熱整合反應蒸餾塔應用於乙酸甲酯水解系統 | 食品添加物合法業者資訊網

在加壓的操作下,將可以使得反應蒸餾塔發生內部或外部的熱傳,進而達到熱整合的效果;乙酸甲酯水解係微吸熱反應,在操作壓力,溫度提高的條件下,亦加快系統的反應速率(reaction ...

摘要：

本論文將介紹兩種利用加壓技術的熱整合反應蒸餾塔:內部熱整合反應蒸餾塔(r-HIDiC),與雙效熱整合反應蒸餾塔(r-FS),並實際應用於乙酸甲酯水解反應蒸餾系統(林禹德 2006).在加壓的操作下,將可以使得反應蒸餾塔發生內部或外部的熱傳,進而達到熱整合的效果;乙酸甲酯水解係微吸熱反應,在操作壓力,溫度提高的條件下,亦加快系統的反應速率(reaction rate),並提升平衡常數(equilibrium constant),使得反應轉化率變好,而系統所需的觸媒量亦可以減少.在最適化的設計下,r-HIDiC約有27 %的節能效果而r-FS則有38 %.但由於r-HIDiC必須使用價格昂貴的設備裝置-氣體壓縮機且其耗費61.9 %的總設備成本與31.3 %的總水電,蒸氣費用,使得r-HIDiC之年總成本(TAC)高出傳統反應蒸餾塔約33 %,因此就經濟層面來看,r-HIDiC並無好處.相較之下,r-FS有較好的經濟效益並可以節省15.2 %的操作成本以及6.4 %的TAC;雖然r-FS是由兩根反應蒸餾塔所組成,但在加壓與進料負載量減半的操作下,每根反應蒸餾塔都較原來的小,所以其設備成本與傳統反應蒸餾塔相去不遠.經由節能效益與經濟面的分析,對乙酸甲酯水解反應系統而言,r-FS係為較好的熱整合架構.因此,我們將探討r-FS的動態控制策略,其控制架構將有三種:CS1~CS3.為了達到產物的規格,我們將第二根分離塔底液位視為系統內水庫存量的大小,用來控制新鮮水入料流量,以滿足化學計量平衡.在溫度控制下將造成產品組成偏差;但是其偏差很小,亦在可以接受的範圍內.這些控制架構在進料組成擾動皆有良好的排除效果;此外,控制架構CS3在進料流量擾動的排除效果優於CS1與CS2.關鍵詞:反應蒸餾塔,內部熱整合,雙效熱整合,乙酸甲酯水解,節能技術,壓力轉移.