˘ˇ ˆresearchs.eng.cmu.ac.th/UserFiles/File/Journal/22_2/5Jaruwat.pdf · 50 ˙,˙- " ˆ 5 ˚˚ ,5...

12
วารสารวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ 47 Received 19 May 2014 Accepted 10 June 2014 Increase of Ethanol Concentration from Solar Distillation by an Adsorbent 1 1* 2 1 Jaruwat Jareanjit 1 Jirawan Tiansuwan 1* Kanda Wongwailikit 2 and Piya Siangsukone 1 10140 12000 1 Division of Thermal Technology, School of Energy, Environment and Materials, King Mongkut’s University of Technology Thonburi, Bangkok 10140 Thailand 2 Department of Chemistry, Faculty of Science, Rangsit University, Pathumtani12000 Thailand * Corresponding author: [email protected] Telephone Number 02-470-86120, Fax. Number02-427-9062 3A 10 2 10, 32, 72 84%v/v 74.7, 89.4 97 96.3%v/v 48.6, 72.3, 86.5 89.7%v/v ABSTRACT The present investigation was to increase ethanol concentration in ethanol-water vapor from a solar ethanol distillation by a 3A molecular sieve packed bed installed between evaporative and condensing sections of a 10 liter brewery tank. The brewery tank was designed similar to that of a local Thai Wisdom unit. The heating source came from a 2 m 2 flat plate solar collector. The study was carried out with a 10 liter batch of solution with various initial ethanol concentrations. From the experiments, it could be found that with the initial concentrations of 10, 32, 72 and 84%v/v, the output yields were 74.7, 89.4, 97 and 96.3%v/v compared with 48.6, 72.3, 86.5 and 89.7%v/v, respectively, from the system without the adsorbent.

Transcript of ˘ˇ ˆresearchs.eng.cmu.ac.th/UserFiles/File/Journal/22_2/5Jaruwat.pdf · 50 ˙,˙- " ˆ 5 ˚˚ ,5...

Page 1: ˘ˇ ˆresearchs.eng.cmu.ac.th/UserFiles/File/Journal/22_2/5Jaruwat.pdf · 50 ˙,˙- " ˆ 5 ˚˚ ,5 3 5˙ ˙3˝ (8H˛ ˛ ˚ 3 ˚ "" ˇ &˚ ˚ 1 2.5 l/min 0˙ " ˙ ˘ˆ˙˘3 ˚,( ˇ

วารสารวิศวกรรมศาสตร์

ม ห า วิ ท ย า ลั ย เ ชี ย ง ใ ห ม่

47 Received 19 May 2014Accepted 10 June 2014

���������������� ������� ��������� ������� �

��������������������������� ��!Increase of Ethanol Concentration from Solar

Distillation by an Adsorbent !

���"�# �!����$���1�������%!�����&��"��%1*��� ��!'��(�����2��)��!*+��!������" ,�1�Jaruwat Jareanjit

1 Jirawan Tiansuwan

1* Kanda Wongwailikit

2!and Piya Siangsukone1

������������ ������������� ������������ ���� �������������� ������ ��������� ��!�"����� �����#�10140�

$����������������%��&�'�������� �������&�(��!����12000�1Division of Thermal Technology, School of Energy, Environment and Materials, King Mongkut’s University of Technology Thonburi, Bangkok 10140 Thailand

2Department of Chemistry, Faculty of Science, Rangsit University, Pathumtani12000 Thailand *Corresponding author: [email protected]

Telephone Number�02-470-86120, Fax. Number02-427-9062 �

�������

��������������������������)��(*� �����" �����������+��+������� �������,�-�"��� ���.������� /�)0����1���� ��"�� �� �������� ������������&�'�����,�-�"���(*���� � ��'-�2������3A�"����3���)��,�-�"�-4��&��&�)�����5��.��������� �.�� ���&���+��6��&�� ���&������� � 7����5������ �"6��&�� ����� �,��(899��:)�"�����)���) ��"�� ��3� �����������+��+������� ���(*��""1�5&5���:����3��&5 ���)���3����� � ������� �����&��������+��+��&5��;������(����&��10� �&�����������3��3� ��"�� ������ &��� <"��������&�'�""�.5���"+����2�&������&��� ���� ����� ��� ���.��������+��+��&5��;���6, ���"�. ��%4 7��"�5���""�����6 �������� ����+��+�������&���� �10, 32, 72� � ��84%v/v� �����+4)��(*��74.7, 89.4=�97 � ��96.3%v/v����" �" 48.6, 72.3, 86.5�� ��89.7%v/v �&�� 0���"�+�� ������(*� ��&�� �������1�5������,�-�"�

ABSTRACT The present investigation was to increase ethanol concentration in ethanol-water vapor from a solar ethanol distillation by a 3A molecular sieve packed bed installed between evaporative and condensing sections of a 10 liter brewery tank. The brewery tank was designed similar to that of a local Thai Wisdom unit. The heating source came from a 2 m2 flat plate solar collector. The study was carried out with a 10 liter batch of solution with various initial ethanol concentrations. From the experiments, it could be found that with the initial concentrations of 10, 32, 72 and 84%v/v, the output yields were 74.7, 89.4, 97 and 96.3%v/v compared with 48.6, 72.3, 86.5 and 89.7%v/v, respectively, from the system without the adsorbent.

