蒸餾與氣相滲透複合製程在異丙醇分離的應用

Hybrid Process of Distillation and Vapor Permeation in the Application of Isopropyl Alcohol Separation

廖建華

指導教授 ： 汪上曉

國立清華大學/工學院/化學工程學系/碩士(2014年)

摘要

蒸餾與薄膜分離的複合製程概念最先在1950年代被提出來，在後來的文獻中，亦有眾多方向的探討。然而，文獻鮮少探討蒸餾與薄膜分離的複合製程中，薄膜的何種性質是影響整體製程的關鍵。此外，對於膜材既定的觀念與性質指標在設計複合製程中是否仍舊適合，仍需進一步的探討。本論文為實現薄膜分離系統的商業效益，使用模擬軟體Aspen Plus V8.4，配合氣相滲透(Vapor Permeantion)實驗數據，整合傳統分離程序與薄膜分離蒸發系統，針對蒸餾與氣相滲透的複合製程，探討了原有對膜材的觀念與指標是否仍舊適合，並且探討不同濃度的異丙醇進料案例中，薄膜性質對於製程操作成本的影響，並與傳統製程進行經濟成本的評估，得到了以下結論：
1.相對於透過量/選擇率會因條件變動，Permeance(m3/m2 hr bar)為評估的指標更適當。
2.針對低濃度(共沸組成的左邊)異丙醇進料
D-VP-D(Distillation-Vapor Permeation-Distillation)：高LW是關鍵，進入考慮的製程。
D-VP(Distillation-Vapor Permeation)：(1)即使有高LW與高(LW/LIPA)，亦不進入考慮的製程。(2)在真空度提高，目標純度由99.95wt%降低為99.6wt%的條件下，節省37%的成本，結論與文獻中的D-PV製程設計相同。
※LW：Permeance of Water，LIPA：Permeance of IPA。
3.針對高濃度(共沸組成的右邊)異丙醇進料
D-VP-D：高LW是關鍵，節省約56%的成本。
D-VP：需擁有高(LW/LIPA) ，進入考慮的製程。

關鍵字

蒸餾 ； 氣相滲透 ； 複合製程 ； 異丙醇 ； 薄膜

參考文獻

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