1、隨著我國環(huán)保壓力的日益加劇，發(fā)展清潔能源已經(jīng)成為必然之選，獲得國家高度重視。其中，液化天然氣作為最高效、環(huán)保的化石能源，具有廣泛的應用前景。天然氣液化裝置是液化天然氣生產的核心部分，而目前對天然氣液化裝置的研究存在諸多問題，如對象獨立、在工藝流程優(yōu)化過程中難以快速優(yōu)選操作參數(shù)、難以評估液化工藝在擾動下的動態(tài)響應等。針對以上問題，本文對天然氣液化裝置一天然氣凈化工藝和二級丙烷預冷混合制冷天然氣液化工藝進行了模擬、優(yōu)化和控制結構的綜合，主要

2、內容如下:
　　(1)為了避免引起設備內部腐蝕或者在低溫狀態(tài)下形成固體導致設備損壞，天然氣在液化前需脫除天然氣中的酸性氣體和水分。本文針對二乙醇胺(DEA)法脫酸和三甘醇(TEG)法脫水的天然氣凈化工藝，首先建立凈化工藝流程超結構，在此基礎上建立混合整數(shù)線性規(guī)劃(MILP)模型來優(yōu)化設備費用和中間連接流股所產生的操作費用，獲得初始優(yōu)化工藝，并采用夾點分析法對該初始優(yōu)化工藝進行熱集成，以降低系統(tǒng)公用工程消耗量;另外，考慮到生產過程多

3、目標需求，本文采用AHP-模糊綜合評價法綜合分析了凈化效果、初始投資費用、操作費用、能量利用率和填料塔穩(wěn)定性5個評價指標對工藝的影響，獲得了工藝的最佳操作參數(shù)。
　　(2)凈化后的天然氣通過液化工段被冷卻為液化天然氣(LNG)，本文綜合考慮不同液化工藝適用的工廠規(guī)模及能耗水平，最終選取適用于基本負荷型的二級丙烷預冷混合制冷天然氣液化工藝為研究對象。首先，在Aspen HYSYS中建立該工藝的穩(wěn)態(tài)模型;然后，選取工藝中包括混合制冷劑

4、組成、多流股換熱器中間溫度、壓縮機進出口壓力在內的10個關鍵操作變量為優(yōu)化變量，以整個液化工藝中主要用能設備壓縮機的能耗最小為目標函數(shù)對該工藝進行優(yōu)化。優(yōu)化過程基于Aspen HYSYS與Matlab的數(shù)據(jù)接口，在Aspen HYSYS中模擬計算，在Matlab中編寫遺傳算法(GA)程序進行數(shù)值優(yōu)化，最終得到優(yōu)化的操作參數(shù)并進行分析，提出工藝改進的方向。
　　(3)通過嚴格控制預冷部分各變量以及過程中壓縮機的轉速，可以將深冷部分作