شبیه سازی و بهینه سازی چرخه مبرد تک مرحله ای جهت تولید گاز طبیعی مایع شده

نوع مقاله : ترویجی

نویسندگان

1 گروه آموزشی مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

2 دانشگاه سیستان و بلوچستان

3 دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

چکیده

مایع سازی گاز طبیعی فرآیند با مصرف انرژی بالا است. گاز طبیعی مایع شده توسط کاهش دمای گاز طبیعی تا دمای 160℃- به‌دست می‌آید، در این فرایند حجم گاز طبیعی مایع شده به 600/1 حجم گاز طبیعی می‌رسد. تفاوت های دمایی کوچک در مبدل های حرارتی و هزینه های عملیاتی و سرمایه ای بالا مستلزم استفاده از یک ابزار شبیه سازی دقیق و قوی برای تجزیه و تحلیل است. در این تحقیق با استفاده از نرم‌افزار ASPEN HYSYS، چرخه مایع‌سازی PRICO که شامل دو کمپرسور و یک مبدل حرارتی است، شبیه‌سازی شد. شبیه سازی در دو حالت فشار بالا (Kpa 7945) و فشار پایین گاز طبیعی (Kpa 2861) انجام شد. تابع هدف کمینه کردن مصرف ویژه انرژی فرایند است. در بهترین حالت مصرف انرژی kwh/kgLNG316/0 بدست آمد که در مقایسه با مقدار مرجع 22% کاهش را نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Simulation & Optimization of Single Stage Refrigeration Cycle for Production of LNG

نویسندگان [English]

  • Mortaza Zivdar 1
  • Elahe Mahdavi 2
  • Kianoosh Razzaghi 3
1 Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
2 University of Sistan and Baluchestan
3 University of Sistan and Baluchestan
چکیده [English]

Natural gas liquefaction is an energy-intensive process. Liquefied natural gas is obtained by reducing the temperature of natural gas to a temperature of -160℃, in this process, the volume of liquefied natural gas reaches 1/600 volume of natural gas. This method is suitable when transporting with the pipeline is difficult and expensive, and by liquefaction and volume reduction, it can be easily transported over long distances. . In this study, by using ASPEN HYSYS software, the PRICO liquefaction cycle, which includes two compressors and a heat exchanger, was simulated. The simulations were performed in two modes of high pressure (7945 Kpa) and low pressure of natural gas (2861 Kpa). The objective function was to minimize the specific energy consumption of the process. The energy consumption was 0.316 kWh / kgLNG, which showed a decrease of 22% compared to the reference value.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Natural gas liquefaction
  • energy
  • Exergy
  • Simulation
  • PRICO
  1. Mokhatab S, Y. Mak J, V. Valappil J, D A. Wood; Handbook of Liquefied Natural Gas, Gulf Professional Publishing, ISBN 978-0-12-404585-9, https://doi.org/10.1016/C2011-0-07476-8, 2014.
  2. Rivera V, Aduku A, Harris O; Evaluation of LNG technologies. The University of Oklahoma. 2008.
  3. Vatani, Ali, Study of natural gas liquefaction technologies and technology selection based on the ability to increase the scale and perform the selected conceptual technology design. National Iranian Gas Company, University of Tehran, 2016.
  4. Al-Sobhi S, Alfadala H, & El-Halwagi M M; Simulation and Energy Integration of a liquefied Natural gas (LNG) Plant. In H. Alfadala, G. Reklaitis, & M. M. El-hallway (Eds.), Advances in Gas Processing: Proceedings of the 1st International Gas Processing Symposium, 131–135, 2009, DOI:10.1016/B978-0-444-53292-3.50018-3.
  5. Aspelund A, Gundersen T, Myklebust J, Nowak MP, Tomasgard A; An optimization-simulation model for a simple LNG process, Computers and Chemical Engineering 34 (2010) 1606–1617, DOI: 10.1016/j.compchemeng.2009.10.018.
  6. Xu X, Liu J, Cao L; Optimization and analysis of mixed refrigerant composition for the PRICO natural gas liquefaction process. Cryogenics, Volume 59, 2014, Pages 60-69, https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2013.11.001.
  7. Venkatarathnam G, Timmerhaus KD, Carlo Rizzuto; Cryogenic Mixed Refrigerant Processes, New York: Springer; 2008, International Cryogenics Monograph Series, https://doi.org/10.1007/978-0-387-78514-1, eBook ISBN 978-0-387-78514-1.
  8. Chunhe J, Yilong Y, Heechang S, Youngsub L; Novel propane-free mixed refrigerant

integrated with nitrogen expansion natural gas liquefaction process for offshore units,

Energy, Volume 238, Part A, 2022, 121765, https://doi.org/10.1016/j.energy.2021.121765

  1. Nikkho S, Abbasi M, Zahirifar J, Saedi M, Vatani A. Energy and exergy investigation of two modified single mixed refrigerant processes for natural gas liquefaction. Computers & Chemical Engineering. Volume 140, September 2020, https://doi.org/10.1016/j.compchemeng.2020.106854.