系統識別號 | U0002-2907201913425900 |
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DOI | 10.6846/TKU.2019.00984 |
論文名稱(中文) | 多成分吸收塔導航系統建立 |
論文名稱(英文) | Development of a Navigation System for the Operation of multi-component absorption Columns |
第三語言論文名稱 | |
校院名稱 | 淡江大學 |
系所名稱(中文) | 化學工程與材料工程學系碩士班 |
系所名稱(英文) | Department of Chemical and Materials Engineering |
外國學位學校名稱 | |
外國學位學院名稱 | |
外國學位研究所名稱 | |
學年度 | 107 |
學期 | 2 |
出版年 | 108 |
研究生(中文) | 林宗裕 |
研究生(英文) | Zong-Yu Lin |
學號 | 606400330 |
學位類別 | 碩士 |
語言別 | 繁體中文 |
第二語言別 | |
口試日期 | 2019-07-04 |
論文頁數 | 87頁 |
口試委員 |
指導教授
-
陳逸航(yihhang@mail.tku.edu.tw)
委員 - 何宗仁(Stand_Ho@itri.org.tw) 委員 - 張煖(nhchang@mail.tku.edu.tw) |
關鍵字(中) |
操作導引 吸收塔 分離 效率模式 |
關鍵字(英) |
Operational Guidance Absorption Column Separation efficiency model |
第三語言關鍵字 | |
學科別分類 | |
中文摘要 |
隨著工廠各種條件的變化,現場人員需要調整操作條件使產品符合生產規格,但現階段現場人員還是透過經驗進行調整,在這個過程中,造成了不必要的能源浪費,若有操作導引系統可以提供客觀的數據預測,可以減少因現場人為因素造成不當操作的問題。本研究之目標是在Excel-VBA平台上建立含板效率之蒸餾塔平衡模型,這個模型可作為導引系統的基礎,程式是撰寫適用於包含二甲基乙酰胺、乙酸、3-甲基吡啶、甘油、水與氮氣等成分之多組成塔。 |
英文摘要 |
According to the change of the operation conditions of a plant, operators must to adjust the operating conditions to meet product specifications, however, the wasting of energy could due to inappropriate operations. There force, a good navigation system could reduce the energy consumption. The objective of this study is to develop an equilibrium model of the distillation column on Excel-VBA platform with tray efficiency. The model can be used as the basis of a navigation system, the model was coded for the multi-component column containing components such as Dimethylacetamide, Acetic acid, 3-Methylpyridine, Glycerin, Water and Nitrogen. |
第三語言摘要 | |
論文目次 |
