مقایسه رفتار ترمودینامیکی اتان و اتیلن در چرخه مبرد آمیخته فرآیند مایع‏ سازی گاز طبیعی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

2 استادیار، پژوهشکده گاز، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

3 پژوهشکده گاز، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

10.22034/ijche.2021.290195.1121

چکیده

یکی از مهم‏ترین عوامل مؤثر بر انرژی مصرفی کمپرسورها در فرآیند مایع‏سازی گاز طبیعی، نوع اجزای مبرد آمیخته است. در پژوهش‏های اخیر اجزای مختلفی استفاده شده‏ که اتان یا اتیلن در آن‏ها وجود داشته است. تاکنون بین عملکرد این دو جزء در مبرد آمیخته مقایسه‏ای انجام نشده است. در این مقاله ابتدا خواص ترمودینامیکی اتان و اتیلن مقایسه شد. سپس برای بررسی عملکرد آن‏ها در مبرد آمیخته، فرآیند PRICO به عنوان رایج‏ترین فرآیند مایع‏سازی مقیاس کوچک با سه نوع مبرد پنج‏جزئی شامل اتان، شبیه‏سازی و سپس با استفاده از ابزار الگوریتم ژنتیک در MATLAB 2019a بهینه‏سازی شد. در ادامه تأثیر ترمودینامیکی جایگزینی اتیلن در این سه مبرد بر کار مصرفی کمپرسورها به عنوان تابع هدف بررسی شد. نتایج نشان داد که وجود اتان یا اتیلن در مبرد ضروری است و استفاده نکردن از آنها در فرآیند، کار مصرفی را به kW 35/3792 افزایش می دهد که از هر شش مورد مطالعه شده دارای اتان یا اتیلن بیشتر است. همچنین استفاده از اتیلن باعث کاهش کار مصرفی کمپرسورها شده و در مبردی با اجزای نیتروژن، متان، اتان، پروپان و ایزوبوتان، جایگزینی اتان با اتیلن باعث کاهش %28/11 در کار مصرفی فرآیند می‏شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Comparison of the thermodynamic effect of ethane and ethylene in the mixed refrigerant cycle of the natural gas liquefaction process

نویسندگان [English]

  • E Sayadmosleh 1
  • L. Shirazi 2
  • M. Soleimani 1
  • M. Sarmad 3
1 Amirkabir University of Technology
2 Research Institute of Petroleum Industry
3 Research Institute of Petroleum Industry
چکیده [English]

The type of mixed refrigerant components is one of the most important factors affecting the energy consumption of compressors in the natural gas liquefaction process. In the recent researches, various components have been used, which usually contain ethane or ethylene. So far, no comparison has been performed between the performance of these two components in the mixed refrigerant. In this research thermodynamic properties of ethane and ethylene were compared. Then PRICO process, as the most common small-scale liquefaction process, was simulated with three types of five-component refrigerants including ethane, and then optimized using the genetic algorithm tool in MATLAB 2019a. Then, the thermodynamic effect of ethylene replacement in these three refrigerants on the work consumption of compressors as an objective function was investigated. The results indicated ethane or ethylene presence in mixed refrigerant is necessary and their absence leads to work consumption of 3792.35 kW. This value is higher than all six case that contain ethane or ethylene. Also, results showed that the use of ethylene reduces the work consumption of compressors, and in refrigerants with nitrogen, methane, ethane, propane, and i-butane components, replacing ethane with ethylene reduces process work consumption by 11.28%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Natural gas liquefaction
  • Mixed refrigerant
  • Ethane
  • Ethylene
  • Specific heat capacity
  • Latent heat of vaporization