การผลิตเอทิลเอสเทอร์แบบต่อเนื่องจากส่วนกลั่นกรดไขปาล์มด้วยเครื่องปฏิกรณ์คลื่นเสียงอัลตราโซนิกชนิดแคลมป์ท่อ
วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต (วิศวกรรมเครื่องกล), 2562
Saved in:
| Main Author: | |
|---|---|
| Other Authors: | |
| Format: | Theses and Dissertations |
| Language: | Thai |
| Published: |
มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์
2024
|
| Subjects: | |
| Online Access: | http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/19598 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Institution: | Prince of Songkhla University |
| Language: | Thai |
| id |
th-psu.2016-19598 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
Prince of Songkhla University |
| building |
Khunying Long Athakravi Sunthorn Learning Resources Center |
| continent |
Asia |
| country |
Thailand Thailand |
| content_provider |
Khunying Long Athakravi Sunthorn Learning Resources Center |
| collection |
PSU Knowledge Bank |
| language |
Thai |
| topic |
เชื้อเพลิงไบโอดีเซล |
| spellingShingle |
เชื้อเพลิงไบโอดีเซล ดุลยาวัชร์ พันธุ์ยูโช้ะ การผลิตเอทิลเอสเทอร์แบบต่อเนื่องจากส่วนกลั่นกรดไขปาล์มด้วยเครื่องปฏิกรณ์คลื่นเสียงอัลตราโซนิกชนิดแคลมป์ท่อ |
| description |
วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต (วิศวกรรมเครื่องกล), 2562 |
| author2 |
กฤช สมนึก |
| author_facet |
กฤช สมนึก ดุลยาวัชร์ พันธุ์ยูโช้ะ |
| format |
Theses and Dissertations |
| author |
ดุลยาวัชร์ พันธุ์ยูโช้ะ |
| author_sort |
ดุลยาวัชร์ พันธุ์ยูโช้ะ |
| title |
การผลิตเอทิลเอสเทอร์แบบต่อเนื่องจากส่วนกลั่นกรดไขปาล์มด้วยเครื่องปฏิกรณ์คลื่นเสียงอัลตราโซนิกชนิดแคลมป์ท่อ |
| title_short |
การผลิตเอทิลเอสเทอร์แบบต่อเนื่องจากส่วนกลั่นกรดไขปาล์มด้วยเครื่องปฏิกรณ์คลื่นเสียงอัลตราโซนิกชนิดแคลมป์ท่อ |
| title_full |
การผลิตเอทิลเอสเทอร์แบบต่อเนื่องจากส่วนกลั่นกรดไขปาล์มด้วยเครื่องปฏิกรณ์คลื่นเสียงอัลตราโซนิกชนิดแคลมป์ท่อ |
| title_fullStr |
การผลิตเอทิลเอสเทอร์แบบต่อเนื่องจากส่วนกลั่นกรดไขปาล์มด้วยเครื่องปฏิกรณ์คลื่นเสียงอัลตราโซนิกชนิดแคลมป์ท่อ |
| title_full_unstemmed |
การผลิตเอทิลเอสเทอร์แบบต่อเนื่องจากส่วนกลั่นกรดไขปาล์มด้วยเครื่องปฏิกรณ์คลื่นเสียงอัลตราโซนิกชนิดแคลมป์ท่อ |
| title_sort |
การผลิตเอทิลเอสเทอร์แบบต่อเนื่องจากส่วนกลั่นกรดไขปาล์มด้วยเครื่องปฏิกรณ์คลื่นเสียงอัลตราโซนิกชนิดแคลมป์ท่อ |
| publisher |
มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ |
| publishDate |
2024 |
| url |
http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/19598 |
| _version_ |
1806509651976519680 |
| spelling |
th-psu.2016-195982024-07-26T04:23:06Z การผลิตเอทิลเอสเทอร์แบบต่อเนื่องจากส่วนกลั่นกรดไขปาล์มด้วยเครื่องปฏิกรณ์คลื่นเสียงอัลตราโซนิกชนิดแคลมป์ท่อ Continuous Ethyl Ester Production from Palm Fatty Acid Distillate Using Ultrasound Clamps on a Tubular Reactor ดุลยาวัชร์ พันธุ์ยูโช้ะ กฤช สมนึก Faculty of Engineering Mechanical Engineering คณะวิศวกรรมศาสตร์ ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล เชื้อเพลิงไบโอดีเซล วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต (วิศวกรรมเครื่องกล), 2562 This research studied the ethyl ester production from palm fatty acid distillate (PFAD) using ultrasound clamps on a tubular reactor. The by-product from the refined palm oil (RPO) production process, PFAD was used as a raw material in the oleochemical industry to produce soap and grease. In Thailand the crude palm oils (CPO) are mainly