การพัฒนาแบบจำลองพลวัตสำหรับระบบการควบคุมการดูดซึมของไฮโดรเจนซัลไฟด์จากก๊าซชีวภาพในเวนจูรี่สครับเบอร์

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