Development of a Mass Exchange Networks (MENs) Module for Aspen Plus

การพัฒนาโปรแกรมการออกแบบเครือข่ายแลกเปลี่ยนมวลสำหรับโปรแกรม Aspen Plus

Name: Waranya Henwatthana

Organization : King Mongkut's University of Technology Thonburi. Faculty of Engineering. Chemical Engineering

Name: วรัญญา เห็นวัฒนะ

Organization : มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี. คณะวิศวกรรมศาสตร์. สาขาวิชาวิศวกรรมเคมี

keyword: เครือข่ายแลกเปลี่ยนมวล

; โปรแกรม Aspen Plus

; Genetic Algorithm

; Mass Exchange Networks (MENs)

Abstract: The optimum water usage network leads to a minimum freshwater consumption resulting in a minimum of consequently generated wastewater. This work is to develop of a mass exchange networks (MENs) module for minimum freshwater usage target. This module was developed as an interface to retrieve supplemental data of a chemical process from Aspen Plus and to communicate to the genetic algorithm optimizer based on Detchasit’s work [11]. In this work, reuse system and regeneration recycle system with only single contaminant are considered as approaches for freshwater minimization and formulated as a mixed integer nonlinear programming (MINLP). In this model, all of variables are divided into 2 groups; independent and dependent variables. The values of independent variables come from randomization whereas the values of dependent variables come from simultaneous solutions of a set of equality constraints after assigning the values of independent variables. This method is applied to the steps of Initialization, Crossover and Mutation. The MENs module is tested with two chemical processes; 1) a tricresyl phosphate process that contains five unit operations in which water is used to remove a fixed content of cresol, and 2) an ethyl chloride process that contains two unit operations in which water is used to remove a fixed content of chloroethanol. From the result, the module gives the reliable solution for freshwater minimization. The solution from the module can satisfy mass balance and constraints. The results also agree with the theory that the reuse and the regeneration recycle can reduce the freshwater consumption including wastewater generated but reuse cannot decrease the mass load of contaminant while regeneration recycle can. Regenerator can save the freshwater more than reuse but a company has to consider effect investment cost. Moreover, the module is general for any chemical processes and it can decrease time consuming and give convenience to calculate the input for freshwater minimization.

Abstract: น้ำเสียเป็นของเสียหลักที่เกิดขึ้นในอุตสาหกรรมเคมี การลดปริมาณน้ำเสียที่เกิดขึ้นนั้นสามารถทำได้โดยการนำ น้ำเสียกลับมาใช้ในกระบวนการใหม่ การหาเครือข่ายการใช้น้ำที่เหมาะสมที่สุดของกระบวนการที่จะทำให้ปริมาณ น้ำดีถูกใช้น้อยที่สุดและปริมาณน้ำเสียที่เกิดขึ้นตามมาน้อยที่สุดนั้นจึงเป็นที่สนใจอย่างมากในทุกๆอุตสาหกรรม ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงเป็นการพัฒนาโปรแกรมการออกแบบเครือข่ายแลกเปลี่ยนมวลที่ใช้สำหรับหาเครือข่ายการใช้น้ำ ที่ใช้ปริมาณน้ำดีน้อยที่สุดของกระบวนการทางเคมีซึ่งถูกจำลองขึ้นในโปรแกรม Aspen Plus โดยใช้วิธีจีเนติกอัลกอริทึม โปรแกรมที่ถูกพัฒนาขึ้นนี้เป็นการเชื่อมต่อระหว่างกระบวนการทางเคมีที่ถูกจำลองขึ้นบนโปรแกรม Aspen Plus กับส่วนที่เป็นตัวคำนวณหาเครือข่ายการใช้น้ำที่เหมาะสมที่สุดซึ่งก็คือโปรแกรม MATLAB โดยส่งค่าที่ต้องการจากกระบวน การทางเคมีไปคำนวณผ่านทาง Visual Basic ในงานวิจัยนี้จะพิจารณาระบบ reuse และระบบ regeneration recycle สำหรับ การลดปริมาณน้ำดีและน้ำเสียในกระบวนการ และพิจารณาสิ่งเจือปนที่มีในกระบวนการเพียงชนิดเดียว ซึ่งแบบจำลองทาง คณิตศาสตร์สำหรับการคำนวณหาเครือข่ายการใช้น้ำดีน้อยที่สุดโดยใช้วิธีจีเนติกอัลกอริทึมนั้นจะเป็นชุดของสมการ Mixed Integer Nonlinear Programming ซึ่งประกอบด้วยตัวแปรสองกลุ่ม คือตัวแปรอิสระและตัวแปรตาม ค่าของตัวแปรต้นมาจาการสุ่ม ส่วนค่าของตัวแปรตามนั้นจะมาจากการแก้ชุดสมการสมดุลมวลสารภายหลังจากที่กำหนดค่าของตัวแปรอิสระแล้ว โดยที่วิธีการนี้ ได้ถูกนำมาประยุกต์ใช้ในขั้นตอนของ Initialization, Crossover และ Mutation จากการทดสอบโปรแกรมการออกแบบเครือข่าย แลกเปลี่ยนมวลที่สร้างขึ้นด้วยกระบวนการผลิตไตรคลีซิลฟอสเฟต และกระบวนการผลิตเอทิลคลอไรด์ พบว่าโปรแกรมนี้สามารถ ให้คำตอบซึ่งเป็นเครือข่ายการใช้น้ำที่ใช้ปริมาณน้ำดีน้อยที่สุดของกระบวนการทางเคมีที่น่าเชื่อได้ นอกจากนี้ระบบ reuse และ regeneration recycle สามารถลดปริมานน้ำดีในกระบวนการได้จริง โดยที่ระบบ regeneration recycle สามารถลดปริมาณน้ำดีที่ต้อง ใช้ในกระบวนการได้มากกว่าแต่ก็ต้องพิจารณาถึงราคาการติดตั้ง regenerator ด้วย นอกจากนี้โปรแกรมยังสามารถใช้ได้ทั่วไปกับ กระบวนการทางเคมีและยังสามารถลดเวลาที่ใช้ในการคำนวณพร้อมทั้งให้ความสะดวกในการคำนวณเพื่อหาเครือข่ายการใช้น้ำที่ เหมาะสมที่สุดของกระบวนการที่จะทำให้ปริมาณน้ำดีถูกใช้น้อยที่สุดและปริมาณน้ำเสียที่เกิดขึ้นตามมาน้อยที่สุด

King Mongkut's University of Technology Thonburi

Address: BANGKOK

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: Thongchai Srinophakun

Role: Advisor

Name: ธงไชย ศรีนพคุณ

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Created: 2006

Modified: 2552-02-10

Issued: 2009-02-10

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: CHE1750

eng

DegreeName: Master of Engineering

Level: Master's Degree

Descipline: Chemical Engineering

Grantor: King Mongkut's University of Technology Thonburi

©copyrights King Mongkut's University of Technology Thonburi

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	CHE1750.pdf	1.86 MB	65	2024-11-01 14:44:58
2	CHE1750ab.pdf	49.01 KB	10	2018-05-10 21:00:48
3	CHE1750aben.txt	2.5 KB	14	2018-05-10 21:00:49
4	CHE1750abth.txt	2.41 KB	10	2018-05-10 21:00:50

ใช้เวลา

0.041702 วินาที