نقش مبردهای خالص و مخلوط در کمینه‌سازی توان مصرفی سیستم‌های تبرید تراکمی مورد استفاده در صنایع نفت و گاز

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی، m.mafi@eng.ikiu.ac.ir

2 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی، en.amirhossein@hotmail.com

چکیده

سیستم‌های تبرید مورد استفاده در صنعت نفت و گاز از جمله صنایع انرژی بر محسوب می‌گردند. این فرایندها به منظور تامین سرمایش مورد نیاز واحدهای فرایندی در بخش‌های مختلفی از جمله سیستم‌های جداسازی و مایع‌سازی گاز طبیعی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در دهه ‌های اخیر تلاش گسترده‌ای در راستای کمینه‌سازی توان مصرفی و بهبود کارایی واحدهای تبرید صورت گرفته است. در این میان، استفاده از چرخه‌های تبرید با مبردهای چندجزیی و جایگزینی آن‌ها با فرایندهای مرسوم مبرد خالص، از جمله مهمترین اقداماتی از که تا کنون در این حوزه مطرح شده اند. استفاده از مبرد چند جزیی در این چرخه‌ها، ضمن کاهش فاصله بین جریان‌های سرد (مبرد) و گرم (فرایند) در مبدل‌های حرارتی، باعث کاهش توان مصرفی فرایند شده و همچنین، در تعدیل هزینه‌های ناشی از استفاده از فرایندهای پیچیده چند طبقه‌ای مبرد خالص موثر است. در این تحقیق دو فرایند مبرد چندجزیی و اکسپاندری نیتروژنی ساده، که از جمله فرایندهای پرکاربرد در حوزه مایع‌سازی گاز طبیعی می‌باشند، انتخاب و ضمن مقایسه منحنی‌های سرمایشی و گرمایشی این دو فرایند، میزان بهبود توان مصرفی، در صورت استفاده از مبرد چند جزیی بررسی گردید. نتایج نشان دهنده کاهش % 40 درصدی توان مصرفی در صورت جایگزینی فرایند مبرد چندجزیی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


]  مصطفی مافی، توسعه­ی مدل مناسب خنک­کاری در سیستم­های جداسازی صنایع پتروشیمی و بهینه­سازی ترمودینامیکی- اقتصادی آن با آنالیز ترکیبی پینچ و اگزرژی، دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، رساله­ی دکتری، 1388.

[2] F.D. Nogal, Optimal design of mixed refrigerant cycles, Industrial & Engineering Chemistry Research, Vol. 47, pp. 8724–8740, 2008.

 

[3] N. Churi, L. Achenie, The optimal design of refrigerant mixtures for a two
      evaporator refrigeration system, Computer and Chemical Engineering, Vol.
      21, pp. 49-54, 1997.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[4] G. Venkatarathnam, Liquefaction of nitrogen using mixed refrigerant
        processes, 2009.

[5] احسان سلطانی، توسعه­ی سیستم مایع­سازی گاز نیتروژن با استفاده از مبردهای کرایوژنیکی
      چندجزیی و بهینه­سازی آن با استفاده از آنالیز ترکیبی پینچ و اگزرژی، دانشکده­ی فنی و
      مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، پایان‌نامه­ی کارشناسی ارشد، 1390.

[6] M. Wang, J. Zhang, Q. Xu, Optimal  design  and  operation  of  a  C3MR
      refrigeration  system  for  natural gas  liquefaction, Computers  and 
      Chemical  Engineering
, Vol. 39, pp. 84-95, 2012.

[7] M. Wang, R.  Khlilpour, A. Abbas, Thermodynamic and
          economic optimization of LNG mixed refrigerant processes,
         Energy Conversion and Management, Vol. 88, pp. 947-961,
         2014.

[8] M.S. Khan, M. Lee, Design optimization of single mixed
         refrigerant natural gas liquefaction process using the particle   
         swarm paradigm with nonlinear constraints, Energy, Vol. 49,
         pp. 146-155, 2013

[9] M. Mafi, M. Amidpour, S.M. Mousavi Naeynian, Development in
        Mixed Refrigerant Cycles Used in Olefin Plants, In Proceedings
        of the 1st Annual Gas Processing Symposium
, Vol. 1, pp. 154-161,
        2009.

[10] S. Kumar,H. Kwon,K. Choi, W. Lim,J.H. Cho,K. Tak, LNG: An eco-    
 friendly cryogenic fuel for sustainable development. Appl Energy, pp.  
 4264–73, 2011.

[11] G. Venkatarathnam, Cryogenic mixed refrigerant processes, New York:
 Springer, 2008.

[12]  S. Mokhatab,J.H. Mak, J.V. Valappil, D.A. Wood, Handbook of Liquefied  
 Natural Gas,
, New York: Gulf Professional Publishing, 2013. 

[13] A.J. Kidnay, W.R. Parrish, Fundamentals of natural gas processing, New York:  CRC Press, 2006.

[14] S. Kunert,B. Larsen, Small is Beautiful –Mini LNG Concept, Hamworthy Gas Systems As, Norway, 2008.

[15] H. Mokarizadeh Haghighi Shirazi,D. Mowla, Energy optimization for
 liquefaction process of natural gas in peak shaving plant, Energy, Vol.  35

         No. 7, pp. 2878–2885, 2010.

[16] S.S. Pwaga, Sensitivity Analysis of Proposed LNG liquefaction   Processes for LNG FPSO, , University of Science and Technology, Norwegian, MS Thesis, 2011;  http://www .ntnu.edu.

[17] H. Chang, J. Park, S.L. Choe, Thermodynamic design of natural gas
         liquefaction cycles for offshore application,  Cryogenics, Vol. 63, Sep, pp.
        114–121, 2013.