پتانسیل بهینه سازی انرژی در زنجیره تولید ال ان جی مقیاس کوچک با رویکرد جذب دی اکسید کربن

افزایش تولید گازهای گلخانه‌ای، به‌خصوص CO2 حاصل از نیروگاه‌های سوخت فسیلی، که یکی از علل اصلی افزایش دمای زمین می‏باشد، سبب شده است که محققین بسیاری به دنبال ارائه راه‌کارهای عملیاتی-اقتصادی به منظور کاهش انتشار این گازها باشند.

راهکارهای عملیاتی می‏تواند شامل استفاده از گاز طبیعی به عنوان سوختی پاک در نیروگاه‏ها و جداسازی CO2 تولیدی ‏باشد. از آنجائیکه تامین گاز طبیعی موردنیاز در نقاط دور از شبکه گازرسانی امکان‏پذیر نمی‏باشد، توجه ویژه‌ای به گاز طبیعی مایع- Liquiedfied Natural Gas (LNG) در مقیاس‌های مختلف شده است. هدف از این پایان‏نامه، استفاده بهینه از انرژی و اکسرژی موجود در زنجیره تولید LNG با قابلیت استفاده هم‏زمان به عنوان سوخت نیروگاه و امکان کاهش انتشار CO2 با استفاده بهینه از این انرژی است.

در ابتدا کلیه واحدهای موجود در زنجیره LNG (شامل مایع‌سازی گاز طبیعی فرآوری‌شده، انتقال LNG و گازسازی مجدد LNG) و نیروگاه ترکیبی (شامل احتراق، چرخه بخار، جذب و فرآورش CO2) به کمک نرم‏افزار ASPEN PLUS شبیه‏سازی گردید. نتایج حاصل از شبیه‌سازی نشان می‌دهد که اتلاف اکسرژی در بخش‌های مختلف زنجیره رایج تولید LNG مقیاس کوچک به ترتیب GJ Tonne LNG 32 4، 001 0 و 68 0 می‌باشد.

با بررسی‏های صورت گرفته نتیجه گرفته شد که پتانسیل بازیافت انرژی در مرحله گازسازی مجدد بیشتر از سایر مراحل است. بدین‏منظور با هدف استفاده از LNG در نیروگاه، از اکسرژی موجود در واحد گازسازی مجدد LNG برای پیشگیری از هدررفت انرژی، در واحدهایی هم‌چون واحدهای جذب CO2 و واحدهای تولید برق با استفاده از چرخه آلی رانکین- Organic Rankine Cylce (ORC) استفاده شد.

با زوج کردن بخش گازسازی مجدد LNG و نیروگاه بخار دارای واحد جذب CO2، با استفاده از چرخه ORC‌ و بازگردانی گاز طبیعی حاصل از گازسازی به بخش سوخت نیروگاه، اکسرژی موجود در جریان LNG برای مایع‌سازی CO2 و تولید توان به‌کار گرفته شد. به‏منظور حداکثر کردن تولید کار در چرخه ORC و استفاده از اکسرژی LNG، چرخه جدیدی ارائه گردید که به کمک روش SQP در بهینه‌ساز ASPEN PLUS بهینه‏سازی شد.

نتایج نشان می‌دهد توسعه و بهینه‌سازی فرآیند چرخه ORC و کاهش تجهیزات در بخش فرآورش CO2، سبب صرفه‌جویی اقتصادی در حدود 8 12 میلیون دلار در سال نسبت به فرآیند رایج خواهد شد.

استاد راهنما: دکتر علی وطنی

استاد مشاور: دکتر مژگان عباسی 

سال انتشار: آبان 1395