عنوان پایان‌نامه
طراحی و بهینه سازی فرآیند جداسازی هلیوم از گاز طبیعی با هدف کاهش مصرف انرژی مورد نیاز
- رشته تحصیلی
- مهندسی سیستم های انرژی- تکنولوژی انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73749;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73749;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 294592;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 294592
- تاریخ دفاع
- ۰۷ بهمن ۱۳۹۴
- دانشجو
- آرش شفائی
- استاد راهنما
- مهدی مهرپویا
- چکیده
- هلیوم ازجمله‌ی گازهای نجیب بوده که به دلیل خواص منحصربه‌فرد به‌صورت گسترده‌ای در صنعت مورداستفاده قرار می گیرد. منابع اصلی هلیوم در کره زمین هوا و مخازن گاز طبیعی بوده است. غلظت هلیوم در هوا کم بوده و استحصال هلیوم از هوا ازنظر اقتصادی توجیه‌پذیر نیست. وجود هلیوم در گاز طبیعی باعث تغییر در شکل منحنی‌های تعادلی گردیده ، که تأثیر غلظت خوراک بر شکل منحنی‌های تعادلی نمایش داده‌شده. در این تحقیق به مطالعه اجمالی در مورد روش‌های استحصال هلیوم از گاز طبیعی پرداخته و فرآیندهای سرمایشی بر پایه فلش موردبررسی قرار می گیرد. این فرآیندها بر مبنای سرمایش مرحله‌به‌مرحله و مایع سازی ترکیبات موجود در گاز طبیعی استوار است. در فرآیندهای استحصال هلیوم پارامترهای عملیاتی مانند دما و فشار و ترکیب درصد خوراک ورودی از موارد تأثیرگذار بر بازده فرآیند بوده، بدین منظور فرآیندهای سرمایشی بر پایه فلش با استفاده از نرم‌افزار شبیه‌ساز هایسیس (Aspen Hysys) و بر اساس پتنت های موجود شبیه‌سازی گردید. شرایط مناسب دما و فشاری برای به حداکثر رساندن بازده فرآیند با در نظر گرفتن محدودیت‌ها در شبیه‌سازی اعمال گردیده است. با انجام آنالیز حساسیت نقش پارامترهای عملیاتی در بازده فرآیند، بر مقدار انرژی مصرفی نشان داده‌شده است. در این تحقیق به شبیه‌سازی دو فرآیند Linde و Apci که از فرآیندهای رایج تولید هلیوم بوده پرداخته‌شده. سپس فرآیندها ازلحاظ میزان انرژی مصرفی مورد مقایسه قرارگرفته که مشخص شد فرآیند Apci بیشترین انرژی را مصرف می کند. با انجام تحلیل اگزرژی راندمان اگزرژی تجهیزات نشان داده‌شده، که مشخص گردید کولرهای هوایی بالاترین اتلاف اگزرژی را در میان سایر تجهیزات دارند. انجام تحلیل‌های انرژی و اگزرژی درصورتی‌که منجر به کاهش مصرف انرژی آن گردد، امری مطلوب خواهد بود.
- Abstract
- Helium is one of the noble gases which is widely used in industry due to its particular properties. The main source of helium on the earth is natural gas. Concentration of Helium in the atmosphere is low, so extraction of Helium from the air is not economically feasible. The presence of Helium in natural gas affects shape of the phase envelope. Effect of various components concentration on the natural gas phase envelope shape is investigated. In this research, different methods of helium recovery from natural gas and refrigeration processes based on the flash are investigated. These processes are based on the cascade refrigeration and liquefaction of natural gas components. In helium separation processes, operating parameters such as temperature, pressure, and composition of the feed affect the process efficiency. Refrigeration systems based on the flash method are simulated by aspen hysys software and available data in patents. Suitable temperature and pressure condition are considered for maximizing process performance considering simulation limitations. Sensitivity analysis shows the role of operating parameter in the process consumption energy. In this research the Linde and Apci process simulate . These processes are compared based on the energy consumption and the results illustrate that APCI process consumes the most amount of energy. Exergy analysis shows that air coolers has the highest exergy destruction. Energy and exergy analysis are desired when leads to reducing of energy consumption. Keywords: helium, helium recovery , cryogenic process,
