酜酸酐之製程研究：流體化床反應器vs.填充床反應器

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Title:	酜酸酐之製程研究：流體化床反應器vs.填充床反應器
Authors:	陳錫仁;戴邱惠;劉繼允;李寧
Keywords:	流體化床;填充床;淘析現象;爆炸界限;酜酸酐
Date:	2017-11-17
Issue Date:	2018-04-26 12:12:07 (UTC+8)
Abstract:	酜酸酐是最重要的有機化工原料之一，其主要衍生物有鄰苯二甲酸二丁酯、二辛酯和二異丁酯等，用作PVC等的塑化劑 (容易加工及變軟)。本研究分別以流體化床反應器與填充床反應器進行酜酸酐程序之全廠製程設計。在模擬過程中因考慮製程的安全，故酜酸酐製程之原料鄰二甲苯與空氣的進料比，流體化床反應器為5 mol%，填充床反應器為1 mol%。在兩種不同反應器製程上，皆以酜酸酐 (PA) 年產量為七萬公噸、純度達99.9 mol%、馬來酐 (MA) 純度大於95 mol%為設計目標。反應器熱能的利用上，流體化床反應器製程所產生之蒸汽量：(1)反應器內之高壓蒸汽量為2,446 kmol/h，(2)反應器外之高壓蒸汽量為199 kmol/h、中壓蒸汽量為148 kmol/h、低壓蒸汽量為81 kmol/h；而填充床反應器製程產生之蒸汽量為：(1)反應器內之高壓蒸汽量為3,794 kmol/h，(2)反應器外之高壓蒸汽量為669 kmol/h、中壓蒸汽量為533 kmol/h、低壓蒸汽量為190 kmol/hr。另外對於流體化床反應器與填充床反應器產製酜酸酐製程進行熱能整合，以求有效達到節能減碳之目的。經過熱能整合後的流體化床製程，其熱公用設施節省32%的能源，冷公用設施節省37%；在填充床反應器的製程上，熱公用設施節省27%，冷公用設施節省28%。不同反應器的製程比較上吾人發現：(1)流體化床反應器因空氣進料少，故CO2生成量較少；(2)在反應器熱能的利用上，蒸汽產生總量填充床多於流體化床程序；(3)就高壓蒸汽產生量而言，填充床反應器也多於流體化床反應器，(4)製程安全方面，流體化床反應器在進行高放熱氧化反應由於觸媒粒子的均勻混和作用下較為安全。本研究之流體化床反應器與填充床反應器產製酜酸酐的全廠製程設計，主要使用 “Aspen Plus” 與 “SuperTarget” 兩種化工程序軟體，分別用於程序合成與設計、狹點分析及換熱器網路合成。
Relation:	2017台灣化學工程學會64週年年會
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