一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统及方法，第一、第二温度控制回路分别通过调节进入再生装置顶部冷却介质流量对其顶部温度进行控制，以及调节进入再生装置底部燃料气流量对其底部温度进行控制。第一、第二温度控制回路均包括前馈控制与反馈控制结构，前馈控制信号与反馈控制信号经加法器进行加权运算后作用于对应的阀门进行调节，其中加权运算的权值根据实时温度偏差进行动态更新。本发明专利技术提高了三甘醇脱水装置温度控制的准确性与及时性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统及方法
本专利技术涉及天然气化工领域，尤其涉及一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统及方法。
技术介绍
从油、气井开采出的天然气会含有大量的饱和蒸汽甚至游离液滴，当含水量超过一定范围时，不仅会降低管线输送能力，同时，由于输送压力和周边环境的变化，形成的水合物和酸性物质还会对管道产生腐蚀，甚至造成用户燃气加热炉燃烧器熄火，存在严重的安全隐患，因此需要通过脱水环节降低外输天然气的含水量。目前，三甘醇脱水工艺由于其具有吸湿性好、露点降高、蒸汽压低、气象携带损失小、装置投资及运行费用低等优点，广泛应用于天然气脱水环节中。典型的三甘醇脱水工艺流程可以分为低温高压天然气脱水与高温低压三甘醇再生两个阶段。在三甘醇脱水工艺中，作为吸收剂的三甘醇利用其亲水特性脱除天然气中的水分，吸收了水分的三甘醇经闪蒸后进入再生装置提升三甘醇贫液的浓度，实现了三甘醇的循环利用。在三甘醇脱水工艺中，再生装置的温度控制至关重要。再生装置温度过高会导致三甘醇热降解损失以及能源浪费，再生装置温度过低会导致三甘醇贫液浓度低，无法满足天然气的脱水要求。现有的用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统一般是采用单回路闭环控制对再生装置底部的温度进行控制。由于再生装置多为塔式结构，这种温度控制系统无法控制全塔的温度分布，控制精度低；同时，针对外界干扰作用与变工况运行，控制系统响应存在一定程度的延迟。因此在三甘醇脱水工艺中寻求一种控制精度高、响应及时的温度控制系统尤为重要。
技术实现思路
为解决现有技术中的问题，本专利技术提供了一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统及方法，本专利技术能够实现再生装置整体温度分布的准确控制，并且可以对于外界干扰作用与变工况运行进行及时响应。本专利技术采用的技术方案如下：一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统，包括吸收装置、闪蒸罐、再生装置、贫富液换热器、第一温度控制回路和第二温度控制回路，第一温度控制回路用于通过调节进入再生装置顶部冷却介质流量对再生装置顶部温度进行控制，第二温度控制回路用于通过调节进入再生装置底部燃料气流量对再生装置底部温度进行控制；第一温度控制回路包括第一前馈控制结构和再生装置顶部温度反馈控制结构，第一前馈控制结构与吸收装置的天然气进口管线连接，再生装置顶部温度反馈控制结构与再生装置顶部以及闪蒸罐连接，第一前馈控制结构和再生装置顶部温度反馈控制结构连接；第二温度控制回路包括第二前馈控制结构和再生装置底部温度反馈控制结构，第二前馈控制结构与吸收装置的三甘醇富液出口管线连接，再生装置底部温度反馈控制结构与再生装置底部以及燃料气入口端连接，第二前馈控制结构和再生装置底部温度反馈控制结构连接。优选的，第一温度控制回路中，第一前馈控制结构包括第一流量传感器和第一流量控制器，再生装置顶部温度反馈控制结构包括第一温度传感器、第一温度控制器、第一加法器、第一电磁阀、手动阀和旁路管线，第一流量传感器布置在天然气进口管线上，第一流量控制器与第一流量传感器相连，第一温度传感器布置在再生装置顶部，第一温度控制器与第一温度传感器相连，第一流量控制器和第一温度控制器均与第一加法器相连；第一加法器与第一电磁阀相连接，第一电磁阀的入口与吸收装置的三甘醇富液出口管线相连，第一电磁阀的一出口与主路管线的入口相连，第一电磁阀的另一出口通过旁路管线与手动阀的一入口相连，手动阀的另一入口与再生装置的主路管线的出口相连，手动阀的出口连接闪蒸罐进口管线。优选的，第一电磁阀为一进两出的三通阀，手动阀为两进一出的三通阀。优选的，第二温度控制回路中，第二前馈控制结构包括第二流量传感器和第二流量控制器，再生装置底部温度反馈控制结构包括第二温度传感器、第二温度控制器、第二加法器和第二电磁阀；第二流量传感器布置在三甘醇富液出口管线上，第二流量控制器与第二流量传感器相连，第二温度传感器布置在再生装置底部，第二温度控制器与第二温度传感器相连，第二流量控制器和第二温度控制器均与第二加法器相连，第二电磁阀布置在燃料气进口管线上，第二电磁阀与第二加法器相连。优选的，第二电磁阀为一进一出两通电磁阀。优选的，吸收装置、闪蒸罐和再生装置均与贫富液换热器相连。