TW475059B

TW475059B - Apparatus and process for monitor and control of an ammoxidation reactor with a fourier transform infrared spectrometer

Info

Publication number: TW475059B
Application number: TW089106074A
Authority: TW
Inventors: Hector L Casal; Nazaneen Asker; Michael J Seely; Linda L Nero; Jean A Baldwin
Original assignee: Bp Amoco Corp
Priority date: 1999-04-01
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2002-02-01
Also published as: CN100357724C; DE10084432T1; US20040023407A1; US20020055175A1; AU4048400A; US6607447B2; WO2000060336A1; US6284196B1; CN1345416A

Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 '^ ---------B7 五、發明說明（1 ) 本發明的技術領域本發明疋關於藉由傅里葉轉換紅外光譜（FT调來進仃在-氨氧化反應器的流出物中多數的組成確認與量化，同時使用所獲知的该些資料以預備控制及最適化該氨氧化反應。發明的背景本發明發現可以使用在丙烯和丙院的氨氧化以產生丙烯腈，和其他一般烯烴、鏈烷烴和其他的起始物以產生相應的亞硝酸鹽。這反應以廣為人知且被說明於，舉例來說 ’美國專利第3,642,930號（烯烴）或美國專利第4,897,5〇4號 (鏈烷烴），該些發明在此處被併入參考資料中。大體上， u亥氨氧化法反應是接觸該烯烴或鏈烷烴反應物（或其他的起始物）在蒸汽相中和氧及氨接觸，並且以一個特別的氨氧化法催化劑在高溫及大氣壓或接近大氣壓情況中被完成。該反應可以在相同的方式中，同時與該專利，93〇或，5〇4 中所提及的條件下進行。除了烯烴和鏈烷烴之外，氧化的烷烴也可以用已知的氨氧化法催化劑進行氨氧化。舉例來說，醇類諸如異丙醇、正丙醇、t-丁醇，和醛類如丙烯醛和異丁烯醛能迅速地轉換成亞石肖自文鹽。同常该些起始物是含有三或四個碳原子的烯烴和鏈烷烴。將烯烴、醇類和醛類轉換成相應的亞硝酸鹽是廣為人知且被說明於，舉例來說，美國專利第 3,642,930號和第4,897,504號，及其他標準由公司的專利中。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4

ttr---------Μ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 475059 A7 -------B7 _ 五、發明說明（2 ) c請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁〕下列在本發明中之背景與其說明中對該氨氧化反應的說明可使用一個烯烴，有時為了舉例說明的目的可以明確地使用丙烯。本發明沒有如此的限制，而且可以使用除了烯烴之外，任一已知的起始物以及包括鏈烷烴之特定物。而進步5兒明的是，在所熟先其技藝的人已經瞭解到，可能需要調整該方法，其包括依據所使用的特定起始物以及所想要生產之產物，而改變所使用的觸媒。此處為了方便之故，忒词碳氫化物”是指該有機的饋料，它可以是指烯烴、鏈烷烴或其他已知的氨氧化法饋料。經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製在監測和控制氨氧化法反應中，在工業中迄今已經可以基於該反應器在先前所獲得的試驗結果，來實際操作該反應器，其中該試驗結果是由品質控制程序，如已知的，，回收試驗’’中獲得的。回收試驗是對在該流出的水流收集樣品及[或]對所收集之該氨氧化法反應的產物（也就是一天的產量）進行實驗室化學分析。回收試車最少需要數個小時進行，所以不能提供同時期即時的氨氧化法反應資料。基於這些理由，回收試驗僅能提供關於該氨氧化反應的操作參數的後績資料。在工業上已經久尋可以迅速的分析反應產物，同時可以提供及時資料的方法，以允許在反應期間’意即即時的控制及最適化該氨氧化反應。發明摘要在一實施例中’本發明是一個用以確認及量化由一個氨氧化反應器的流出物流中的成份的裝置，其包括一個微處理機和一個有可使部份流出物可以通過的樣品槽的FT- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 475059 A7

