اثرات تغییرات دمایی محیط و خوراک بر عملکرد واحدهای مایع سازی گازطبیعی با کاربری قله‌سایی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

چکیده

تغییرات دمای محیط و نرخ جریان گاز خوراک از جمله پارامترهایی است که در طراحی واحدهای مایع‌سازی گاز طبیعی با کاربری قله‌سایی باید مدنظر قرار گیرند. در این تحقیق، یک سیستم مایع‌ساز جهت ذخیره‌سازی گاز موردنیاز یک نیروگاه با توان تولیدی 332 مگاوات برای 60 روز اوج سرما در فصل سرد، طراحی و اثرات تغییرات دمایی محیط و همچنین تغییر دبی گاز خوراک بر عملکرد آن، مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج تحقیق بیانگر این موضوع است که در شرایط کمینه دما، اختلاف دمای مینیمم در مبدل چندجریانی با شیب ملایمی افت پیدا خواهد کرد در حالی که در شرایط بیشینه دما، اختلاف دمای مینیمم در مبدل چندجریانی با شیب تندی افت پیدا می‌کند که خطر تداخل دمایی را به همراه خواهد داشت. همچنین بررسی تغییرات دبی گاز خوراک در عملکرد چرخه بیانگر این مهم است که در دماهای زیر نقطه طراحی (حالت پایه)، افزایش دبی گاز خوراک، سبب افزایش ملایم اختلاف دمای مینیمم در مبدل خواهد شد. اما در دماهای بالای نقطه طراحی (حالت پایه)، افزایش دبی گاز خوراک سبب کاهش شدید اختلاف دمایی مینیمم خواهد شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


