中空纤维膜接触器中CO2和H2S吸收的建模误差补偿控制：提升天然气脱硫效率的稳健策略

本文推荐一种基于建模误差补偿（MEC）的先进控制方法，用于中空纤维膜接触器（HFMC）中CO2和H2S的高效吸收。通过对比传统PI控制器和滑模控制器（SMC），研究证明MEC能显著降低酸性气体浓度（CO2从0.85%至0.45%，H2S从4至1.2 μl·L–1），并有效应对干扰和设定值变化，为天然气净化提供40%性能提升的工业级解决方案。

　　

亮点

中空纤维膜接触器（HFMC）技术通过整合半透膜增强气液接触，显著提升酸性气体（如CO₂和H₂S）的传质效率。其核心优势包括操作简易、高比表面积和低能耗，成为天然气脱硫领域的新宠。

控制应用：天然气脱硫

控制目标是将HFMC出口的CO₂和H₂S浓度稳定在甜气国际标准（CO₂ < 2% mol，H₂S < 4 μl·L^–1）以下。模拟基于墨西哥某脱硫工厂数据（处理量67547.52 kg·h^–1），通过并联100个HFMC单元实现规模化应用。

结果与讨论

开环模拟显示初始CO₂和H₂S浓度分别高达18.55%和超标值。MEC控制器通过实时补偿模型不确定性，将浓度精准调控至目标范围，性能较SMC提升40%（基于平方误差积分ISE评估），且抗干扰能力突出。

结论

MEC控制成功解决了HFMC在天然气脱硫中的非线性与扰动难题，其简易设计和稳健性能为工业应用铺平道路，未来可拓展至其他膜分离场景。

（注：翻译部分已省略文献引用标识，并保留专业术语如HFMC、MEC等英文缩写及^/_格式）