一种天然气脱二氧化碳制合成气的方法和系统与流程

本技术涉及智能控制，且更为具体地，涉及一种天然气脱二氧化碳制合成气的方法和系统。

背景技术：

1、天然气是指天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物，主要蕴藏在地下多孔隙岩层中，包括油田气、气田气、煤层气、泥火山气和生物生成气等。天然气是一种优质的燃料和化工原料，随着全球能源结构的转型和对环境保护的日益关注，天然气在全球能源消费结构中的占比逐年上升。在天然气的利用过程中，二氧化碳的脱除是一个重要的环节。二氧化碳过高会降低天然气热值，腐蚀冻堵后续工段的管道及设备。为了长距离输送和后续工段对天然气的利用，天然气中的二氧化碳都需要进行脱除。

2、目前，天然气脱二氧化碳制合成气主要采用化学吸附方法。然而，传统的化学吸附过程主要依赖于人工经验进行调控，这种人工调控的方式不仅操作复杂，而且容易受到操作人员的技能和水平的影响，可能存在一定的误差和滞后性，难以实现精准调控和高效生产。因此，期待一种优化的天然气脱二氧化碳制合成气的方法和系统。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，提出了本技术。本技术的实施例提供了一种天然气脱二氧化碳制合成气的方法和系统，其使用常温贫胺液通过喷淋以吸收掉原料天然气中的二氧化碳部分，并采用基于深度学习的人工智能技术对二氧化碳分离过程中的原料天然气的流速和常温贫胺液的喷淋压力分别进行时序关联特征提取，挖掘出原料天然气的流速和贫胺液的喷淋压力之间的协同关联关系，进而基于这种协同关联关系实现对喷淋压力的智能控制优化。这样，能够提高二氧化碳的分离效率，降低能耗，并提升整个天然气脱二氧化碳制合成气过程的稳定性和可靠性。

2、相应地，根据本技术的一个方面，提供了一种天然气脱二氧化碳制合成气的方法，其包括：将原料天然气输入旋喷吸收塔以吸收掉所述原料天然气中的二氧化碳部分以得到旋喷处理后天然气；将所述旋喷处理后天然气经净化天然气冷却器降温至常温后，再进入净化天然气分离器以得到净化天然气。

3、在上述天然气脱二氧化碳制合成气的方法中，将原料天然气输入旋喷吸收塔以吸收掉所述原料天然气中的二氧化碳部分以得到旋喷处理后天然气，包括：经常温贫胺液喷淋吸收掉所述原料天然气中的二氧化碳部分，且得到富胺液。

4、在上述天然气脱二氧化碳制合成气的方法中，还包括：从所述富胺液提取二氧化碳气体；将所述二氧化碳气体和所述净化天然气输入干重整反应器，以在催化剂的作用下进行反应以得到合成气。

5、在上述天然气脱二氧化碳制合成气的方法中，所述合成气包括一氧化碳和氢气。

6、在上述天然气脱二氧化碳制合成气的方法中，经常温贫胺液喷淋吸收掉所述原料天然气中的二氧化碳部分，且得到富胺液，包括：获取由传感器组采集的原料天然气的流速值的时间序列和所述常温贫胺液的喷淋压力的时间序列；将所述原料天然气的流速值的时间序列和所述常温贫胺液的喷淋压力的时间序列分别按照时间维度进行数据规整以得到天然气流速时序输入向量和贫胺液喷淋压力时序输入向量；将所述天然气流速时序输入向量和所述贫胺液喷淋压力时序输入向量输入基于一维扩展卷积网络的时序模式特征提取器以得到天然气流速时序关联特征向量和贫胺液喷淋压力时序关联特征向量；对所述天然气流速时序关联特征向量和所述贫胺液喷淋压力时序关联特征向量进行特征嵌入交互融合处理以得到流速-喷淋压力时序交互关联特征向量；基于所述流速-喷淋压力时序交互关联特征向量，确定喷淋压力控制指令。

7、在上述天然气脱二氧化碳制合成气的方法中，将所述天然气流速时序输入向量和所述贫胺液喷淋压力时序输入向量输入基于一维扩展卷积网络的时序模式特征提取器以得到天然气流速时序关联特征向量和贫胺液喷淋压力时序关联特征向量，包括：以如下一维扩展卷积公式对所述天然气流速时序输入向量进行处理以得到所述天然气流速时序关联特征向量；其中，所述一维扩展卷积公式为：

