مهندسی گاز ایران

بررسی واحد تولید گاز طبیعی مایع در مقیاس کوچک

نوع مقاله : مقاله ترویجی

نویسندگان

1 گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 گروه مهندسی شیمی، دانشکدۀ نفت و مهندسی شیمی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

در این مطالعه فرایند مایع‌سازی گاز طبیعی تک‌مرحله‌ای با مبرد آمیخته بهینه‌سازی و به‌دنبال آن تحلیل انرژی و اگزرژی تجهیزات روی آن انجام شد و اثر بهینه‌سازی انرژی مصرفی ویژه بر هزینۀ خرید تجهیزات چرخۀ سردسازی بررسی شد. اساس این مطالعه بر پایۀ فرایند پریکو قرار دارد و با توجه به محدودیت‌هایی که در ایران با آن مواجه هستیم، به توسعۀ فرایند جدیدی پرداخته‌ شده است که در آن مشکلات فرایندی رفع شده باشد و سپس فرایند ارائه‌شده توسط الگوریتم ژنتیک بهینه‌سازی شد. دبی مولی مبرد، فشارهای پایین و بالای مبرد در چرخه، مهم‌ترین پارامترهای عملیاتی تأثیرگذار هستند که با تحلیل حساسیت انتخاب شدند. مجموع انرژی مصرفی کمپرسورها به ۸/۱۴۱۳ کیلووات رسید و ۱۱درصد کاهش یافت. نتایج نشان داد بهینه‌سازی انرژی مصرفی ویژه، باعث افزایش هزینۀ مبدل حرارتی می‌شود؛ زیرا حداقل دمای نزدیکی در مبدل، کاهش و سطح تبادل حرارتی لازم بالا می‌رود؛ ولی هزینۀ خرید کمپرسورها به‌علت کم‌شدن انرژی مصرفی آن‌ها کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation on LNG Plant in Small Scale

نویسندگان [English]

  • Mohamad Reza Jafari Nasr 1
  • Samira Ahmadi 2

1 Islamic Azad University, Science and Research Brach,, Tehran, Iran

2 Department of Chemical Engineering, Faculty of Oil and Chemical Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

چکیده [English]

