طراحی و بهینه سازی چرخه پیش سردکن در فرایند مایع سازی گاز طبیعی در سیکل صنعتی c3/mr با استفاده از آنالیز ترکیبی پینچ و اگزرژی

امروزه حجم وسیعی از انتقالات گازی در غالب گاز طبیعی مایع¬شده، انجام می¬پذیرد. از این¬رو تلاش در جهت بهبود تکنولوژی¬های موجود مایع¬سازی و افزایش بهره¬وری و صرفه¬ی اقتصادی آن¬ها، در برنامه¬های اجرایی بسیاری از کشورها قرار گرفته است. چرخه مبرد چندجزئی با طبقه پیش¬سردکن پروپانی یکی از تکنولوژی¬های موفق در این صنعت است. در این پژوهش، چرخه¬ی صنعتی این فرایند، برای بکارگیری در واحدهای تولید پایه با توان تولیدی یک میلیون تن در سال، شامل سه مرحله پیش¬سردسازی پروپان و طبقه مبرد چندجزئی دو مرحله¬ای در نرم¬افزار اسپن- هایسیس مدل¬سازی شده سپس با استفاده از آنالیزهای بهبود مصرف از جمله آنالیز ترکیبی پینچ و اگزرژی، به¬دقت بررسی شده و پتانسیل¬های کاهش مصرف شناسایی شده¬اند. خروجی اصلی چرخه، مقدار انرژی مصرفی به¬ازای هر کیلوگرم کاز طبیعی مایع¬شده تولیدی یا مصرف ویژه هدف¬گذاری شده است. بدین¬ترتیب با بهینه¬سازی عوامل موثر در کارکرد چرخه با رویکرد کمینه مصرف ویژه، در جهت عملی شدن این پتانسیل¬ها و کاهش انرژی مصرفی گام برداشته شده است. بهینه¬سازی ابتدا به¬طور جداگانه برای هر عامل انجام شده، سپس بهینه¬سازی جامع و یک¬پارچه چرخه انجام شده است. ترکیب مبرد چندجزئی با دو روش توابع بهینه¬ساز هایسیس و روش ابتکاری رصد قوانین حاکم بر رفتار مبرد چندجزئی با رویکرد بیشینه انطباق ممکن در نمودارهای ترکیبی مبدل¬های چندجریانی انجام شده است. بدین¬ترتیب مصرف ویژه از 1028.93 کیلوژول بر کیلوگرم در حالت اولیه، به مقدار 931.89 کیلوژول بر کیلوگرم در حالت بهبودیافته کاهش یافته و مقدار تولید ال.ان.جی نیز 13.83 درصد افزایش یافته است. در ادامه آنالیزها بر روی چرخه بهینه¬شده تکرار شده، تا علاوه¬بر بررسی صحت روش¬های بهینه¬سازی، پتانسیل¬های ثانویه بهبود مصرف کشف شوند. آنالیز ها نشان از بهبود قابل ملاحظه کارکرد مبدل¬های چندجریانی، طبقه پیش¬سردکن و برخی از شیرهای فشارشکن دارند. همچنین افزایش مراحل تراکم مبرد چندجزئی به¬عنوان راه حلی جدید مطرح می¬شود که نیاز به بررسی¬های اقتصادی دارد. نهایتا با توجه به توانایی محدود سیستم¬های کنترلی صنعتی، محدودیت¬های کارکرد چرخه در حالت واقعی بررسی شده و بهینه¬سازی نهایی با درنظر گرفتن قیدهای عملیاتی انجام شده است. مصرف ویژه 973.93 کیلوژول بر کیلوگرم در این حالت، دست¬یافت نهایی این پژوهش است که یک حالت تئوری نیست و سعی شده در عمل قابل دست¬یابی باشد.