การสังเคราะห์โครงข่ายการแลกเปลี่ยนมวลโดยคำนึงถึงความไม่แน่นอน

Abstract

วิธีการสังเคราะห์ข่ายงานการแลกเปลี่ยนมวลเพื่อนำไปใช้ในระบบบำบัดของเสียได้รับการพัฒนามาอย่างต่อเนื่องโดยอ้างอิงแนวคิดในการวิเคราะห์จุดพินช์ (Pinch analysis) และการโปรแกรมทางคณิตศาสตร์ โดยในงานวิจัยส่วนใหญ่ที่ผ่านมาจะกำหนดสภาวะการดำเนินงานที่ทางเข้าข่ายงานไว้คงที่โดยไม่คิดความไม่แน่นอนต่างๆของกระบวนการส่งผลให้คำตอบที่ได้ไม่สอดคล้องกับระบบจริงในอุตสาหกรรม ดังนั้นเพื่อรองรับความไม่แน่นอนของกระบวนดังกล่าวงานวิจัยนี้จึงเสนอวิธีการสังเคราะห์ข่ายงานที่มีการคำนึงถึงความไม่แน่นอนของสภาวะการดำเนินงานที่ทางเข้าโดยใช้วิธีการออพติไมเซชันสองขั้นตอน (Two stages optimization) โดยงานวิจัยนี้จะพิจารณาหน่วยปฏิบัติการ 2 แบบคือ หอสกัดแบบชั้น (Tray extraction column) และหอสกัดแบบต่อเนื่อง (Pack extraction column) สำหรับกรณีศึกษาที่พิจารณา คือ 1) ข่ายงานในการสกัดไอออนโลหะทองแดงออกจากสายของเสียที่เกิดขึ้นในกระบวนการ etching (copper recovery in an etching process ) และ 2) กระบวนการนำกลับฟีนอลที่เกิดขึ้นในกระบวนการแปรสภาพถ่านหิน (Removal/recovery of phenol from aqueous waste streams of a coal conversion plant) ผลจากการคำนวณพบว่ากรณีที่สัดส่วนโดยมวลมีการเปลี่ยนแปลงจะส่งผลกระทบต่อค่าใช้จ่ายของข่ายงานมากกว่าการเปลี่ยนแปลงของอัตราการไหลเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของสัดส่วนโดยมวลมีแนวโน้มที่จะทำให้ปริมาณของสารที่ต้องถ่ายโอนมวลมีปริมาณมากขึ้นและเมื่อเปรียบเทียบค่าใช้จ่ายของข่ายงานที่สังเคราะห์จากวิธีการที่เสนอในงานวิจัยนี้กับข่ายงานที่สังเคราะห์ได้จากงานวิจัยก่อนหน้าจะเห็นว่ากรณีที่ต้องรองรับความแปรปรวนเดียวกันแล้วข่ายงานที่สังเคราะห์โดยคำนึงถึงผลของความไม่แน่นอนจะมีค่าใช้จ่ายที่น้อยกว่าและรองรับกับความแปรปรวนที่เกิดขึ้นได้