Evaluering av dual-mix prosess for LNG-produksjon i arktisk klima

Abstract

LNG-produksjon i arktisk klima innebærer store temperaturvariasjoner som har innvirkning på både utstyr og kraftproduksjon. DMR-prosessen som evalueres er luftkjølt og benytter blandet kuldemedium i begge kjølekretsene. Omgivelsestemperaturen påvirker prosessen da trykk og temperaturforhold i forkjølingen er sterkt bundet til kjøleluftens temperatur. Forkjølingens kompressordriftspunkter og turtall er hovedfokus sammen med størrelsen på LNG-produksjonen ved varierende omgivelsestemperatur. Med gassturbindrift av kompressorer må prosessen tilpasses et begrenset turtallsområde. Årsmiddeltemperaturen ved det aktuelle klimaet var på 1,9°C, men øvre turtallsbegrensning krevde designtemperatur 18°C for å sikre drift ved 30°C omgivelsestemperatur. Turtallsregulering ved lave omgivelsestemperaturer viste seg å ikke ha innvirkning på produksjonen da begrensningen lå i hvor mye effekt som kunne overføres mellom gassturbinene i de to kjølekretsene og mye av den tilgjengelige effekten ikke ble benyttet. Integrert LPG-ekstraksjon krevde fast splittemperatur mellom kjølekretsene var dermed ikke en frihetsgrad som kunne benyttes, men som ville bidratt til økt produksjon ved lave temperaturer. Anleggets begrensende faktorer førte til lavere produksjon og mindre endringer i kompressorenes driftspunkter ved -30°C. Turtallsregulering i form av nedsatt kjøling og økt trykk i forkjølingen endret driftspunktene ytterligere mot dem ved høyere omgivelsestemperatur og fjernet mye av behovet for endringer i kuldemediets sammensetning. Effekten av endringer i kuldemediet motvirker turtallsreguleringen. I motsetning til hva som har blitt hevdet om linearitet avtar produksjonens økning ved lavere temperaturer med standard driveroppsett. Med økt effektoverføring vil man kunne oppnå lineær vekst i produksjonen ved synkende temperaturer, men begrensninger i oppstrømsprosesser gjør at det ikke er praktisk mulig. Elektrisk kompressordrift blir ikke vurdert som aktuelt for gjeldene design. Simuleringer viser at elektromotorene konstante effekt krever et eget kompressor og utsyrsdesign.