«Автоматизация и информатизация ТЭК»

Оптимизация энергетических затрат при производстве сжиженного природного газа в арктических условиях

УДК: 66.011
DOI: 10.33285/2782-604X-2022-7(588)-5-14

Авторы:

¹ РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, Москва, Россия

Ключевые слова: оптимизация производства СПГ, подбор смесевого хладагента, технологическое моделирование, природный газ, Ямал, C3MR, SQP, UniSim

Аннотация:

В статье представлены результаты оптимизации производства сжиженного природного газа (СПГ) по модернизированной технологии C3MR для эксплуатации на п-ве Ямал в арктическом климате. Технологическая модель была построена в среде моделирования UniSim Design, а в качестве уравнения состояния использовалось уравнение Пенга – Робинсона. Для оптимизации был выбран детерминированный алгоритм оптимизации SQP (последовательное квадратичное программирование), а для его реализации использована открытая библиотека SciPy на языке программирования Python. Для учета технологических и физических ограничений в задачу оптимизации были добавлены нелинейные ограничения на теплообменное и компрессорное оборудование. По результатам оптимизации выделено 12 оптимальных режимов работы на каждый месяц, а также выполнено сравнение результатов оптимизации с опубликованными результатами оптимизации расхода пропана. В итоге был сделан вывод о суммарной экономии энергии на 14 % по сравнению с ранее опубликованными результатами оптимизации.

Список литературы:

1. Optimization of mixed fluid cascade LNG process using a multivariate Coggins step-up approach: Overall compression power reduction and exergy loss analysis / A. Nawaz, M.A. Qyyum, K. Qadeer [et al.] // Int. J. of Refrigeration. – 2019. – Vol. 104. – P. 189–200. – DOI: 10.1016/J.IJREFRIG.2019.04.002
2. Wonsub Lim, Kwangho Choi, Il Moon. Current status and perspectives of Liquefied Natural Gas (LNG) plant design // Industrial and Engineering Chemistry Research. – 2013. – Vol. 52, Issue 9. – P. 3065–3088. – DOI: 10.1021/ie302877g
3. Федорова Е.Б. Комплексное научно-технологическое обоснование производства сжиженного природного газа: дис. … канд. техн. наук: 05.17.07. – М., 2020. – 360 с.
4. СНиП 23-01-99. Cтроительная климатология. – Введ. 2000–01–01. – М.: Госстрой России, 2003. – 77 с.
5. Особенности технологии сжижения природных газов в условиях арктического климата / И.А. Голубева, В.М. Клюев, И.А. Баканев, Е.П. Дубровина // Газовая пром-сть. – 2016. – № 1(733). – С. 73–78.
6. Primabudi E. Evaluation and Optimization of Natural Gas Liquefaction Process with Exergy-Based Methods: A Case Study for C3MR: Doctoral Thesis. – Berlin, 2019. – 191 p. – DOI: 10.14279/DEPOSITONCE-8519
7. Ding-Yu Peng, Robinson D.B. A New Two-Constant Equation of State // Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals. – 1976. – Vol. 15, Issue 1. – P. 59–64. – DOI: 10.1021/i160057a011
8. Optimization of mixed refrigerant system for LNG processes through graphically reducing exergy destruction of cryogenic heat exchangers / Chang Song, Shuai Tan, Fengcheng Qu [et al.] // Energy. – 2019. – Vol. 168. – P. 200–206. – DOI: 10.1016/J.ENERGY.2018.11.105
9. Boggs P.T., Tolle J.W. Sequential Quadratic Programming // Acta Numerica. – 1995. – Vol. 4. – P. 1–51. – DOI: 10.1017/S0962492900002518
10. SciPy. – URL: https://scipy.org/ (дата обращения 12.06.2022).