Page 2: ˘ˇ ˆresearchs.eng.cmu.ac.th/UserFiles/File/Journal/22_2/5Jaruwat.pdf · 50 ˙,˙- " ˆ 5 ˚˚ ,5 3 5˙ ˙3˝ (8H˛ ˛ ˚ 3 ˚ "" ˇ &˚ ˚ 1 2.5 l/min 0˙ " ˙ ˘ˆ˙˘3 ˚,( ˇ

จ.เจริญจิต จ.เตียรถ์สุวรรณ ก.ว่องไวลิขิต และ ป.เสียงสุคนธ์

48

-. �� /�!(8���"������� 6, �0���3��3���&��� ���&5��;�

����>�����5������������:)��� ��������[1,�2]�3��,(�""&5��;��)���&��� ����������� ��"�� �����1(3� ��. �&����� ������� ����� . . �&�� ��� 7&�����������+��+�������&���8-10%v/v�[3]�� ��0��+���,5 ��"�� �� ��� 0���"�5�����:�����������+��+�����5��1� <&������� �������6�0���.�� �"�)0���������:�����:��. �&� ?��-@� 1�� ���&���������+��+��1�5&�0 � �5��99.5%v/v� -4�� ��"�� �� ��� 0���"�5����� ���1��������+��+��1�5� ���95%v/v��

� �����������+��+������� �� 95%v/v��(*��99.5%v/v������6�0����� ��1��� ����!�1��� 5� ��� ������� ������'"��1��� 1-'�[4] ��� ������&��0� � ���[5,�6]� ��"�� ���,�-�"�[7-9]�� � ��"�� ��� � � � � (�� � � �� � � (pervaporation)� [ 1 0-1 2] � 3 � ��"�� ���,�-�"��� ��"�&�+��+������ � � �+�)����& &5�� ������5������� � ��)0��[13] ��5�. 3�� ��"�� ���,�-�"5��+���������������� � ��3��� �������5��������0��9�[14]�3� ���,�-�"�)0���������,�-�"��1���� !�����&����5���(A��[15,�16]�� �����,�-�"��� ���� ����������'��0����"����� ������ � ��'-�2-4��� (* � � � � ( � � � � -� � � 1 &' �� � � � � � �'�[(K2O.Na2O).Al2O3.2SiO2.xH2O]� [17]� 1 �� �� � �. �&����&5 �����������& &5����+���+���,���������0�3����������63� ���,�-�"�& &5�� ���������1(3���&��� ��� ��. �&����� 1���)0��������3����� � ��'-�2������3A�����+����,����(������3�����&����-4����+���� < �5�+������ � +������� ��&5��+���3 ����� �"�)0���5�. 3������"�&����%73� ���,�-�"�)0�3�������������,��&�0��� ����)0��� ��:��1����"�������[18,�19] �����)����:������&������1��)0� <���0�1(0� ���":������ (regeneration) ��:��1 51��)0��� � �����6�0� �"1(3��3��51����

�� ����������.5������� ��(���� &'��������&�'��3��3� ��"�� �� ����""1�5&5���:����[20-23]���:���5�� � ��3��� �����3� ��"�� ��. �&�[24,�25]����64� ���,�-�"����:)��0����"�"�����[26-27]�� ��":�������� � ��'-�2������3A����3����������&�'�[28]����� � � � � 6 � � � � �:) � � � � 49.33%(d.b.)� � � : ��12.33%(d.b.)����3��� ��4�����(�������0��������24��������) �

������1( �� ���������������&�'�""1�5&5���:����3� �� ���+�)�&�����1��� ����+��+�������&���10%v/v�. . �&�� ���1����������+��+��1��1�5� ���53%v/v��� vapour-liquid� equilibrium� diagram� [29]� �� � ��) ���&���0� �� ���-)0��� �3-4+�)�&����4���1������+��+��(������95%v/v������)�3�����������)�� �+�)�&������%4 7�����(*�1(1��3� �����������+��+��+������� �� ��"�� �� ���������������&�'!���� ���� ����� �� ���.���B����� /�)0�C�������� � ��'-�2������3A����3����������&�' �(*��� 5��������� � �3� ��"�� ��&�� ��� ��) ���)6� �&�� ��� ����� � 7����5������ �"�&�&�� ��������:)�"��������+��+��+������� �� ���1���� ��""����(���"���" �" �� ���( &����

0. 1�������/��� !

��*���!1� ���� ����� �� ���.������� /�)0��������,�-�"3� ��"�� ��&�� �������� ����

� �����������&�'���

Page 3: ˘ˇ ˆresearchs.eng.cmu.ac.th/UserFiles/File/Journal/22_2/5Jaruwat.pdf · 50 ˙,˙- " ˆ 5 ˚˚ ,5 3 5˙ ˙3˝ (8H˛ ˛ ˚ 3 ˚ "" ˇ &˚ ˚ 1 2.5 l/min 0˙ " ˙ ˘ˆ˙˘3 ˚,( ˇ

49

2.1!����2�������������)��)3' ���! �����""��,53�������&�����&�����������1��

�� &��� <"��������&�' ����(���� &'3���� ��+���Hottel-Willier - Bliss [30] ��0������ �

���qc = )]-(-)��([ afiLeTRc TTUIFA (1)

�������Ac :��:)���+��&��� <"������BD$C=�FR :��2

�&��' ���0����������3��+��&��� <"�����=�IT :�5�����+����������&�'�(W/m2)=�qc :���&����������� &��� <"����� �(W)=�Ta�:������,���� �%��"; �(�C)=�Tfi�:������,��+����� � ��1� �+���(�C)=�UL�:����(����!�E ���,9���������������(W/m2

