عنوان پایان‌نامه
طراحی و بهینه سازی فرایند ترکیبی دما پایین برای بازیافت سرمای ال ان جی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندها
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75038;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1742.
- تاریخ دفاع
- ۱۵ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- مجتبی جمشیدلو
- استاد راهنما
- سیدمحمدعلی موسویان, مهدی مهرپویا
- چکیده
- در این پایان¬نامه فرآیند جداسازی هوا براساس بازیافت سرمای LNG و چرخه اکسی-فیول با سیال کاری دی¬اکسید کربن و چرخه رانکین با سیال کاری آمونیاک-آب برای تولید توان معرفی و به‌خوبی مورد تحلیل و بررسی قرار گرفتند و با استفاده از نرم افزار ASPEN Plus V8.4 شبیه سازی شدند. سیستم پیشنهادی بهره¬برداری از منابع انرژی موجود را افزایش داده و منجر به بهبود بازده حرارتی و بازده اکسرژی شده است. در فرآیند جداسازی هوا، تأسیسات برودتی برای تولید اکسیژن بیشتر بکار گرفته شده‌اند به‌طوری‌که اولین واحد برودتی، اکسیژن با خلوص بالا و واحد دوم جریان بخار ناخالصی از اکسیژن را برای وارد شدن به ستون فشار پایین واحد اول تولید می‌کند تا نرخ تولید اکسیژن افزایش یابد. در چرخه رانکین فوق بحرانی با سیال کاری دی‌اکسید کربن با ترکیب سیستم تبخیر گاز طبیعی مایع به‌عنوان منبع سرما، فرآیند میعان چرخه در دماهای بسیار پایین‌تر از دمای محیط قابل دستیابی است و دی¬اکسید کربن مایع با فشار بالا را می‌توان بدون صرف توان اضافی تولید کرد. در چرخه رانکین با سیال کاری آمونیاک-آب که با سیستم تولید توان LNG همراه شده است با استفاده بهینه از انرژی سرد گاز طبیعی توان خروجی سیستم و بازده چرخه افزایش یافته است. تأثیر عواملی چون فشار ورودی به توربین آمونیاک، ترکیب درصد جریان ورودی در چرخه آمونیاک-آب، فشار خروجی از توربین LNG، دمای ورودی به توربین گاز بر روی عملکرد سیستم موردبررسی قرار گرفت. توان مصرفی برای تولید اکسیژن با خلوص 100% برابر kWh/kg625/0 و برای تولید نیتروژن با خلوص 9/99 % برابر kWh/kg 157/0 به دست آمد. توان متوسط برای جداسازی هوا به اجزا آن برابرkWh/kg 391/0می‌باشد. بازده اکسرژی و انرژی به ترتیب7/65 و 3/55 درصد به دست آمد که بهبود عملکرد سیستم را نسبت به سیستم‌های معمول نشان می‌دهد.
- Abstract
- A cryogenic air separation process with LNG cold energy utilization that produces nitrogen and oxygen integrated with carbon dioxide rankine-like cycle and ammonia-water rankine cycle is proposed and simulated with ASPEN Plus V8.4 software. Air separation method in which air is separated within cryogenic rectification processes conducted in first and second cryogenic air separation plants. The first cryogenic air separation plant is designed to produce an oxygen-rich product stream and the second cryogenic air separation plant is designed to produce an impure oxygen vapor stream. At least part of the impure oxygen vapor stream is introduced into a lower pressure column of the first cryogenic air separation plant and oxygen contained in such stream along with air separated within the first air separation plant is used in producing the oxygen-rich product stream. In subcritical CO2 Rankine-like cycle by coupling with the LNG evaporation system as the cycle cold sink, the cycle condensation process can be achieved at a temperature much lower than ambient, and high-pressure liquid CO2 can be withdrawn from the cycle without consuming additional power. In ammonia-water rankine cycle that combined with LNG power plant with utilizing LNG cold energy net electrical efficiency and exergy efficiency are increased. The effect of some key parameters, the ammonia turbine inlet pressure, ammonia-water cycle inlet stream mass fraction, LNG turbine outlet pressure and turbine inlet temperature, on the system’s performance are investigated. It is found that Electricity consumption for producing pure oxygen is 0.625 kWh/kg and for producing nitrogen with purity 99.9% is 0.157 kWh/kg. Energy efficiency and exergy efficiency increased by 55.3% and 65.7% respectively.
