طراحی جدید مبدل حرارتی پلیت-فین در سیکل مایع‌سازی ال‌ان‌جی C3MR

نوع مقاله : مقاله ترویجی

نویسندگان

1 عضو هیئت علمی، پژوهشکده گاز، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

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

چکیده

 امروزه ال‌ان‌جی پاک‌ترین و سالم‌ترین سوخت گازی موجود در جهان است. فرایند مایع‌سازی، بیش از نیمی از هزینه‌های تولید آن را به خود اختصاص می‌دهد. از این جهت مهندسان طراح، تلاش‌های زیادی جهت بهینه‌سازی این فرایند و به‌حداقل‌رساندن هزینه‌ها کرده‌اند. عناصر اصلی این بخش، مبدل‌های حرارتی فشرده از نوع پلیت-فین یا اسپایرال هستند. این مقاله ضمن تشریح شبیه‌سازی فرایند مایع‌سازی پروژۀ ایران ال‌ان‌جی توسط نرم‌افزار اسپن هایسیس، به ارائۀ روشی جدید جهت طراحی مبدل حرارتی پلیت-فین به‌کاررفته در آن پرداخته است. در طراحی این مبدل از کدنویسی در محیط نرم‌افزار MATLAB استفاده شده است. نتیجۀ به‌کارگیری این طراحی، کاهش عمده در سطوح سرد و گرم لازم به‌میزان ۵/۲ و ۳/۳ برابر و به‌دنبال آن کاهش هزینه‌های سرمایه‌گذاری تولید ال‌ان‌جی است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

A Novel Design for Plate Fin Heat Exchanger in LNG Propane Precooled Cycle

نویسندگان [English]

  • Mohamadreza Jafari Nasr 1
  • Elham Mohamadi 2

1 Professor at Research Institute of Petroleum Industries (RIPI), Tehran, Iran

2 Faculty of Engineering, Chemical Engineering Group, Science & Research Branch, Azad University, Tehran, Iran

چکیده [English]

The most important elements in liquefaction process are heat exchangers that are Plate Fin or Spiral Wounded. In this paper, IRAN LNG liquefaction cycle is simulated using Aspen-Hysys software. Then a procedure for designing plate fin heat exchanger is developed. Moreover, the paper also presents a new method to select the best secondary surface.
The obtained surfaces by traditional simulation for cold and warm ends of heat exchanger and overall heat transfer coefficient are 3001 m2, 1933 m2 and 425 W/m2.K. After designing the optimized heat exchanger using the newly developed Rapid Design Algorithm (RDA), the obtained surfaces for cold and warm ends and the overall heat transfer coefficients were 575 m2 and 842 W/m2.K, respectively. This study shows a significant reduction in designing a compact heat exchanger with cold end surface, warm ends surface, and an increase in overall heat transfer coefficient which are 2.5, 3.3 and 2 times lower and higher, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Liquefied Natural Gas
  • Volume Performance Index (VPI)
  • Rapid Design Algorithm
  1. Baek, S., Hwang, Lee, Jeong and Choi. “Novel design of LNG (liquefied natural gas liquefaction process)”, Energy convection and management, Vol. 52, Issues 8-9, pp: 2807-2814, 2011.
  2. Cesar Paclo, Julio, “A review on heat exchanger thermal hydraulic models for cryogenic applications”, Cryogenics, Vol. 51, Issue 7, pp: 366-379, 2011.
  3. Fossas, Joan Soler, “Modeling of multi stream LNG heat exchanger”, A thesis for degree of MSc Norwegian university of science and technology, 2011.
  4. Fredheim AO, H.R., “Possibilities of cost reductions in base-load”, EUROGAS96, Proceedings from the European applied research conference on natural gas, p: 101, 1996.
  5. Jafari Nasr, M.R., A. Kalantari, “Choose surface & design of plate fin heat exchanger by RDA method”, RIPI, No. 10, 2005.
  6. Jafari Nasr, M.R., A.T., Zoghi and H.R., Khakdaman, “Performance evaluation of heat transfer enhancement in heat exchanger design”, RIPI, No. 43, 2002.
  7. Kays, W.M. and A.L. London, “Compact heat exchanger”, McGraw Hill, 1984.
  8. Nunez, M., G.T., Polley, E., Reyes and A., Munoz, “Surface selection and design of plate-fin heat exchangers”, Applied thermal engineering, pp: 19- 917- 931, 1999.
  9. [9] Saffari, Hamid, “Modeling and optimization of C3MR LNG plant efficiency by change of mixed refrigerants’ components”, LNG research laboratory, School of mechanical engineering, Iran university of science and technology, 2011.
  10. Sanggyu, Lee. And Ngyyen Van Duc long, “Design and optimization of natural gas liquefaction and recovery process for offshore floating liquefied natural gas plants”, School of chemical engineering, Yeungnam university, Industrial and chemical engineering research, Gyeongsan 712-749 South Korea, 2012.
  11. Walker, V., and D., Wilkie, “The wider application of roughened surface as developed for advanced gas cooled reactors, symp on high pressure gas as a heat transport medium”, IMechE, London, pp: 26, 1967.
  12. Wang, L. and Sunden, “Optimal design of plate heat exchangers with and without pressure drop specifications”, Applied thermal engineering, 23-295-311, 2003.
  13. Wang, M. and Zhang Jian, “Optimal design and operation C3MR refrigeration system for natural gas liquefaction”, Computer & chemical engineering, Vol. 36, pp: 48-95, 2012.
  • تاریخ دریافت: 05 اردیبهشت 1401
  • تاریخ پذیرش: 05 اردیبهشت 1401