烷压缩机、氢气压缩机的控制参数，每种设备的控制参数包括流量、压力、温度和出气组成；步骤3，生成控制参数计算结果。本发明仅针对基于压力能回收的氢气天然气混输与分离的具体工艺进行适用，并且在产能负荷适用区间内具有各种产能负荷的普适性；将庞大而复杂的理论知识计算结果归纳为简单的函数关系，减少对理论知识的依赖。

技术领域

本发明属于工艺模拟计算技术领域，具体涉及一种氢气天然气混输与分离工艺控制参数计算方法及系统。

背景技术

目前基于压力能回收的氢气天然气混输与分离工艺在运行之前，往往需要根据不同产能计算相应产能负荷下的工艺参数，相应的技术中，采用工艺流程模拟软件计算并进行反馈到运行工况及客户方，存在以下问题：

主流的工艺计算工具主要为工艺流程模拟软件，这类模拟软件是基于庞大的数据库以及跨学科的各类理论知识的总成，对于复杂工艺控制过程较为适用，而对于简单的工艺控制过程，整个工艺参数的计算仍旧需要改动繁杂的参数数据，极易出现计算报错并且难以调错，对于专业工艺模拟人员而言是一项很复杂的工作，而对于普通工艺人员来说操作这类软件更是极为困难，导致无法及时反馈正确结果，延误工期。

比如现有比较常用的AspenPlus(艾斯本技术有限公司产品)软件，由于其原理涉及庞大的数据库与理论知识，简述其计算过程，如下：输入物质→确定物性计算方法→搭建工艺流程模型→输入参数→运行计算→判断结果→调错/调参数→得出结论。可以看出Aspenplus是基于普适性的工艺计算及科研用途开发，由于其普适性的要求，它的计算过程也是开放性的参数输入，满足计算要求即可计算。而结果的正确与否，这需要理论知识丰富，模拟计算经验充足的专业人员进行判断，Aspenplus的计算涉及到较深的理论知识，以及较为复杂的软件操作。此类计算软件无疑对软件操作与人员专业上提出了双重要求，这对于一个不复杂的工艺来说，无形中设置了较大障碍。

发明内容

针对现有技术存在的问题和缺陷，本发明提供一种氢气天然气混输与分离工艺控制参数计算方法及系统。本发明的技术方案为：

第一方面，本发明提供一种氢气天然气混输与分离工艺控制参数计算方法，氢气天然气混输与分离工艺控制过程涉及膨胀机、分离系统、甲烷压缩机和氢气压缩机四种设备，控制参数计算方法具体包括：

步骤1，根据产能负荷与进料流量的线性关系计算出原料总流量，进而得到原料日用量与小时用量；

步骤2，根据步骤1获得的原料总流量，分别计算膨胀机、分离系统、甲烷压缩机、氢气压缩机的控制参数，每种设备的控制参数包括流量、压力、温度和出气组成；

步骤3，根据步骤1获得的原料日用量和小时用量以及步骤2获得的四种设备的流量、压力、温度和出气组成，生成控制参数计算结果。

进一步地，所述产能负荷m与原料总流量Q₁关系曲线的表达式为：Q₁＝a₁m+b₁，其中m∈产能负荷适用区间，a₁、b₁为拟合系数。

进一步地，所述步骤2中，将氢气天然气混输与分离工艺控制过程划分为设备稳态运行工况、设备开机阶段工况和设备关机阶段工况，膨胀机、分离系统、甲烷压缩机和氢气压缩机控制参数的计算过程包括：

(1)计算设备稳态运行工况下每种设备的控制参数：