AbstractDespite industrial applicat

Abstract
Despite industrial application for almost four decades, there is reluctance in some world regions to adopt supercritical (sc) CO2 extraction because of the wrong perception that it is not fully competitive. To refute this misconception, this manuscript analyzes economics of scCO2 extraction of vegetable oil from prepressed seeds. Selection of this application was due to the availability of a predictive mathematical model of the extraction process applicable for simulation purposes; inner microstructural changes of oilseeds during prepressing allow their extraction according to a shrinking core hypothesis. The predictive model has as its single parameter a particle-size and scCO2-condition-independent microstructural mass transfer factor that can be best-fitted to laboratory extractions, existing literature correlations to estimate other model parameters, such as the axial dispersion in packed beds operating with supercritical fluids, and the solubility of vegetable oils in scCO2. On the other hand, there is a need to correlate literature data for the film mass transfer coefficient to unveil the factors responsible for experimental data scattering. Because laboratory or pilot plant runs in single-extraction-vessel units cannot produce the simulated countercurrent contact in an industrial plant having ≥3 extraction vessels, mathematical simulation provides the relationship between oil yield and extraction time that can anchor precise estimations of extraction cost. Analysis of results unveiled differences in optimal extraction time (for minimal extraction cost) between production costs estimated in this work and the operational costs informed before. Because the operational cost does not include the capital cost of the industrial plant, the need appears to reduce its contribution to the total cost by increasing plant productivity. This is achieved reducing extraction time, which negatively influences oil yield.

To make further progress in the optimization of industrial scCO2 extraction processes, this manuscript proposes refining the mathematical simulation approach, and studying those technical constraints whose manifestations become more prevalent on scale-up. Mathematical simulation can be adapted to alternative, sample-pretreatment dependent mass transfer mechanisms in the solid matrix. It can be refined also to account for the size distribution of the substrate, radial changes in superficial scCO2 velocity, axial changes in pressure, and radial/axial changes in temperature resulting from heterogeneous packing, pressure drop, and/or heat transfer from/to extraction vessel walls that may influence large-scale extractions. Large-scale experiments will allow studying these phenomena, as well as technical constraints to the decrease in particle size, increase in scCO2 velocity, and decrease in extraction time imposed by the agglomeration and decrease in packed bed permeability of the substrate, and thermal effects during reconditioning of extraction vessels. The latter effects should be included as restrictions in the optimization of the extraction process, which may limit the extraction rate and the size or number of extraction vessel that impact economics positively. Close collaboration with industry will facilitate tackling large-scale problems, as well as refining estimates of plant cost as a function of its size and/or configuration.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

