Natural gas liquefaction process which spends a huge amount energy is operated under cryogenic conditions. Thus, many researchers have studied on minimizing energy consumption of LNG plant. However, a few studied for cost optimization have performed. This study focused on the cost analysis for the single mixed refrigerant (SMR) process, one of the simplest natural gas liquefaction process, which has different capacity. The process capacity is increased from 1 million ton per annum (MTPA) to 2.5 MTPA by 0.5 MTPA steps. According to the increase of plant size, only flow rate of natural gas and mixed refrigerant are increased and other operating conditions are fixed. Aspen Economic Evaluator(v.8.7) is used for the cost analysis and six tenths factor rule is applied to obtain multi stream heat exchanger cost data which is not supplied by Aspen Economic Evaluator. Moreover, the optimal plant sizes for different sizes of gas wells are found as the result of applying plant cost to small scale gas wells, 20 million ton (MT), 40 MT, and 80 MT. Through this cost analysis, the foundation is built to optimize LNG plant in terms of the cost.
This study aimed to develop and optimize a demucilaging process of Opuntia ficus-indica var. saboten (OFI) fruit to increase its usability as functional food ingredient and food additive. Viscozyme and Novozym 33095 as multienzyme complex having a broad spectrum of carbohydrases and pectolytic enzymes, respectively, were used in enzymatic dissolution along with high hydrostatic pressure liquefaction. To optimize the liquefaction process using high hydrostatic pressure liquefying extractor, response surface methodology with 3-factor central composite design was employed with reaction factors such as temperatures (25, 32, 40, 48, and $55^{\circ}C$), pressures (20, 40, 60, 80, and 100 MPa), and times (15, 30, 45, 60, and 75 min). At optimum conditions ($25^{\circ}C$, 100 MPa, and 58.275 min) for high hydrostatic pressure liquefaction process, the processed OFI fruit juice was predicted to have viscosity at 2.917 poise, partly due to the release of free sugars such as fructose and glucose detected using HPLC-ELSA system. The results above suggests that the OFI fruit juice with decreased viscosity may be used for various manufacturing processes of food, beverage, ice cream, and cosmetics.
Today the most efficient way to transport the natural gas is carried via the liquid. In order to liquefy the natural gas to be cooled to $-160^{\circ}C$ or less. Cooling method has a number of different ways. In this paper, we studied control method for the representative liquefaction process, C3MR. Natural gas liquefaction control is a tool that can maintain the quality of natural gas is a means to ensure stable operation. Analyzing the C3MR process, and select the control parameters for the control valve. We find control structure for mixed refrigerant cycle through the step response. A control result obtained through the dynamic simulation arbitrarily given a disturbance was found to maintain a steady-state results.
It is imperative to develop an effective pathway to depolymerize lignin into liquid fuel that can be used as a bioheavy oil. Lignin can be converted into liquid products either by a solvent-free thermal cracking in the absence air, or thermo-chemical degradation in the presence of suitable solvents and chemicals. Here we show that the solvent-assisted liquefaction has produced promising results in the presence of metal-based catalysts. The supercritical ethanol is an efficient liquefaction solvent, which not only provides better solubility to lignin, but also scavenges the intermediate species. The concentrated sulfuric acid hydrolysis lignin (CSAHL) was completely liquefied in the presence of solid catalysts (Ni, Pd and Ru) with no char formation. The effective deoxy-liquefaction nature associated with scEtOH with aid hydrodeoxygenation catalysts, resulted in significant reduction in oxygen-to-carbon (O/C) molar ratio up to 61%. The decrease in oxygen content and increase in carbon and hydrogen contents increased the calorific value bio-oil, with higher heating value (HHV) of $34.6MJ{\cdot}Kg^{-1}$. The overall process is energetically efficient with 129.8% energy recovery (ER) and 70.8% energy efficiency (EE). The GC-TOF/MS analysis of bio-oil shows that the bio-oil mainly consists of monomeric species such as phenols, esters, furans, alcohols, and traces of aliphatic hydrocarbons. The bio-oil produced has better flow properties, low molecular weight, and high aromaticity.
Natural gas liquefaction plant and LNG carrier needs large capital investment. Therefore a lot of small or middle scale natural gas fields aren't developed due to poor profitability. If natural gas is made to gas hydrate instead of liquefaction, developing small-scale natural gas field can be profitable because building cost of gas hydrate plant and carrier are economical. Because the process of making gas hydrate consumes much energy, the gas hydrate formation process has to be optimized for energy consumption. In this study, gas hydrate formation process was investigated experimentally. Experimental apparatus consists of reactor, pressure regulator, chiller, and magnetic stirrer. 99.95% methane was used to make gas hydrate. Tests were conducted at variable pressure and temperature condition.
