試論天然氣液化場站的生產操作優化流程

李慧芳（青海油田液化天然氣公司，青海 格爾木 816000）

液化天然氣的生產對社會發展有著極為重要的意義，對天然氣的液化處理與利用是社會發展不可逆轉的趨勢，對天然氣液化工作流程進行優化不僅能夠提高生產效率，提高天然氣液化場站的利潤收益，還將間接為社會帶來巨大的經濟效益。但對生產操作的優化不能盲目進行，應當以現實狀況為依據，制定合理的優化目標，然后對具體的流程進行優化處理。

1 天然氣液化場站的生產操作優化目標

對天然氣液化生產的過程包括四個環節，首先要對天然氣進行脫碳處理；其次要對天然氣進行脫水處理；然后利用混合冷劑將天然氣進行液化并輸送到LNG儲存單元以及裝車單元；最后需要對前一流程中揮發出的BOG予以回收。從生產流程來看，能夠做優化處理的環節為液化與BOG回收環節，這兩個環節是生產中的關鍵內容。

1.1 液化環節

液化環節中采用的制冷循環流程一般為PRICO閉式制，這種生產方式具有較高的安全性，操作也比較簡便，同時其效率也相對較高。對流程的優化要以不干擾正常的液化為前提，總的來說液化環節的優化目標應當是實現換熱以及冷劑使用的最優化。具體來說，其優化目標為降低對冷劑的消耗，增加換熱的效率，實現最大程度的循環再利用。

1.2 BOG回收環節

BOG回收環節的目標為提高BOG的有效利用率，對BOG進行回收與利用的方式有三個，一是對BOG進行再液化處理，這種方式通過對熱流體出口處溫度的提升以及對冷流體出口處溫度的降低來實現節能；二是將BOG回收至LNG的儲罐內，但是這種方法會導致罐內溫度的提升；三是對BOG進行加熱處理，直到其恢復常溫狀態，然后再予以加壓處理，使之能夠成為燃料氣，供給城市或者其它生產環節使用。

2 天然氣液化場站的生產操作優化流程

根據生產操作優化目標可以確定生產操作的具體優化流程，即優化措施的制度要從液化與BOG回收著兩個環節入手。

2.1 交互式進化計算

交互式的進化計算能夠通過對適應值函數的計算，將適合實際需求的個體生產出來。這種計算方式的優點在于能夠同時實現多個目標的優化，人們即使在并不明確適應函數的情況下也可以對目標進行計算。

但這一計算方法也存在一定的問題，為了解決計算中的問題，提高計算的準確性，工作人員采取了一系列措施對其予以改進。首先在交互計算的過程中工作人員采用的預測方法為絕對尺度預測，這種方式不僅能夠使預測器噪聲降低，還能夠將收斂速度進行提升；其次，為了減少疲勞現象的發生，工作人員在交互計算中引入了多智能體，提高了計算的效率；最后為了實現對個體的分辨與計算，在設計中還引入了分層思想。

經過改良后，交互計算能夠對液化環節與BOG回收環節的優化目標值進行明確的計算，目標值的確定將為優化工作提供重要的依據。

2.2 交互式進化計算在生產環節中的應用

2.2.1 液化環節

從液化環節來說，需進行優化處理的變量為：①第一級冷卻出口位置的溫度；②冷箱處天然氣出口位置的溫度；③冷箱處冷劑入口位置的流量；④重烴分離器中的液位；⑤蒸發換熱器中BOG出口位置的溫度。

約束操作優化的條件有三點，第一，優化的前提條件為保證天然氣生產狀態的正常化；第二，第一級冷卻出口位置的溫度應當控制在合理的范圍內，保證溫度滿足天然氣液化以及重烴分離的需求，既不能過高，也不能過低；第三，為了保證生產過程的安全性，重烴分離器中的液位也應當予以控制，過低或者過高都有可能導致安全事故的發生。

以實際生產過程為依據，對液化環節進行交互進化計算后可以發現當能源消耗的目標值為18.815，冷劑的循環利用效率目標值達到87.885時能夠實現液化環節的最優。

2.2.2 BOG回收環節

從BOG回收環節來看，其影響優化處理的變量包括兩個，即冷箱入口處的溫度與換熱器中熱流體的流量。

約束回收環節操作優化的條件與液化環節相同都有三點，第一是將換熱器中熱流量出口位置的流量與溫度都控制在安全范圍內；第二是要將BOG壓縮機中第一級入口位置的壓力與溫度控制在合理的范圍內；第三是要將冷箱入口位置的溫度范圍進行規范。

最終計算得出當冷流體出口位置的溫度目標值達到88.42，熱流體出口位置的溫度目標值達到36時可實現BOG回收環節的最優化。

3 結語

對天然氣液化工作的操作流程予以優化能夠提高生產的效率，提高場站的經濟效益，減少對能源的消耗，因此，可以看出對生產操作過程的優化有著一定的重要性與必要性。能源資源對社會的發展來說是不可或缺的，利用先進的計算方法確定優化目標值以及具體的優化流程具有重要的現實意義。

[1]李新奇,劉明武.中國天然氣液化工廠的建設展望[J].化工管理，2013(16).