عنوان پایان‌نامه
پتانسیل بهینه سازی انرژی در زنجیره تولید ال ان جی مقیاس کوچک با رویکرد جذب دی اکسید کربن
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی – فرآوری و انتقال گاز
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1843.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 80445;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1843.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 80445
- تاریخ دفاع
- ۰۱ آذر ۱۳۹۵
- دانشجو
- بهاره حسنی
- چکیده
- افزایش تولید گازهای گلخانه‌ای، به‌خصوص CO2 حاصل از نیروگاه‌های سوخت فسیلی، که یکی از علل اصلی افزایش دمای زمین می‌باشد، سبب شده است که محققین بسیاری به دنبال ارائه راهکارهای عملیاتی-اقتصادی به منظور کاهش انتشار این گازها باشند. راهکارهای عملیاتی میتواند شامل استفاده از گاز طبیعی به عنوان سوختی پاک در نیروگاهها و جداسازی CO2 تولیدی باشد. از آنجائیکه تامین گاز طبیعی موردنیاز در نقاط دور از شبکه گازرسانی امکانپذیر نمیباشد، توجه ویژه‌ای به گاز طبیعی مایع- Liquiedfied Natural Gas (LNG) در مقیاس‌های مختلف شده است. هدف از این پایان‌نامه، استفاده بهینه از انرژی و اکسرژی موجود در زنجیره تولید LNG با قابلیت استفاده همزمان به عنوان سوخت نیروگاه و امکان کاهش انتشار CO2 با استفاده بهینه از این انرژی است. در ابتدا کلیه واحدهای موجود در زنجیره LNG (شامل مایع‌سازی گاز طبیعی فرآوری‌شده، انتقال LNG و گازسازی مجدد LNG) و نیروگاه ترکیبی (شامل احتراق، چرخه بخار، جذب و فرآورش CO2) به کمک نرمافزار ASPEN PLUS شبیه‌سازی گردید. نتایج حاصل از شبیه‌سازی نشان می‌دهد که اتلاف اکسرژی در بخش‌های مختلف زنجیره رایج تولید LNG مقیاس کوچک به ترتیب GJ/Tonne LNG 32/4، 001/0 و 68/0 می‌باشد. با بررسیهای صورت گرفته نتیجه گرفته شد که پتانسیل بازیافت انرژی در مرحله گازسازی مجدد بیشتر از سایر مراحل است. بدینمنظور با هدف استفاده از LNG در نیروگاه، از اکسرژی موجود در واحد گازسازی مجدد LNG برای پیشگیری از هدررفت انرژی، در واحدهایی هم‌چون واحدهای جذب CO2 و واحدهای تولید برق با استفاده از چرخه آلی رانکین- Organic Rankine Cylce (ORC) استفاده شد. با زوج کردن بخش گازسازی مجدد LNG و نیروگاه بخار دارای واحد جذب CO2، با استفاده از چرخه ORC و بازگردانی گاز طبیعی حاصل از گازسازی به بخش سوخت نیروگاه، اکسرژی موجود در جریان LNG برای مایع‌سازی CO2 و تولید توان به‌کار گرفته شد. بهمنظور حداکثر کردن تولید کار در چرخه ORC و استفاده از اکسرژی LNG، چرخه جدیدی ارائه گردید که به کمک روش SQP در بهینه‌ساز ASPEN PLUS بهینه‌سازی شد. نتایج نشان می‌دهد توسعه و بهینه‌سازی فرآیند چرخه ORC و کاهش تجهیزات در بخش فرآورش CO2، سبب صرفه‌جویی اقتصادی در حدود 8/12 میلیون دلار در سال نسبت به فرآیند رایج خواهد شد.
- Abstract
- Followed by the vast growth in greenhouse gases pollution, especially CO2 generated by using fossil fuels in power plants which has been known as one of the main reasons for global warming, the researchers were made to follow their path toward reaching to the optimized economical solutions in order to decreasing of penetration of these gases. As one of the applicable solutions, utilizing the natural gas as a clean fuel in plants along with separation of CO2 can be useful. As far as supplying the natural gas for distant places is not applicable, LNG has introduced itself as a proper alternative solution. The main goal of this thesis is to provide an optimized applying of energy and exergy existed in LNG production chain with possible ability for using as a power plant fuel and also decreasing the penetration of CO2 along together. First, all existing units in LNG chain like liquefying unit and etc. and combined power plants like combustion and etc. were simulated with ASPEN PLUS. The results of simulation regarding to exergy lost in different sections of a common mini-LNG production chain were reported 4.32, 0.001 and 0.68respectively. Further investigations show that energy recovery potential in regasification unit has the most value of all units. For achieving this goal (using LNG in power plants), the existing exergy in LNG regasification unit was used in units like CO2 adsorption and power generation by applying the Organic Rankine Cycle (ORC). With duplicating of LNG regasification unit and the CO2 adsorption possessed power plant unit, with applying the ORC cycle and returning the natural gas to combustion unit, the existing exergy in LNG flow were used for CO2 liquefaction and power generation. For maximizing the work production in ORC cycle and using of LNG exergy, a new cycle was presented aiding the SQP method in ASPEN PLUS. The results show that the extension and optimizing the ORC process cycle and decreasing the equipment in CO2 processing made the economical saving about 12.8 million USD per year in comparison with current process.Key words: LNG production chain – LNG regasification – CO2 adsorption – ORC cycle