�C)=�B �� CF�:�. ,�(����!�. +��5��5�.5��� �5��,� :�������

��������0����1�5�� ���( �����6������&��������������60����1�������)�

� qc = mCpw(Tfo-Tfi) (2)

������Cpw�:��������������0�����+�����0���� (kJ/kg �C), m :���&�� ��1� ������ +��0����3�&��� <"��������&�' (kg/s), Tfo :������,��+����� � ��1� �� �(�C)

2.2 ���1������������ ����� � &���������

�����,��+�����0����3�6��&�� ��������6��1���� ������ � ���������������������&�3��6��� <"�����������,�����0 � ����� �1�5�� ���� ��)�+�������,��+��+��1� � (Non-Stratified�Tank)�� �����&��5�1�5�� ������� �����3�&����"�����������)� ������ � �������6��&�� ��������6�+���1���(*�

��&��� ������������3�6���G���&��� ��������������1���� &��� <"������/���&��� ���������������,9������ 6���

(MCp)SdTs/d t = ACFR[IT(�� )e-UL(Tfi-Ta)]-

(UA)s(Ts-Ta) (3)

������(UA)S :�. ,�+�����(����!�E ���,9������������� 6��� ��:)���.��+��6���(W/oC),�(MCp)S

:�. ,�+���� � ��������������0�����+����� � ��3�6� � �(kJ/oC),�Ts

�:������,�� �> �� �+����� � ��3�6��&�� ���3��5���� �����������(oC),��ti

:�. &5���� ���3��0���������,����� � ���(s)

�� ���(3)������63���������,����� � ��3�6��������:����� � ����� 5��6, (A��1(��"���������&��� <"�������&�'3��5���� �&5��;�1�������)

Ts+ = Ts +[�t/(MCp)s]([ACFR[IT (�� )e –

UL(Ts-Ta)]-(UA)s(Ts-Ta)) (4)

�� �� ������<�1���5������,����� � ������5��,�+4)�&��5�����+����������&�'� � �6����� � ���������,��64 ������:���5� �(MCp)s����+��3 �5�����&'������,����5��+��������2.3!*�����,�4�������� �� 5/���������� ��!

����,�-�"��3������"�)0�1��� �3��1������ � �.5��������)���������63� ���,�-�"�)0������������ �

eq

adsorbed

eq

producteq

ffwater

water

water

waterwaterE �

�� (5)�

�������Eff �:�(����!���� ���,�-�"�)0�+����""=�

watereq :�(�������:��� +���)0�3� ��"�� �� �������������� �2�1�/+���� ��(equilibrium)��0����" �������������������&�� �����1�5�� ���,�-�"�)0��������,�-�" ,�waterproduct�:�(�������:��� +���)0 �3���� � ����1���� �� ������3������,�-�"�� �wateradsorbed :�(�������:��� +���)0���6, �,�-�"1(�� ��""�(*�. &5������5���watereq�� ��waterproduct��������,�-�"�&�� 0���"�

��0����+����""�3��&��� <"��������&�'�""�.5���"��(*��� 5�� �( ���������������5����������&�'� �"��� � ��3�6�� ���-4���� �""3������"��5����)�

Page 4: ˘ˇ ˆresearchs.eng.cmu.ac.th/UserFiles/File/Journal/22_2/5Jaruwat.pdf · 50 ˙,˙- " ˆ 5 ˚˚ ,5 3 5˙ ˙3˝ (8H˛ ˛ ˚ 3 ˚ "" ˇ &˚ ˚ 1 2.5 l/min 0˙ " ˙ ˘ˆ˙˘3 ˚,( ˇ

จ.เจริญจิต จ.เตียรถ์สุวรรณ ก.ว่องไวลิขิต และ ป.เสียงสุคนธ์

50

�,�-�"�� ��5�� ���������,53���5������� ������3��(8H������������� � ���3���""�����&�� ��1� �2.5 l/min�&�� 0���"��������3��,(�� 1� ��:����� � �������,���,�+4)�� <�������&���3���&����&5�� ����� ������1��������+4)��� . +�������,����1���� ��������&�'�������,��(������70-80oC�� �1�.���B����� /�)0�C��������.5��6���,�-�"�(fixed�bed)�-4��&��&�)�����5��.��������� �.�� ���&�����:����� +����,����+���molecular

sieve������3A�� < �5���� � +������� �0�3������� 1�5�����6���5�+��1(3��,����+����� � ��'-�2������)��4���������)0��5���)�����6, �,�-�"�� 1(�0�3���� 1��)0��� �� 1������ 1������5�� ���,�-�"����1��5������ :��� ���,�-�"��� ��&��.5��6���,�-�"�1(���.���"��5��5��"�+��6�� �������!�����&�3������(I�� -4��1�.���� ���&��"�����.������3�+���-4���������,��&�0� �5�.����������:����� �����6��"����������,5�)0�� 5���<��&5���:����� �1� 1(�������)0���� �� ��:��� ����&�� 0���"��

�����"���0� �����5���������&�' �(solar�

radiation)� �� � � � Pyranometer� (Kipp� &� Zonen)�

Model�CM�11B���� �������+/-2W/m2�0� ����������,����� � ��� (Ts)�����,�-�"��Tsieve)� .���"��5��(Tc)�� ��� �%��";�(Ta)��������'���(�(I �����K�-4������� ���� �� �+/-0.5oC�"��4 +���, 5 ��� ���� ������,�� ��� ���� ;�1��������3���Data logger

