عنوان پایان‌نامه
تحلیل اکسرژی پیشرفته و بهینه سازی فرایند مایع سازی در تولید گاز طبیعی مایع شده با سیکل مبرد آمیخته
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-کاتالیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1175.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 54641
- تاریخ دفاع
- ۲۸ شهریور ۱۳۹۱
- دانشجو
- علی پالیزدار
- استاد راهنما
- مهدی مهرپویا
- چکیده
- در این تحقیق، تحلیل¬های ترمودینامیکی انرژی، اکسرژی و اکسرژی پیشرفته بر روی پنج فرآیند مهم و صنعتی تولید LNG انجام شده¬اند. همچنین این فرآیندها به لحاظ مصرف انرژی و به¬صورت عملیاتی بهینه-سازی گردیده¬اند. در تحلیل انرژی مشخص شد که فرآیند سه¬مرحله¬ای شرکت Linde و Stat Oil، مصرف انرژی کمتری نسبت به سایر فرآیندها دارد (kWh/kg LNG 2545/0) و می¬توان دلیل آن¬را تعداد چرخه¬های سردسازی موجود در آن دانست. نیز در این تحلیل دیده شد که در یک فرآیند، ضریب عملکرد چرخه¬های پیش¬سردسازی نسبت به سایر چرخه¬ها بالاتر می¬باشد که دلیل آن¬را نیز می¬توان نزدیکی دمای دو منبع سرد و گرم در مبدل این چرخه¬ها عنوان کرد. نتایج تحلیل اکسرژی نیز نشان دادند که بالاترین راندمان اکسرژی مربوط به فرآیند سه¬مرحله¬ای مذکور بوده (% 82/51) و از نکات مهمی که از این نتایج آشکار می¬شود، همین هم¬گامی نتایج دو تحلیل می¬باشد. در تحلیل اکسرژی پیشرفته، برگشت¬ناپذیری¬های تجهیزات فرآیندی، به¬لحاظ منشأ تولید و همچنین توانایی جهت رفع آنها به چهار دسته¬ی قابل اجتناب، غیر قابل اجتناب، درون¬زا و برون-زا تقسیم می¬شوند. برگشت¬ناپذیری¬های درون¬زا ناشی از عملکرد خود دستگاه بوده و برگشت¬ناپذیری¬های برون-زا، اثر القائی برگشت¬ناپذیری در سایر تجهیزات بر دستگاه مورد بررسی می¬باشد. تحلیل اکسرژی پیشرفته، ابزار به¬روزتری نسبت به تحلیل¬های معمول بوده که می¬تواند درک عمیق¬تری نسبت به فرآیند و ساختار آن و چگونگی تعامل و ارتباط تجهیزات موجود در فرآیند، به¬وجود آورد. این تحلیل نیز بر روی فرآیندهای مایع-سازی گاز طبیعی انجام شده است. پس از انجام تحلیل¬های مختلف ترمودینامیکی، فرآیندها با هدف کاهش مصرف انرژی و به¬صورت عملیاتی بهینه¬سازی شده¬اند؛ به این معنا که با تنظیم شرایط عملیاتی در بخش¬های مختلف فرآیندها، کاهش مصرف انرژی در آنها محقق گردیده است. حل مسائل بهینه¬سازی با الگوریتم ژنتیک صورت گرفته که توان بالایی در بهینه¬سازی فرآیندها دارد. نتایج بهینه¬سازی، کاهش مصرف انرژی را در سه فرآیند SMR-Linde، DMR-APCI و MFC-Linde در حدود 3 درصد نشان دادند. انجام تحلیل¬های مذکور و بهینه¬سازی بر روی فرآیندهای مایع¬سازی، در صورتی¬که منجر به کاهش مصرف انرژی در آنها گردد، می¬تواند به¬لحاظ اقتصادی امری مطلوب تلقی گردد.
- Abstract
- In this study, energy, exergy and advanced exergy analysis as the most important thermodynamic analyses, were carried out on the five commercial and important LNG production processes. Also these processes were optimized in term of energy consumption by setting the operating variables in them. In energy analysis, it was found that energy consumption of the three-stage process of Linde and Stat oil, was less than other processes (0.2545 kWh/kg LNG) due to number of its cycles, also coefficient of performance for pre-cooling cycles were more than other cycles, because of proximity of cold and hot streams. The results of exergy analysis showed that the three-stage process has high exergy efficiency (51.82 %) and this synchronization between two analyses results is one of the most important points. In advanced exergy analysis, the irreversibility of process components, in terms of origin of creation and ability to eliminate them is divided to four parts: endogenous, exogenous, avoidable and unavoidable. Endogenous irreversibility or exergy destruction originates from performance of component and the exogenous exergy destruction is induced from irreversibility of other components of process. This analysis is newer scientific tool than conventional exergy analysis and makes the realization of the process structure and relation between process components deeper and more effective. This analysis also was carried out on the processes and after that they were optimized to reducing the energy consumption in them by setting the different operating variables. The optimization problems were solved by genetic algorithm which has high ability to process optimization. The results of optimization showed that energy consumption in three processes SMR-Linde, DMR-APCI and MFC-Linde were less than base values by amount of about 3 percent. Performing of the analysis and optimization on the energy intensive processes are desired when lead to reducing the energy consumption on them.
