مقایسۀ رفتار ترمودینامیکی اتان و اتیلن در چرخۀ مبرد آمیختۀ فرایند مایع‏سازی گاز طبیعی

یکی از مهم‏ترین عوامل موثر بر انرژی مصرفی کمپرسورها در فرایند مایع ‏سازی گاز طبیعی، نوع اجزای مبرد آمیخته است. در پژوهش ‏های اخیر اجزای مختلفی استفاده شده‏ که اتان یا اتیلن در آن‏ها وجود داشته است. تاکنون بین عملکرد این دو جزء در مبرد آمیخته مقایسه ‏ای انجام نشده است. در این مقاله ابتدا خواص ترمودینامیکی اتان و اتیلن مقایسه شد. سپس برای بررسی عملکرد آن‏ها در مبرد آمیخته، فرایند prico به‌عنوان رایج‏ترین فرایند مایع ‏سازی مقیاس کوچک با سه نوع مبرد پنج‏ جزئی شامل اتان، شبیه‏ سازی و سپس با استفاده از ابزار الگوریتم ژنتیک در matlab 2019a بهینه ‏سازی شد. در ادامه تاثیر ترمودینامیکی جایگزینی اتیلن در این سه مبرد بر کار مصرفی کمپرسورها به‌عنوان تابع هدف بررسی شد. نتایج نشان داد که وجود اتان یا اتیلن در مبرد ضروری است و استفاده نکردن از آن‌ها در فرایند، کار مصرفی را به kw 3792.35 افزایش می‌دهد که از هر شش مورد مطالعه شدۀ دارای اتان یا اتیلن بیشتر است. هم‌چنین استفاده از اتیلن باعث کاهش کار مصرفی کمپرسورها و در مبردی با اجزای نیتروژن، متان، اتان، پروپان و ایزوبوتان، جایگزینی اتان با اتیلن باعث کاهش 11.28% در کار مصرفی فرایند می‏ شود.

comparison of the thermodynamic effect of ethane and ethylene in the mixed refrigerant cycle of the natural gas liquefaction process

the type of mixed refrigerant components is one of the most important factors affecting the energy consumption of compressors in the natural gas liquefaction process. in the recent researches, various components have been used, which usually contain ethane or ethylene. so far, no comparison has been performed between the performance of these two components in the mixed refrigerant. in this research thermodynamic properties of ethane and ethylene were compared. then prico process, as the most common smallscale liquefaction process, was simulated with three types of fivecomponent refrigerants including ethane, and then optimized using the genetic algorithm tool in matlab 2019a. then, the thermodynamic effect of ethylene replacement in these three refrigerants on the work consumption of compressors as an objective function was investigated. the results indicated ethane or ethylene presence in mixed refrigerant is necessary and their absence leads to work consumption of 3792.35 kw. this value is higher than all six case that contain ethane or ethylene. also, results showed that the use of ethylene reduces the work consumption of compressors, and in refrigerants with nitrogen, methane, ethane, propane, and ibutane components, replacing ethane with ethylene reduces process work consumption by 11.28%.