نشریه تکنولوژی گاز

یک طراحی نوین برای مبدل های حرارتی صفحه ای در چرخه مایع سازی تولید LNG

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

تولید ال ان جی(LNG) ، فرآیند فشرده و پیچیده ای است که بیش از نیمی از هزینه های آن مربوط به بخش مایع سازی است. در سال‌های اخیر مهندسان طراح، تالش های زیادی جهت بهینه سازی این فرآیند نموده اندکه هدف عمده آنها تلاش در افزایش بازده، بالابردن ظرفیت تولید و به حداقل رساندن هزینه ها بوده است. مهمترین تجهیزات فرآیندی در بخش مایع سازی، مبدل های حرارتی فشرده از نوع صفحه ای یا حلزونی هستند. این مقاله ضمن تشریح شبیه سازی سیکل مایع سازی پروژه ایران ال ان جی با مبرد مخلوط سه گانه به ارائه روشی نوین جهت طراحی مبدل حرارتی صفحه ای به کار رفته در این سیکل پرداخته است. همچنین روشی ساده، برای انتخاب بهترین سطح ثانویه بر اساس توسعه مفهوم شاخص عملکرد حجم (VPI) معرفی گردیده است. مبدل طراحی شده، کمترین سطح و حجم را بدست داده و کاهش سطح انتقال حرارت در آن نقش عمده ای بر کاهش هزینه های سرمایه گذاری فرآیند تولید ال ان جی داشته است. سیکل مایع سازی ایران ال ان جی به بعنوان یک مورد صنعتی در این مطالعه بطورکامل در نظر گرفته شده است. شبیه سازی، سطوح حرارتی سمت سرد و گرم مبدل صفحه ای به کار رفته در فرایند مورد نظر را به ترتیبm2 3001 و m2 1933 و ضریب کلی انتقال حرارت 425 w/m2 K o نشان میدهد. در حالیکه با انجام طراحی این مبدل و توسعه الگوریتم طراحی سریع(RDA)، کاهش قابل ملاحظه‌ای در سطوح سرد و گرم لازم بترتیب به میزان 2/5 و 3/3 برابر و افزایش ضریب کلی انتقال حرارت 2 برابر حاصل شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

  1. Baek, S., Hwang, L., Jeong, C., "Novel design of LNG (liquefied natural gas liquefaction process", Energy convection and management, 52(8-9), 2807-2814, (2011).
  2. Cesar, P., Julio,"A review on heat exchanger thermal hydraulic models for cryogenic applications", Cryogenics, 51(7), 366-379, (2011).
  3. Fossas, Joan, S.," Modeling of multi stream LNG heat exchanger", A thesis for degree of M.Sc., Norwegian University of science and technology, 8-10, (2011).
  4. Fredheim AO, H.R," Possibilities of cost reductions in base-load". EUROGAS96. Proceedings from the European applied research conference on natural gas, 1, (1996).
  5. Jafari Nasr, M. R., Kalantari, A., "Choose surface &design of plate fin heat exchanger by RDA method", RIPI, 10, (2005).
  6. Jafari Nasr, M. , Zoghi, A. T., Khakdaman, H. R., "Performance evaluation of heat transfer enhancement in heat exchanger design", RIPI, 43, (2002).
  7. Kays, W. M., London, A. L., "Compact heat exchanger", McGraw Hill, (1984).
  8. Nunez, M., Polley, G. T., Reyes, E., Munoz,, "Surface selection and design of plate-fin heat exchangers", Applied thermal engineering, 19- 917- 931, (1999).
  9. Mohammadi, E., "Design and optimization of compact heat exchanger in LNG production unit" A Dissertation submitted to Chem. Eng. Dept. of Azad University, 87-89, (2013).
  10. Saffari, H., "Modeling and optimization of C3MR LNG plant efficiency by change ff mixed refrigerants’ components", LNG research laboratory of mechanical engineering, Iran university of Science and Technology, 2-4, (2011).
  11. Sanggyu, L., Ngyyen V. D., “Design and optimization of natural gas liquefaction and recovery process for offshore floating liquefied natural gas plant", School of chemical engineering, Yeungnam University, Gyeongsan, 712-749, South Korea, (2012).
  12. Walker, V., Wilkie, D.," The wider application of roughened surface as developed for advanced gas cooled reactors, Symp. on high pressure gas as a heat transport medium, IMechE, London, 26, (1967).
  13. Wang, L., Sunden, M., "Optimal design of plate heat exchangers with and without pressure drop specifications", Applied thermal engineering, 23-295-311, (2003).
  14. Wang, M., Zhang, J., "Optimal design and operation C3MR refrigeration system for natural gas liquefaction", Computer & Chem. Eng., 36, 48-95, (2012).
نشریه تکنولوژی گاز
دوره 2، شماره 1 - شماره پیاپی 2
خرداد 1396
صفحه 4-15