بهینه سازی انرژی و اکسرژی یک فرآیند کوچک مقیاس مایع سازی گاز طبیعی از نوع چرخه انبساطی نیتروژن

فرآیندهای انبساطی نیتروژن، به دلیل سادگی و تجهیزات کم، برای واحدهای مایع سازی گاز طبیعی در مقیاس کوچک و بسیار کوچک (مینی) مناسب هستند. با این حال، مصرف بالای انرژی در این فرآیندها، هر تلاشی در زمینه کاهش مصرف انرژی و نیز ارتقاء کیفیت انرژی (ظرفیت کاردهی انرژی) را برای افزایش راندمان و سودآوری فرآیند، مطلوب می نماید. در این تحقیق، یک فرآیند مایع سازی گاز طبیعی از نوع انبساطی نیتروژن با دو توربین با نرم افزار اسپن هایسیس شبیه سازی گردیده و مورد تحلیل قرار گرفت. سپس به منظور بهینه سازی مصرف انرژی در فرآیند، برخی متغیرهای عملیاتی تاثیرگذار، با استفاده از الگوریتم ژنتیک و در محیط نرم افزار متلب تنظیم گردیدند. مصرف ویژه انرژی و مجموع نرخ تخریب اکسرژی که به ترتیب گویای کمیت و کیفیت مصرف انرژی در فرآیند می باشند، توابع هدف بهینه سازی هستند که در دو حالت جداگانه (حالت انرژی و حالت اکسرژی) بهینه می شوند. دبی مولی مبرد، دماها و فشارهای پایین و بالای مبرد در چرخه، مهمترین پارامترهای عملیاتی تاثیرگذار می باشند که با تحلیل حساسیت انتخاب شدند. نتایج نشان داد که در هر دو حالت بهینه سازی، مصرف ویژه 7/1 درصد کاهش یافت. اما مجموع نرخ تخریب اکسرژی در حالت اکسرژی، تا 9/55 درصد کاهش پیدا کرد. همچنین راندمان اکسرژی کل فرآیند در حالت اکسرژی تا 4/4 درصد بیشتر از حالت انرژی است که این امر نشان دهنده برتری انتخاب کیفیت مصرف انرژی به عنوان تابع هدف بهینه سازی است.