(Yokogawa) Model MW 100�����,�-�"��3�����(*���� � ��'-�2������ 3A (ZEOCHEM Z3-03)� +����2.5-5.0 mm���.5�� ���"�������,���250oC��(*��� ��3

��������

2. �,��/�� � ������������������)1���� �"" ��� �� �� ��������

������������&�'����" �"��""�� 1��)0��� ���.���������,�-�"3� ��"�� �� �������� ������������&�'�-4��0�����""1�5&5���:����(batch�operation)�

�����6�"5� ��%4 7��� �(*��2 +�)�&���:�� ��� ��������0� ���":)��&���� �� ��� ����""������������&�'������ ������ �����"�����)��

+�)�&�����1:� ��� ��������0� ���":)��&����(*� ��� ��+�)�&�����:��%4 7�&���(�+������+��+��+����� � �������&����� �(���������,�-�"����5�. &5�����+��+��+������� �� ���1�����:���(*�+���, (�� �"� ���� �"" ��� ���5�� �"��������&�'&5�1(�������" �� ������ � ��(����&��2.5� �&�������+��+���6 ����"�:��10, 30, 40, 70, 80�� ��95%v/v�&�� 0���"�3�6�� ���&���""+�������.5�%,��' ���12��-�&���&��"������� � ��'-�2� 3�6���,�-�"� (fixed

bed) �0�����100, 300� � �500 �������3��@�&�&��'122A��(hot�plate�stirrer)�&�)������,�����120oC�� � �����500 ��"&5������(*��� 5��������� �(*��� �� 180

�������(����&������+��+��+��. . �&��1���� �"��4 �� ����,�-�"� ���� �,�-�"� &�� 0���"� ��:�����"����(*�1(1��3� ��(���� &'3�������� 5��0�����5����������&�'�"�&���(�+������+��+��+��. �&���J'��1������������� ������3��,(���2 �

����������� ���*���!2�6�� ���&���""+���� < 3���""�� 1��)0���

���.������� /�)0���

�� �� ��)�� ��� ����:���(���"���"����6�� ���� +����""��3����� � ��'-�2�����3A��0�����300 �������":�������������,���250oC, 100oC�� ��"����&,��"��������&�'�[28]�������+��+�������&���10,

30, 40, 70, 80�� ��95%v/v�&�� 0���"��

Page 5: ˘ˇ ˆresearchs.eng.cmu.ac.th/UserFiles/File/Journal/22_2/5Jaruwat.pdf · 50 ˙,˙- " ˆ 5 ˚˚ ,5 3 5˙ ˙3˝ (8H˛ ˛ ˚ 3 ˚ "" ˇ &˚ ˚ 1 2.5 l/min 0˙ " ˙ ˘ˆ˙˘3 ˚,( ˇ

51

+�)�&�����2:� �� �������� ������������&�'����3� ��"�� �� �������� ������������&�'���3��&��� <"��������&�'�""�.5���"+����2 &������&���(*��� 5��������3����� � ��3�6�����(A���+��&��� <"�������:����"��������� �1� �"�+����6���� �

�������������(a)

������������(b)

��*���!3�(a)�&��� <"��������&�'�""�.5���"K��(b)�6�� �������� 3���""�� 1��)0��� ���.�����

�� /�)0���

��� � ������� /�)0�(����&��10� �&�� 3�6��&�� ���+�������.5�%,��' ���28��-�&���&�������5��������B.����� � ��C� � ��"��5��B�5����"���������"�L�6�� ���C� ��,53��������� ����������3��,(���3����3����� � ��'-�2�2000� ���������������5�� �"+���, �� ��� ��3�+�)�&�����1�(�� �"�B����,�-�">500� ���&5���� � ���2.5� �&���(*�(������� �������1�+�����.�������6 ��+4)�� �1� .5����)��,�-�"1�����C�&��&�)�����5���5�������� ��"��5�� �����"��%4 7� ���� ����� �� �� ���.��B����� /�)0�C����" �"��""( &���1�53����� � ��'-�23� ���,�-�"����0� �����"������+��+�������&���4�����"�:�

(������10,�30,�70�� ��80%v/v�&�� 0���" � � �����"�0����� ��3��5���� ��9:00-15:00 ���

6.!3���������!+�)�&�����1:� ��� ��������0� ���":)��&�����

��� �� ������ � ������� ����+��+�������&���10, 30, 40, 70, 80�� ��95%v/v ��(���������,�-�"�100, 300�� ��500� ����. ��� ������3�&�������1

��������!1! ����+��+���� �(�������� � ����1���� �� ������ � ��(����&��2.5� �&����3����� � ��'-�2!100, 300�� ��500� �����(*�����,�-�"������+��+�������&��&5��;

���"�5�����+��+��+������� �� ���1��������+4)�

&�������+��+�������&���� �(���������,�-�"�������+4)����:�����" �"��""��1�53������,�-�"���""��3����� � ��'-�2� 500 ���������6���������+��+����� � ��1���,����������1������+��+���5� �"�95, 97, 97, 99, 99�� �99.8%v/v�&�� 0���"���5��1� <&������5�(���������,�-�"�(*�(8����&5������3� ���,�-�"1��)0��������+������,�-�"���100, 300�� ��500 ����-4����5��1, 2.5�� ��

