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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 化學工程學系
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/99444
標題: 三種不同蒸餾序列之控制策略開發
Control Strategy Development for Three Different Distillation Sequences
作者: 李佳穎
Chia-Yin Lee
指導教授: 吳哲夫
Jeffrey D. Ward
關鍵字: 蒸餾,堆疊式側線分離序列,隔板塔,製程控制,三苯,
Distillation,Stacked Side-stream Sequence,Dividing-Wall Column,Process control,BTX,
出版年 : 2025
學位: 碩士
摘要: 儘管蒸餾的能耗高,但它仍然是分離揮發性混合物最廣泛使用的方法,每年約佔全球能源消耗的 3%。傳統的蒸餾程序存在重混效應,這會降低分離效率並增加能量需求。為了解決這些問題,雖然已提出如分隔壁塔(Dividing-Wall Columns, DWCs)等能量強化策略,但這些方法在控制上存在挑戰,尤其是在僅使用單一再沸器時需管理蒸氣分流。相比之下,堆疊複合蒸餾程序(或稱堆疊側線程序)透過側線抽取來減少重混效應,並藉由整合的再沸器-冷凝器熱交換器降低能耗。此設計不需蒸氣分流,但也帶來了新的控制挑戰:由於熱整合,系統失去了兩個控制自由度。值得注意的是,目前尚無針對堆疊側線程序控制性能的系統性研究。在本研究中,我們比較了傳統蒸餾程序、分隔壁塔與堆疊複合程序於等摩分離 BTX(三苯:苯、甲苯、二甲苯)時的動態控制行為。結果顯示,堆疊複合程序不僅具備優異的節能效果,亦展現出比分隔壁塔更佳的可控性,是一種具可行性與操作性的永續蒸餾設計方案。
Distillation remains the most widely used method for separating mixtures of volatile substances despite its high energy consumption, accounting for approximately 3% of global energy use annually. Traditional distillation sequences usually suffer from remixing effects that reduce separation efficiency and increase energy demand. The most widely-studied method for reducing the remixing effect is thermal coupling, including its embodiment as a dividing-wall column. Recently, however an alternative method called the stacked side-stream sequence has been shown to perform better in most cases. Dividing-wall columns face control challenges—particularly the need to manage vapor splits when only a single reboiler is used. A stacked side-stream sequence does not have a vapor split, but it introduces a different control challenge: the loss of two degrees of freedom due to thermal integration of a reboiler and a condenser. While hundreds of papers have been written on the control of dividing-wall columns, no prior studies have compared the control performance of stacked side-stream sequences with that of dividing-wall columns and conventional two-column sequences. Therefore, in this study, the dynamic control behavior of the conventional distillation sequence, the dividing-wall column, and the stacked side-stream sequence for the separation of BTX (benzene, toluene, xylene). Results show that the stacked side-stream sequence not only achieves superior energy savings but also demonstrates better controllability than the DWC, making it a promising option for sustainable and operable process design.
URI: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/99444
DOI: 10.6342/NTU202502737
全文授權: 未授權
電子全文公開日期: N/A
顯示於系所單位:化學工程學系

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