บทคัดย่อแม้จะสมัครเกือบสี่ทศวรรษที่ผ่านมาอุตสาหกรรม มีรายการอาหารในบางภูมิภาคของโลกเพื่อนำมาใช้สกัด supercritical (sc) CO2 เนื่องจากเข้าใจผิดว่า ไม่แข่งขันเต็ม โต้ความเข้าใจผิดนี้ ฉบับนี้วิเคราะห์เศรษฐกิจของ scCO2 สกัดน้ำมันพืชจากเมล็ด prepressed ตัวเลือกของโปรแกรมประยุกต์นี้เกิดจากความพร้อมของแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่คาดการณ์ของกระบวนการสกัดที่ใช้สำหรับจำลอง ภายในเปลี่ยนแปลง microstructural ของ oilseeds ระหว่าง prepressing ทำให้การสกัดตามสมมติฐานหลักหดตัว มีแบบจำลองการคาดการณ์เป็นพารามิเตอร์หนึ่งของ ขนาดอนุภาค และ scCO2-เงื่อนไขอิสระ microstructural โดยรวมโอนย้ายตัวที่ดีที่สุดผ่อนการสกัดในห้องปฏิบัติการ ความสัมพันธ์วรรณคดีที่มีอยู่เพื่อประเมินรูปแบบพารามิเตอร์ เช่นกระจายตัวตามแนวแกนในเตียงรวบรวมการทำงานกับของเหลว supercritical ละลายของน้ำมันพืชใน scCO2 บนมืออื่น ๆ ไม่จำเป็นต้องเชื่อมโยงข้อมูลเอกสารประกอบการสำหรับสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนมวลฟิล์มเผยปัจจัยชอบ scattering ข้อมูลทดลอง เนื่องจากห้องปฏิบัติการหรือนำร่องโรงงานทำงานใน หน่วยเดียวสกัดเรือไม่ผลิตติดต่อ countercurrent จำลองมีโรงงานอุตสาหกรรมมี ≥3 สกัดเรือ การจำลองทางคณิตศาสตร์แสดงความสัมพันธ์ระหว่างน้ำมันผลผลิตและการสกัดครั้งที่สามารถยึดประมาณที่แม่นยำของต้นทุนการสกัด ประเมินวิเคราะห์ผลเปิดตัวแตกในเวลาสกัดที่เหมาะสม (สำหรับต้นทุนการสกัดน้อย) ต้นทุนการผลิตในงานนี้และต้นทุนดำเนินงานทราบก่อน เนื่องจากต้นทุนการดำเนินงานรวมถึงทุนของโรงงานอุตสาหกรรม จำเป็นต้องปรากฏในการ ลดความผันแปรต้นทุนรวม โดยผลผลิตพืชเพิ่มขึ้น นี้จะได้ลดเวลาสกัด ซึ่งมีผลต่อผลผลิตน้ำมันส่งTo make further progress in the optimization of industrial scCO2 extraction processes, this manuscript proposes refining the mathematical simulation approach, and studying those technical constraints whose manifestations become more prevalent on scale-up. Mathematical simulation can be adapted to alternative, sample-pretreatment dependent mass transfer mechanisms in the solid matrix. It can be refined also to account for the size distribution of the substrate, radial changes in superficial scCO2 velocity, axial changes in pressure, and radial/axial changes in temperature resulting from heterogeneous packing, pressure drop, and/or heat transfer from/to extraction vessel walls that may influence large-scale extractions. Large-scale experiments will allow studying these phenomena, as well as technical constraints to the decrease in particle size, increase in scCO2 velocity, and decrease in extraction time imposed by the agglomeration and decrease in packed bed permeability of the substrate, and thermal effects during reconditioning of extraction vessels. The latter effects should be included as restrictions in the optimization of the extraction process, which may limit the extraction rate and the size or number of extraction vessel that impact economics positively. Close collaboration with industry will facilitate tackling large-scale problems, as well as refining estimates of plant cost as a function of its size and/or configuration.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทคัดย่อ
แม้จะมีการใช้ในอุตสาหกรรมเกือบสี่ทศวรรษที่ผ่านมามีความลังเลในภูมิภาคของโลกบางส่วนเพื่อนำมาใช้ supercritical (SC) สกัด CO2 เพราะการรับรู้ที่ไม่ถูกต้องว่ามันไม่ได้มีการแข่งขันอย่างเต็มที่ เพื่อลบล้างความเข้าใจผิดนี้ต้นฉบับนี้การวิเคราะห์ทางเศรษฐศาสตร์ของการสกัด scCO2 ของน้ำมันพืชจากเมล็ด prepressed การเลือกของโปรแกรมนี้เป็นผลมาจากความพร้อมของแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ทำนายของกระบวนการสกัดที่ใช้บังคับสำหรับวัตถุประสงค์ในการจำลอง; การเปลี่ยนแปลงจุลภาคด้านในของเมล็ดพืชน้ำมันในช่วง prepressing ช่วยให้การสกัดของพวกเขาเป็นไปตามสมมติฐานหลักหดตัว แบบจำลองการคาดการณ์ได้เป็นพารามิเตอร์เดียวของอนุภาคขนาดและ scCO2 ปรับอากาศอิสระปัจจัยการถ่ายโอนมวลจุลภาคที่สามารถติดตั้งที่ดีที่สุดที่จะสกัดในห้องปฏิบัติการที่มีอยู่ความสัมพันธ์วรรณกรรมในการประมาณค่าพารามิเตอร์รูปแบบอื่น ๆ เช่นการกระจายตัวในแนวแกนนอนบรรจุปฏิบัติการ กับของเหลว supercritical และการละลายของน้ำมันพืชใน scCO2 บนมืออื่น ๆ ที่มีความจำเป็นที่จะต้องมีความสัมพันธ์ข้อมูลวรรณกรรมสำหรับค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทมวลภาพยนตร์จะเปิดเผยปัจจัยที่รับผิดชอบในการกระจายข้อมูลการทดลอง เพราะในห้องปฏิบัติการหรือโรงงานนำร่องทำงานในหน่วยเดียวสกัดเรือไม่สามารถผลิตติดต่อทวนจำลองในโรงงานอุตสาหกรรมที่มีการสกัด≥3เรือจำลองทางคณิตศาสตร์ให้ความสัมพันธ์ระหว่างผลผลิตน้ำมันและเวลาการสกัดที่สามารถยึดประมาณการที่แม่นยำของค่าใช้จ่ายในการสกัด การวิเคราะห์ผลการเปิดเผยความแตกต่างในเวลาสกัดที่ดีที่สุด (สำหรับค่าใช้จ่ายน้อยที่สุดการสกัด) ระหว่างต้นทุนการผลิตประมาณในงานนี้และต้นทุนการดำเนินงานก่อนที่จะแจ้งให้ทราบ เพราะต้นทุนการดำเนินงานไม่ได้รวมค่าใช้จ่ายเงินทุนของโรงงานอุตสาหกรรมที่ต้องปรากฏขึ้นเพื่อลดส่วนร่วมในการค่าใช้จ่ายทั้งหมดโดยการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตพืช นี่คือความสำเร็จช่วยลดเวลาในการสกัดซึ่งในเชิงลบที่มีอิทธิพลต่อผลผลิตน้ำมัน. เพื่อให้ความคืบหน้าในการเพิ่มประสิทธิภาพของอุตสาหกรรม scCO2 กระบวนการสกัดต้นฉบับนี้นำเสนอการปรับแต่งวิธีการจำลองทางคณิตศาสตร์และการศึกษาข้อ จำกัด ทางเทคนิคที่ผู้ที่มีอาการเป็นที่แพร่หลายมากขึ้นในระดับขึ้น แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่สามารถปรับให้ทางเลือกตัวอย่างการปรับสภาพขึ้นอยู่กับกลไกการถ่ายโอนมวลในเมทริกซ์ที่เป็นของแข็ง มันสามารถกลั่นยังบัญชีสำหรับการกระจายขนาดของพื้นผิวการเปลี่ยนแปลงในรัศมีความเร็ว scCO2 ผิวเผินการเปลี่ยนแปลงในความดันแกนและรัศมี / แกนเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่เกิดจากการบรรจุที่แตกต่างกัน, ความดันลดลงและ / หรือการถ่ายเทความร้อนจาก / ไปยัง ผนังหลอดเลือดสกัดที่อาจมีผลต่อการสกัดขนาดใหญ่ การทดลองขนาดใหญ่จะช่วยให้การศึกษาปรากฏการณ์เหล่านี้เช่นเดียวกับข้อ จำกัด ทางเทคนิคในการลดลงของขนาดอนุภาคเพิ่มความเร็วใน scCO2, และลดลงในเวลาที่กำหนดโดยการสกัดการรวมตัวกันและลดลงในการซึมผ่านของเตียงบรรจุของสารตั้งต้นและผลกระทบความร้อนในช่วง ปรับสภาพของเรือสกัด ผลกระทบหลังควรจะรวมเป็นข้อ จำกัด ในการเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการสกัดซึ่งอาจ จำกัด อัตราการสกัดและขนาดหรือจำนวนของเรือสกัดที่ส่งผลกระทบต่อเศรษฐกิจในเชิงบวก ปิดการทำงานร่วมกันกับอุตสาหกรรมจะอำนวยความสะดวกการแก้ปัญหาขนาดใหญ่เช่นเดียวกับการประมาณการค่าใช้จ่ายของโรงกลั่นน้ำมันพืชเป็นหน้าที่ของมันมีขนาดเล็กและ / หรือการกำหนดค่า

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

นามธรรม
แม้จะใช้ในอุตสาหกรรมเกือบสี่ทศวรรษที่ผ่านมามีความไม่เต็มใจในบางภูมิภาคของโลก เพื่อนำมาใช้ supercritical CO2 ( SC ) การสกัดเพราะผิดรับรู้ว่าไม่ใช่แข่งขันอย่างเต็มที่ เพื่อลบล้างความเข้าใจผิดนี้ บทความนี้วิเคราะห์เศรษฐศาสตร์ scco2 การสกัดน้ำมันพืชจาก prepressed เมล็ดการเลือกของโปรแกรมนี้ คือ เนื่องจากความพร้อมของแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ทำนายประสิทธิภาพการสกัดที่ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการจำลองการเปลี่ยนแปลงของโครงสร้างจุลภาค ; ภายในเมล็ดพืชน้ำมันในระหว่าง prepressing ให้แยกของตนเองตามหลักหดตัวสมมติฐานแบบจำลองทำนายได้เป็นพารามิเตอร์เดียวขนาดอนุภาคและ scco2 สภาพโครงสร้างจุลภาคการถ่ายโอนมวลปัจจัยอิสระที่สามารถติดตั้งกับทีมปฏิบัติการที่ดีที่สุด ที่มีอยู่ วรรณคดีความสัมพันธ์เพื่อประมาณค่าพารามิเตอร์รูปแบบอื่น ๆเช่น การกระจายตามแนวแกนในบริการจัดเตียงผ่าตัดกับของเหลวยิ่งยวด และการละลายของน้ำมันพืชใน scco2 .บนมืออื่น ๆที่จำเป็นต้องมีข้อมูลที่สัมพันธ์กันวรรณกรรมสำหรับการถ่ายโอนมวลภาพยนตร์สัมประสิทธิ์เผยปัจจัยที่รับผิดชอบการทดลองการกระเจิง . เนื่องจากห้องปฏิบัติการหรือต้นแบบที่วิ่งในหน่วยเรือแยกเดียวไม่สามารถผลิตโดยทวนติดต่อในโรงงานอุตสาหกรรมมี≥ 3 แยกภาชนะแบบจำลองทางคณิตศาสตร์แสดงความสัมพันธ์ระหว่างผลผลิตน้ำมันและการสกัดที่สามารถยึดเวลาการแม่นยำของค่าใช้จ่ายในการสกัด วิเคราะห์ผลซึ่งความแตกต่างในเวลาที่เหมาะสม ( ต้นทุนการสกัดการสกัดน้อยที่สุด ) ระหว่างต้นทุนการผลิตซึ่งในงานนี้ และต้นทุนการดำเนินงานแจ้งมาก่อนเนื่องจากต้นทุนการดำเนินงานไม่รวมต้นทุนของโรงงานอุตสาหกรรม ต้องการจะปรากฏขึ้นเพื่อลดส่วนของต้นทุนรวม โดยการเพิ่มผลผลิตพืช นี้จะได้ลดเวลาในการสกัดน้ำมัน ซึ่งส่งอิทธิพลต่อ

ให้ความคืบหน้าเพิ่มเติมในการเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการอุตสาหกรรม scco2 การสกัดบทความนี้นำเสนอวิธีการปรับแบบจำลองคณิตศาสตร์ ศึกษาพวกเทคนิคข้อจำกัดที่มีอาการกลายเป็นที่แพร่หลายมากขึ้นในระดับ . แบบจำลองทางคณิตศาสตร์สามารถปรับให้เข้ากับการเลือกตัวอย่างตามกลไกการถ่ายเทมวลในเมทริกซ์ที่เป็นของแข็ง สามารถกลั่นยังบัญชีสำหรับการกระจายขนาดของพื้นผิว ,การเปลี่ยนแปลงรัศมีในผิวเผิน scco2 ความเร็ว , การเปลี่ยนแปลงของแกนในความดันและรัศมี / การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่เกิดจากการบรรจุข้อมูลความดันที่ลดลง และ / หรือ การโอนความร้อนจาก / ไปยังผนังหลอดเลือดซึ่งอาจมีผลต่อการสกัดแยกขนาดใหญ่ การทดลองขนาดใหญ่จะช่วยให้ศึกษาปรากฏการณ์เหล่านี้ รวมทั้งข้อจำกัดทางเทคนิคเพื่อลดขนาดอนุภาคเพิ่มความเร็ว scco2 และลดเวลาการสกัด กําหนดโดยการลดลงในบริการจัดเตียงและการซึมผ่านของพื้นผิว และผลความร้อนในระหว่างการคลำในการสกัด ผลกระทบหลังควรจะรวมเป็นข้อ จำกัด ในการเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการการสกัดซึ่งอาจ จำกัด อัตราการสกัดและแยกขนาดหรือจำนวนของเรือที่ส่งผลกระทบต่อเศรษฐกิจในด้านบวก ร่วมมืออย่างใกล้ชิดกับอุตสาหกรรมจะช่วยในการแก้ปัญหาปัญหาขนาดใหญ่ รวมทั้งการปรับประมาณการของค่าใช้จ่ายโรงงานเป็นฟังก์ชันของขนาดและ / หรือการตั้งค่าของ