Page 6: ˘ˇ ˆresearchs.eng.cmu.ac.th/UserFiles/File/Journal/22_2/5Jaruwat.pdf · 50 ˙,˙- " ˆ 5 ˚˚ ,5 3 5˙ ˙3˝ (8H˛ ˛ ˚ 3 ˚ "" ˇ &˚ ˚ 1 2.5 l/min 0˙ " ˙ ˘ˆ˙˘3 ˚,( ˇ

จ.เจริญจิต จ.เตียรถ์สุวรรณ ก.ว่องไวลิขิต และ ป.เสียงสุคนธ์

52

4 �-�&���&�+����)��,�-�"��5�. 3��1��)0����:)����� ������� �3� ���,�-�"� �".������,�-�"�����+4)�� 5�3��������& �5���������+4)�&��(���������,�-�"�0�3��(����� �� �������� ������ � ��3�+��������+��+���,�+4)��

�0����" ��� ����:���(���"���"����+��+��+��������� �� ���1��������� � ��'-�2�B300� ���C����":������������,���250oC,�100oC�� ��"����&,��"��������&�'�B6 �������C���:�(������25%(d.b.)��"�5���� � ��'-�2��.5�� ���":������������,���100oC�� ���������&�'�1�5�����6���������+��+������� �� ���1���������+��+�������&���>30%v/v�+4)�1(������5�&�0� �5� ��3����� � ��'-�2����":������������,���250oC�-4������+��+���� ���1����5�3 ����� �" �� ���( &��B1�53������,�-�"C��������3��,(�� �M������)������6(������1���5� ���":������������,��&�0� �5��250oC�1�5�����6:���������,�-�"��:���0���3�����3��51����5����(����!�����

����*���!4�����+��+������� ��1����� �� ���� ��,�-�"������� � ��'-�2��.5�� ��:��������250,�100oC�� �

�"������������&�'������+��+�������&��&5��;������

���������2!�� �)0����������� �)0�����,53���� � ���� ���1����� �)0����,�-�"�������,�-�"� �(����!���� ���,�-�"�)0����3����� � ��'-�2!100,�300�� ��500

����������+��+�������&��&5��;�

���� +���, 3�&�������2������� 1��)0��)������6,

�,�-�"3��5���� ��3���������������� � ��'-�2�100, 300�� ��500� ����������+��+�������&��&5��;��"�5���5��� +4)�&��(�����1��)0����� +4)��&������5������+��+��+����� � ���� ��(�&��(���������,�-�"��

���:�����(*����� ����" �"��"" �����1�53������,�-�"������������ (�����1��)0��� � vapour-liquid

equilibrium diagram�3� �� ���( &����" �"(������)0�����3���� � ���� ���1����0����"����������"�5���(���������,�-�"�500� ���&5���� � ���2.5� �&�������6�,�-�"1��)0�1���� ��������(����!���� ���,�-�"�(Eff)� �� �5�� 90%�+4)�1(��� ;�����+��+����4��0�1(���"&5���:���3���""�� 1��)0��� ���.���������,�-�"3� ��"�� �� �������� ������������&�'��&5�1(�

+�)�&�����2:� �� �������� ������������&�'���" �"��""�� 1��)0��� ���.������� /�)0��������,�-�"3� ��"�� �� �������� ������������&�'�

Page 7: ˘ˇ ˆresearchs.eng.cmu.ac.th/UserFiles/File/Journal/22_2/5Jaruwat.pdf · 50 ˙,˙- " ˆ 5 ˚˚ ,5 3 5˙ ˙3˝ (8H˛ ˛ ˚ 3 ˚ "" ˇ &˚ ˚ 1 2.5 l/min 0˙ " ˙ ˘ˆ˙˘3 ˚,( ˇ

53

�(a)�

�(b)�

��*���!5!(a)�5���������&�'�� ������,��&5��;;

(b) ����+��+����� � ���� ���1�� ��� ��������� ����+��+���10%v/v�

�(a)

�(b)�

��*���!6 (a)�5���������&�'�� ������,��&5��;;

(b)�����+��+����� � ���� ���1��� ���3����� � ��'-�2��,�-�"1��)0��� �� �������� ����+��+���10%v/v�

�(a)

�(b)

��*���!7 (a)�5���������&�'�� ������,��&5��;;

(b) ����+��+����� � ���� ���1�� ��� ��������� ����+��+���32%v/v�

�(a)

�(b)

��*���!8 (a)�5���������&�'�� ������,��&5��;;

(b) ����+��+����� � ���� ���1�� ���3����� � ��'-�2��,�-�"1��)0��� �� �������� ����+��+���32%v/v�

Page 8: ˘ˇ ˆresearchs.eng.cmu.ac.th/UserFiles/File/Journal/22_2/5Jaruwat.pdf · 50 ˙,˙- " ˆ 5 ˚˚ ,5 3 5˙ ˙3˝ (8H˛ ˛ ˚ 3 ˚ "" ˇ &˚ ˚ 1 2.5 l/min 0˙ " ˙ ˘ˆ˙˘3 ˚,( ˇ

จ.เจริญจิต จ.เตียรถ์สุวรรณ ก.ว่องไวลิขิต และ ป.เสียงสุคนธ์

54

�(a)�

�(b)

��*���!9 (a)�5���������&�'�� ������,��&5��;;

(b) ����+��+����� � ���� ���1�� ��� ��������� ����+��+���72%v/v�

�(a)�

(b)

��*���!10 (a) 5���������&�'�� ������,��&5��;;

