นโยบายการจัดการความรู้ มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ 1.ให้ใช้เครื่องมือการจัดการความรู้ผลักดัน คุณภาพคน และกระบวนทำงาน 2.ส่งเสริมการแลกเปลี่ยนประสบการณ์การทำงาน จากหน้างาน 3.ส่งเสริมให้มีเวทีเรียนรู้ร่วมกัน

คนธรรมดา
Ico64
เครือข่าย
สมาชิก · ติดตาม: 5 · ผู้ติดตาม: 22

อ่าน: 4552
ความเห็น: 2

PSU ไบโอดีเซล 86: การล้าง (ต่อ)

การล้างด้วยน้ำ 

การล้างด้วยน้ำเป็นกระบวนการที่ดำเนินการในอุตสาหกรรม โดยต่อท่อน้ำและท่อไบโอดีเซลเข้า static mixer และใช้เครื่องเหวี่ยงแยกมาแยกไบโอดีเซลออกจากน้ำ ดังนั้นจึงใช้น้ำล้างในจำนวนที่น้อยกว่าการล้างปกติ น้ำที่ใช้ล้างอาจเป็นน้ำอุ่นอุณหภูมิ 50-60 องศาเซลเซียส ซึ่งช่วยล้างสบู่ออกจากไบโอดีเซลได้ดีขึ้น การล้างด้วยเครื่องเหวี่ยงแยกจะรวดเร็ว ใช้น้ำน้อย และสูญเสียผลได้ไบโอดีเซลไปกับน้ำเสียน้อยกว่า การล้างน้ำจะล้างกันประมาณ 2 ครั้ง ปริมาณน้ำที่ใช้ล้างรวมทั้งหมดประมาณ 20% ของปริมาณไบโอดีเซลที่ผลิตได้

ในการล้างแบบปกตินั้น ต้องใช้เทคนิคพิเศษคือในการกวนน้ำเข้ากับเฟสไบโอดีเซลนั้นจะต้องไม่กวนอย่างรุนแรง เพราะปริมาณสบู่จำนวนมากที่อยู่ในไบโอดีเซลจะสร้างไมเซลล์ระหว่างน้ำกับไบดีเซลเกิดเป็นอิมัลชัน ซึ่งการสลายอิมัลชันอาจใช้การอุ่นไบโอดีเซลให้ร้อนอีกครั้งแล้วอิมัลชันจะค่อยๆ สลายตัวไปเองอย่างช้า ๆ

การล้างในการผลิตแบบแบทช์ ชาคริตและคณะ 2545 ได้ใช้เทคนิคการล้างหลายครั้งด้วยการพ่นน้ำอุ่นให้เป็นละอองตกผ่านจากด้านบนของไบโอดีเซลที่ถ่ายเอากลีเซอรอลออกแล้ว ซึ่งในระหว่างที่หยดน้ำตกผ่านชั้นไบโอดีเซลก็จะละลายเอาสบู่ออกมาด้วย น้ำจะมารวมตัวอยู่ที่ด้านล่าง และเมื่อออกแบบถังให้เป็นก้นกรวย เราจะสามารถถ่ายน้ำล้างออกมาได้ หลังจากรอให้เฟสของชั้นน้ำแยกตัวจากเฟสไบโอดีเซลในช่วงเวลาประมาณ 15 นาที ทำการล้างด้วยน้ำประมาณ 5 ครั้ง น้ำที่ใช้ล้างแต่ละครั้งประมาณ 20% โดยปริมาตรของไบโอดีเซลในถัง และในครั้งที่ 3, 4 และ 5 สามารถเปิดเครื่องกวนเพื่อให้น้ำได้สัมผัสกับไบโอดีเซลอย่างทั่วถึง เพราะปริมาณสบู่ส่วนใหญ่ออกไปกับน้ำล้างใน 2 ครั้งแรกไปมากแล้ว และสบู่ที่เหลือน้อยจะไม่สร้างอิมัลชันขึ้น

