Skip to main content

LUP Student Papers

LUND UNIVERSITY LIBRARIES

Utvärdering av ejektorbaserad flerstegsdestillation för produktion av sterilt vatten

Andersson, Linus LU and Lindkvist, Filip LU (2021) KETM05 20211
Chemical Engineering (M.Sc.Eng.)
Abstract (Swedish)
Produktion av sterilt vatten är en energikrävande men essentiell process inom läkemedelsindustrin. Idag finns tre metoder för framställningen av sterilt vatten, nämligen flerstegsdestillation, mekanisk ångkompression och membranfiltrering. Syftet med denna rapport är att undersöka en ny teknik, termisk ångkompression, på uppdrag av Aqua-Nova AB. Den nya tekniken innefattar en ejektor som integreras i en flerstegsdestillationsanläggning. Detta tros kunna minska energiförbrukningen och därav bli intressant i en allt mer hållbarhetsdriven värld. Utöver detta undersöktes även Aqua-Nova AB:s befintliga anläggningar samt värmeväxlare inom flerstegsdestillation för att jämföra mot den nya tekniken. Simuleringar genomfördes i mjukvaran Aspen PLUS... (More)
Produktion av sterilt vatten är en energikrävande men essentiell process inom läkemedelsindustrin. Idag finns tre metoder för framställningen av sterilt vatten, nämligen flerstegsdestillation, mekanisk ångkompression och membranfiltrering. Syftet med denna rapport är att undersöka en ny teknik, termisk ångkompression, på uppdrag av Aqua-Nova AB. Den nya tekniken innefattar en ejektor som integreras i en flerstegsdestillationsanläggning. Detta tros kunna minska energiförbrukningen och därav bli intressant i en allt mer hållbarhetsdriven värld. Utöver detta undersöktes även Aqua-Nova AB:s befintliga anläggningar samt värmeväxlare inom flerstegsdestillation för att jämföra mot den nya tekniken. Simuleringar genomfördes i mjukvaran Aspen PLUS där företagets befintliga flerstegsdestillationsmetod jämfördes mot den nya ejektorbaserade metoden. Dessa simuleringar kompletterades med värmeförlustberäkningar för att få en helhetsbild över energieffektiviteten. Även utvärdering och optimering av värmeväxlarna utfördes i mjukvaran Aspen EDR tillsammans med olika modeller för värmeöverföring. Resultaten av simuleringarna visar att den nya tekniken markant kan sänka energiförbrukningen i vissa fall. Mer specifikt beror detta på vilket ångtryck som finns tillgängligt hos kunden och vilken produktionskapacitet som efterfrågas. Vad gäller värmeväxlarna presenteras designer vilka ger optimal värmeöverföring, något företaget kan undersöka vidare. Då många antaganden ligger till grund för rapporten rekommenderas att bygga en pilotanläggning för att undersöka praktisk tillämpning. (Less)
Abstract
Production of sterile water is an energy demanding but essential process within the pharmaceutical industry. Today there are three methods for production of water for injection, these are multi effect distillation, mechanical steam compression and membrane filtration. The purpose of this report is to investigate a new technique, thermal steam compression, a mission given by Aqua-Nova AB. This new technique uses an ejector which is integrated into a multi effect distillation unit. This is believed to reduce the energy consumption, thus this technique becomes intresting in a more sustainable-focused world. Apart from that, Aqua-Nova AB’s current units and heat exchangers within multi effect distillation were examined to be compared with the... (More)
Production of sterile water is an energy demanding but essential process within the pharmaceutical industry. Today there are three methods for production of water for injection, these are multi effect distillation, mechanical steam compression and membrane filtration. The purpose of this report is to investigate a new technique, thermal steam compression, a mission given by Aqua-Nova AB. This new technique uses an ejector which is integrated into a multi effect distillation unit. This is believed to reduce the energy consumption, thus this technique becomes intresting in a more sustainable-focused world. Apart from that, Aqua-Nova AB’s current units and heat exchangers within multi effect distillation were examined to be compared with the new technique.
Simulations were performed in the software Aspen PLUS where the company’s existing multi effect distillation method was compared to the new ejector based method. These simulations were supplemented with heat loss calculations to receive a holistic picture of the energy efficiency. Also, examination and optimisation of the heat exchangers were executed in the software Aspen EDR together with different models for heat transfer. The results from the simulations show that the new technique significantly decreases the energy consumption in some cases. More specifically this depends on what steam pressure is available at the facility and what production capacity is required. Regarding the heat exchanger design, different designs were investigated which gives the optimal heat transfer, something for the company to investigate further. As many assumptions have been made in this report, it is recommended to build a pilot unit to investigate its practical performance. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Läkemedelssektorn har fått allt större uppmärksamhet för dess koldioxidintensiva produktionssätt. Sterilt vatten används i stora mängder inom läkemedelssyntes, rengöring och som största komponent i vaccin. Framställningsmetoderna för detta vatten är ofta väldigt energikrävande. Genom implementering av en ejektor, en sorts kompressor, energieffektiviseras framställningen och koldioxidutsläppen reduceras. Sterilt vatten för läkemedelsindustrin framställs genom destillation där vatten förångas. Därmed skiljs vattnet från mikroorganismer och andra partiklar. Aqua-Nova AB är ett företag som tillhandahåller dessa destillationsanläggningar och är intresserade av att implementera en ejektor i deras anläggningar.
Ejektorn är en enhet som används... (More)
Läkemedelssektorn har fått allt större uppmärksamhet för dess koldioxidintensiva produktionssätt. Sterilt vatten används i stora mängder inom läkemedelssyntes, rengöring och som största komponent i vaccin. Framställningsmetoderna för detta vatten är ofta väldigt energikrävande. Genom implementering av en ejektor, en sorts kompressor, energieffektiviseras framställningen och koldioxidutsläppen reduceras. Sterilt vatten för läkemedelsindustrin framställs genom destillation där vatten förångas. Därmed skiljs vattnet från mikroorganismer och andra partiklar. Aqua-Nova AB är ett företag som tillhandahåller dessa destillationsanläggningar och är intresserade av att implementera en ejektor i deras anläggningar.
Ejektorn är en enhet som används för att komprimera en lågtrycksström av antingen gas eller vätska. Energin för detta tas från en högtrycksström. I enheten blandas sedan de två strömmarna. Genom att implementera en ejektor i en destillationsprocess, där ångströmmar finns vid olika tryck, kan energi besparas. Detta är möjligt då energin i lågtrycksångan kan återanvändas.
Resultaten från ejektorns implementering visade på att anläggningarnas energieffektivitet kan ökas. Simuleringarna för detta utfördes i mjukvaran Aspen PLUS. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Andersson, Linus LU and Lindkvist, Filip LU
supervisor
organization
course
KETM05 20211
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
ejektor, destillation, sterilt vatten, energieffektivisering, läkemedelsproduktion, flerstegsdestillation, kompressibla flöden, ångekonomi, Aspen PLUS, Aspen EDR, termosifonkokare, återloppskokare, värmeförluster, simuleringar, kemiteknik
language
Swedish
id
9053228
date added to LUP
2021-06-11 16:45:10
date last changed
2021-06-11 16:45:10
@misc{9053228,
  abstract     = {{Production of sterile water is an energy demanding but essential process within the pharmaceutical industry. Today there are three methods for production of water for injection, these are multi effect distillation, mechanical steam compression and membrane filtration. The purpose of this report is to investigate a new technique, thermal steam compression, a mission given by Aqua-Nova AB. This new technique uses an ejector which is integrated into a multi effect distillation unit. This is believed to reduce the energy consumption, thus this technique becomes intresting in a more sustainable-focused world. Apart from that, Aqua-Nova AB’s current units and heat exchangers within multi effect distillation were examined to be compared with the new technique.
Simulations were performed in the software Aspen PLUS where the company’s existing multi effect distillation method was compared to the new ejector based method. These simulations were supplemented with heat loss calculations to receive a holistic picture of the energy efficiency. Also, examination and optimisation of the heat exchangers were executed in the software Aspen EDR together with different models for heat transfer. The results from the simulations show that the new technique significantly decreases the energy consumption in some cases. More specifically this depends on what steam pressure is available at the facility and what production capacity is required. Regarding the heat exchanger design, different designs were investigated which gives the optimal heat transfer, something for the company to investigate further. As many assumptions have been made in this report, it is recommended to build a pilot unit to investigate its practical performance.}},
  author       = {{Andersson, Linus and Lindkvist, Filip}},
  language     = {{swe}},
  note         = {{Student Paper}},
  title        = {{Utvärdering av ejektorbaserad flerstegsdestillation för produktion av sterilt vatten}},
  year         = {{2021}},
}