1、未來30年世界能源需求將增加75％，天然氣需求增長將近65%，到2025年天然氣將占據世界能源供給的25%，超越煤炭成為世界第二大能源。我國能源消耗中煤炭占據68.2%，天然氣占據3.9%。煤炭資源的逐漸枯竭，燃煤產生的高排放和極端霧霾天氣等問題，未來中國的能源將發(fā)生巨大改變，其中天然氣的開發(fā)和應用將迎來快速發(fā)展時期。除常規(guī)天然氣資源外，煤層氣，頁巖氣和海上小氣田等資源的開發(fā)利用是當前天然氣行業(yè)研究的重點。
　　本文根據中小型天然

2、氣液化裝置特點，提出四種液化流程設計方案。針對流程的詳細工藝過程和參數，天然氣進口參數變化對流程性能影響展開研究。研究手段采用穩(wěn)態(tài)模擬，流程優(yōu)化和動態(tài)模擬相結合的方式，所得出的結論和規(guī)律為中小型天然氣液化設備的開發(fā)和應用提供理論支持。
　　首先參考相關專利文獻，確定流程模擬各節(jié)點的關鍵工藝參數，假設進口參數，天然氣組成和混合制冷劑組成為穩(wěn)態(tài)模擬提供準備，通過HYSYS軟件的穩(wěn)態(tài)模擬模塊對四個液化流程建立模型，對流程的工藝過程進行深

3、入的研究，使用損計算模型和穩(wěn)態(tài)模擬計算結果分析流程的效率。通過API接口在MATLAB環(huán)境下更改天然氣進口參數，將數據傳入HYSYS模型，觀察液化流程中耗功和混合制冷劑流量的變化規(guī)律。
　　其次以穩(wěn)態(tài)模型和流程性能變化規(guī)律為基礎，以CII液化流程為例進行液化流程的整體優(yōu)化研究。首先確定優(yōu)化目標函數，通過流程自由度分析和假設簡化，確定三臺壓縮機出口參數和制冷劑流量為優(yōu)化控制參數，使用遺傳算法通過MATLAB和HYSYS模型之間的

4、相互調用實現對流程的整體優(yōu)化，最終編寫優(yōu)化計算和流程控制程序，確定流程運行的最優(yōu)化參數。
　　穩(wěn)態(tài)模擬和整體流程優(yōu)化為中小型天然氣液化設備的設計提供工藝基礎和運行參考。液化設備的設計也要考慮進口擾動下的動態(tài)響應特性。以較簡單的PRICO-SMR循環(huán)為例，通過對多股流換熱器，壓縮機，節(jié)流閥等設備建立動態(tài)模型，根據模型假設對穩(wěn)態(tài)模型進行修改，同時增加PID控制單元，實現模型的動態(tài)環(huán)境下的模擬。以進口壓力溫度和流程擾動源，觀察流程耗功和