used to produce biodiesel. According to seeking alternative feedstock, PFAD are cheaper than CPO, however, its property contain a high free fatty acid (FFA) content. Therefore, the FFA content in PFAD should be converted to ester using the acid-catalyzed esterification process. In the experiment equipment for first-step continuous process consisted of 5 meters of helical static mixer, and ultrasound clamp. The helical static mixer of 5 m in length was installed for premixing the PFAD, ethanol, and sulfuric acid. The ultrasound clamps has 16 units of ultrasonic clamps on a tubular reactor. Each unit was operated at a frequency of 20 kHz with 400W power. For optimizing the ester purity in each step, the central composite design (CCD) in design the experiments and the response surface methodology (RSM) were used to analyze the results. For first step esterification, three independent parameters were ethanol (19.8-70.2 vol.%), sulfuric acid (0.6-7.4 vol.%), and length of ultrasonic tubular reactor (100-700 mm). It was found that the first step recommended condition was 46.5 vol.% ethanol, 0.7 vol.% sulfuric acid, and 400 mm length of ultrasonic tubular reactor. As a result, 66.68 wt.% ester purity and 135.25 vol.% yield were achieved under suitable condition. The first-step esterified oil was then used as feedstock of second-step esterification process. Three independent parameters of second-step processes were ethanol (26.4-93.6 vol.%), sulfuric acid (0.6-7.4 vol.%), and length of ultrasonic tubular reactor (100-700 mm). It was found that the high purity of 95.32 wt.% and 135.41 vol.% yield were achieved under the second step recommended condition was 57.0 vol.% ethanol, 2.1 vol.% sulfuric acid, and 400 mm length of ultrasonic tubular reactor. Subsequent, the second-step esterified oil was used to produce ethyl ester with third- step transesterification. For the design experiment, two independent parameters were ethanol (2.9-17.1 vol.%), and potassium hydroxide (1.2-6.8 g.L1). It was found that the maximum ethyl ester purity was 98.15 wt.%, and yields was 64.87 vol.% PFAD under the optimum condition was 14.6 vol.% ethanol, and 3.9 g.L1 potassium hydroxide. After biodiesel purification by washing method, 98.15 wt.% of ethyl ester purity and 59.13 vol.% yields of ethyl ester were obtained. In conclusions, the total chemical consumptions were 118.1 vol.% ethanol, 2.8 vol.% sulfuric acid, 3.9 g.L1 potassium hydroxide and total residence time was 40.1 s using three step process. When consideration of production costs, 45.93 THB.L1 of chemical cost and 0.81 THB.L-1 electricity cost were consumed in continuous three step process. งานวิจัยนี้ได้ศึกษาการผลิตเอทิลเอสเทอร์จากส่วนกลั่นกรดไขปาล์ม (palm fatty acid distillate, PFAD) ด้วยเครื่องปฏิกรณ์คลื่นเสียงอัลตราโซนิกชนิดแคลมป์ท่อ ซึ่งส่วนกลั่นกรดไข ปาล์มเป็นผลพลอยได้จากกระบวนการกลั่นน้ํามันปาล์มบริสุทธิ์ (refined palm oil, RPO) นิยม นําไปใช้เป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมโอลีโอเคมี ผลิตสบู่ และจาระบี เป็นต้น น้ํามันปาล์มดิบเป็น วัตถุดิบหลักที่ใช้ในกระบวนการผลิตไบโอดีเซลภายประเทศ แต่เพื่อหาวัตถุทางเลือกชนิดอื่นๆ ส่วน กลั่นกรดไขปาล์มเป็นวัตถุดิบที่ที่น่าสนใจเนื่องจากมีราคาถูกกว่าน้ํามันปาล์มดิบ แต่ปัญหาหนึ่งของส่วนกลั่นกรดไขปาล์มคือมีกรดไขมันอิสระ (free fatty acid, FFA) เป็นองค์ประกอบหลัก