In this study, the process of single stage mixed natural gas liquefaction is reviewed, then process energy optimization and economic analysis are followed. The effect of specific energy consumption optimization on the costs of cooling equipment was investigated. The basis of this study is PRICO process and due to some limitations and concerns for Iran, it is tried to develop a new modified process so that the available process restrictions would expel and finally the recommended process optimized by genetic algorithm. Mole flow of refrigerant, low pressure and high pressure of refrigerant in the cycle, are the most important operational parameters that were selected by sensitivity analysis. The total energy consumption of compressors reached 1413.8 kW and decreased by 11 percent. Results showed optimization of the specific energy consumption increases the cost of the heat exchanger, due to the reduction of heat exchanger temperature driving force and need to higher heat transfer area. However, the operating cost of compressors can be reduced. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • PRICO Process
  • Optimization
  • Genetic Algorithm
  • Exergy Analysis
  • Equipment Cost
  1. نیک آذرم و کی‌نژاد، نفت و گاز پیدایش – پالایش، تهران: علوم کاربردی، ۱۳۹۱.
  2. اسلم‌بخش، بررسی فنی- اقتصادی فرایندهای SMR و N2 Expansion برای تولید LNG در مقیاس کوچک، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران، ۱۳۹۳.
  3. حسینی، طراحی و بهینه‌سازی فرایند یکپارچۀ تولید NGL و LNG، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران، ۱۳۹۳.
  4. عبداللهی‌دمنه، ارائۀ یک فرایند جدید مایع‌سازی گاز طبیعی با استفاده از تحلیل هم‌زمان پینچ و اکسرژی، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران، ۱۳۹۴.
  5. فلسفی، بهبود ساختاری فرایند مایع‌سازی گاز طبیعی (LNG) به روش مبرد آمیخته تک‌مرحله‌ای با هدف بهبود راندمان، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران،۱۳۹۶.
  6. کمالی‌نژاد، اصلاح ساختار چرخه‌های سرمایش عمیق چندطبقه‌ای و چندجزئی واحدهای LNG برای کاهش مصرف انرژی و سرمایه‌گذاری از طریق تحلیل‌های مفهومی (پینچ و اکسرژی) با ابزار ریاضیات غیرخطی گسسته (MINLP)، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، ۱۳۹۳.
  7. نوبیجاری، ارائۀ یک فرایند جدید برای تولید LNG با استفاده از سامانه‌های سرمایش جذبی با هدف کاهش انرژی موردنیاز، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران، ۱۳۹۵.
  8. Aspelund A., Gundersen T., Myklebust J., Nowak M.P., Tomasgard A., An optimization-simulation model for a simple LNG process, Computers and Chemical Engineering, 34 (2010) 1606-1617.
  9. Alabdulkarem A., Mortazavi A., Hwang Y., Radermacher R., Rogers P., Optimization of propane pre-cooled mixed refrigerant LNG plant, Applied Thermal Engineering, 31 (2011) 1091-1098.
  10. Aslambakhsh AH., Moosavian MA., Amidpour M., Hosseini M., AmirAfshar S., Global cost optimization of a mini-scale liquefied natural gas plant. Energy, 148 (2018) 1191-200.
  11. Couper J.R., Penney W.R., Fair J.R., Walas S.M., Chemical process equipment: selection and design, 3rd., Butterworth-heinemann (2010).
  12. Hatcher P., Khalilpour R., Abbas A., Optimisation of LNG mixed-refrigerant processes considering operation and design objectives, Computers and Chemical Engineering, 41 (2012) 123-133.
  13. Khan M.S., Lee S., Rangaiah G.P., Lee M., Knowledge based decision making method for the selection of mixed refrigerant systems for energy efficient LNG processes, Applied Energy, 111 (2013) 1018-1031.
  14. Mokarizadeh Haghighi Shirazi M., Mowla D., Energy optimization for liquefaction process of natural gas in peak shaving plant, Energy, 35 (2010) 2878-2885.
  15. Morosuk T., Tesch S., Hiemann A., Tsatsaronis G., Bin Omar N., Evaluation of the PRICO liquefaction process using exergy-based methods, Journal of Natural Gas Science and Engineering, 27 (2015) 23-31.
  16. Palizdar A., Sadrameli S.M., Conventional and advanced exergoeconomic analyses applied to ethylene refrigeration system of an existing olefin plant, Energy Conversion and Management, 138 (2017) 474-485.
  17. Palizdar A., Ramezani T., Nargessi Z., AmirAfshar S., Abbasi M., Vatani A., Advanced exergoeconomic evaluation of a mini-Scale nitrogen dual expander process for liquefaction of natural gas, Energy, 168 (2019) 542-557.
  18. The Linde Group, Small-Medium Scale LNG Technology, Economics, Transportation, and Receiving Terminal, http://docplayer.net/33970819-The-linde-group-small-medium-scale-lng-technology-economics-transportation-and-receiving-terminal.html (14.6.2018).
  19. Towler G., Sinnott R., Chemical Engineering Design: Principles, Practice and Economics of Plant and Process Design, 2nd ed., Butterworth-heinemann (2013).
  20. Vatani A., Mehrpooya M., Tirandazi B., A novel process configuration for co-production of NGL and LNG with low energy requirement, Chemical engineering and processing: process intensification, 63 (2013) 16-24.
  21. Wahl P.E., Lovseth S.W., Molnvik M.J., Optimization of a simple LNG process using sequential quadratic programming, Computers and Chemical Engineering, 56 (2013) 27-36.
  22. Xu X., Liu J., Jiang C., Cao L., The correlation between mixed refrigerant composition and ambient conditions in the PRICO LNG process, Applied Energy, 102 (2013) 1127-1136.
  23.  Xu X., Liu J., Cao L., Optimization and analysis of mixed refrigerant composition for the PRICO natural gas liquefaction process, Cryogenics, 59 (2014) 60-69.
مهندسی گاز ایران
دوره 7، شماره 1 - شماره پیاپی 11
شهریور 1399
صفحه 6-15
  • تاریخ دریافت: 05 اردیبهشت 1401
  • تاریخ پذیرش: 05 اردیبهشت 1401