بهینه‎سازی و تحلیل ترمودینامیکی فرآیند مایع‎سازی دوطبقه‎ای گاز طبیعی با استفاده از مبرد چند جزئی

فرآیندهای مایع سازی گاز طبیعی نیازمند هزینه سرمایه‌گذاری و عملیاتی زیادی می‌باشند و جزء صنایع پر مصرف از لحاظ انرژی به حساب می‌آیند. در این تحقیق پارامترهایی مانند ترکیب مبرد و فشار ورودی و خروجی به کمپرسور در سیستم تبرید مبرد چند جزئی دو طبقه‌ای جهت کاهش توان مصرفی ویژه با استفاده از الگوریتم ازدحام ذرات بهینه شد. سیستم بهینه شده مورد ارزیابی اگزرژی قرار گرفته‌ است تا میزان اتلاف اگزرزی در اجزای مختلف سیستم به دست آید، نتایج حاصل نشان می‌دهد که بیشترین اتلاف اگزرژی به ترتیب در کمپرسورها، مبدل‌های حرارتی، خنک‌کن‌ها و شیرهای فشارشکن می‌باشد. علت بالا بودن اتلاف اگزرژی در کمپرسورها پایین بودن راندمان پل یتروپیک آ نها می‌باشد. در تحلیل اگزرژی مشخص گردید که اتلاف اگزرژی در مبدل حرارتی چرخه اصلی، 4 درصد بیشتر از مبدل حرارتی چرخه پیش سرمایش می‌باشد که به دلیل اختلاف دمای زیاد در ورودی و خروجی جریا نها در مبدل حرارتی است. تحلیل تاثیر اندازه مبدل حرارتی، که اثر قابل ملاحظه‌ای بر هزینه‌های سرمایه‌گذاری دارد، بر توان مصرفی انجام گرفت و نتایج نشان داد که این تاثیر در نقطه بهینه ناچیز بوده و متناسب با فاصله گرفتن از نقطه بهینه، افزایش می‌یابد.

Optimization and Thermodynamic Analysis of the Dual Mixed Refrigerant Process of the Natural Gas Liquefaction

Natural gas liquefaction processes require a lot of investment and operation costs and are part of the energyconsuming industries. In this research, parameters such as refrigerant component, inlet and outlet pressure to compressors were optimized in the dual mixed refrigerant system to reduce operating costs. The optimized system was then evaluated by exergy to obtain the amount of exergy loss in various components of the system, finding illustrate the highest exergy losses were in compressors, heat exchangers, aftercoolers and throttle valves, respectively. The reason for the high loss of exergy in the compressors is their low polytropic efficiency. Exergy analysis showed that exergy loss in the main cycle heat exchanger, is 4% higher than that of the precooling cycle heat exchanger, which is due to the higher temperature difference between input and output flows in the main cycle heat exchanger. Analysis of the effect of the size of the heat exchanger, which highly affects investment costs, on the specific power consumption is carried out and the results showed that this effect is minimum at the optimum point and increases proportionally to the distance from the optimum point.