عنوان پایان‌نامه
طراحی و بهینه سازی سامانه های کنترلی چرخه مبرد آمیخته تک مرحله ای در فرایندهای LNG
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی – فرآوری و انتقال گاز
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1560.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 67693
- تاریخ دفاع
- ۲۳ دی ۱۳۹۳
- دانشجو
- زهرا نرگسی
- استاد راهنما
- مهدی مهرپویا
- چکیده
- در این تحقیق فرآیند تک مرحله‌ای مبرد آمیخته معرفی شده توسط شرکت APCI، به‌عنوان یکی از فرآیندهای مهم و شناخته شده‌ی مایع‌سازی گاز طبیعی و تولید LNG مورد بررسی قرار گرفته و سامانه کنترلی مناسب برای آن طراحی شده است. بیشتر بررسی‌های صورت گرفته بر روی فرآیندهای مایع‌سازی در حالت استاتیک بوده و کمتر به مباحث کنترلی پرداخته شده است. در فرآیندهای مایع‌سازی گاز طبیعی مهمترین اهداف کنترل فرآیند، عملکرد پایدار و کاهش مصرف انرژی در کمپرسورها می‌باشد. برای کنترل ایمن و پایدار فرآیند لازم است به قسمت تراکم کنترلرهای مناسب اضافه گردد. کنترل پدیده‌ی موج‌دار شدن، برای عملکرد کمپرسورها در ناحیه ایمن و پایدار ضروری می‌باشد. از طرفی در فرآیندهای LNG کنترل دمای محصول نیز ضروری می‌باشد به‌همین علت لازم است دمای خروجی مبدل‌ها نیز در مقدار مطلوب تنظیم گردد برای این منظور از کنترلر زنجیره‌ای استفاده می‌گردد. تابع هدف در فرآیندهای مایع‌سازی گاز طبیعی برای کاهش مصرف انرژی، نسبت انرژی کل مصرفی کمپرسورها بر کل LNG تولیدی می‌باشد که در حالت شبیه‌سازی پایای فرآیند این مقدار kWhr/kg 3102/0 می‌باشد. با شبیه‌سازی دینامیک سامانه کنترلی طراحی شده با استفاده از نرم افزار Aspen-HYSYS تابع هدف kWhr/kg 33/0 می‌باشد که به‌علت اضافه شدن زمان این مقدار از حالت پایا بیشتر می‌باشد. با بهینه‌سازی فرآیند با روش SQP در نرم‌افزار Aspen-HYSYS و قرار دادن متغیرهای بهینه شده به‌عنوان مقادیر مطلوب در کنترلرها میزان مصرف انرژی کمپرسورها از kWh/kg LNG 33/0 به 3004/0 می‌رسد که باعث کاهش مصرف انرژی به اندازه 9/8 % نسبت به حالت مبنا می‌گردد.
- Abstract
- In this study, single mixed refrigerant process that introduced by APCI company is selected. This process is known as one of the important processes for natural gas liquefaction and LNG production .And appropriate control system is designed for it. Most studies conducted on liquefaction process are on steady state mode, and less control topics are discussed. The main purpose of process control in LNG process is stability performance and reduction consumed energy in compressors. Anti-surge system is necessary for operation of compressor in safe and stable region. In the other hands, control of product temperature is important in LNG process. For this reason, it is necessary outlet temperature of heat exchangers are adjusted at desired value. Cascade controller is used for this purpose. Objective function in liquefied natural gas process for reduction consumed energy, is total consumed energy in compressors over total produced LNG, that its value in steady-state simulation of process is 0.3102 kWhr/kg LNG. By dynamic simulation of designed control structure by the use of aspen-HYSYS software, objective function is 0.33, which is due to the addition of time in calculation it is more than steady state mode. By optimizing process with SQP method and substituting optimized parameters as Set points in controllers, consumed energy value in compressors is reached from 0.33 to 0.3004 kWhr/kg LNG, that it caused reduction consumed energy 8.9% compared with base case.
