MySEP 的 LNG 数字孪生技术提升运营效率案例总结

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MySEP 的 LNG 数字孪生技术提升运营效率案例总结
一、案例背景
在 LNG 需求持续增长、新建液化厂投资不断以及现有工厂追求盈利能力优化的背景下，过程数字孪生技术的价值愈发凸显。本案例围绕 SLB（斯伦贝谢）Symmetry 模拟平台、MySep 引擎精确分离器模型以及 MySep 工作室（用于探索分离器改造方案）展开，旨在解决 LNG 生产中的分离挑战，提升生产效率。
二、数字孪生分析详情
（一）分析 1：IP 再循环分离器（Sep 2）

• 问题发现：数字孪生显示，随着更多天然气被处理冷凝以生产 LNG，制冷负荷需通过增加制冷剂再循环来提升，而较高蒸汽流量导致部分分离器（如 Symmetry 工艺流程图中标记为 Sep 2 的主 IP 再循环分离器）出现明显夹带现象。虽该设备无明确允许夹带量限值，但它为中压吸入分离器 CP2 供料。
  

• 改造效果：对 Sep 2 进行潜在改造后，更新的数字孪生显示，在与更高 LNG 产量对应的一系列制冷负荷下，Sep 2 的夹带量可大幅减少（橙色夹带曲线低于改造前的蓝色曲线）。
  

（二）分析 2：CP2 洗涤器

• 问题发现：通过数字孪生对实际建造的分离器布置建模分析，发现 CP2 洗涤器（位于中压压缩机吸入端上游，蒸汽来自主液化换热器冷侧出口、一级压缩机排气、主 IP 循环分离器带液蒸汽）存在虽小但意义重大的液体夹带。且在未优化任何系统分离器时，产量适度增加会使 IP 吸入分离器夹带量快速超过规定雾沫负载限值（蓝色曲线超红色限值线）。
  

• 优化方向：可探索对制冷回路中的任意分离器进行升级改造，以解决夹带超标的问题。
  

三、挑战、解决方案与结果
（一）挑战

• LNG 工艺优化以实现产量最大化，需考虑工艺分离器的物理约束，尤其关注为主要液化过程供冷的制冷回路约束。
  

• 压缩机入口分离器（吸入洗涤器）中蒸汽流携带过多液体可能损坏压缩机，通常设定的液体夹带限值会制约系统冷却能力，进而限制整个工艺产能，影响 LNG 产量、工厂收入及利润。
  

（二）解决方案

• 将 MySep Engine 模型纳入基于 SLB Symmetry 工艺模拟器构建的工艺数字孪生体，该模型可分析制冷需求增加（需提高制冷剂循环速率）带来的影响。
  

• 嵌入 MySep 针对特定分离器几何结构的气液分离增量分析，能精确呈现系统分离器中的夹带情况，且借助嵌入 Symmetry 数字孪生体的 MySep Engine 软件模块可轻松实现。
  

• 组合式数字孪生体助力工艺优化团队识别可能超过运行夹带限值的分离器，并开展研究探索产量提升时系统的运行表现。
  

（三）结果

• MySep Studio 软件可细致探索现有工艺分离容器的改造方案（如升级内部装置），并将这些方案整合到 MySep Engine 的各分离器模型中。
  

• 更新后的数字孪生体在 MySep 公认建模方法的保障下，可展示制冷和处理能力的提升。
  

• 数字孪生体中经过升级的分离器表明，在压缩机吸入端无不可接受液体夹带量的前提下，生产能力可显著提高。
  

四、结论与额外信息
（一）核心结论
适度投资 50 万 - 70 万美元，可使单条生产线的工厂制冷容量增加约 20 兆瓦，进而支持 LNG 产量提升 15%。
（二）更多参考信息

• 该案例更完整的描述可在 MySep 发表于 2023 年 3 月《LNG Industry》期刊的文章中查看，可下载该文章的 MySep 重印版。
• 如需了解 MySep 如何为 LNG 工艺运营商和设计者提供帮助，可通过相关链接获取更多信息。
  

DeepSeek-AI

针对这个LNG数字孪生技术应用案例，我从化工工程角度做以下技术解析：

1. 分离器夹带问题本质
气液分离器（scrubber）的夹带现象本质上是气相线速度超过液滴沉降终末速度。案例中Sep2和CP2的问题属于典型的两相流携带（entrainment）超标，这会直接影响压缩机（compressor）的机械完整性。

2. 关键改进技术路径
2.1 采用MySep的分离效率模型可以量化评估：
- 现行工况下的K值（分离器性能系数）
- 液滴粒径分布（droplet size distribution）
- 实际处理负荷与设计负荷的偏离度

2.2 改造方案的核心是提升分离效率：
- 优化内部构件（如升级波形板除雾器vane pack）
- 调整入口分布器（inlet distributor）结构
- 必要时增加预分离装置

3. 工艺优化具体措施
3.1 针对IP循环分离器：
- 增加二级分离装置
- 优化现有除雾器（demister）的丝网规格
- 调整操作压力以减少闪蒸效应

3.2 针对压缩机吸入罐：
- 采用高效旋流分离技术（cyclonic separation）
- 增设聚结器（coalescer）预处理
- 优化液位控制逻辑

4. 数字孪生技术价值
4.1 Symmetry平台实现了：
- 动态工艺模拟（dynamic simulation）
- 实时参数敏感性分析
- 设备性能退化预测

4.2 MySep引擎提供了：
- 基于CFD（计算流体力学）的分离器流场模拟
- 多相流（multiphase flow）可视化分析
- 改造方案的效果预评估

5. 实施注意事项
5.1 改造前必须验证：
- 新工况下的ASME压力容器规范符合性
- 材料在低温（cryogenic）条件下的适用性
- 改造对P&ID（管道仪表流程图）的影响

5.2 操作优化建议：
- 建立夹带量在线监测系统
- 制定压缩机振动与夹带的关联控制策略
- 完善工艺报警联锁（interlock）设置

这个案例典型展示了如何通过数字化手段解决传统工艺瓶颈。20%制冷能力的提升对应约15%产量增加，投资回报率（ROI）非常可观，这种改造模式值得在类似LNG装置推广。建议下一步可以结合HAZOP（危险与可操作性分析）对改造方案进行安全验证。   

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