Abstract
Natural gas liquefaction process which is operated under cryogenic condition spends large amount of energy. Most of energy in the natural gas liquefaction process is consumed by compressors. Therefore, minimizing energy consumption of compressors is an important issue in process design and operation. Among various natural gas liquefaction processes, propane pre-cooled mixed refrigerant (C3MR) process consists of mixed refrigerant system and pure refrigerant system. In this study, to find the optimal design of pure refrigerant system, pure refrigerant cycle is simulated on different number of pressure levels and the necessary energy of each design is compared. After that, the driver selection model is applied to analyse each processes, which has different number of equipments, in terms of cost. As the result, the design using many equipments spends lower energy. Using this result, this study suggests standard of process design selection by the cost term.
극저온에서 운전되는 천연가스 액화공정은 에너지 소모가 매우 크다. 천연가스 액화공정 내 대부분의 에너지는 압축기에서 소모되기 때문에 압축기에 소모되는 총 에너지 소모량을 최소화 시키는 것이 공정 설계 및 운전 시 중요한 요소가 된다. 다양한 천연가스 액화공정 중 C3MR (Propane Pre-cooled Mixed Refrigerant) 공정은 혼합냉매와 순수냉매 사이클로 구성된다. 본 연구에서는 C3MR 공정 내 순수냉매 사이클의 최적의 설계를 찾기 위해 압력의 수를 다르게 하여 모사하였다. 이를 통해 압력 단계에 따라 압축기에서 필요로 하는 에너지양을 비교하였다. 또한, 장치 수에 따른 공정의 비용 분석을 위해 동력 공급 장치 선택 모델을 적용하였다. 결론적으로 장치를 많이 사용하는 설계일수록 더 적은 에너지를 필요로 한다는 결과를 얻을 수 있었으며, 이를 비용적인 측면으로 전환하여 평가 할 수 있는 기준을 제시하였다.
