DESIGN OF A REACTIVE DISTILLATION COLUMN FOR GLYCEROL ETHER PRODUCTION

การออกแบบหอกลั่นแบบมีปฏิกิริยาสำหรับการผลิตสารกลีเซอรอลอีเทอร์

Name: Punjawat Kaewwisetkul

LCSH: Glyceryl ethers

LCSH: Biodiesel fuels

Abstract: Biodiesel, an important alternative energy, is generally produced from a transesterification reaction of vegetable oils and alcohol. This reaction always generates crude glycerol as by-product. As a result, the utilization of crude glycerol to produce higher value-added products can increase the competitive potential of biodiesel producers. In this research, the production of di and tri tert-butyl ether of glycerol (known as glycerol ether) from etherification of glycerol and tert-butyl alcohol is studied. Due to the nature of the reversible etherification reaction, a reactive distillation in which chemical reaction and separation can occur at the same time in single unit is considered to improve the glycerol ether production. Furthermore, since methanol is always present in crude glycerol, it is considered to be used for the production of dimethyl ether, a promising alternative fuel to replace diesel fuel and liquefied petroleum gas. This study is divided into three parts. In the first part, the effects of key design and operating parameters of the reactive distillation on the performance of glycerol ether production are studied. The results show that the use of the reactive distillation can increase the conversion of glycerol to glycerol ether into 99%. Based on a total annual cost analysis, the optimal configuration of reactive distillation column consists of 2 rectifying stages, 8 reactive stages and 1 stripping stages. In the second part, the application of a reactive distillation to the dimethyl ether production is investigated and the analysis of a total annual cost is used to design the reactive distillation column. The simulation results show that the reactive distillation can increase the conversion of methanol in crude glycerol to dimethyl ether into 99% and the optimal configuration of the reactive distillation column consists of 2 rectifying stages, 8 reactive stages and 2 stripping stages. As a separation of tert-butyl alcohol and water, which forms a azeotrope mixture is a difficult task, in the final part of the study, the use of a extractive distillation using different solvents, which are hexyl acetate, 2-heptanone and 3-octanone, for recovery of tert-butyl alcohol in the production process of glycerol ether is studied and compared in terms of the total annual cost and potential environmental impact as criteria. The results show that hexyl acetate is the most appropriate solvent.

Abstract: น้ำมันไบโอดีเซลเป็นพลังงานทางเลือกที่สำคัญ ไบโอดีเซลถูกผลิตจากปฏิกิริยาทราน เอสเทอริฟิเคชันระหว่างน้ำมันพืชและแอลกอฮอล์ซึ่งจะได้ผลิตภัณฑ์ร่วมเป็นกลีเซอรอลดิบเสมอ การนำกลีเซอรอลดิบมาผลิตเป็นกลีเซอรอลอีเทอร์จะช่วยเพิ่มมูลค่าให้แก่กลีเซอรอลดิบอีกทั้งยังเพิ่มความสามารถในการแข่งขันของผู้ผลิตไบโอดีเซล งานวิจัยนี้จะสนใจการผลิตกลีเซอรอลอีเทอร์จากปฏิกิริยาอีเทอร์ริฟิเคชั่นระหว่างกลีเซอรอลบริสุทธิ์และเทอร์บิวทิวแอลกอฮอล์โดยใช้หอกลั่นแบบมีปฏิกิริยา เนื่องจากธรรมชาติของปฏิกิริยาอีเทอร์ริฟิเคชั่นถูกจำกัดด้วยสมดุลเคมี ดังนั้นหอกลั่นแบบมีปฏิกิริยาซึ่งเกิดปฏิกิริยาเคมีและการแยกสารในเวลาเดียวกันจึงถูกใช้ในการปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตกลีเซอรอลอีเทอร์ อย่างไรก็ตามในกลีเซอรอลดิบจะมีเมทานอลผสมเสมอ และเมทานอลสามารถนำไปผลิตเป็นไดเมทิลอีเทอร์ ซึ่งไดเมทิลอีเทอร์เป็นพลังงานทางเลือกที่นำไปใช้แทนน้ำมันดีเซลหรือแก๊สแอลพีจีได้ การวิจัยนี้ได้แบ่งการศึกษาออกเป็น 3 ส่วน ส่วนแรกเป็นการศึกษาตัวแปรของหอกลั่นแบบมีปฏิกิริยาต่อประสิทธิภาพการผลิตกลี เซอรอลอีเทอร์ จากผลการศึกษาพบว่าหอกลั่นแบบมีปฏิกิริยาสามารถเพิ่มค่าการเปลี่ยนของกลี เซอรอลเป็นกลีเซอรอลอีเทอร์ได้ถึง 99% และจากการวิเคราะห์ค่าใช้จ่ายรวมต่อปีพบว่าโครงสร้างหอกลั่นแบบมีปฏิกิริยาที่เหมาะสมมีจำนวนชั้นเท่ากับ 11 ส่วนที่สองเป็นการศึกษาตัวแปรของหอกลั่นแบบมีปฏิกิริยาต่อประสิทธิภาพการผลิตไดเมทิลอีเทอร์จากเมทานอลในกลี เซอรอลดิบ จากผลการศึกษาพบว่าหอกลั่นแบบมีปฏิกิริยาสามารถเพิ่มค่าการเปลี่ยนของเมทานอลได้ถึง 99% และจากการวิเคราะห์ค่าใช้จ่ายรวมต่อปีพบว่าโครงสร้างหอกลั่นแบบมีปฏิกิริยาที่เหมาะสมมีจำนวนชั้นเท่ากับ 12 ส่วนสุดท้ายเป็นการศึกษาตัวทำละลายสำหรับการแยกของผสม อะซีโอโตรประหว่างเทอร์บิวทิวแอลกอฮอร์และน้ำออกจากกันโดยตัวทำละลายที่ใช้ศึกษาประกอบด้วย เฮกซิลอะซีเตท 2-เฮปทาโนน และ 3-ออกทาโนน โดยตัวทำละลายเหล่านี้จะถูกเปรียบเทียบกันโดยใช้เกณฑ์ค่าใช้จ่ายรวมต่อปีและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม จากผลการศึกษาพบว่าเฮกซิลอะซีเตทเป็นตัวทำละลายที่เหมาะสมที่สุด

Chulalongkorn University. Office of Academic Resources

Address: BANGKOK

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: Amornchai Arpornwichanop

Role: advisor

Created: 2014

Modified: 2016-01-06

Issued: 2016-01-06

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Master of Engineering

Level: Master's Degree

Descipline: Chemical Engineering

Grantor: Chulalongkorn University

©copyrights Chulalongkorn University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	5670277021.pdf	2.36 MB	18	2021-01-29 23:56:34

ใช้เวลา

0.041313 วินาที