Search :
Project
Project Title :
การประยุกต์ใช้สเปกโตรสโคปี้ของรังสีใกล้คลื่นใต้แดงในการควบคุมการผลิตเอทานอลบริสุทธิ์โดยใช้ระบบการแยกไอผ่านเยื่อแผ่นและการดูดซับ
downloaded 5 times
Researcher Name :
อภิชาติ บุญทาวัน (Apichat Boontawan)
Abstract :
การผลิตเอทานอลไร้น้ำเป็นที่นิยมเพิ่มมากขึ้น ซึ่งเอทานอลสามารถแยกออกจากน้ำหมักได้ด้วยกระบวนการกลั่น แต่อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถกำจัดน้ำออกได้อย่างสมบูรณ์เนื่องมากจากการเกิดของผสมอะซีโอโทรปที่ความเข้มข้นร้อยละ 95.6 โดยน้ำหนัก ณ. อุณหภูมิ 78 องศาเซลเซียสและความดัน 1 บรรยากาศ ซึ่งสิ่งสำคัญที่จะต้องพิจารณาในการออกแบบกระบวนการแยกน้ำออกจากสารละลายเอทานอลคือการใช้ต้นทุนที่สูง ดังนั้นงานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการปรับปรุงกระบวนการผลิตเอทานอลที่มีความบริสุทธิ์สูงจากน้ำหมัก ด้วยเทคนิคผสมระหว่างการกลั่นแบบบังคับให้เกิดการผสมของไอ การแยกไอผ่านเยื่อแผ่นและการดูดซับ เมื่อไม่นานมานี้หอกลั่นเอทานอลประสิทธิภาพสูงได้ถูกพัฒนาขึ้นเป็นที่สำเร็จในห้องปฏิบัติการ ซึ่งหอกลั่นที่ได้พัฒนาขึ้นนี้มีข้อได้เปรียบกว่าหอกลั่นที่ใช้กันอยู่ทั่วไปในอุตสาหกรรมคือ การลงทุนด้านเครื่องจักรและการใช้พลังงานในการกลั่นลดลง สำหรับการกลั่นแบบบังคับให้เกิดการผสมของไอนี้ เบื้องต้นพบว่า สามารถกลั่นเอทานอลได้ความบริสุทธิ์สูงถึงร้อยละ 95 โดยน้ำหนัก โดยใช้ความเร็วรอบของใบพัดที่เหมาะสมที่สุดคือ 1000 รอบต่อนาที ซึ่งของผสมอะซีโอโทรปของเอทานอลนี้จะถูกแยกน้ำออกต่อไป โดยใช้การแยกไอผ่านเยื่อแผ่น (VP) และการดูดซับแบบสลับความดัน (PSA) สำหรับระบบการแยกไอผ่านเยื่อแผ่นนั้น ได้ทำการศึกษาประสิทธิภาพของเยื่อแผ่นในการแยกน้ำออกจากไอผสมของเอทานอล โดยพบว่าค่าฟลักซ์ของน้ำที่ไหลผ่านผิวหน้าของเยื่อแผ่นจะขึ้นอยู่กับสภาวะต่าง ๆ ที่ใช้ในการทดลอง เช่น ความดันไอของสารด้านป้อน อุณหภูมิของโมดูลและ อัตราการไหล จากผลการทดลองพบว่าเยื่อแผ่นเชิงประกอบชนิดพอลิไวนิลอัลกอฮอล์/พอลิอะคริโลไนไตรด์ PAN/PVA และเยื่อแผ่นเชิงประกอบชนิดโซเดียมเอ ซีโอไลท์ ที่เคลือบบนชั้นรองรับที่ไม่สมมาตรสามารถผลิตเอทานอลที่มีความบริสุทธิ์ได้สูงถึงร้อยละ 99 โดยน้ำหนัก แต่อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการแยกน้ำออกจากเอทานอล จะทำได้ยากขึ้นเมื่อเอทานอลมีความบริสุทธิ์ที่สูงขึ้น จากสมการการจำลองทางคณิตศาสตร์แสดงให้เห็นว่า จำเป็นต้องใช้พื้นที่ของเยื่อแผ่นในการแยกน้ำเพิ่มขึ้นเป็นแบบเอ๊กโปเนนเชียลเมื่อเทียบกับที่ความเข้มข้นของเอทานอลที่เพิ่มขึ้น สำหรับการทดสอบการดูดซับโดยตัวดูดซับชนิด 3 อังสตรอม ได้ศึกษาการดูดซับน้ำและเอทานอลที่ความเข้มข้นของเอทานอลด้านสายป้อน ร้อยละ 95-99 โดยน้ำหนัก และความดันด้านสายป้อน 1-3 บรรยากาศ ผลการทดลองพบว่าการดูดซับของน้ำมีประสิทธิภาพสูงขึ้นเมื่อเพิ่มความดันและความเข้มข้นเอทานอลด้านสายป้อน จากการทดลองพบว่าเมื่ออุณหภูมิของคอลัมน์ 145 องศาเซลเซียส ความเข้มข้นของเอทานอลด้านสายป้อนร้อยละ 99 โดยน้ำหนัก และความดันเกจด้านสายป้อน 3 บาร์ สามารถผลิตเอทานอลความเข้มข้นสูงถึงร้อยละ 99.99 โดยน้ำหนัก บทคัดย่อภาษาอังกฤษ The production of anhydrous ethanol is increasing popularly, and ethanol can be recovered from fermentation broth by means of distillation. However, water cannot be completely removed due to the presence of the azeotrope at the concentration of 95.6 wt%, 78 oC, and atmospheric pressure. A major challenge in the design of ethanol dehydration plants is high energy cost. The objective of this work is to improve high purity ethanol production from fermentation broth using forced-mixing distillation, vapor permeation (VP), and pressure swing adsorption (PSA) techniques. Recently, a high efficiency continuous distillation system has been successfully developed in our laboratory. This new type of column has advantages over existing distillation columns in terms of lower construction cost and lower energy input. For forced-mixing distillation, the highest purity ethanol concentration of 95 wt% ethanol could be obtained at the optimum stirrer speed of about 1,000 rpm. The condensed azeotrope was subjected to subsequent dehydration by using VP and PSA techniques. For VP, the dehydration performances of hydrophilic membranes to produce anhydrous ethanol were investigated. Water flux across the selective layer depends on many operating parameters, including partial feed pressure, module temperature, and retentate flow rate. From the experimental results, a composite polyvinyl alcohol (PVA)/ poly-acrylonitrite (PAN) membrane, and NaA zeolite membrane on asymmetric porous support can produce ethanol more than 99 wt% ethanol. However, the separation became more difficult at higher ethanol concentration. The mathematical simulation suggested that membrane area increased exponentially with the required purity. For adsorption system, 3-Å type molecular sieve was investigated. The masses of water and ethanol adsorbed were measured for various ethanol concentrations (95-99 wt %), and operating feed partial pressures (1-3 bars). From the experimental results, the adsorbed masses of water increased with increasing feed partial pressure and feed ethanol concentration. At the operating conditions of column temperature at 145 oC, feed ethanol concentration of 99 wt %, and feed pressure at 3 bars, the system obtained the highest purity ethanol concentration of 99.99 wt %.
Publications :
No
View Publications
Detail
Award/Honor :
Name
Sponsor
Get Date
IRD SEARCH
|
IRD LOGIN