黃孝平臺灣大學：化學工程學研究所林谷囿Lin, Ku-YuKu-YuLin2007-11-262018-06-282007-11-262018-06-282004http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/52143近年來結合反應與分離弁鄋漱狨釧妡]餾製程重新受到重視。在丙酸丁酯系統中，其液液相兩相區非常大，故可利用分相槽(decanter)可以有效的分離出水相及有機相。熱力學模式可以提供相的分佈情形及所有的共沸點組成，進而分類出各種典型的兩相區系統。所以在熱力學模式與參數的選擇上也變得非常重要。且丙酸丁酯產品為最高沸點之產物，故以塔底出料為基本設計架構。 本研究主要目的為探討丙酸正丁酯系統之反應性蒸餾，結合熱力學及動力學的理論，以一系統化的最適化設計步驟，並引入年總成本(TAC)的計算得到最經濟的設計架構。緊接著針對最適化的結果進行動態模擬且對系統採用不同之控制策略並針對系統動態的現象進行探討，找出排除擾動之最佳控制架構。 最後針對溫度提出一控制架構的設計方法。溫度控制方面，以NRG及SVD找出溫度控制點。以RGA方法計算控制器配對，EOP調諧計算控制器參數。溫度控制的結果顯示，其產品的純度上所些微的偏差，因此利用前饋控制來消除偏差值。結果顯示，可以得到不錯的控制品質。目錄 誌謝 I 摘要 III Abstract V 目錄 VII 圖索引 IX 表索引 XII 表2-1： XII 1. 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 文獻回顧 4 1.3 研究動機與目的 6 1.4 組織章節 7 2. 熱力學及動力學模式 9 2.1 前言 9 2.2 熱力學模式 9 2.2.1 活性係數模式 11 2.2.2 丙酸氣相聚合效應 12 2.2.3 活性係數參數迴歸及數據擬合 13 2.2.4 蒸餘曲線圖(Residue Curve Maps) 18 2.2.5 兩相區分佈探討 22 2.2.6 座標轉換系統 23 2.3 熱力學模式比較 26 2.4 動力學模式 28 3. 穩態設計 31 3.1 前言 31 3.2 丙酸丁酯程序之程序描述 31 3.3 丙酸丁酯程序之最適化步驟 32 3.4 丙酸丁酯程序之最適化結果 38 3.4.1 改變進料位置的影響 38 3.5 丙酸丁酯程序之最適化設計之探討 39 3.5.1 溫度分佈 39 3.5.2組成分佈 41 3.6 不同變數的影響探討 43 3.6.1 精餾段之影響 43 3.6.2氣提段之影響 43 3.6.3 反應段之影響 44 3.6.4 板效率之影響 44 4 動態模擬與控制 45 4.1 前言 45 4.2 控制環路設計 45 4.3 溫度控制點之決定 46 4.4 控制器參數調諧方法 47 4.5單點溫度控制 47 4.5.1 單點溫度靈敏度分析 47 4.5.2 CS1：單點溫度控制 QR-T 49 4.5.3 開環響應 (openloop response) 50 4.5.4 單點溫度控制 QR-T 動態模擬結果 53 4.5.5 CS2：單點溫度控制 FR-T 55 4.5.6 單點溫度控制 FR-T 動態模擬結果 56 4.6 雙點溫度控制 59 4.6.1 雙點溫度靈敏度分析 59 4.6.2 奇異值分解 60 4.6.3非方形相對增益 61 4.6.4 RGA配對分析 63 4.6.5 雙點溫度控制動態模擬結果 65 4.6.6 溫度偏差 (Temperature deviation) 70 4.6.7 前饋控制 (Feedforward control) 74 4.7 觸媒老化之動態 83 4.7.1 CS5：改良式雙點溫度控制 86 第五章 結論 91 附錄 93 A. 多環路系統的控制器參數調諧規則 93 A.1. 簡介 93 A.2. 多環路控制系統設計 94 A.2.1. 2×2程序EOPs公式推導 95 B. TAC計算公式 100 參考文獻 1033381149 bytesapplication/pdfen-US反應蒸餾丙酸丁酯Reactive distillationbutyl propionatethesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/52143/1/ntu-93-R91524076-1.pdf