การออกแบบโครงสร้างการควบคุมกระบวนการผลิตโซเดียมเมทอกไซด์ด้วยหอกลั่นที่มีปฏิกิริยา

Abstract

วิทยานิพนธ์นี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อเสนอการออกแบบโครงสร้างการควบคุมของกระบวนการผลิตโซเดียมเมทอกไซด์ โดยกระบวนการผลิตโซเดียมเมทอกไซด์ประกอบด้วยหอกลั่นแบบมีปฏิกิริยาซึ่งสามารถทำ ปฏิกิริยาไปพร้อมกับการแยกสารที่ต้องการได้ นอกจากนี้ยังมีหอกลั่น อีกหนึ่งหน่วยปฏิบัติการเพื่อแยกสารตั้งต้นที่เหลือจากการทำปฏิกิริยาในหอกลั่นแบบมีปฏิกิริยากลับมาใช้ใหม่ซึ่งเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตให้มากยิ่งขึ้น ขั้นตอนการดำเนินงานวิจัยเริ่มต้นจากการศึกษากระบวนการผลิตโซเดียมเมทอกไซด์นำ เสนอโดย ศิริพรและคณะในปี 2017 ได้ทำการปรับปรุงกระบวนการให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นจากกระบวนการอ้างอิงโดยการออกแบบที่สภาวะการทำงานใหม่ การออกแบบจำนวนชั้นในหอกลั่นทั้งสองใหม่ และการออกแบบโครงสร้างการควบคุมกระบวนการผลิต โดยใช้โปรแกรม Aspen Plus และ Aspen Dynamic สำหรับการจำลองกระบวนการในสภาวะคงตัว และสภาวะพลวัตตามลำดับ ผลการปรับปรุงกระบวนการพบว่า การเปลี่ยนอุณหภูมิสารป้อน การเปลี่ยนจำนวนชั้นในหอกลั่น แบบมีปฏิกิริยา และการเปลี่ยนจำนวนชั้น ในหอกลั้น แยกสารตั้งต้น สามารถลดค่าใช้จ่ายในการผลิตได้มากขึ้นเมื่อเทียบกับกระบวนการต้นแบบซึ่งเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและโครงสร้างการควบคุมที่ได้ออกแบบนั้น สอดคล้องกับงานวิจัยที่นำมาอ้างอิง

This thesis aimed to propose a control structure design of the sodium methoxide production process. The sodium methoxide process consisted of a reactive distillation column which is used for reacting and separating products. Also, a conventional distillation column was employed for separating and recycling unused reactant back into the process for increasing efficiency of the production process. The research methodology started with studying the sodium methoxide production process designed by Siriporn et.al. (2017) as a base case process. The base case process was modified to achieve more production efficiency by designing a new operational process, changing number of both distillation column stages and designing control structure for the modified process. This research used the commercial software, Aspen Plus and Aspen Dynamic, to create a simulation in a steady state and a dynamic mode, respectively. The simulation results show that changing feed stream temperature, changing the number of reactive distillation stages and changing the number of conventional distillation stages could reduce the operating cost of the overall process, which increased the efficiency of production process and the proposed control structure and complied with the referred research papers.