化工制程分

版本：1.0化工製程分離技術簡介技術開發部門：化學工程技術組試驗工廠撰寫：何宗仁中華民國95年6月7日本資料均為機密其所有權暨智慧財產權俱屬工業技術研究院非經許可不得以任何方式翻製或複印Allrightsreserved.NopartofthisconfidentialreportmaybereproducedinanyformofbyanymeanswithoutwrittenpermissionfromUCLITRI.1目錄目錄..............................................................................................................................1化工製程分離技術簡介................................................................................................2一、前言.......................................................................................................................2二、技術介紹...............................................................................................................32.1化工分離程序模擬與設計.............................................................................32.2反應蒸餾技術.................................................................................................42.3高效率節能蒸餾技術.....................................................................................52.3.1共沸/萃取/壓敏蒸餾技術..................................................................52.4高純度蒸餾技術.............................................................................................72.4.1高純度電子化學品精餾技術(HighPurityDistillation)....................72.4.2短程蒸餾技術(Short-PathDistillation)..............................................92.4.3攪拌式薄膜蒸發器設計技術(Thin-FilmEvaporator).....................102.4.4超重力分離技術(Hi-GeeSeparation)..............................................112.4.5高效率蒸餾塔填充物製作與設計...................................................132.5熱整合蒸餾技術...........................................................................................152.5.1內部熱整合蒸餾技術(HeatIntegratedDistillationColumn)..........152.5.2隔板蒸餾技術(DividedWallDistillation)........................................16三、基礎研究設施.....................................................................................................18四、技術應用與實績.................................................................................................20五、未來技術發展.....................................................................................................21六、團隊介紹.............................................................................................................22本資料均為機密其所有權暨智慧財產權俱屬工業技術研究院非經許可不得以任何方式翻製或複印Allrightsreserved.NopartofthisconfidentialreportmaybereproducedinanyformofbyanymeanswithoutwrittenpermissionfromUCLITRI.2化工製程分離技術簡介一、前言工研院材料與化工研究所的化工技術組試驗工廠部門(PilotPlant&EngineeringDepartment)，在早期的聯合工業研究所時代即已成立。