ดาวน์โหลด All Proceeding - AS Nida

บทคัดยอ
156
การประชุมวิชาการดานการวิจัยดําเนินงานแหงชาติ ประจําป 2554
วันที่
8-9 กันยายน 2554 ณ โรงแรม เอส ดี อเวนิว กรุงเทพฯ
การออกแบบระบบหอกลั่นสําหรับการทําใหเอทานอลบริสุทธิ์
Design of distillation system for purification of ethanol
อัญชลี กาญจนบัตร 1 และ ผศ.ดร.อมรชัย อาภรณวิชานพ 2
1, 2
ภาควิชาวิศวกรรมเคมี คณะวิศวกรรมศาสตร จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย
เขตปทุมวัน จ.กรุงเทพฯ 10330
โทรศัพท/โทรสาร: 02-218-6878 E-mail: 1 u_kanchanabut@hotmail.com, 2 amornchai_a@chula.ac.th
เอทานอลเปนหนึ่งในพลังงานทดแทนที่สําคัญที่สุด
ที่ผลิต
โดยการหมักน้ําตาล
หรือแปงใหกลายเปนเอทานอล และกลั่นใหบริสุทธิ์
มีความเขมขน 99.5% โดยปริมาตร และนํามาผสมกับแกสโซลีนใชเปน
เชื้อเพลิงสําหรับรถยนตเพื่อลดการใชแกสโซลีน
วัตถุดิบที่สามารถนํามา
ผลิตและเปนที่นิยมชนิดหนึ่งคือแปงมันสําปะหลัง
ในการผลิตเอทานอ
ลกระบวนการทําใหบริสุทธิ์เปนสวนที่ใชพลังงานมากที่สุด
ในงานวิจัยนี้
จะทําการพัฒนาแบบจําลองเพื่อออกแบบหอ
กลั่นเอทานอลสําหรับการ
ใชพลังงานอยางคุมคาโดยใชโปรแกรม
Aspen HYSYS ® การพัฒนา
แบบจําลองหอกลั่นจะทําการปรับคาตัวแปรหลักดังนี้
อัตราสวนการ
ปอนกลับของสารในหอแรก, ความเขมขนเอทานอลที่ออกจากหอแรกสู
หอเรคติฟายอิง และปริมาณของผลิตภัณฑที่ไดตอชั่วโมง
เพื่อดูสภาวะที่
ทําใหเกิดการใชพลังงานอยางคุมคามากที่สุด
ผลของแบบจําลองแสดงให
เห็นวาสภาวะที่ใชควบคุมของหอกลั่นคาใหมนั้นมีการใชพลังงานที่ต่ํา
กวาแบบเดิมมาก
คําสําคัญ: เอทานอล, การกลั่น,
การนําพลังงานกลับมาใชใหม, การใช
พลังงานอยางคุมคา
Abstract
Ethanol is one of the most important renewable fuels which
is transformation of sugar or starch to ethanol by fermenting organisms
and purified to 99.5%v/v by distillation. Tapioca is one of the famous
raw materials used to produce ethanol. This process also consume huge
amount of energy especially in purification process. In order to analyze
the process viability, distillation processes are simulated and
parametrically optimized to reduce energy consumptions. Simulations
are carried out in steady state using the commercial simulator Aspen
HYSYS ® . The simulations vary based on these key parameters: reflux
ratio of mash column (R 1), volume fraction of ethanol in distillate of
mash column (X D1)and distillate flow rate of rectifying column (D 2) to
find the suitable condition which is able to optimize energy
consumption. And simulation results show that new condition can have
significantly lower energy demands than common units.
Keywords: Ethanol, Distillation, Heat integration, Energy
optimization.
1. Introduction
Presently, ethanol is accepted to be an important renewable
fuel and its use can reduce negative environmental impacts originated
by the worldwide utilization of biomass fuels. From the production
process of ethanol, it can be seen that the aqueous solution of ethanol
obtained from the fermentation is concentrated to obtain hydrous
ethanol to be utilized as a fuel and an oxygenate compound for adding
to gasoline. The ethanol process consists of 4 major unit operations:
liquefaction and saccharification, fermentation, distillation and
dehydration section to reach 99.5%v/v. The separation of azeotropic
mixtures is a process demands large input of energy, more than half of
the total energy used. In this case fractional distillation is chosen to
produce 95%v/v ethanol concentration because it gets the most
purification and high efficiency and commonly used with high capacity.
But if compare on the basis of energy requirements it is still extremely
high. A considerable amount of energy supplied to the reboiler was
wasted at unrecoverable temperatures in the condenser. In this case
distillation process is first priority section to optimize [1] the energy by
using commercial simulator Aspen HYSYS ® . The simulations will be
varied based on related major key parameters such as number of stage
and heat transfer area to find the suitable condition which is able to
optimize energy consumption.
2. Theories
2.1. Process Description