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化工

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篇名 110學年大學部學生程序設計競賽
卷期 69:6
作者 蕭育翔呂政芃
頁次 055-060
出刊日期 202212

中文摘要

甲醇是化學工業重要的中間化合物,也 是未來重要的替代燃料,除了擁有極高且逐 年攀升的市場需求量,近年因應全球暖化問 題,工業與電力設施必須採取二氧化碳捕獲 措施,利用捕獲之二氧化碳生產化學工業重 要基本原料甲醇是二氧化碳減量與碳循環的 具體實現。傳統甲醇製造路徑以天然氣經重 組反應生成的合成氣(一氧化碳與氫氣)作 為原料,相較於一氧化碳,二氧化碳性質較 安定’反應條件與製程設計對經濟可行性更 顯重要。針對使用純度高於99%的二氧化碳與 氫氣,年產2萬噸純度高於99.8wt%甲醇的 設計規格,一個基本個案設計顯示需要的主 要設備包括進料壓縮、等溫固定床反應器、 氣提塔與蒸餾塔,反應器的化學劑量數 (Stoichiometric Number)為 2.066,二氧 化碳單趟轉化率為39.9%,因需要大量的未 反應原料回流,導致設備與操作成本的提 高。相較於基本個案設計,三種優化設計個 案為(l)Lurgi專利的兩段反應程序、(2)朗 肯循環將反應熱利用於壓縮功、(3)熱整合 蒸餾,目的分別為提高原物料使用效率、降 低壓縮電力耗用,以及降低分離塔熱能耗 用。以經濟效益考量 > 熱整合蒸餾優化設計 為最佳方案,相較於基本個案,設備成本可 以降低約1,688萬元,公用設施可以減少約 1,580萬元/年。然而,優化設計仍無法獲 利,在年利率為5%,使用年限30年之條件 下,總投資成本約為新台幣9億元,不含折 舊之製造成本約為新臺幣33,321元/噸甲 醇,高於當前傳統方式製造的甲醇市價(約 為新臺幣11,200〜16,800元/噸甲醇)。因 為利用二氧化碳作為原料與節能的設計,優 化設計可獲得1.56公噸二氧化碳/公噸甲醇 的減碳效益。

英文摘要

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