8、；其中，一维扩展卷积核的尺寸为，为原始卷积核的长度，为扩展率，表示以所述天然气流速时序输入向量中第个位置的特征值为首的长度为的时间窗口，是偏置项，且，是非线性激活函数，是第个天然气流速局部卷积编码特征向量，为所述天然气流速时序输入向量的维度，是所述天然气流速时序关联特征向量，表示级联。

9、在上述天然气脱二氧化碳制合成气的方法中，对所述天然气流速时序关联特征向量和所述贫胺液喷淋压力时序关联特征向量进行特征嵌入交互融合处理以得到流速-喷淋压力时序交互关联特征向量，包括：将所述天然气流速时序关联特征向量和所述贫胺液喷淋压力时序关联特征向量输入基于全连接层的公共空间映射器以得到映射后天然气流速时序关联特征向量和映射后贫胺液喷淋压力时序关联特征向量；将所述映射后天然气流速时序关联特征向量和所述映射后贫胺液喷淋压力时序关联特征向量输入基于特征嵌入交互融合网络的响应关联分析器以得到流速-喷淋压力时序交互关联特征向量。

10、在上述天然气脱二氧化碳制合成气的方法中，将所述映射后天然气流速时序关联特征向量和所述映射后贫胺液喷淋压力时序关联特征向量输入基于特征嵌入交互融合网络的响应关联分析器以得到流速-喷淋压力时序交互关联特征向量，包括：以如下特征嵌入交互融合公式对所述映射后天然气流速时序关联特征向量和所述映射后贫胺液喷淋压力时序关联特征向量进行响应关联分析以得到所述流速-喷淋压力时序交互关联特征向量；其中，所述特征嵌入交互融合公式为：

11、；其中，是所述映射后天然气流速时序关联特征向量，是所述映射后贫胺液喷淋压力时序关联特征向量，表示特征向量的转置，表示特征向量的l2范数的平方，表示元素对位相减求差处理，表示元素对位相加求和处理，表示所述流速-喷淋压力时序交互关联特征向量。

12、在上述天然气脱二氧化碳制合成气的方法中，基于所述流速-喷淋压力时序交互关联特征向量，确定喷淋压力控制指令，包括：对所述映射后天然气流速时序关联特征向量和所述映射后贫胺液喷淋压力时序关联特征向量进行优化融合以得到校正特征向量；融合所述校正特征向量和所述流速-喷淋压力时序交互关联特征向量以得到校正后流速-喷淋压力时序交互关联特征向量；将所述校正后流速-喷淋压力时序交互关联特征向量通过基于分类器的喷淋压力控制器以得到所述喷淋压力控制指令，所述喷淋压力控制指令，用于表示当前时间点的喷淋压力应增大、应减小或应保持不变。

13、根据本技术的另一个方面，提供了一种天然气脱二氧化碳制合成气系统，其包括：二氧化碳分离监控模块，用于获取由传感器组采集的原料天然气的流速值的时间序列和常温贫胺液的喷淋压力的时间序列；数据规整模块，用于将所述原料天然气的流速值的时间序列和所述常温贫胺液的喷淋压力的时间序列分别按照时间维度进行数据规整以得到天然气流速时序输入向量和贫胺液喷淋压力时序输入向量；时序模式特征提取模块，用于将所述天然气流速时序输入向量和所述贫胺液喷淋压力时序输入向量输入基于一维扩展卷积网络的时序模式特征提取器以得到天然气流速时序关联特征向量和贫胺液喷淋压力时序关联特征向量；响应关联分析模块，用于对所述天然气流速时序关联特征向量和所述贫胺液喷淋压力时序关联特征向量进行特征嵌入交互融合处理以得到流速-喷淋压力时序交互关联特征向量；喷淋压力控制指令生成模块，用于基于所述流速-喷淋压力时序交互关联特征向量，确定喷淋压力控制指令。

14、与现有技术相比，本技术提供的天然气脱二氧化碳制合成气的方法和系统，其使用常温贫胺液通过喷淋以吸收掉原料天然气中的二氧化碳部分，并采用基于深度学习的人工智能技术对二氧化碳分离过程中的原料天然气的流速和常温贫胺液的喷淋压力分别进行时序关联特征提取，挖掘出原料天然气的流速和贫胺液的喷淋压力之间的协同关联关系，进而基于这种协同关联关系实现对喷淋压力的智能控制优化。这样，能够提高二氧化碳的分离效率，降低能耗，并提升整个天然气脱二氧化碳制合成气过程的稳定性和可靠性。