การสร้างแบบจำลอง และการออปติไมซ์ของระบบทำความเย็นแบบเปิดด้วยเอทิลีน

Abstract

อุตสาหกรรมปิโตรเคมี เช่น โรงผลิตโอเลฟินส์ มีระบบทำความเย็นได้แก่ระบบทำความเย็นด้วยเอทิลีน และโพรพีลีนรวมอยู่ด้วย ระบบทำความเย็นเหล่านี้จะต้องให้พลังงานส่วนหนึ่งกับคอมเพสเซอร์ในการอัดไอ โดยใช้เครื่องจักรไอน้ำในการขับคอมเพรสเซอร์ ซึ่งจะทำให้มีต้นทุนจากค่าไอน้ำความดันสูงเกิดขึ้น หากสามารถลดการใช้พลังงานของคอมเพรสเซอร์ในระบบทำความเย็นให้น้อยที่สุด ก็จะเป็นการประหยัดค่าไอน้ำความดันสูงลงได้ งานวิจัยนี้ได้ศึกษาหาสภาวะการดำเนินงานทีเหมาะสมของคอมเพรสเซอร์แบบเซนตริฟูกัล 4 ชั้น และอุปกรณ์อื่นๆ ในระบบทำความเย็นด้วยเอทิลีน เพื่อลดพลังงานที่ใช้ของคอมเพรสเซอร์ และประหยัดการใช้ไอน้ำความดันสูง โปรแกรมแอสเพ็นพลัส เวอร์ชัน 9.3-1 ถูกนำมาใช้ในการสร้างแบบจำลอง และการออปติไมซ์ระบบทำความเย็นด้วยเอทีลีน ขั้นแรกสร้างแบบจำลองให้มีความใกล้เคียงกับข้อมูลออกแบบก่อน จากนั้นนำแบบจำลองที่ได้ไปทดลองใช้กับข้อมูลจริงในโรงงาน แต่พบว่าไม่สามารถเลียนแบบกระบวนการจริงได้ดีนัก จึงจำเทตนิคการปรับให้สอดคล้องของข้อมูลมาใช้เพื่อให้แบบจำลองมีความแม่นยำขึ้น เมื่อได้แบบจำลองที่มีความใกล้เคียงกับกระบวนการจริงแล้ว นำแบบจำลองนี้ มาทำการออปติไมซ์ เพื่อสภาวะการดำเนินงานที่เหมาะสมที่สุดโดยพิจารณาจากพลังงานที่ใช้ของคอมเพรสเซอร์ต่ำที่สุด พบว่าความดันที่เข้าคอมเพรสเซอร์ชั้นที่ 1 ความเร็วรอบของคอมเพรสเซอร์ และการกระจายอัตราการไหลของเอทิลีนที่เข้าคอมเพรสเซอร์อย่างเหมาะสม สามารถลดการใช้พลังงานของคอมเพรสเซอร์ลงได้ 1.5 % และผลจากการใช้ความเร็วรอบต่ำลง ทำให้ปริมาณการใช้ไอน้ำความดันสุงลดลง 1,507 ตันต่อปี คิดเป็นมูลค่า 647,890 บาท เมื่อทำกรณีศึกษา หาราคาสารทำความเย็นเอทิลีนที่ระดับต่างๆ อันเนื่องจากการใช้สารทำความเย็นเอทิลีน ที่อุณหภูมิการทำความเย็นระดับนั้นๆ เพิ่มขึ้น 1 ตัน/ชั่วโมง พบว่า ราคาสารทำความเย็นเอทิลีน ที่อุณหภูมิระดับที่หนึ่ง (-101 ℃) มีราคาแพงที่สุดคือ 42,468 บาท/ตัน/ปี ส่วนราคาสารทำความเย็นเอทิลีนระดับที่สอง (-83 ℃) และระดับที่สาม มีราคาลดลงเป็น 59,598 บาท/ตัน/ปี และ 29,464 บาท/ตัน/ปี ตามลำดับ