Accelerated modeling and design of a mixed refrigerant cryogenic process using a data-driven approach

制冷剂 过程(计算) 计算机科学 工艺工程 可靠性工程 工程类 机械工程 程序设计语言 热交换器
作者
Hosein Alimardani,Mehrdad Asgari,Roohangiz Shivaee-Gariz,Javad Tamnanloo
出处
期刊:Digital chemical engineering [Elsevier]
卷期号:10: 100143-100143
标识
DOI:10.1016/j.dche.2024.100143
摘要

Cryogenic processes with mixed refrigerants are prevalent in energy-intensive chemical industries, enhancing energy efficiency while reducing costs and unit size. However, the curse of dimensionality and process design constraints pose significant hurdles for effective screening and optimization. To tackle this, we developed a neural network model for natural gas liquefaction prediction. Trained on an extensive Aspen HYSYS database, our ML model accurately simulates LNG processes, with an impressive R2 test value of 99.63, operating almost ten million times faster than HYSYS. It effectively addresses vital process design constraints, including liquid slugging and temperature cross, crucial for optimization. By integrating the ML model with genetic and Nelder–Mead algorithms, we achieve an 8.9% reduction in total exergy, outperforming Aspen HYSYS within the same time frame. Our study underscores ML's significance in modeling energy-intensive chemical processes, providing insights into the exergy profile and enabling feature importance analysis.
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