เทคนิคการล้างอีกวิธีที่ใช้กันมาก คือการกวนด้วยฟองอากาศเบา ๆ ด้วยการเปิดปั๊มอากาศไว้ตลอดคืน โดยใช้น้ำล้างในปริมาตรเดียวกันกับปริมาตรไบโอดีเซล แล้วจึงถ่ายน้ำล้างออกในอีกวันหนึ่ง วิธีการนี้ก็นิยมใช้กันมากในการผลิตขนาดน้อย ๆ

หลังจากล้างน้ำแล้วก็เป็นขั้นตอนการทำแห้ง ซึ่งควรทิ้งไว้ให้น้ำแยกชั้นไปอยู่ต้านล่างก่อนให้มากที่สุด การทำให้แห้งทั่วไปทำด้วยการให้ความร้อนที่อุณหภูมิประมาณ 120 °C เป็นเวลานานมากกว่า 2 ชั่วโมง ซึ่งหากสามารถดำเนินการขจัดน้ำออกภายใต้สุญญากาศได้ก็จะทำให้ลดเวลาการดำเนินการลงได้มาก

ในความเข้าใจของบุคคลทั่วไปจะเข้าใจว่าน้ำจะกลายเป็นไอที่อุณหภูมิ 100  °C ซึ่งจะเป็นจริงในสถานะน้ำบริสุทธิ์เท่านั้น แต่ในกรณีสารผสมหรือสารละลาย การกลายเป็นไอของน้ำจะยากขึ้นมาก และยากมากในกรณีที่มีปริมาณน้ำเหลือน้อยมากๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากต้องการแยกน้ำออกจากสารประกอบประเภทมีสภาพขั้วจะยากมาก ดังนั้นไบโอดีเซลซึ่งมีสภาพขั้วที่สูงกว่าปิโตรเลียมดีเซลจึงขจัดน้ำออกได้ยากกว่า

สถานวิจัย ฯ ได้พัฒนาระบบทำแห้งหลังการล้างด้วยน้ำด้วยการใช้เกลือเป็นสารดูดซับน้ำในไบโอดีเซล ดังรูปแสดงข้างล่าง

 

 

เกลือทะเลราคาถูกบรรจุในถังพลาสติกก้นกรวย ติดท่อใส่วาล์วด้านก้น มีท่อป้อนไบโอดีเซลเข้าด้านข้างทางล่าง และมีท่อไบโอดีเซลออกด้านบน ป้อนไบโอดีเซลให้ไหลเข้าถังในอัตราที่ประมาณให้อยู่ในถังเกลือ 10 นาที ไบโอดีเซลจะไหลล้นออกด้านบนเอง น้ำในไบโอดีเซลจะถูกเกลือดูดซับไว้และสะสมเป็นน้ำเกลืออยู่ด้านล่างเพราะหนักกว่า ถ่ายน้ำเกลือออกเป็นครั้งคราว พร้อมเติมเกลือเพิ่มเมื่อเกลือพร่องลง ปริมาณน้ำในไบโอดีเซลจะลดลงเหลือประมาณ 1000 ppm ซึ่งเกินมาตรฐานเล็กน้อยซึ่งสามารถนำไปใช้งานได้ และหากต้องการให้ได้มาตรฐานคือ ต่ากว่า 500 ppm สามารถนำไปผ่านถังเรซินมีคุณสมบัติดูดซับน้ำได้ดีต่อไป แต่เรซินนี้มีราคาสูงมาก วิธีการนี้ช่วยลดค่าใช้จ่ายในด้านพลังงานของการระเหยน้ำออกด้วยความร้อน และประหยัดกว่าการดูดซับด้วยเรซินที่พิเศษเฉพาะในการดูดซับน้ำเพียงอย่างเดียว

 

การล้างแบบแห้ง (Dry Washing)

