Analysis of Energy Usage of Four-Pattern Biodiesel Production Plants

โดย วรลักษณ์ อังปนานนท์

ปี 2557

บทคัดย่อ (Abstract)

งานวิจัยนี้ศึกษาการวิเคราะห์การใช้พลังงานของโรงงานผลิตไบโอดีเซล ที่แตกต่างกัน 4 รูปแบบ ได้แก่ 1) การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเอกพันธ์ชนิดด่าง 2) การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเอกพันธ์ชนิดกรด 3) การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาวิวิธพันธ์ชนิดด่าง และ 4) การใช้สภาวะยิ่งยวด โดยการผลิตทั้ง 4 รูปแบบใช้ปฏิกิริยารานเอสเทอริฟิเคชั่นในการผลิต กระบวนการผลิตไบโอดีเซลทั้ง 4 รูปแบบนี้ถูกจำลองการผลิตโดยใช้โปรแกรม Aspen HYSYS 2006

ขั้นตอนการดำเนินงานวิจัยเริ่มต้นจากการจำลองกระบวนการผลิตไบโอดีเซล 4 รูปแบบในสภาวะคงตัว โดยใช้น้ามันปาล์มบริสุทธิ์ทาปฏิกิริยากับเมทานอล ที่อัตราส่วนเชิงโมลของน้ำมันต่อแอลกอฮอล์ 1 ต่อ 3 โดยอัตราการผลิตไบโอดีเซลสาหรับทุกรูปแบบมีค่าเท่ากับ 1,000 กิโลกรัมต่อชั่วโมง ทั้ง 4 รูปแบบ กำหนดคุณภาพผลิตภัณฑ์ให้มีความบริสุทธิ์ของไบโอดีเซลมากกว่าร้อยละ 97 และกลีเซอรอลมีความบริสุทธิ์มากกว่าร้อยละ 99 การใช้พลังงานในแต่ละรูปแบบถูกประเมินโดยผลรวมพลังงานในแต่ละอุปกรณ์การผลิตของโรงงานทั้งหมด

ผลการวิเคราะห์การใช้พลังงานของการจำลองกระบวนการแสดงเห็นถึงการใช้พลังงานเรียงตามลำดับจากน้อยไปมากคือ 1) การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเอกพันธ์ชนิดด่าง 2) การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเอกพันธ์ชนิดกรด 3) การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาวิวิธพันธ์ชนิดด่าง และ 4) การใช้สภาวะยิ่งยวด นอกจากนี้งานวิจัยนี้ได้เสนอแนวทางการลดการใช้พลังงานโดยการติดเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ซึ่งผลการจำลองกระบวนการพบว่าการติดตั้งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับกระบวนผลิตแบบสภาวะยิ่งยวดจะลดการใช้พลังงานได้มากที่สุด

This research investigates the analysis of the energy usage for four production patterns of the biodiesel production plants: 1) homogeneous base catalysis, 2) homogeneous acid catalysis, 3) heterogeneous base catalysis, and 4) supercritical fluid conditions. The four production patterns of biodiesel production plants are simulated by Aspen HYSYS 2006 commercial software.

This research methodology started by studying the simulation four production patterns of the biodiesel production plants. Ratio of pure palm oil to methanol and the product throughput are kept to be 1:3 and 1,000 kg/h respectively for all production patterns. Purity of biodiesel and glycerol are designed greater than 97% and 99%, respectively. The energy usage of each plant is evaluated by collecting the energy consumption of each unit operation of the entire plant.

Simulation results show that the ascending order of energy usage is 1) homogeneous base catalysis, 2) heterogeneous base catalysis, 3) homogeneous acid catalysis, and 4) supercritical fluid, respectively. Additionally, this research proposes the energy saving approach by heat exchanger utilizing. Simulation results show that the installation of heat exchanger for the supercritical plant affects the most energy saving.

Download : การวิเคราะห์การใช้พลังงานสำหรับโรงงานผลิตไบโอดีเซล 4 รูปแบบ