黃孝平Huang, Hsiao-Ping臺灣大學:化學工程學研究所郭子良Kuo, Zi-LiangZi-LiangKuo2010-06-302018-06-282010-06-302018-06-282009U0001-2807200912373400http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/186944本研究探討利用非均勻相固體酸觸媒催化製造生質柴油的程序設計。熱力學模式方面，液相與氣相分別採用UNIQUAC活性係數公式以及Redlich-Kwong狀態方程式加以計算液液以及氣液平衡。動力式方面，由於此製程為非均勻相催化故採用Eley-Rideal模式並加以推導其轉酯化與酯化的反應動力式，而後將實驗數據代入回歸出兩組動力式。利用反應之產物會分成有機與甘油兩相，在反應系統內架設分相槽使產物分離並將富含甲醇的甘油相回流至反應器再利用，期能降低反應物甲醇與油料之莫耳比(FR)。藉由反應器之設計方程式(Design Equations)的計算，確立此設計可以有效降低甲醇與油料之莫耳比(FR)與反應所需之觸媒量。 完成五個不同架構之反應系統討論後，再接續藉由整廠程序的設計與年總成本的計算找出其相對應的最適化設計。結論是具有內部回流反應系統的整廠架構由於其後續回收系統能耗較低，使得其年總成本比傳統架構降低了約12%。並以此架構完成同時進行酯化與轉酯化反應之整廠程序的最適化設計。Based-on rigorous thermodynamics and kinetics data, this work utilize UNIQUAC-RK activity coefficient equation and Eley-Rideal kinetics model to calculate the thermodynamic equilibrium and reactions rate more precisely.erify the possibility of decreasing the molar ratio of methanol to oil (FR) as well as the amount of catalyst needed by designing the reaction system with internal recycle of glycerol phase then. The results show that FR lowers down more than 20% when reaction systems designed properly, and it corresponds to lower amount of catalyst needed as well.he last section is to compare the conventional and the proposed systems, including the process which allows esterification and transesterification to be carried out simultaneously. The simulation results show that 12% saving of total annual cost (TAC ) by designing the systems with internal recycle of glycerol phase. And the design of simultaneous esterification and transesterification reactions is feasible. Moreover, with cheaper resource of oil utilized, the minimum TAC is expected.目錄謝 I要 IIIbstract V錄 VII索引 IX索引 XI 緒論 1.1 前言 1.2 文獻回顧 2.3 研究動機與目的 4.4 組織章節 5熱力學與動力學分析 7.1 前言 7.2 代表性物質之選擇 7.3 熱力學模式 10.4 熱力學模式預測之驗證 11.5 動力學分析 13.5.1文獻回顧 13.5.2固體酸觸媒轉酯化動力式之分析 17.5.3固體酸觸媒酯化動力式之分析 23 轉酯化反應系統之設計 25.1 前言與文獻回顧 25.2 單一反應器 27.3 雙重反應器 31.3.1雙重反應器串聯 31.3.2雙重反應器並輔以分相槽移除甘油相產物 34.4 具有內部回流之反應系統 39.4.1單一反應器甘油相回流 39.4.2具有內部甘油相回流之雙重反應器架構 41 生質柴油製程整廠程序設計 45.1前言 45.2具有內部回流之反應系統之整廠程序設計 46.2.1進料設定與產物規範 46.2.2使用內部回流反應系統之整廠程序描述 47.2.3使用內部回流反應系統之整廠程序描述之最適化探討 51.2.4轉酯化反應整廠程序之最適化設計結果討論 56.3傳統反應系統之整廠程序設計 66.3.1使用傳統反應系統之整廠程序描述 66.3.2使用傳統反應系統之整廠最適化設計步驟 73.3.3傳統反應系統之整廠程序之最適化設計結果 74.4不同反應系統設計之整廠程序比較 80.5含游離脂肪酸之進料同時行酯化與轉酯化反應之整廠程序設計結果與討論 81.5.1使用內部回流反應系統同時行酯化與轉酯化反應之整廠程序描述 81.5.2使用內部回流反應系統同時行酯化與轉酯化反應之整廠程序最適化結果 85結論 91錄A 油酯之脂肪酸組成 98錄B CSTR反應器設計方程式 100錄C 年總成本計算公式 1022404821 bytesapplication/pdfen-US固體酸觸媒催化生質柴油製程反應器設計程序設計Heterogeneous biodiesel productionReactor designProcess designthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/186944/1/ntu-98-R96524048-1.pdf