การล้างแบบแห้งใช้หลักการการดูดซับ (adsorption) ซึ่งในอุตสาหกรรมนิยมใช้ แมกนีเซียมซิลิเกต (magnesium silicate) ซึ่งใช้ในชื่อทางการค้าว่า แมกนีซอล (Magnesol)  การใช้สารดูดซับมีข้อดีในการดำเนินการที่เร็ว และไม่มีปัญหาในการบำบัดน้ำเสีย โดยสามารถลดปริมาณ สิ่งปนเปื้อนให้เหลือน้อยกว่า 500 ppm ได้ โดยไม่ต้องมีกระบวนการทำแห้งด้วย

 

แมกนีซอลที่ผ่านการใช้งานแล้วสามารถผสมเป็นอาหารสัตว์หรือใช้เป็นเชื้อเพลิงได้

ต่อมา เรซินที่ใช้เป็นสารดูดซับได้ถูกพัฒนาขึ้น แต่ก็มีความไม่ชัดเจนในการประชาสัมพันธ์ เพราะพบว่าประสิทธิภาพในการใช้จริงจะต่ำกว่าค่า specification ที่ประกาศไว้ โดยมักประชาสัมพันธ์การใช้งานว่า 1 กิโลกรัมของเรซินจะใช้งานได้กับไบโอดีเซล ประมาณ 1000 ลิตร

 

โชคดี มณีรัตน์ 2552 สถานวิจัยและพัฒนาฯ ศึกษาการประยุกต์ใช้ดินฟอกในกระบวนการล้างไบโอดีเซล ชนิด FAME โดยทำการระเหยเมทานอลออกจากไบโอดีเซลก่อ แล้วปล่อยให้สบู่ตกจมเป็นเวลา 1 วัน พบว่าสามารถลดปริมาณสบู่ในขั้นตอนนี้ได้ 87% การดูดซับสบู่ในไบโอดีเซลด้วยดินฟอกอุตสาหกรรมกระทำในช่วงปริมาณสบู่ 1000-8000 ppm ใช้สัดส่วนดินฟอกต่อน้ำหนักไบโอดีเซล 0.25-3.0% อุณหภูมิในการดูดซับจากศึกษาคั้งแต่อุณหภูมิห้องจนถึง 120 °C พบว่าความสามารถในการดูดซับสบู่ของดินฟอกมีค่าสูงสุดที่ 0.39 กรัมสบู่/กรัมดินฟอก ความสิ้นเปลืองของดินฟอกอยู่ที่ประมาณ 5.5 กิโลกรัม/1000 ลิตรไบโอดีเซล และมีการสูญเสียไบโอดีเซลไปกับดินฟอกในค่าประมาณน้ำหนักของดินฟอกที่ใช้ และการประยุกต์ใช้ในระบบเบดนิ่งไม่เหมาะสมเพราะอนุภาคดินฟอกมีขนาดเล็กเกินไป


การล้างแบบผสมผสาน 

ชาคริตและคณะ 2554 ศึกษากระบวนการล้างไบโอดีเซลโดยกระบวนการล้างด้วยน้ำร่วมกับสารดูดซับระบบต่อเนื่อง โดยได้รับทุนวิจัยสนับสนุนจากสำนักงานคณะกรรมการอุดมศึกษา พบว่าเรซินชนิดแลกเปลี่ยนประจุบวกที่ใช้ในเครื่องกรองน้ำ มีความเหมาะสมกว่าการใช้แมกนีซอลและดินฟอก เนื่องจากสามารถฟื้นฟูสภาพและนำกลับมาใช้ใหม่ได้ เมื่อใช้เรซินดูดซับสบู่และกลีเซอรอลในระบบเบดนิ่ง (fixed bed) ถังดูดซับควรมีอัตราความสูงต่อเส้นผ่านศูนย์กลางในช่วง 1.1-1.3: 1 ระบบการล้างประกอบด้วยคอลัมน์เรซิน 2 คอลัมน์ ถังล้างน้ำ 1 คอลัมน์ และถังเกลือ 1 คอลัมน์ ไบโอดีเซลหลังการระเหยแอลกอฮอล์ซึ่งเป็นสารป้อนเข้าระบบล้างมีค่าเฉลี่ยของสบู่ประมาณ 5000 ppm และพบว่าสามารถลดสบู่ลงได้ 95% ความสามารถในการดูดซับสบู่ของเรซินเท่ากับ 0.28 g Soap/g Resin เรซินสามารถฟื้นฟูสภาพการใช้งานได้ 5 ครั้ง  ใช้ปริมาณน้ำล้าง 6.0% โดยปริมาตรของไบโอดีเซล และเมื่อเติมกรดซิตริกในอัตราส่วน 10 กรัมต่อไบโอดีเซล 100 ลิตรลงในน้ำล้าง จะลดปริมาณน้ำล้างเหลือเพียง 3.0% คุณภาพไบโอดีเซล เช่น กากถ่าน เถ้าซัลเฟต สิ่งปนเปื้อนทั้งหมด ค่าความเป็นกรด ปริมาณโลหะกลุ่ม 1 และโลหะกลุ่ม 2 มีค่าผ่านเกณฑ์มาตรฐานทั้งหมด