目錄 中文摘要 I 英文摘要 II 目錄 III 圖目錄 VI 表目錄 VIII 第一章 實習簡介 1 1.1 實習機構簡介 1 1.2 實習內容概述 2 1.3 實習心得與自我期許 7 第二章 緒論 8 2.1 前言 8 2.2 文獻回顧 12 2.2.1 蒸餾塔模式收斂方法 12 2.2.2 效率模型的計算 13 2.3 動機與目的 16 2.4 產品及市場概況 16 2.5 可行性及利基分析 17 2.6 論文架構 17 第三章 蒸餾塔平衡模式建立 18 3.1 多成份蒸餾塔數學模式 19 3.2 熱力學模式 21 3.2.1相平衡常數計算 21 3.2.2熱焓計算 24 3.3 設計自由度分析 25 3.4 蒸餾塔求解方法-內外演算法(Inside-Out Algorithms) 27 3.4.1 蒸餾塔平衡模式之求解步驟 28 3.4.2 各迭代變量定義與MESH方程改寫 30 3.4.2 布羅伊登法(Broyden method) 35 3.5 操作介面建立 37 3.6 蒸餾塔平衡模式驗證 39 3.6.1 基本個案建立 39 3.6.2 產品預測結果 40 3.6.3 操作預測結果 42 3.6.4 蒸餾塔模式預測 43 第四章 規整填充塔效率模型建立 45 4.1 F.R.I構建質傳效率模型 45 4.1.1 理論板相當高度(HETP) 45 4.1.2 壓降 53 4.2 物性計算 56 4.2.1 密度計算(莫耳體積) 56 4.2.2 黏度計算 57 4.2.3 擴散係數計算 58 4.2.4 表面張力計算 60 4.2.5 逸壓係數計算 61 4.3 填料的輸入介面 64 4.4 含效率模型之蒸餾塔內外演算法求解步驟 65 4.5 蒸餾塔效率模型驗證 69 4.5.1 實廠蒸餾塔簡介 69 4.5.2 實廠蒸餾塔數據比對 70 第五章 結論與未來展望 75 參考文獻 76 附錄 78 圖目錄 圖1 工業技術研究院光復院區大樓及實驗設施 1 圖2 NH3與NH4+百分比對pH之關係 (25℃)(佛羅里達州環境保護部化學實驗室方法手冊) 3 圖3 氣體吸收設備及實驗系統 4 圖4 自動滴定儀 5 圖5 真蒸蒸餾設備及實驗系統 6 圖6 批次蒸餾塔與附屬設備 7 圖7 化工業各能耗比例(經濟部能源局統計月報(2017)) 8 圖8 板式塔與填充塔內部構造簡圖 10 圖9 程式運行模式 16 圖10 多成份蒸餾塔單元流程圖 18 圖11 1stOpt迴歸結果 23 圖12 不同溫度下N2亨利常數比較 23 圖13 蒸餾塔內外演算法之求解步驟(Simandl and Svrcekwu,1991) 27 圖14 蒸餾塔條件設定介面 37 圖15 蒸餾塔猜值設定介面 38 圖16 模擬結果介面 38 圖17 多組成蒸餾塔平衡模式-產品預測 39 圖18 多組成蒸餾塔平衡模式-操作條件預測 40 圖19 多組成蒸餾塔平衡模式塔內溫度與組成分布-產品預測 42 圖20 多組成蒸餾塔平衡模式塔內溫度與組成分布-操作條件預測 43 圖21 多組成蒸餾塔平衡模式進料組成變化之塔內分佈 43 圖22 填充床高度影響示意圖(藍點為液體分布) 48 圖23 液體返混效應影響示意圖(藍點為液體分布、紅點為氣體分布) 49 圖24 駝峰效應影響示意圖(藍點為液體分布、紅點為氣體分布) 51 圖25 填料資訊設定 64 圖26 含效率之蒸餾塔內外演算法(Inside-Out Algorithms)之求解步驟 65 圖27 VOCs廢氣溶劑回收塔 69 圖28蒸餾塔效率模型驗證-塔板溫度分布 71 圖29 更新後蒸餾塔條件設定介面 72 圖30 不同濕度下溫度分布比較 73 圖31 不同濕度塔頂與塔底關鍵組成比較 74 表目錄 表1 實習期間參與工作 2 表2 各規整填充物的參數計算模型 14 表3 各規整填充物的參數計算模型(續) 15 表4 不同溫度下的γ_(N2,HOAC)^∞ 22 表5 不同溫度下的γ_(N2,Water)^∞ 22 表6 獨立方程式與變數數目 26 表7 不同操作條件下的ERRORRL1 30 表8 多組成蒸餾塔平衡模式塔頂液相出口物流模擬結果 40 表9 多組成蒸餾塔平衡模式塔頂氣相出口物流模擬結果 41 表10 多組成蒸餾塔平衡模式塔底液相出口物流模擬結果 41 表11 多組成蒸餾塔平衡模式操作條件預測結果 42 表12 多組成蒸餾塔平衡模式進料組成變化之操作條件模擬結果 44 表13 蒸餾塔效率模型驗證-塔頂與塔底組成 (wt%) 70 表14 活性係數相關參數-1 78 表15 活性係數相關參數-2 78 表16 活性係數相關參數-3 79 表17 活性係數相關參數-4 79 表18 活性係數相關參數-5 79 表19 活性係數相關參數-6 79 表20 亨利常數相關參數 80 表21 飽和蒸汽壓相關參數 81 表22 熱焓相關參數-1 82 表23 熱焓相關參數-2 82 表24 液相密度相關參數 83 表25 氣相黏度相關參數 84 表26 液相黏度相關參數 84 表27 擴散係數相關參數 85 表28 表面張力相關參數 86 表29 逸壓係數相關參數-1 87 表30 逸壓係數相關參數-2 87 |
參考文獻 |
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