Aplicación del co2 como refrigerante puro en un ciclo en cascada similar al proceso phillips® para licuefacción de gas natural Translated title: Application of co2 as pure refrigerant in a cascade cycle similar to phillips process® for natural gas liquefaction

Abstract

Mundialmente la segunda tecnología más empleada para licuar el Gas Natural es la de Cascada Optimizada de Phillips®. En este trabajo se realizó la simulación de un proceso en cascada con refrigerantes puros (propano, etileno y metano). Se usó el simulador de procesos comercial PRO/II® comparando los modelos termodinámicos de Peng-Robinson (PR) y Soave-Redlich-Kwong (SRK). Inicialmente se simuló el proceso base y se obtuvo un coeficiente global de rendimiento (COPglobal) para el ciclo igual a 0,52. Luego se estudió la posibilidad de emplear CO2 como refrigerante del proceso de licuefacción considerando tres escenarios: 1) como sustituto del propano, para el cual se obtuvo un COPglobal de 0,41; 2) como pre-enfriamiento del ciclo en cascada, para el cual se alcanzó un COPglobal de 0,49; y 3) como condensador del ciclo completo con las tres cascadas. En este último escenario el COPglobal fue 0,46 incluyendo el trabajo del compresor del ciclo de CO2 en el cálculo de la eficiencia, y fue 0,63 cuando no se consideró.

Translated abstract

To liquefy the Natural Gas the second most employed technology in the world is the Phillips Optimized Cascade®. In this work the simulation of a natural gas liquefaction cascade process with pure refrigerants (propane, ethylene, and methane) was done. The commercial processes simulator PRO/II® was used for comparing the thermodynamics models of Peng-Robinson (PR) and Soave-Redlich-Kwong (SRK). Initially, the base case was simulated and a global coefficient of performance (COPglobal) for the cycle equal to 0.52 was obtained. Later, the feasibility of using CO2 as a refrigerant in the process was studied considering three scenarios: 1) as a substitute for propane, in that case a COPglobal of 0.41 was obtained; 2) as pre-cooling of the cascade cycle, reaching a COPglobal of 0.49; and 3) as a condenser of the whole cycle with the three cascades. In the last scenario, the COPglobal was 0.46, including the CO2 compressor duty, and was 0.63 when it was not considered.