طراحی و بهینه سازی سیستم کرایوژنیکی فرایند مایع سازی گاز طبیعی به منظور استفاده بر روی سکوهای شناور فرآورشی- مخزنی

در دهه¬های اخیر مساله¬ی انرژی و تامین آن اهمیت بیش از پیش یافته است. افزایش روزافزون توجه به گاز طبیعی به عنوان یک منبع مهم انرژی را در همین راستا می¬توان قلمداد کرد. در انتقال گاز طبیعی برای مسافت های بالای 3500 کیلومتر استفاده از خط لوله مناسب نیست و مایع سازی گاز طبیعی (lng) از آن رو که حجم گاز را 600 برابر کاهش می¬دهد، برای نگه¬داری و انتقال گاز در این شرایط، مناسب¬تر می¬باشد. سرمایش کرایوژنیکی، بیشترین سهم از مصرف انرژی را در فرایندهای lng دارا می¬باشد؛ از این رو تلاش برای بهینه¬سازی مصرف انرژی در این چرخه¬ها اهمیت خود را نمایان می¬سازد. مبردهای چندجزیی به خاطر گستره¬ی بالای دمایی و نقطه¬ی جوش متغیر، باعث افزایش درجه آزادی و کاهش تلفات انرژی در چرخه¬های کرایوژنیکی به میزان قابل توجهی می¬شوند. واحد مایع¬سازی گاز طبیعی در سکوهای شناور فرآورشی- مخزنی (lng fpso) به خاطر کاهش تجهیزات و سطح مورد نیاز، سیار بودن و انتقال آسان¬تر گاز دارای مزایای بسیاری در زمینه¬ی حمل و نقل گاز طبیعی می¬باشد. در این تحقیق بهینه¬سازی ترکیب اجزای مبرد چندجزیی و شرایط عملیاتی چرخه¬ی دوگانه¬ی مبرد چندجزیی جهت دست¬یابی به هدف کاهش مصرف انرژی مورد توجه قرار گرفته است. نتایج بهینه¬سازی، کاهش 4.5 درصدی مجموع توان مصرفی چرخه را نسبت به پژوهش¬های پیشین در پی داشت. با انجام آنالیز حساسیت چرخه¬ی سرمازا مشخص شد که توان مصرفی چرخه¬ی سرمازا به پارامترهای دبی مبرد چرخه¬ی اصلی، فشار تخلیه¬ی کمپرسورها، دمای مبرد چرخه¬ی اصلی در ورود به کمپرسور و اجزای مبرد با وزن مولکولی کمتر و نقطه¬ی جوش بالاتر، نسبت به پارامترهای دبی مبرد چرخه¬ی پیش¬سرمایش، فشار مکش کمپرسورها، دمای مبرد چرخه¬ی پیش¬سرمایش و اجزای مبرد با وزن مولکولی بیشتر و نقطه¬ی جوش پایین¬تر، حساس¬تر است. در مجموع چرخه¬ی سرمازا به پارامتر دما نسبت به فشار و به اجزای مبرد چرخه¬ی پیش¬سرمایش نسبت به اجزای مبرد چرخه¬ی اصلی حساسیت بیشتری نشان می¬دهد. هم¬چنین چرخه¬ی دوگانه¬ی مبرد چندجزیی حساسیت بیشتری نسبت به چرخه¬ی یک¬طبقه¬ دارد. از این رو لزوم در نظر گرفتن تجهیزات کنترلی بیشتر و دقیق¬تر در طراحی چنین سیستم¬هایی احساس می¬شود. در مجموع بهینه¬سازی جامع شرایط عملیاتی و اجزای مبرد چندجزیی در این چرخه با استفاده از الگوریتم ازدحام ذرات، در کنار آنالیز حساسیت بی¬بعد چرخه، دستاورد این تحقیق است.