  • Mokhatab S., Mak J. Y., Valappil J. V. and Wood D. A., Handbook of liquefied natural gas. Gulf Professional Publishing, 2013. ‏
  • Venkatarathnam G. and Timmerhaus K. D., Cryogenic mixed refrigerant processes. Springer, New York, 2008. ‏
  • Kidnay A.J., Parrish W.R., McCartney D.G., Fundamentals of natural gas processing, CRC press, 2011.
  • Mortazavi , Somers  C., Hwang  Y., Radermacher  R., Rodgers P., Al-Hashimi S.J.A.e., Performance enhancement of propane pre-cooled mixed refrigerant LNG plant,  Energy, Vol.93 , pp.125-131, 2012.
  • Kunert S., Larsen D., Small is beautiful–The mini LNG concept, The potential of bio-energy for future energy supply, Germany, 2008.
  • FINN A., Technology choices LNG Industry, pp.55-58, 2006.
  • Chang H.-M., Lim H.S., Choe K.H., Thermodynamic design of natural gas liquefaction cycles for offshore application, Cryogenics, Vol.63, pp.114-121.
  • Shirazi M.M.H., Mowla D., Energy optimization for liquefaction process of natural gas in peak shaving plant, Energy, 35, No. 7, pp. 2878-2885, 2010.
  • Aslambakhsh H., Moosavian  M.A., Amidpour  M., Hosseini  M., AmirAfshar  S., Global cost optimization of a mini-scale liquefied natural gas plant, Energy, Vol. 148, pp. 1191-1200, 2018.
  • Park K., Won W., Shin D., Engineering, Effects of varying the ambient temperature on the performance of a single mixed refrigerant liquefaction process, Journal of Natural Gas Science and Engineering, 34, pp. 958-968, 2016.
  • Amalina N.S., Setiawan T.M., Hadisupadmo S., Hendradjit W., Development of a simulation package of natural gas liquefaction system, Procedia Engineering, 170, pp. 177-181, 2017.
  • Remeljej , Hoadley  A., An exergy analysis of small-scale liquefied natural gas (LNG) liquefaction processes, Energy, Vol.  31, No.  12, pp. 2005-2019, 2006.
  • Zhu , Li Y., Liu Y., Wang W., Selection and simulation of offshore LNG liquefaction process, in:  The Twentieth International Offshore and Polar Engineering Conference, International Society of Offshore and Polar Engineers, pp. 25-32, 2010.
  • Pwaga S.S., Sensitivity analysis of proposed LNG liquefaction processes for LNG FPSO, Institutt for energi-og prosessteknikk, 2011.
  • Moradi A., Mafi M., Khanaki M., Sensitivity analysis of peak-shaving natural gas liquefaction cycles to environmental and operational parameters, Modares Mechanical Engineering, 15, No. 6, pp. 287-298, 2015. (In Persian)
  • Wang , Khalilpour R., Abbas A., Effect of feed natural gas conditions on the performance of mixed refrigerant LNG process, Computer Aided Chemical Engineering, Elsevier, 2015, pp. 2309-2314.
  • Xu , Liu  J., Jiang  C., Cao  L., The correlation between mixed refrigerant composition and ambient conditions in the PRICO LNG process, Applied Energy, Vol. 102, pp. 1127-1136, 2013.
  • Xu X., Liu J., Cao L., Pang W., Automatically varying the composition of a mixed refrigerant solution for single mixed refrigerant LNG (liquefied natural gas) process at changing working conditions, Energy , 64, pp. 931-941, 2014.
  • Karamloo B., Khanaki M., Mafi M., Sadatsakkak S.A., Effect of feed conditions on the performance of double stage mixed refrigerant LNG system, Modares Mechanical Engineering, 16, No. 10, pp. 103-114, 2016. (In Persian)
  • Moein P., Sarmad M., Khakpour M., Delaram H., Methane addition effect on a dual nitrogen expander refrigeration cycle for LNG production, Journal of Natural Gas Science and Engineering, 33, pp. 1-7, 2016.
  • Khan N.B.N., Barifcani A., Tade M., Pareek V., Engineering, A case study: Application of energy and exergy analysis for enhancing the process efficiency of a three stage propane pre-cooling cycle of the cascade LNG process, Journal of Natural Gas Science and Engineering, 29, pp. 125-133, 2016.
  • Parpinchi M.K., Sadeghi A., Khanaki M., Sadatsakkak A., Optimization and thermodynamic analysis of the dual mixed refrigerant process of natural gas liquefaction, Amir Kabir Mechanical Engineering, pp. 1-16, 2018. (In Persian)
  • Karamloo B., Sadatsakkak S. A., Mafi M., Manafi H., Effect of Refrigerant Component Leakage on the Performance of Double Stage Mixed Refrigerant LNG Process, Journal of Mechanical Engineering, Tabriz University,16, No.10, pp. 103-114, 2016. (In Persian)
  • Shirazi, L., Sarmad, M., Moghadasi Rostami, R., Moein, P., Zare, M., Mohammadbeigy, Kh., Feasibility study of the small scale LNG plant infrastructure for gas supply in north of Iran (Case Study). Sustainable Energy Technologies and Assessments, Vol. 35, pp. 220-229, 2019.
  • Qazvin Meteorological Organization. http://www.qazvinmet.ir
  • HYSYS Process Simulation Hypnotic Ltd, Version 8.8, 2018.
  • Reid R.C., Prausnitz J.M., Poling B.E., The Properties of Gases and Liquids, 1987.
  • Danesh A., PVT and phase behavior of petroleum reservoir fluids, Elsevier, 1998.
  • Ahmed T., Equations of State and PVT analysis: applications for improved reservoir modeling, Houston, Texas: Gulf Publishing Company, 2007.
  • Yuan , Cui M., Xie Y., Li  C., Design and analysis of a small-scale natural gas liquefaction process adopting single nitrogen expansion with carbon dioxide pre-cooling, Applied Thermal Engineering, Vol. 64, No. 1, pp. 139-146, 2014.
  • Hwang J.H., Roh M., Lee K.Y., Engineering, Determination of the optimal operating conditions of the dual mixed refrigerant cycle for the LNG FPSO topside liquefaction process, Computers & Chemical Engineering, 49, pp. 25–36, 2012.
  • Chang H.M., Lim H.S., Choe K.H., Effect of multi-stream heat exchanger on performance of natural gas liquefaction with mixed refrigerant, Cryogenics, 52, pp. 642-647, 2012.
  • Khan M.S., Lee S., Hasan M., Lee M., Process knowledge based opportunistic optimization of the N2–CO2 expander cycle for the economic development of stranded offshore fields, Journal of Natural Gas Science and Engineering, 18, pp. 263-273, 2014.
  • He T., Ju Y., A novel process for small-scale pipeline natural gas liquefaction, Applied Energy, 115, pp. 17-24, 2014.
  • Sanavandi , Mafi M., Ziabasharhagh M., Normalized sensitivity analysis of LNG processes – Case studies: Cascade and single mixed refrigerant systems, Energy, Vol.  188, pp. 1-12, 2019.
  • Kalvni, A., Mafi M., Khanaki M., Technical and economic Comparison of the effect of absorption pre-cooling on natural gas liquefaction plants for supplying the fuel of shahid rajaee power plant, Journal of Mechanical Engineering, Tabriz Unvesity, Vol. 51, No. 3, pp. 165-174. 2021. (In Persian)