Wave-induced response, liquefaction and stability of unsaturated seabed are studied. The unsaturated seabed is modeled as a fluid-filled polo-elastic medium. The coupled process of fluid flow and the deformation of soil skeleton is formulated in the framework of Biot's theory. The resulting governing equations are solved using a semi-analytical method to evaluate the stresses and pore water pressure of unsaturated and multi-layered seabed. The semi-analytical method can be applied to calculate a pore pressure and the stresses of in anisotropic inhomogeneous seabed. The results indicate that the degree of saturation influences mostly on the magnitudes of a pore pressure and the stresses of unsaturated and multi-layed seabed. Based on the pore pressure and stresses in seabed, the analysis on the possibilities of liquefaction and shear failure was performed. The results show that the maximum depth of shear failure occurrence is deeper than the maximum liquefaction depth.
In the present study, the frequency of the undesired accident was estimated for a quantitative risk assessment of a large-scale hydrogen liquefaction plant. As a representative example, the hydrogen liquefaction plant located in Ingolstadt, Germany was chosen. From the analysis of the liquefaction process and operating conditions, it was found that a $LH_2$ storage tank was one of the most dangerous facilities. Based on the accident scenarios, frequencies of possible accidents were quantitatively evaluated by using both fault tree analysis and event tree analysis. The overall expected frequency of the loss containment of hydrogen from the $LH_2$ storage tank was $6.83{\times}10^{-1}$times/yr (once per 1.5 years). It showed that only 0.1% of the hydrogen release from the $LH_2$ storage tank occurred instantaneously. Also, the incident outcome frequencies were calculated by multiplying the expected frequencies with the conditional probabilities resulting from the event tree diagram for hydrogen release. The results showed that most of the incident outcomes were dominated by fire, which was 71.8% of the entire accident outcome. The rest of the accident (about 27.7%) might have no effect to the population.
The paper reviews the state of art in the design of liquefaction processes for the production of liquified natural gas, and addresses key design aspects to be considered in the design and how these design issues are systematically reflected in industrial applications. Various design options to improve energy efficiency of refrigeration cycles are discussed, including cascaded or multi-level pure refrigeration cycles which are used for covering wide range of cooling temperature, as well as mixed refrigerant cycle which can maintain a simple structure. Heat integration technique has been used for graphically examining differences of commercial cycles discussed in this paper, while energy efficiency and economics of commercial liquefaction processes has been summarized. Discussion also has been made about how to select the most appropriate set of drivers for compressors used in the liquefaction plant.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.36
no.6
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pp.756-761
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2012
Natural gas is converted in to LNG by chilling and liquefying the gas to the temperature of $-162^{\circ}C$, when liquefied, the volume of natural gas is reduced to 1/600 of its standard volume. This gives LNG the advantage in transportation. In this study, the effects of the pressure drop of refrigerant and natural gas in the LNG heat exchanger of cryogenic cascade refrigeration cycle were investigated and then the design criteria for the pressure drop of refrigerant and natural gas of the LNG heat exchanger were proposed. The pressure drop of the cascade liquefaction cycle was investigated and simulated using HYSYS software. The simulation results showed that the pressure drop in the LNG heat exchanger is set to 50 kPa considering the increase in the compressor work and COP of cryogenic cascade liquefaction cycle.
Liquid hydrogen has the best storage capacity per unit mass and is economical among storage methods for using hydrogen as fuel. As the demand for hydrogen increases, the need to develop a storage and supply system of liquid hydrogen is emphasizing. In order to liquefy hydrogen, it is necessary to pre-cool it to a maximum inversion temperature of -253℃. The Gifford-McMahon (GM) refrigerator is the most reliable and commercialized refrigerator among small-capacity cryogenic refrigerators, which can extract high-efficiency hydrogen through liquefied hydrogen production and boil of gas re-liquefaction. Therefore, in this study, the optimal conditions for liquefying gas hydrogen were sought using the GM cryocooler. The process was simulated by PRO/II under various cooling capacities of the GM refrigerator. In addition, the flow rate of hydrogen was calculated by comparing with specific refrigerator capacity depending on the pressure and flow rate of a refrigerant medium, helium. Simulations were performed to investigate the optimal values of the liquefaction flow rate and compression pressure, which aim for the peak refrigeration effect. Based on this, a liquefaction system can be selected in consideration of the cycle configuration and the performance of the refrigerator.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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