一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制方法，采用本专利技术所述的用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统进行，包括如下过程：当用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统受到外界扰动作用或变工况运行时：第一前馈控制结构感知进口天然气流量的变化，并发出控制信号u11；再生装置顶部温度反馈控制结构感知再生装置顶部温度的变化，并发出控制信号u12，并将控制信号u11与控制信号u12进行加权运算后得到控制信号u1，根据控制信号u1进行流量分配来调节进入再生装置顶部冷却介质的流量，实现对再生装置顶部的温度控制；第二前馈控制结构感知进入再生装置三甘醇富液流量变化，并发出控制信号u21；再生装置底部温度反馈控制结构感知再生装置底部温度的变化，并发出控制信号u22，并将控制信号u21与控制信号u22进行加权运算后得到控制信号u2，根据控制信号u2，调节进入再生装置底部燃料气的流量，实现对再生装置底部的温度控制。优选的，控制信号u1与控制信号u2根据如下公式计算：u1＝ω1u11+(1-ω1)u12u2＝ω2u21+(1-ω2)u22其中，ω1为控制信号u11与控制信号u12进行加权运算时的连接权值，ω2为控制信号u21与控制信号u22进行加权运算时的连接权值。优选的，控制信号u11与控制信号u12进行加权运算时的连接权值ω1，控制信号u21与控制信号u22进行加权运算时的连接权值ω2，在温度控制过程中动态更新，动态更新方法如下：设置再生装置顶部与底部温度的设定值，设置第一前馈控制结构、再生装置顶部温度反馈控制结构、第二前馈控制结构和再生装置底部温度反馈控制结构的控制参数，控制信号u11与控制信号u12进行加权运算时权值更新速率η1与初始权值，控制信号u21与控制信号u22进行加权运算时权值更新速率η2与初始权值；根据历史数据库中的再生装置顶部温度T1、再生装置底部温度T2、进口天然气流量Q1、进入再生装置底部的燃料气流量Q2、控制器调整时间t、连接权值ω1、连接权值ω2，采用神经网络进行函数拟合，建立如下模型：T1＝z(T2,Q1,Q2,t,ω1,ω2)T2＝y(T1,Q1,Q2,t,ω1,ω2)当再生装置顶部实时温度与设定值偏差大于M℃时，基于再生装置顶部温度变化速率最大的原则，采用梯度上升法对第一加法器的连接权值ω1进行更新：当再生装置顶部实时温度与设定值偏差小于等于M℃时，基于再生装置顶部温度变化速率最小的原则，采用梯度下降法对第一加法器的连接权值ω1进行更新：当再生装置底部实时温度与设定值偏差大于M℃时，基于再生装置底部温度变化速率最大的原则，采用梯度上升法对第二加法器的连接权值ω2进行更新：当再生装置底部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统，其特征在于，包括吸收装置(13)、闪蒸罐(14)、再生装置(16)、贫富液换热器(17)、第一温度控制回路和第二温度控制回路，第一温度控制回路用于通过调节进入再生装置顶部冷却介质流量对再生装置顶部温度进行控制，第二温度控制回路用于通过调节进入再生装置底部燃料气流量对再生装置底部温度进行控制；/n第一温度控制回路包括第一前馈控制结构和再生装置顶部温度反馈控制结构，第一前馈控制结构与吸收装置(13)的天然气进口管线(19)连接，再生装置顶部温度反馈控制结构与再生装置(16)顶部以及闪蒸罐(14)连接，第一前馈控制结构和再生装置顶部温度反馈控制结构连接；/n第二温度控制回路包括第二前馈控制结构和再生装置底部温度反馈控制结构，第二前馈控制结构与吸收装置(13)的三甘醇富液出口管线(20)连接，再生装置底部温度反馈控制结构与再生装置(16)底部以及燃料气入口端连接，第二前馈控制结构和再生装置底部温度反馈控制结构连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统，其特征在于，包括吸收装置(13)、闪蒸罐(14)、再生装置(16)、贫富液换热器(17)、第一温度控制回路和第二温度控制回路，第一温度控制回路用于通过调节进入再生装置顶部冷却介质流量对再生装置顶部温度进行控制，第二温度控制回路用于通过调节进入再生装置底部燃料气流量对再生装置底部温度进行控制；
第一温度控制回路包括第一前馈控制结构和再生装置顶部温度反馈控制结构，第一前馈控制结构与吸收装置(13)的天然气进口管线(19)连接，再生装置顶部温度反馈控制结构与再生装置(16)顶部以及闪蒸罐(14)连接，第一前馈控制结构和再生装置顶部温度反馈控制结构连接；
第二温度控制回路包括第二前馈控制结构和再生装置底部温度反馈控制结构，第二前馈控制结构与吸收装置(13)的三甘醇富液出口管线(20)连接，再生装置底部温度反馈控制结构与再生装置(16)底部以及燃料气入口端连接，第二前馈控制结构和再生装置底部温度反馈控制结构连接。


