Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
การพัฒนาแบบจำลองพลวัตสำหรับระบบการควบคุมการดูดซึมของไฮโดรเจนซัลไฟด์จากก๊าซชีวภาพในเวนจูรี่สครับเบอร์
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
Development of dynamic model for absorption control system of hydrogen sulfide from biogas in venturi scrubber
Year (A.D.)
2019
Document Type
Thesis
First Advisor
พงศ์ธร เจริญศุภนิมิตร
Faculty/College
Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)
Department (if any)
Department of Chemical Engineering (ภาควิชาวิศวกรรมเคมี)
Degree Name
วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level
ปริญญาโท
Degree Discipline
วิศวกรรมเคมี
DOI
10.58837/CHULA.THE.2019.1192
Abstract
งานวิจัยนี้เกี่ยวกับการพัฒนาแบบจำลองพลวัตสำหรับการควบคุมไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) ในเวนจูรี่สครับเบอร์ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ใช้หลักการดูดซึมก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่เจือปนในก๊าซชีวภาพ โดยในกระบวนการที่ใช้ก๊าซชีวภาพ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่มีความเป็นกรดควรถูกกำจัดเพื่อป้องกันความเสียหายต่ออุปกรณ์ในกระบวนการลำดับถัดไป ในงานนี้ไฮโดรเจนซัลไฟด์ถูกดูดซึมด้วยสารละลายเหล็กไอออน(III) (Fe3+) ซึ่งเป็นสารดูดซึมที่ใช้ในเวนจูรี่สครับเบอร์ โดยปกติแล้วปริมาณก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ในก๊าซชีวภาพป้อนเข้าสู่เวนจูรี่มีความไม่แน่นอนได้ แม้ว่าก๊าซชีวภาพได้รับมาจากแหล่งผลิตเดียวกันก็ตาม เนื่องจากความหลายหลายของปริมาณก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ดังกล่าว ความเข้มข้นของก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่ทางออกของเวนจูรี่จึงมีค่าไม่คงที่หากอัตราการป้อนสารดูดซึมไม่มีการปรับเปลี่ยน ดังนั้นการควบคุมความเข้มข้นของไฮโดรเจนซัลไฟด์ ณ ทางออกโดยการปรับอัตราการป้อนของสารดูดซึมมีความสำคัญอย่างยิ่ง จากการศึกษางานวิจัยในอดีตพบว่าแบบจำลองที่สามารถอธิบายการดูดซึมก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ในเวนจูรี่สครับเบอร์ถูกพัฒนาขึ้นที่สภาวะคงตัว ทว่าแบบจำลองดังกล่าวไม่สามารถใช้ออกกระบวนการควบคุมได้โดยตรง ดังนั้นการพัฒนาแบบจำลองพลวัตที่มีพื้นฐานจากแบบจำลองที่สภาวะคงตัวจึงถูกพัฒนาขึ้นในงานวิจัยนี้ หลังการพัฒนาแบบจำลองพลวัตเสร็จสิ้น ตัวแปรอธิบายลักษณะเฉพาะของกระบวนการ เช่น เกนของกระบวนการ (process gain (K)), ค่าคงที่เวลาของกระบวนการ (process time constant (τ)) และ ค่าเวลาหน่วง (time delay (td)) ถูกใช้เพื่อการออกแบบหน่วยควบคุมแบบพีไอดี (PID: proportional–integral–derivative) โดยใช้โปรแกรมแม็ทแลบ (MATLAB) ท้ายที่สุดการทดสอบหน่วยควบคุมพีไอดีที่ออกแบบนั้นพบว่าหน่วยควบคุมดังกล่าวสามารถควบคุมความเข้มข้นของไฮโดรเจนซัลไฟด์ ณ ทางออกได้อย่างมีประสิทธิภาพ
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
This work presents a scheme for the development of dynamic model for control of hydrogen sulfide (H2S) concentration in a venturi scrubber, an absorption apparatus for a removal of H2S contained in biogas. In biogas processing, H2S is an acid gas that must be removed to prevent possible damages of process equipment. In this work, H2S was absorbed using ferric (Fe3+) solution as a solvent fed to the venturi scrubber. At the scrubber inlet, H2S content of biogas could be varied although the biogas is obtained from the same source. Such variability certainly affects the concentration of H2S at the venturi outlet if the solvent feed rate remains constant. Thus, it is crucial to control the outlet concentration of H2S by automatic adjustments of the solvent feed rate. According to the previous study, the steady state model capable of describing the absorption behavior of H2S was available which, in fact, cannot be utilized directly for the control scheme development. Therefore, we develop the dynamic model and execute the model using MATLAB. The model characteristics required for the design of a control system, e.g. process gain (K), process time constant (τ) and time delay (td) are subsequently determined in order to estimate the parameters contained in the proportional–integral–derivative control model (PID). Finally, the obtained PID controller appears capable of maintaining effectively the desired outlet concentration of H2S
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
ชมวิเชียร, วทัญญู, "การพัฒนาแบบจำลองพลวัตสำหรับระบบการควบคุมการดูดซึมของไฮโดรเจนซัลไฟด์จากก๊าซชีวภาพในเวนจูรี่สครับเบอร์" (2019). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 9568.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/9568