(b) ����+��+����� � ���� ���1�� ���3����� � ��'-�2����,�-�"1��)0��� �� �������� ����+��+���72%v/v�

�(a)

�(b)

��*���!11(a)�5���������&�'�� ������,��&5��;;

(b) ����+��+����� � ���� ���1�� ��� ��������� ����+��+���84%v/v�

�(a)

(b)

��*���!12 (a)�5���������&�'�� ������,��&5��;;

(b) ����+��+����� � ���� ���1�� ���3����� � ��'-�2����,�-�"1��)0� �� �������� ����+��+���84%v/v�

Page 9: ˘ˇ ˆresearchs.eng.cmu.ac.th/UserFiles/File/Journal/22_2/5Jaruwat.pdf · 50 ˙,˙- " ˆ 5 ˚˚ ,5 3 5˙ ˙3˝ (8H˛ ˛ ˚ 3 ˚ "" ˇ &˚ ˚ 1 2.5 l/min 0˙ " ˙ ˘ˆ˙˘3 ˚,( ˇ

55

�� �,(���5-12(a)��"�5�3��5���� ��9:00-12:00�N������,����� � ��������������,�+4)���5�����;��� (8����+��5��������������0������ �����+����������&�'����+��3 ������,�������:��+������� "����!�E���78.8oC��� ��)������,����� � ����5��+�������3��5���� ��12:00-15:00�N�0����" ���3����� � ��'-�2�,�-�"�)0��� ����� ����+��+��&5���;������,������,�-�"�(Tsieve)�����5������+4)�&����&�� ���,�-�"+���)0����:���&�� �������+��1�.�������� /�)0��-4�� ���,�-�"1��)0�+����� � ��'-�2���� ��65������������ �0�3���(Tsieve)���5��,�+4)��� � � ���:��1��)0�.5������ ����:���� � ��'-�2�������(����!���� ���,�-�" � ����:��1��)0�����3�����,�-�"�� +4)����+���,5���������&����5�. 3��(�����1��)0���6, �,�-�" � ������,������,�-�"�(Tsieve)� � ��&�� 0���"���-4���5�. 64�����+��+��� �(���������� �� ���1���� ��� ��1��3������+��+������� �4�����"�:�(������10, 30, 70�� �80%v/v�&�� 0���"������6�"5�. ��� ���(*��2��5��:���5������+��+�������&��&�0 � �(10-32%v/v)�� ��5������+��+�������&���,��(72/84%v/v)�&�� 0���"�

�� �,(���5-12(b)�����+��+����� � ���� ���1�� ���1�53����� � ��'-�2�� �3����� � ��'-�2��"�5�����+��+��+����� � ���� ���1���)��2� ������5�����+��+�����,��� 3��5��&��+�� ��"�� �� �����(�.��&������+��+�������&��+����� � �������"�� ���:�������,����� � �������+4)��0�3����(�����1��)0�� ������ �������+4)���� � ���&���3���� � �������+4)���������� �����1���� �5�1��)0�3��5���� ��� ��"�&�+�������:����&5�� �����:���� �.5��1(����� 3���� � ��������5����:�����+��+�� � �&�� 0���"��5�. 3��(���������� ������+��+�������&��&5��;������1������ ��3�+����1��)0������1���5�������:��� +4)� ��:����� ������5��+���)0 �&5� ����� �� +4)�&�� 0���"�B��"" ����"" ����:�1�5&5���:���C� 0�3����� � ���� ���1��������+��+����5�&�0� �������:��

��������(���"���"����+��+��3��5���� �&5��;�����5�� �� �������� ���" �"��""�� 1��)0��� ���.������� /�)0��������,�-�"3� ��"�� �� �������� ������������&�'� �"�5���""�� 1��)0��� ���.������� /�)0��������,�-�"������+��+��3��5���� �&5��;�� �����+��+��+��. �&���J'�������,� �5�� �� ���( &���� ����+��+�������&������������ ������3�&�������1�� ��2�&�� 0���"!�

��5��1� <&�����:���������+���, �� &�������3�� ��4��"�5������ � �����������5�����+��+�������+4)���� 5�����+��+�������&�����10, 32, 72=�84%v/v� ������(*�(������48.6, 72.3, 86.5, 89.7%v/v�� �������(*��74.4, 89.4=�97.0, 96.3%v/v��0����" �� �������� �( &� �� � ��3������,�-�"3� �� ��� ����� �&�� 0���"����

�� +���, ����+��+���� �(����&�. �&���J'�� ���1��3��5���� �&5��;�� �(����&�. �&���J'�������3�&�������3� � ��4� �"�5�(�������� � ���� ���1����(�.��&������+��+��+����� � �������&��������� � ������+��+�������&���,�������6 ������ � ��1��(��������� �5�����+��+�������&��&�0� �5������������� �������(�.��&��5���������&�'3� ��� ����)�;��� �� ��)(�������� � ���� ���1���� ��""��3����� � ��'-�2�,�-�"1��)0��&�0� �5���"" ���( &���� ;�����+��+�������&�����:����� ��&��&�)�6���,�-�"����5���5�������� ��"��5���5�. 3�������&�����1� +�� �������+�����.���� +4)���5�. 3��1�.��.5����)��,�-�"1������ ��� ��(*�(8����3��� �� ���,�-�"����5��1�.�� �".������,�-�"�&�� 0���"�

����

Page 10: ˘ˇ ˆresearchs.eng.cmu.ac.th/UserFiles/File/Journal/22_2/5Jaruwat.pdf · 50 ˙,˙- " ˆ 5 ˚˚ ,5 3 5˙ ˙3˝ (8H˛ ˛ ˚ 3 ˚ "" ˇ &˚ ˚ 1 2.5 l/min 0˙ " ˙ ˘ˆ˙˘3 ˚,( ˇ

จ.เจริญจิต จ.เตียรถ์สุวรรณ ก.ว่องไวลิขิต และ ป.เสียงสุคนธ์

56

��������!3!. �����" �� �������� ( &����" �" ��3������,�-�"3� �� �������� ������������&�'�������+��+���B10/32%v/v)

!��������!4!. �����" �� �������� ( &����" �" ��3������,�-�"3� �� �������� ������������&�'�������+��+���(72/84%v/v)

!! ��:� ������������+��+���� �� ���( &��BOPQDRSC��� ���� 1��)0�/����� �������+��+�������&���

�T=�U$=�V$�� ��WMXYZY��"�5������6���������+��+������� �,����1�5� ���[M=� VM=� WM�� ��WVXYZY� &�� 0���"���:�����" �"����� �� ���1���� ��""�� 1��)0��� ��� � ���������,�-�"3� ��"�� �� �������� ������������&�'��"�5������6 �+�)�&�� �� �����0����". �&����� ����+��+����� �5��\TXYZY�+4)�1(��

5.!��"*!�� �����" �����������+��+�� �� ������

.������� /�)0��������,�-�"3� ��"�� �� �������� ������������&�' ����3����� � ��'-�2������3A������6�� 1��)0��� �� 1�.���� ������6���������+��+��+������� 1���� �5�� 90%v/v�-4���(*�+���0� ��+����"" ����""1�5&5���:����0�3�������6 �+�)�&�� �� ����""1�5&5���:��� �1����0����" �� �������� �����&��(������30, 70� � ��80%v/v�&�� 0���"����(���������,�-�"�� �����+��+�������&��+����� � ����(*�(8����&5������� �3� ���,�-�"����5��1�.�� �".������,�-�"������)� ���� �""��""3�������+�"����� +4)����:��3��1�.��1� .5����)��,�-�"������������5��,��-4��0�3����""�����63��(���������,�-�"1���� +4)��� ������������ �3� ���,�-�"����5��1�.�� �".������,�-�"��

3�+���������,�� ���":���������,�-�"��������,��&�0� �5��250oC�1�5�����6:���������,�-�"��:���0���3�����3��51����5����(����!������������������������6(���� &'3�����������������&�'���5��3� ���":�������� � ��'-�2�3A�1��3� � 7�� ���"1 5����:)�+�)�&��� 5���"������������������,��&�0� �5��250oC�&5�����3��� ����������� � ��

7.!���������*����8!+�+�"����0��� ����� ��� ���������5���&�

B��NC���3�� �����"�������������

Page 11: ˘ˇ ˆresearchs.eng.cmu.ac.th/UserFiles/File/Journal/22_2/5Jaruwat.pdf · 50 ˙,˙- " ˆ 5 ˚˚ ,5 3 5˙ ˙3˝ (8H˛ ˛ ˚ 3 ˚ "" ˇ &˚ ˚ 1 2.5 l/min 0˙ " ˙ ˘ˆ˙˘3 ˚,( ˇ

57

�������������!

[1] Rabelo, S.C., Carrere, H., Filho, R.M. and Costa, A.C. Production of bioethanol, methane and heat from sugarcane bagasse in a biorefinery concept. Bioresource Technol, September 2011; 102(17): 7887–7895.

[2] Sarkar, N., Ghosh, S.K., Bannerjee, S., Aikat, K. Bioethanol production from agricultural wastes: an overview. Renew. Energy, January 2012; 37(1), 19–27.

[3] Jacques, K.A., Lyons, T.P., Kelsall, D.R. The Alcohol Textbook. Nottingham University Press:

Nottingham; U.K, 2003. [4] de Filippi, R.P. and Moses, J.M. Extraction of organics from aqueous solutions using critical-

fluid carbon dioxide. Biotechnol. Bioeng. Symp, January 1982; 12: 205–219. [5] Leeper, S.A., Wankat, P.C. Gasohol production by extraction of ethanol from water using

gasoline as solvent. Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev., April 1982; 21(2): 331–334. [6] Errico, M. and Rong, B. Synthesis of new separation processes for bioethanol production by

extractive distillation. Sep. Purif. Technol., August 2012; 96: 58–67. [7] Rao, M.B. and Sircar, S. Production of motor fuel grade alcohol by concentration swing

adsorption. Sep. Sci. Technol., 1992; 27(14): 1875–1887. [8] Yamamoto, T., Kim, Y.H., Kim, B.C., Endo, A., Thongprachan, N. and Ohmori, T. Adsorption

characteristics of zeolites for dehydration of ethanol: evaluation of diffusivity of water in porous structure. Chem. Eng. J., 2012; 181–182: 443–448.

[9] Delgado, J.A., Agueda, V.I., Uguina, M.A., Sotelo, J.L., Garcia, A., Brea, P. and Garcia-Sanz, A. Separation of ethanol–water liquid mixtures by adsorption on a polymeric resin Sepabeads 207. Chemical Engineering Journal, March 2013; 220: 89–97.

[10] Ikegami, T., Yanagishita, H., Kitamoto, D., Negishi, H., Haraya, K. and Sano, T. Concentration of fermented ethanol by pervaporation using silicalite membranes coated with silicone rubber. Desalination, September 2002; 149: 49–54.

