Control structure design of biodiesel production process with phase split and recycle in the reactor system

• Main Author: Tanapalin Yimlamai (Author)
• Other Authors: Montree Wongsri (Contributor), Chulalongkorn University. Faculty of Engineering (Contributor)
• Format: Book
• Published: Chulalongkorn University, 2013-11-04T09:34:05Z.
• Subjects: Thesis
• Online Access: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/36564
• Other title: การออกแบบโครงสร้างการควบคุมของกระบวนการผลิตไบโอดีเซลที่มีการแยกเฟสและมีรีไซเคิลในระบบปฏิกรณ์
• Notes: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/36564
• Keywords: Biodiesel fuels; เครื่องปฏิกรณ์; เชื้อเพลิงไบโอดีเซล

Thesis (M.Eng)--Chulalongkorn University, 2012

This work studies control structure design of a biodiesel production process with phase split and recycle in the reactor system. Triglyceride reacts with methanol to form methyl esters and glycerol. The process is optimized to minimize total equivalent energy subject to 30 optimization constraints. The optimization result shows that the energy required is about 371.43 kW. To avoid the control constraint violation while the process is operated dynamically, the process is backed-off making the energy required increases to 445.67 kW. A presence of the material recycles and energy integrations make the process has more complexity in dynamic behavior; therefore, the control system is designed in plantwide perspective using Wongsri's plantwide control design procedure. The simulation result shows that six viable control structures have good control performances. The control performances of all control structures are evaluated in term of the weighted integral absolute errors. In addition, utility requirements for all control structures are about the same.

งานวิจัยนี้จึงได้ทำการออกแบบกระบวนการผลิตไบโอดีเซลที่มีการแยกเฟสและมีรีไซเคิลในระบบปฏิกรณ์ ไตรกลีเซอไรด์จะทำปฏิกิริยากับเมทานอลเกิดเป็นเมทิลเอสเทอร์และกรีเซอรอล กระบวนการดังกล่าวจะถูกนำมาออปติไมซ์เพื่อลดการใช้พลังงาน โดยจะต้องไม่ละเมิดข้อจำกัดในการออปติไมซ์ทั้ง 30 ข้อ โดยผลจากการออปติไมซ์แสดงให้เห็นว่า กระบวนการดังกล่าวต้องการพลังงาน 371.43 กิโลวัตต์ เพื่อหลีกเลี่ยงการละเมิดข้อจำกัดในการดำเนินการในสภาวะพลวัต สภาวะที่ได้ทำการออปติไมซ์จะถูกแบ็คออฟ ซึ่งผลจากการแบ็คออฟทำให้กระบวนการผลิตไบโอดีเซลต้องการพลังงานเพิ่มเป็น 445.67 กิโลวัตต์ การมีรีไซเคิลสารและการบูรณาการการใช้พลังงานภายในกระบวนการส่งผลทำให้ระบบมีความซับซ้อนเชิงพลวัตที่เพิ่มมากขึ้น ดังนั้นวิธีการออกแบบระบบควบคุมแบบแพลนท์ไวด์ของวงศ์ศรีจึงถูกนำมาใช้เพื่อออกแบบโครงสร้างการควบคุมของกระบวนการผลิตไบโอดีเซล ผลจากการจำลองกระบวนการในสภาวะพลวัตแสดงให้เห็นว่า ทั้ง 6 โครงสร้างการควบคุมที่ได้ทำการออกแบบสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ประสิทธิภาพการควบคุมของโครงสร้างการควบคุมที่ออกแบบได้จะถูกคำนวณในรูปของค่าความคลาดเคลื่อนสัมบูรณ์ถ่วงน้ำหนัก นอกจากนี้ความต้องการสาธารณูปโภคของแต่ละโครงสร้างการควบคุมนั้นไม่แตกต่างกัน