石油与天然气化工
CHEMICAL ENGINEERING OF OIL GAS
基于粒子群算法优化LNG（C3-MR）流程的研究
宋畅吕松伍勇四川大学化学工程学院
2017
摘要丙烷预冷混合制冷液化流程(Ca-MR)在液化天然气生产中应用最广。该流程的优化属于非线性问题，优化结果受到过程变量和算法的影响。基于HYSYS软件模拟，对Ca-MR流程用MAT LAB嵌入粒子群算法(PSO)优化制冷剂组分、流量以及流程压力以降低过程能耗。研究结果表明，对 Cs-MR流程使用PSO算法优化选代20次便收敛，优化后理论能耗低于公开文献报导的序列二次规划(SQP)和BOX方法的结果。
关键词LNGCa-MR粒子群算法优化比功耗
中图分类号：TE64;TB6
D0I:10.3969/i.issn.1007-3426.2017.02.010
文献标志码：A
Particle swarm optimization of the parameters for C3-MR process of LNG
Song Chang, Lyu Song, Wu Yong
School of Chemical Engineering, Sichuan Uniuersity , Chengdu, Sichuan, Chind
Abstract : Propane pre-cooled mixed refrigerant (Ca -MR) process is the most widely used process for LNG production. Nonlinear optimization of the process depends on process variables and algorithm. The refrigerant components, flow rate and process pressure of the Cs-MR process are optimized by HYSYS with particle swarm optimization (PSO)embedded in MATLAB.The results show that optimized parameters in PSO converge after 2O iterations for the Ca-MR process . The resultant theoretic energy consumption is lower than that obtained by the sequential quadratic programming method (SQP) and BOX method in reported literatures .
Key words:LNG,Cs-MR,particle swarm optimization (PSO),optimization,specific work
当今能源与环境问题突出，天然气作为储量高的清洁能源逐步受到重视1。将天然气液化成LNG，在储存及调峰方面具有优越性了。天然气液化流程主要有级联式液化工艺、混合制冷剂液化工艺、带膨胀机的液化工艺3大类"，其中混合制冷剂工艺中的丙烷预冷混合制冷剂循环(C3-MR)工艺应用最广,其制冷效率高，适应能力强，但是能耗较大。文献报导典型的级联式液化工艺流程比功耗为O.33kWh/kg（LNG），而
Cs-MR流程为其1.15倍4)。这就需要优化Ca-MR 流程参数来节约能耗降低液化厂运行成本"了。
G.VenkatarathnamL曾应用序列二次规划法(SQP)优化了Cs-MR流程，使系统理论效率达到 50.8%。SQP是一种处理复杂非线性约束问题的方法，具有梯度求值和函数求值次数少，计算效率高的特点。夏丹等*使用HYSYS自带的BOX方法优化 Cs-MR流程,将主制冷区能耗降低了22.9%。BOX
基金项目：四川省科技支撑计划"LNG液化、气化关键技术装备研发与产业化”(2015GZ0023)。
作者简介，宋畅（1992一），四川成都人，四川大学化学工程学院研究生，主要从事LNG工艺方面的研究。E-mail： songchang2gL@.com
通信作奢整势，E-mail：wuyongscu.edu.cn