2.根据权利要求1所述的一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统，其特征在于：
第一温度控制回路中，第一前馈控制结构包括第一流量传感器(1)和第一流量控制器(2)，再生装置顶部温度反馈控制结构包括第一温度传感器(3)、第一温度控制器(4)、第一加法器(5)、第一电磁阀(6)、手动阀(15)和旁路管线(21)，第一流量传感器(1)布置在天然气进口管线(19)上，第一流量控制器(2)与第一流量传感器(1)相连，第一温度传感器(3)布置在再生装置(16)顶部，第一温度控制器(4)与第一温度传感器(3)相连，第一流量控制器(2)和第一温度控制器(4)均与第一加法器(5)相连；第一加法器(5)与第一电磁阀(6)相连接，第一电磁阀(6)的入口与吸收装置(13)的三甘醇富液出口管线(20)相连，第一电磁阀(6)的一出口与主路管线(22)的入口相连，第一电磁阀(6)的另一出口通过旁路管线(21)与手动阀(15)的一入口相连，手动阀(15)的另一入口与再生装置(16)的主路管线(22)的出口相连，手动阀(15)的出口连接闪蒸罐进口管线(23)。


3.根据权利要求2所述的一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统，其特征在于：第一电磁阀(6)为一进两出的三通阀，手动阀(15)为两进一出的三通阀。


4.根据权利要求1所述的一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统，其特征在于：
第二温度控制回路中，第二前馈控制结构包括第二流量传感器(7)和第二流量控制器(8)，再生装置底部温度反馈控制结构包括第二温度传感器(9)、第二温度控制器(10)、第二加法器(11)和第二电磁阀(12)；
第二流量传感器(7)布置在三甘醇富液出口管线(20)上，第二流量控制器(8)与第二流量传感器(7)相连，第二温度传感器(9)布置在再生装置(16)底部，第二温度控制器(10)与第二温度传感器(9)相连，第二流量控制器(8)和第二温度控制器(10)均与第二加法器(11)相连，第二电磁阀(12)布置在燃料气进口管线(24)上，第二电磁阀(12)与第二加法器(11)相连。


5.根据权利要求4所述的一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统，其特征在于：第二电磁阀(12)为一进一出两通电磁阀。


6.根据权利要求1所述的一种用于三甘醇脱水工艺的温度控制系统，其特征在于，吸收装置(13)、闪蒸罐(14)和再生装置(16)均...

【专利技术属性】
技术研发人员：张早校，王磊，仝淑月，高继峰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61