這個研究部門多年以來持續不斷地致力於協助國內化工化學相關產業的製程放大研究，特別是在化工製程的分離技術上，具有三十餘年的豐富研究開發經驗，而且持續地將技術與資訊分享給國內化工產業，熱心協助化工廠進行製程改善。所以試驗工廠在國內的化工業界，已經建立相當良好的口碑。在秉持經驗與技術傳承的信念之下，如今的試驗工廠更已是國內化工分離程序相關技術的翹楚。試驗工廠目前所具備的化工分離技術，均是與當今世界上同步的先進分離技術，例如反應蒸餾技術、高效率節能分離技術(共沸/萃取/壓敏蒸餾技術)、高純度電子化學品蒸餾技術，及目前正積極發展的熱整合蒸餾技術(內熱整合蒸餾、隔板蒸餾)等。除此之外，整個研究團隊也包含了完整的化工分離製程之模擬、設計及操作診斷技術專長；豐富的工程設計經驗，也讓國內化工業界可以直接將這些先進的分離技術落實到工廠的應用。為了讓國內化工產業，進一步了解化工組試驗工廠的技術能力與進展，特提供本簡介資料供予參考。內容包含有各項技術介紹、應用實績與未來技術發展等。本資料均為機密其所有權暨智慧財產權俱屬工業技術研究院非經許可不得以任何方式翻製或複印Allrightsreserved.NopartofthisconfidentialreportmaybereproducedinanyformofbyanymeanswithoutwrittenpermissionfromUCLITRI.3二、技術介紹目前試驗工廠在化工分離技術所具備的項目，主要是在蒸餾相關的技術方面。當然，在其它化工分離程序上，如吸收、汽提及液液分離等基礎分離技術，也能立即提供專業的工程設計、計算或技術指導。以下是各個重點技術的簡介：2.1化工分離程序模擬與設計„技術說明化工程序設計與模擬，不論是在化工廠的新建工程或是製程改善，都是相當重要的一環。工研院材化所試驗工廠非常重視本項技術的養成，因此培養了相當多的化工程序設計的專業人才，並且熱心服務產業，並培訓工業界的人才。因此在這些年來，試驗工廠憑藉著專業與經驗，已經累積相當的化工分離技術之能量：‧石化產品分離純化‧醫特化中間體純化‧電子化學品純化‧溶劑回收、純化‧國內蒸餾人才培訓商業化蒸餾工廠設計/統包蒸餾塔去瓶頸研究/改善工程蒸餾塔模擬設計技術批次、連續式蒸餾測試實驗相平衡VLE、LLE實驗Pilotplant批次、連續式蒸餾試驗蒸餾塔內件設計與製造：‧高效率結構填充物‧噴射塔盤‧液體分佈器特殊蒸餾技術︰‧共沸萃取反應敏壓蒸餾‧高純度電子化學品蒸餾服務廠商超過100餘家次‧石化產品分離純化‧醫特化中間體純化‧電子化學品純化‧溶劑回收、純化‧國內蒸餾人才培訓商業化蒸餾工廠設計/統包蒸餾塔去瓶頸研究/改善工程蒸餾塔模擬設計技術批次、連續式蒸餾測試實驗相平衡VLE、LLE實驗Pilotplant批次、連續式蒸餾試驗蒸餾塔內件設計與製造：‧高效率結構填充物‧噴射塔盤‧液體分佈器特殊蒸餾技術︰‧共沸萃取反應敏壓蒸餾‧高純度電子化學品蒸餾服務廠商超過100餘家次„技術規格與特性工研院材化所試驗工廠在分離技術的專業人才約有10人。並且擁有多項分離相關之實驗設施(參考後續說明)，同時藉由電腦輔助軟體，可以快速本資料均為機密其所有權暨智慧財產權俱屬工業技術研究院非經許可不得以任何方式翻製或複印Allrightsreserved.NopartofthisconfidentialreportmaybereproducedinanyformofbyanymeanswithoutwrittenpermissionfromUCLITRI.4分析與評估製程問題或新製程可行性，國內化工產業相當重要的分離技術資源的服務單位。„負責/連絡人員劉文宗/何宗仁/張瑞玉2.2反應蒸餾技術„技術說明反應蒸餾技術是將兩種不同的化工程序單元反應與分離結合成一單元中進行，此技術可簡化化工生產程序，提高生產效率，降低能源的需求，對改善現有化工產業製程有極大的幫助。其概念之衍生如下圖所示意：19801980---節省能源-產品選擇率高低能耗、低污染清潔生產製程低能耗、低污染清潔生產製程反應器反應器蒸餾塔蒸餾塔傳統製程塔底產物塔底產物原料原料原料回收原料回收反應部份反應部份蒸餾塔蒸餾塔反應蒸餾製程塔頂產物塔頂產物塔底產物塔底產物原料原料-產品轉化率高19801980---節省能源-產品選擇率高低能耗、低污染清潔生產製程低能耗、低污染清潔生產製程反應器反應器蒸餾塔蒸餾塔傳統製程塔底產物塔底產物原料原料原料回收原料回收反應部份反應部份蒸餾塔蒸餾塔反應蒸餾製程塔頂產物塔頂產物塔底產物塔底產物原料原料-產品轉化率高„技術特性與應用反應蒸餾技術特別適用於酯化與醚化反應系統，因其反應受到平衡轉化率之限制，平衡反應會趨向濃度低的方向進行。反應蒸餾可有效移去反應之生成物，促使反應方向朝向產物方向進行，當反應中只要不斷移去生成物，它會朝正反應方向進行。因此，反應蒸餾的轉化率可以很高。此外，反應蒸餾亦可減少設備投資成本。因反應器與蒸餾塔結合為一，不但減少一主要設備，亦減少相關管線及儀錶等周邊設備。本資料均為機密其所有權暨智慧財產權俱屬工業技術研究院非經許可不得以任何方式翻製或複印Allrightsreserved.NopartofthisconfidentialreportmaybereproducedinanyformofbyanymeanswithoutwrittenpermissionfromUCLITRI.5反應蒸餾技術範圍涵蓋很廣，包含觸媒填充方式、塔內件設計、反應動力學與相平衡、電腦模擬及廠化設計等。工研院材化所試驗工廠，已經建立一套完整的反應蒸餾試驗工廠，並且以乙酸正丁酯及乙酸乙酯為測試載體，建立相關的反應蒸餾技術。„負責/連絡人員目前試驗工廠可提供酯化反應蒸餾的技術及相關的實驗測試。進一步相關技術資訊，可洽詢：劉彥君/劉文宗2.3高效率節能蒸餾技術2.3.1共沸/萃取/壓敏蒸餾技術„技術說明針對共沸(例如如IPA/H2O)與難分離的物系(如醋酸/水)，加入第三成分使原來兩成份混合物之相對揮發度加大，使其更容易