[11] Verhoef, A., Figoli, A., Leen, B., Bettens, B., Drioli, E. and Van der Bruggen, B. Performance of a nanofiltration membrane for removal of ethanol from aqueous solutions by pervaporation. Sep. Purif. Technol., April 2008; 60(1): 54–63.

[12] Chovau, S., Gaykawad, S., Straathof, A.J.J., Van der Bruggen, B. Influence of fermentation by-products on the purification of ethanol from water using pervaporation. Bioresource

Technol., January 2011; 102(2): 1669–1674. [13] Ivanova, E. and Karsheva, M. Ethanol vapours adsorption by natural clynoptilolite. J. Univ.

Chem. Technol. Metall., 2007; 42(4): 391–398. [14] Jeong, J., Jeon, H., Ko, K., Chung, B. and Choi, G. Production of anhydrous ethanol using

various PSA (Pressure Swing Adsorption) processes in pilot plant. Renew.Energy., June 2012; 42: 41–45.

[15] Beery, K.E. and Ladisch,�M.R. Adsorption of Water from Liquid-Phase Ethanol-water Mixtures at Room Temperature Using Starch-Based Adsorbents. Ind. Eng. Chem. Res, June 2001; 40: 2112-2115.

[16] Chang, H., Yuan, X., Tian, H. and Zeng, A. Experiment and Prediction of Breakthrough Curves for Packed Bed Adsorption of Water Vapor on Cornmeal, Chemical Engineering and

Processing, March 2006; 45: 747-754.[17] Breck, D.W. Zeolite Molecular Sieves: Structure Chemistry and Use. Robert E. Krieger.

Publishing Company: Malabar, Florida; U.S, 1984.[18] Carmo, M.J. and Gubulin, J.C. Ethanol-Water Adsorption on Commercial 3A Zeolites: Kinetic

and Thermodynamic Data. Brazilian Journal of Chemical Engineering, September 1997; 14(3): 217-224.

[19] Salem, M. and Shebil, B. Effect of heat of adsorption on the adsorptive drying of solvents at equilibrium in a packed bed of zeolite. Chemical Engineering and Processing, July 1999; 74: 197-204.

[20] Vorayos, N., Kiatsiriroat, T. And Vorayos, N. Performance analysis of solar ethanol distillation. Renewable Energy, March 2006; 31: 2543–2554.

Page 12: ˘ˇ ˆresearchs.eng.cmu.ac.th/UserFiles/File/Journal/22_2/5Jaruwat.pdf · 50 ˙,˙- " ˆ 5 ˚˚ ,5 3 5˙ ˙3˝ (8H˛ ˛ ˚ 3 ˚ "" ˇ &˚ ˚ 1 2.5 l/min 0˙ " ˙ ˘ˆ˙˘3 ˚,( ˇ

จ.เจริญจิต จ.เตียรถ์สุวรรณ ก.ว่องไวลิขิต และ ป.เสียงสุคนธ์

58

[21] Meukam, P., Njomo, D., Gbane, A. And Toure, S. Experimental optimization of a solar still:application to alcohol distillation. Chemical Engineering and Processing, May 2004; 43: 1569–1577.

[22] Tiwari, G.N., Singh, H.N. and Tripathi, R. Present status of solar distillation. Solar Energy, 2003; 75: 367-363.

[23] Toure, S., Salami, H. And Pierre, M. Theoretical and experimental studies of a solar still type suitable for alcoholic�distillation. Renew Energy, 1999; 16(1–4): 739–742.

[24] Siangsukone, P., Jareanjit, J., Therdyothin, A., Tia, W., Wongwailikit, K. and Tiansuwan J. The Development of Solar Ethanol Distillation for Thai Local Community. The 8

th Asean Science

and Technology Week Scientific and Technical Conferences, 2008, Pasay City, Philippines. [25] Jareanjit, J., Siangsukone, P., Therdyothin, A., Tia, W., Wongwailikit, K. and Tiansuwan, J.

Modification of Thai Local Brewery Tank for a Large Scale Solar Ethanol Distillation Plant. International Workshop on Advanced Material for New and Renewable Energy,Ancol, 2009, Jakarta, Indonesia.

[26] �&���%'�������!�'���� ���&��� ���&�%�������'�� ����]��^����7_�N� ��(������� �����3��&��"���� 0�1���� �� �����:)�+���� �%�0����"�����.�1���N�������������������� ��������������� �=� >"�"���13�(1),�� ���/��7����2549=������8-18.�

[27] ���&�'�������������%� ����� � �� %���!�� %����������N� ��(��"(���(����!����+������"�������3��� �����������&�'�5�� �" ��"�� ���,�-�"����:)��� �%�"����N�������������������� ��������������� ��>"�"���20(3),� ������/!������2556,������64-73N�

[28] Jareanjit, J., Boonyanuwat, S. and Tongchom S. Performance of Adsorbent Regeneration by Solar Dryer and Moisture Condensing Cabinet. 26

th�Conference of the Mechanical Engineering

Network of Thailand (ME-NETT 26), 2012, Chiang Rai, Thailand. (In�Thai). [29] Perry, R.H. and Grenn, D.W. Perry’s Chemical Engineers’ Handbook. McGraw-Hill: New York,

1984. [30] Duffie, J.A. and Beckman,�W.A. Solar Engineering of Thermal Processes. John Wiley and Sons:

New York, 1991.