طراحی ساختار کنترلی و شبیه‌سازی دینامیک فرآیند مبرد آمیخته چند مرحله‌ای مایع‌سازی گاز طبیعی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد تحقیق و توسعه (مهندس فرآیند)، انستیتو گاز طبیعی مایع (I-LNG)، دانشکده مهندسی شیمی، دانشکده فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 دکترای مهندسی شیمی، انستیتو گاز طبیعی مایع (I-LNG)، استاد دانشکده مهندسی شیمی، دانشکده فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله سامانه کنترلی فرآیند مبرد آمیخته چند مرحله‌ای مایع‌سازی گاز طبیعی طراحی شده و بررسی گردیده است. مصرف ویژه انرژی (SEC) این فرآیند برابر با kWh/kg LNG 2647/0 می‌باشد. پس از شبیه‌سازی استاتیک (پایا) فرآیند مذکور و تعیین اندازه تجهیزات موجود در آن، به‌منظور کنترل کل فرآیند یک ساختار کنترلی طراحی گردید. علاوه بر این، شبیه‌سازی دینامیک (پویا) فرآیند انجام شد و عملکرد کنترلرها مورد بررسی قرار گرفت. با شبیه‌سازی دینامیک، مقدار مصرف ویژه انرژی فرآیند به kWh/kg LNG 2574/0 کاهش یافت؛ که این موضوع نشان دهنده آن است که ساختار کنترلی طراحی شده می‌تواند فرآیند را به‌صورت پایدار و صحیح کنترل نماید. به‌منظور اعتبارسنجی عملکرد و پایداری ساختار کنترلی، تغییرات در دبی جریان و دمای خوراک گازی به‌عنوان اغتشاش به فرآیند وارد گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

[1].       Petroleum, B., 2018 BP Energy Outlook. 2018, BP London, UK.
[2].       Mokhatab, S., et al., Handbook of liquefied natural gas. 2013: Gulf Professional Publishing.
[3].       Shukri, T., LNG technology selection. Hydrocarbon engineering, 2004. 9(2): p. 71-76.
[4].       LNG Technology, The Linde. Group: "http://www.linde-engineering.com/internet.global.lindeengineering.global/en/images/LNG_1_1_e_13_150dpi19_4577.pdf".
[5].       Vatani, A., M. Mehrpooya, and A. Palizdar, Energy and exergy analyses of five conventional liquefied natural gas processes. International Journal of Energy Research, 2014. 38(14): p. 1843-1863.
[6].       Song, K., et al. Dynamic simulation of natural gas liquefaction process. in 22nd European Symposium on Computer Aided Process Engineering. 2012. Elsevier.
[7].       Khan, M.S., et al. Robust control of Propane Pre-cooled mixed refrigerant process for natural gas liquefaction. in Control Automation and Systems (ICCAS), 2010 International Conference on. 2010. IEEE.
[8].       Vatani, A., M. Mehrpooya, and A. Palizdar, Advanced exergetic analysis of five natural gas liquefaction processes. Energy Conversion and Management, 2014. 78: p. 720-737.
[9].       Jacobsen, M.G., Optimal Operation of Cooling Cycle/LNG Process. 2007, Norwegian University of Science and Technology.
[10].     Stephenson, G. and L. Wang, Dynamic simulation of liquefied natural gas processes. Hydrocarbon Processing, 2010.
[11].     Husnil, Y.A., C. Park, and M. Lee. Simulation based Heuristics Approach for Plantwide Control of Propane Precooled Mixed Refrigerant in Natural Gas Liquefaction Process. in 11th International Symposium on Process Systems Engineering-PSE2012. 2012. Elsevier.
[12].     Husnil, Y.A., G. Yeo, and M. Lee, Plant-wide control for the economic operation of modified single mixed refrigerant process for an offshore natural gas liquefaction plant. Chemical Engineering Research and Design, 2014. 92(4): p. 679-691.
[13].     Singh, A. and M. Hovd. Dynamic modeling and control structure design for a liquefied natural gas process. in American Control Conference, 2007. ACC'07. 2007. IEEE.
[14].     Venkatarathnam, G. and K.D. Timmerhaus, Cryogenic mixed refrigerant processes. 2008: Springer.
[15].     "Aspen HYSYS Simulation Basis" manual. 2010. Aspen Technology, Inc.
[16].     Alabdulkarem, A., et al., Optimization of propane pre-cooled mixed refrigerant LNG plant. Applied Thermal Engineering, 2011. 31(6–7): p. 1091-1098.
[17].     Waldmann, I. Evaluation of process systems for floating LNG production units. in Tekna conference. 2008.
[18].     Mandler, J.A., Modelling for control analysis and design in complex industrial separation and liquefaction processes. Journal of process control, 2000. 10(2): p. 167-175.
[19].     "Aspen HYSYS Unit Operations Guide" manual. 2010. Aspen Technology, Inc.
[20].     GPSA Engineering Data Book. 2004: GPSA.
[21].     Stephanopoulos, G., Chemical process control: An Introduction to Theory and Practice. 1984: Prentice-Hall.
[22].     Skogestad, S., Control structure design for complete chemical plants. Computers & Chemical Engineering, 2004. 28(1): p. 219-234.
[23].     Larsson, T. and S. Skogestad, Plantwide control-A review and a new design procedure. Modeling, Identification and Control, 2000. 21(4): p. 209-240.
[24].     "Aspen HYSYS Dynamics" manual. 2010. Aspen Technology, Inc.
[25].     Mehrpooya, M., A. Vatani, and S. Mousavian, Optimum design of integrated liquid recovery plants by variable population size genetic algorithm. The Canadian Journal of Chemical Engineering, 2010. 88(6): p. 1054-1064.