จึง จําเป็นต้องเปลี่ยนกรดไขมันอิสระให้เป็นเอสเทอร์ด้วยกระบวนการเอสเทอริฟิเคชัน อุปกรณ์ที่ใช้ในการผสม คือ เครื่องปฏิกรณ์คลื่นเสียงอัลตราโซนิกชนิดแคลมป์ท่อ ความถี่ เท่ากับ 20 kHz กําลังของ คลื่น เท่ากับ 400W ติดตั้งอัลตราโซนิกแคลมป์จํานวนทั้งหมด 16 หัว และท่อผสมแบบสถิตชนิดขด เกลียวมีความยาว เท่ากับ 5 m ทําหน้าที่ผสมส่วนกลั่นกรดไขมันปาล์ม เอทานอล และกรดซัลฟิริก ก่อนไหลเข้าเครื่องปฏิกรณ์คลื่นเสียงอัลตราโซนิกชนิดแคลมป์ท่อ โดยออกแบบการทดลองด้วยวิธีการ ออกแบบประสมกลาง (central composite design, CCD) และวิเคราะห์ผลการทดลองด้วยเทคนิค พื้นผิวตอบสนอง (response surface methodology, RSM) เพื่อหาสภาวะที่เหมาะสม การทดลอง มี 3 ขั้นตอน คือ ขั้นตอนที่ 1 เป็นกระบวนการปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชัน ได้ศึกษาค่าความบริสุทธิ์ของ เอทิลเอสเทอร์ เมื่อช่วงของตัวแปรอิสระ คือ ปริมาณเอทานอล เท่ากับ 19.8-70.2 vol.% ปริมาณ กรดซัลฟิวริก เท่ากับ 0.6-7.4 vol.% และความยาวท่ออัลตราโซนิก เท่ากับ 100-700 mm จากผล การทดลองพบว่า สภาวะที่แนะนําของกระบวนการเอสเทอริฟิเคชันขั้นตอนที่ 1 คือ ปริมาณเอทา นอล เท่ากับ 46.5 vol.% กรดซัลฟิวริก เท่ากับ 0.7 Vol.% และความยาวท่ออัลตราโซนิก เท่ากับ 400 mm สามารถผลิตน้ํามันลดกรดไขมันอิสระได้ความบริสุทธิ์ของเอทิลเอสเทอร์ เท่ากับ 66.68 wt.% และปริมาณผลได้ เท่ากับ 135.25 vol.% เทียบกับส่วนกลั่นกรดไขปาล์มเริ่มต้น จากนั้นนํา น้ํามันลดกรดไขมันอิสระจากขั้นตอนที่ 1 ไปลดกรดไขมันอิสระขั้นตอนที่ 2 ด้วยปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเค ชัน เมื่อช่วงของตัวแปรอิสระ คือ ปริมาณเอทานอล เท่ากับ 26.4-93.6 Vol. % ปริมาณกรดซัลฟิวริกเท่ากับ 0.6-7.4 vol.% และความยาวท่ออัลตราโซนิก เท่ากับ 100-700 mm จากผลการทดลอง พบว่า สภาวะที่แนะนําของกระบวนการปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันขั้นตอนที่ 2 คือ ปริมาณเอทานอล เท่ากับ 57.0 vol.% กรดซัลฟิวริก เท่ากับ 2.1 vol.% และความยาวท่ออัลตราโซนิก เท่ากับ 400 mm สามารถผลิตน้ํามันลดกรดไขมันอิสระได้ความบริสุทธิ์ของเอทิลเอสเทอร์ เท่ากับ 95.32 wt.% และปริมาณผลได้ เท่ากับ 135.41 vol.% เทียบกับส่วนกลั่นกรดไขปาล์มเริ่มต้น ต่อมานําน้ํามันลด กรดไขมันอิสระจากขั้นตอนที่ 2 ไปผลิตไบโอดีเซลขั้นตอนที่ 3 ด้วยปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน เมื่อช่วงของตัวแปรอิสระ คือ ปริมาณเอทานอล เท่ากับ 2.9-17.1 vol.% และปริมาณโพแทสเซียมไฮ ดรอกไซด์ เท่ากับ 1.2-6.8 g.L-1 จากผลการทดลองพบว่า สภาวะที่เหมาะสม คือ ปริมาณเอทานอล เท่ากับ 14.6 vol.% และปริมาณโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ เท่ากับ 3.9 g.L-1 สามารถผลิตเอทิลเอส เทอร์ได้มากที่สุด เท่ากับ 98.15 wt.% และปริมาณผลได้ เท่ากับ 64.87 vol.% เทียบกับส่วนกลั่น กรดไขปาล์มเริ่มต้น ปริมาณผลได้หลังจากผ่านกระบวนการล้าง เท่ากับ 59.13 vol.% เทียบกับส่วน กลั่นกรดไขปาล์มเริ่มต้น ซึ่งทั้ง 3 ขั้นตอนใช้ปริมาณเอทานอลรวมทั้งหมด เท่ากับ 118.1 vol.% ปริมาณกรดซัลฟิวริกรวมทั้งหมด เท่ากับ 2.8 vol.% ปริมาณโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์รวมทั้งหมด เท่ากับ 3.9 g.L1 และใช้เวลาทําปฏิกิริยาด้วยคลื่นเสียงรวม 40.1 s มีสารเคมีในการผลิตเอทิลเอส เทอร์ เท่ากับ 45.93 THB.L1 และต้นทุนการผลิตเอทิลเอสเทอร์จากพลังงานไฟฟ้าทั้งหมด เท่ากับ 0.81 THB.L1 ได้เอทิลเอสเทอร์ที่มีความบริสุทธิ์ เท่ากับ 98.15 wt.% 2024-07-26T04:23:05Z 2024-07-26T04:23:05Z 2019 Thesis http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/19598 th Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Thailand http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/th/ application/pdf มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ |