KMITL Innovation Expo 2025 Logo

Optimization Hydrogen Manufacturing (HMU-2) and Pressure Swing Adsorption (PSA-3) Unit

Optimization Hydrogen Manufacturing (HMU-2) and Pressure Swing Adsorption (PSA-3) Unit

Abstract

This cooperative education project aims to enhance the efficiency of Hydrogen Manufacturing Unit 2 (HMU-2) and Pressure Swing Adsorption 3 (PSA-3) by using AVEVA Pro/II process modeling and a Machine Learning model for process simulation. The study found that the AVEVA Pro/II model predicted outcomes with deviations ranging from 0–35%, including a hydrogen flow rate deviation from the PSA unit of 12%, exceeding the company’s acceptable limit of 10%. To address this, a Machine Learning model based on the Random Forest algorithm was developed with hyperparameter tuning. The Machine Learning model demonstrated high accuracy, achieving Mean Squared Errors (MSE) of 8.48 and 0.18 for process and laboratory data, respectively, and R-squared values of 0.98 and 0.88 for the same datasets. It outperformed the AVEVA Pro/II model in predicting all variables and reduced the hydrogen flow rate deviation to 4.75% and 1.35% for production rates of 180 and 220 tons per day, respectively. Optimization using the model provided recommendations for process adjustments, increasing hydrogen production by 7.8 tons per day and generating an additional annual profit of 850,966.23 Baht.

Objective

บริษัท ไทยออยล์ จำกัด (มหาชน) (TOP) ประกอบธุรกิจโรงกลั่นน้ำมันที่มีกระบวนการผลิตที่ทันสมัยและมีประสิทธิภาพสูง เพื่อผลิตและจำหน่ายน้ำมันปิโตรเลียมสำเร็จรูปป้อนตลาดในประเทศเป็นส่วนใหญ่ ทั้งยังขยายการลงทุนให้ครอบคลุมการผลิตผลิตภัณฑ์ปิโตรเคมี นํ้ามันหล่อลื่นพื้นฐาน เอทานอล รวมถึงการลงทุนในธุรกิจไฟฟ้า ตลอดจนธุรกิจขนส่งผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม และปิโตรเคมีทางเรือ ธุรกิจขนส่งผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมสำเร็จรูปทางท่อ และธุรกิจให้คำปรึกษาทางด้านพลังงาน ซึ่งมีโรงกลั่นอยู่ที่อำเภอศรีราชา จังหวัดชลบุรี โครงงานสหกิจนี้เกี่ยวข้องกับการทำงานร่วมกับหน่วยผลิต Hydrogen Manufacturing 2 (HMU-2) และ Pressure Swing Adsorption 3 (PSA-3) ซึ่งผลิตไฮโดรเจนบริสุทธิ์สูงสำหรับใช้ในกระบวนการต่าง ๆ เช่น Hydrocrackers, Hydrodesulphuriser และ Hydrotreaters หน่วยผลิตนี้มีบทบาทสำคัญในการแยกก๊าซธรรมชาติเหลือใช้จากกระบวนการก่อนหน้า ซึ่งมีความซับซ้อนสูงและต้องการการควบคุมอุณหภูมิและความดันอย่างแม่นยำเพื่อให้กระบวนการทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากการขาดเครื่องมือจำลองกระบวนการที่มีประสิทธิภาพส่งผลต่อความสามารถในการผลิตและประสิทธิภาพโดยรวม ทำให้ไม่สามารถส่งไฮโดรเจนให้กระบวนการข้างต้นได้ตามความต้องการ การใช้โปรแกรม AVEVA Pro/II ซึ่งเป็นเครื่องมือสำคัญในการจำลองกระบวนการผลิตในหน่วย HMU-2 และ PSA-3 พบว่ามีข้อผิดพลาดในการจำลองบางกระบวนการ ซึ่งส่งผลกระทบต่อความแม่นยำในการคาดการณ์พารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับการผลิตไฮโดรเจน การพัฒนาโมเดล Machine Learning จึงเป็นแนวทางใหม่ที่มีศักยภาพในการเพิ่มความแม่นยำในการคาดการณ์พารามิเตอร์กระบวนการต่าง ๆ เช่น อุณหภูมิ ความดัน และอัตราการไหล การนำเทคนิค Machine Learning มาช่วยในการคาดการณ์และปรับปรุงกระบวนการผลิตไฮโดรเจนให้ได้ตามความต้องการของหน่วยผลิตในบริษัทจึงเป็นสิ่งสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและตอบสนองความต้องการที่สูงขึ้นได้อย่างมีประสิทธิผล

Other Innovations

A dual coil induction heating machine for jewelry factories developed by  electromagnetic analysis

วิทยาลัยนวัตกรรมการผลิตขั้นสูง

A dual coil induction heating machine for jewelry factories developed by electromagnetic analysis

Induction Heating Machine (IHM) is a crucial device in the jewelry industry, utilizing electromagnetic fields to generate heat and join precious metals. This research focuses on developing a Dual Coil Induction Heating Machine (Dual Coil IHM) to enhance production efficiency and reduce costs in jewelry factories using Electromagnetic Analysis (EMA) through Ansys Maxwell software. The research process began with testing a single-coil IHM under real operating conditions and using EMA to analyze the generated magnetic flux density (B). Subsequently, dual-coil configurations in Parallel and Series arrangements were designed and compared. The experimental results revealed that the series dual coil produced a higher magnetic flux and allowed for optimizing current (I), frequency (f), number of coil turns (N), and coil spacing (d) for better manufacturing performance. The findings indicate that the series dual-coil IHM can double production capacity compared to the conventional single-coil model. Furthermore, EMA technology minimizes physical testing, reduces errors, and enhances precision in designing industrial machinery for the jewelry manufacturing sector.

Read more
Niyom Thai

คณะศิลปศาสตร์

Niyom Thai

"Niyom Thai" represents health-centric footwear adorned with traditional Thai patterns, embodying an innovative approach to sustainable development tailored to the current needs of local communities. These shoes utilize natural materials to mitigate fatigue and integrate safety technologies, including location tracking via a mobile application and heart rate monitoring. This addresses the aspects of convenience and well-being in both daily life and travel

Read more
New chili varieties resistant to anthracnose and Pepper yellow leaf curl diseases  and high pungency

คณะเทคโนโลยีการเกษตร

New chili varieties resistant to anthracnose and Pepper yellow leaf curl diseases and high pungency

The research aims to develop chili Thai commercial varieties for resistance to anthracnose and Pepper yellow leaf curl virus disease. The varieties allowing farmer to reduce the use of chemical pesticides for disease and pest control, also increases productivity and lowers production costs for farmers. The development new varieties are under studied of undergraduate, master's, and doctoral students by using conventional and molecular plant breeding. The new chili varieties were released to farmer and commercial companies for development for Thai commercial seed industry.

Read more