น้ำล้างมีค่า บีโอดีและซีโอดีเท่ากับ 5,800 และ 215,000 ppm ตามลำดับ สามารถบำบัดน้ำเสียด้วยการระเหย น้ำออก โดยการใช้เชื้อเพลิงราคาถูก เช่น ผลผลิตพลอยได้กลีเซอรอลที่ได้จากกระบวนการผลิตไบโอดีเซล หลังระเหยน้ำหมดจะได้ของแข็งที่เป็นเกลือ นำของแข็งไปวิเคราะห์ด้วยเครื่อง XRD พบว่าเป็นส่วนประกอบของเกลือ NaCl, KCl, MgO และ NaK3(SO4)2

ราคาค่าใช้จ่ายในการทำความสะอาดไบโอดีเซลนั้น พบว่าประมาณ 94% เป็นราคาของเรซิน และเมื่อประเมินราคาค่าใช้จ่ายในการบำบัดทั้งหมด พบว่ากรรมวิธีนี้มีราคาการล้างเท่ากับ 0.53 สตางค์/ลิตรไบโอดีเซล  ซึ่งเป็นค่าที่ยอมรับได้

 

ผม..เอง

Sections: การเรียนการสอน
License: ซีซี: แสดงที่มา-ไม่ใช้เพื่อการค้า-อนุญาตแบบเดียวกัน Cc-by-nc-sa
created: 01 Febuary 2012 21:42 Modified: 01 Febuary 2012 21:42 [ Report Abuse ]
ดอกไม้
People who like this: Ico24 Our Shangri-La, Ico24 anni, and 2 others.
People Who Like This
 
Facebook
Twitter
Google

Other Posts By This Blogger

ความเห็น

Ico48
โอ๋-อโณ (Recent Activities)
02 Febuary 2012 00:47
#74550

เพิ่งเริ่มอ่านบันทึกนี้เป็นชิ้นแรกสำหรับงานนี้ของอาจารย์ ต้องขอชื่นชมว่า อาจารย์เขียนได้อ่านง่ายมากเลยค่ะ เข้าใจขั้นตอนโดยที่ไม่ต้องมีพื้นอะไรมาก่อน เป็นวิชาการที่คนธรรมดาแตะต้องได้ แถมอ่านแล้วไม่รู้สึกเบื่อ ซึ่งจะเป็นความรู้สึกเมื่อเราอ่านอะไรนอกสาขาของเราเอง ทำให้รู้สึกอยากกลับไปอ่านตั้งแต่เริ่มต้น ต้องหาเวลาอ่านให้ได้เลยค่ะ 

Ico48
ดี [IP: 58.9.143.165]
11 January 2013 15:36
#83194

ดีครับอ่่านแล้วได้ความรู้ดี

ร่วมแสดงความเห็นในหน้านี้

ชื่อ:
อีเมล:
IP แอดเดรส: 18.204.229.70
ข้อความ:  
เรียกเครื่องมือจัดการข้อความ
   
ยกเลิก หรือ