黃孝平臺灣大學：化學工程學研究所高堂凱Gau, Tang-KaiTang-KaiGau2007-11-262018-06-282007-11-262018-06-282005http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/52377王俊惠(2004)利用實際的工廠數據，對含有間位二甲苯和乙酸甲酯之進料不純物，探討其在酸酸去水製程對非均相共沸蒸餾程序造成的影響。本研究是探討在醋酸去水製程中，進料中含有對位二甲苯之不純物對非均相共沸蒸餾塔的穩態設計與動態模擬測試之影響。醋酸與水並沒有共沸點，但是如果用簡單蒸餾的方法來分離醋酸和水是非常不實際的，因為在汽液平衡區線上接近純水的區域會有切線狹點(tangent point)的現象存在，因此一般是用非均相共沸蒸餾塔來分離醋酸與水，本論文使用的共沸劑是乙酸異丁酯。當系統有對位二甲苯這個不純物存在時，在設計時必須要加上一條側分流，否則對位二甲苯會累積在塔內。經由年總成本(TAC)的計算，找出系統的最適設計，不過最適設計的控制效果不佳，因此加大共沸劑的流量，使塔底出料的共沸劑組成增大，這時的控制效果就相當的好。因為側分流的流量太小不易控制，所以提出了自動清除策略(Automatic Purging Strategy)來解決這個問題，它不需要即時的量測出料的濃度，只需量測塔內某一板的溫度就可以使用，而且塔頂和塔底醋酸的濃度也會維持在規格附近。In this study, effect of feed impurity on the design and control of heterogeneous azeotropic distillation for acetic acid dehydration is investigated. Although acetic acid and water do not form azeotrope, using simple distillation to separate these two components is not practical. The reason is because the system has tangent pinch on the pure water end, thus it is more customary in industry to use an entrainer via a heterogeneous azeotropic distillation column system for the separation. The entrainer used for this system to enhance the acetic acid and water separation is isobutyl acetate. The impurity, p-Xylene, during normal operation will not leave the column system through outlet stream from either aqueous phase of top decanter or column bottom . A side stream purge is proposed to solve the problem of p-Xylene accumulation. Optimum design of acetic acid dehydration system is determined by total annual cost (TAC). But the controlability of the optimal design system is not good. Increasing entrainer flow rate is proposed to improve the controlability. Since the optimal flow rate of the side stream is quite small, it is not easy to control the flow rate. A practical automatic purging strategy is proposed instead. This automatic purging strategy does not rely on any on-line composition measurement but just on some tray temperature measurements. Closed-loop dynamic simulation demonstrates that the proposed purging strategy can successfully keep both top and bottom product purities at their specifications.誌謝 I 摘要 III Abstract V 目錄 VII 圖索引 IX 表索引 XII 1. 緒論 1 1.1. 前言 1 1.2. 共沸物的定義及介紹 2 1.3. 突破共沸物的方法 4 1.4. 研究動機與目的 7 1.5. 文獻回顧 8 1.6. 組織章節 10 2. 熱力學模式 11 2.1. 前言 11 2.2. 熱力學模式 11 2.2.1 活性係數模式 12 2.2.2 醋酸氣相聚合效應 14 2.3. 活性係數參數迴歸及數據擬合 14 2.4. 蒸餘曲線圖(Residue Curve Maps) 19 3. 不含進料雜質之穩態設計和動態模擬 23 3.1. 前言 23 3.2. 系統程序之介紹 23 3.3. 系統的最適化設計 24 3.4. 控制環路設計 31 3.5. 閉環靈敏度分析－決定溫度控制點 31 3.6. 單點溫度控制 33 3.6.1 進料的水組成變化之動態模擬結果 34 3.6.2 對位二甲苯之動態模擬結果 35 4. 含進料雜質之穩態設計 39 4.1. 前言 39 4.2. 系統程序之介紹 39 4.3. 系統的最適化設計 40 4.4. 系統最適化設計的結果 49 4.5. 系統最適化結果的探討 51 4.5.1 水相回流的影響 51 4.5.2 進料位置的影響 52 4.5.3 側分流流量的影響 52 4.5.4 側分流位置的影響 52 4.5.5總板數的影響 53 4.6. 對位二甲苯對系統設計的影響 53 5. 含進料雜質之動態模擬與控制 59 5.1. 前言 59 5.2. 控制結構設計 59 5.3. 年總成本最適化結果的動態模擬 60 5.3.1 閉環靈敏度分析－決定溫度控制點 60 5.3.2 單點溫度控制(CS1) 62 5.3.3 進料水組成變化之動態模擬結果 62 5.3.4 雙點溫度控制(CS2) 64 5.3.5 進料水組成變化之動態模擬結果 64 5.3.6 單點溫度控制加上比例控制器(CS3) 66 5.3.7 進料水組成變化之動態模擬結果 67 5.4. 增加共沸劑對控制效果的影響 69 5.4.1 閉環靈敏度分析－決定溫度控制點 71 5.4.2 單點溫度控制(CS1) 73 5.4.3 進料的水組成變化之動態模擬結果 73 5.4.4 雙點溫度控制(CS2) 75 5.4.5 進料水組成變化之動態模擬結果 75 5.4.6 進料對位二甲苯變化之動態模擬結果 75 5.4.7 單點溫度控制加上比例控制器(CS3) 77 5.4.8 進料水組成變化之動態模擬結果 77 5.4.9 進料對位二甲苯變化之動態模擬結果 77 5.5. 自動清除策略(Automatic Purging Strategy) 79 5.5.1 進料不純物對位二甲苯組成0.1 mol％ 79 5.5.2 進料不純物對位二甲苯組成1 mol％ 83 6. 結論 89 附錄-TAC計算公式 91 參考文獻 95 作者簡介 981755507 bytesapplication/pdfen-US共沸蒸餾醋酸去水進料雜質Heterogeneous Azeotropic DistillationAcetic Acid DehydrationFeed Impuritythesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/52377/1/ntu-94-R92524014-1.pdf