475059 五、發明說明（4 A7 B7 猫在該樣品槽中的該部份，同時在選定的紅外線波長範圍中獲得吸收料資料；㈣對每—流出物至少—個樣品；㈣對該至y個樣品進行至少_次的回收試驗分析，以獲得在每樣口口中之美一個該些成份的定量資料；和（a」)藉由該吸收率資料與該定量的資料之間的關連而決定每一個省弩成伤的权正曲線;⑻藉由進行上述的步驟⑹)和(以) 而獲知在4氨氧化反應器之操作流出物的該些每一成份的即時吸收率身料，同時在一個程式化的微處理機中計算，因此可由該校正曲線與該即時吸收率資料，而得該些操作 :出物的定量資料；和⑷基於該即時的量化資料而控制该乳氧化反應器以獲得至少一個該些成份的最適化生產。在一個實施例中’該氨氧化反應器被操作以便生產丙烯腈。在-個實施例中，丙稀腈是由饋進的丙稀所產生的。同時下面的說明是特別用來描述本發明運用在一個丙烯胯的情況。應注意的是這只是作說明之用，而且本發明可以廣泛地運用在氨氧化反應器上，而不是作為限制。因此，本發明提供在該反應發生期間，一個在氨氧化反應器中改善控制與立即進行該反應最適化所需的即時資料、疋以可長1供長時期的即時分析與程序控制。圖式的概要說明第1圖是一個FT-IR光譜儀的光學部份的示意圖。第2圖是-個丙烯腈反應器和與本發明的一個實施例一致的FT-IR裝置的示意圖。第3圖是一個根據本發明的一個實施例，而被用以分本紙張尺錢巾國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐')

. k ^---------Μ I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -n H · 7 475059 A7 五、發明說明（5 B7 智慧財產局員工消費合作社印製析-個丙烯腈反應器流出運作控制而用之妒，同時提供該反應器的衣罝的示意圖。譜。第4圖是-―反應器流出之流出一“ 第5A-5J圖是在一個丙稀勝反應器，其中丙稀是—石山風化合物的饋料，之流出物的十個各別成份㈣收光二氫化r物在—個丙稀晴反應器，其中丙婦是一碳百分: = 個各別成份的™爾 H驗相百分比值的圖，其巾該削料疋有效的’每個曲線圖顯示—個各別成份的值。第7圖是根據根據不同實驗室之不同分析師使用不同的FTIR系統，分別進行回收試驗分析，而在每—個情況中的以不同等級之丙婦為饋料，所得之兩個不同丙稀腈反應器的流«的丙稀腈之F顶莫爾％對莫爾％值的圖。第8圖疋以丙歸為饋料的丙烯腈反應器流出物的丙烯腈之簡莫爾％對莫爾％值的圖，其中所有的FTIR莫爾％均使用該模式’同時所有的莫爾％值是由回收試驗分析而得。 ’ 詳細說明傅里葉轉換紅外線（FT-IR)光譜是使用輻射形式的紅外線（IR)的能量，在該電磁光譜中它是介於可見光與微波之間。第1圖是一個FT_IR光譜儀丨的光學部份的示意圖，其可被使用來獲得一個依據本發明之丙烯腈反應器的組合訂線本紙張尺度適用中國國家標準（CWWA4規格（21〇 x 297公爱 475059 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（6 流出物的IR光譜。在第i圖中所顯示的IR光譜儀1示意圖是代表在一個實施例中的BOMEM Michelson FTIR光譜儀 ’其包含一個邁克生干涉計。在該FT-IR中，將被分析的樣品是被放在或通過一個FT-IR樣品槽2中，該樣品槽被特別地設計使紅外線（IR)波長的光穿透。由一個寬光譜爪光源3所產生的紅外線輻射通過一個fT_IR樣品槽2中，同時遊歷到一個敏感的IR偵測器4。由光源3而來的IR輻射被一個干涉計5分開，使得該IR輻射沿著有稍微不同路徑長度的路徑而通過該樣品槽2，並且到達該ir偵測器4。該些不同的路徑長度是與該IR輻射不同的波長一致。一些波長的 IR可被該樣品吸收，其藉由特定吸收帶的出現而顯示出特定分子鍵的存在。當它掃過一個汛輻射的光譜時，該偵測器4根據經兩個不同路徑，其中之一通過該ftjr樣品槽2 ’而到達該偵測器4之IR輻射的相對強度的變化而產生一個訊號。一部電腦進行一傅里葉變換，以將該時間調變的強度變化轉換成一個樣品吸收對波長的光譜。該儀器所產生之吸收對輻射波長的光譜被稱為IR光譜。該特定光譜吸收帶的分析，可允許該樣品之該些成份的確認。被用以產生該圖式的訊號也可以被送到一個微處理機裡用來作該些許多結果的計算的記憶裝置中。第丨圖中的樣品槽2是一個假象因為它的實際尺寸和位置可因該樣品源，諸如在一工業的生產設定中，舉例來說如一個丙烯腈反應器，的安排而廣泛的改變。在本發明中，由一丙烯腈反應器流出物而來之多數的泰紙張尺度適財_家標準（CNS)A4規格⑵Q χ挪公髮） -------------- 裝--------訂---------線 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 475059 A7 五、發明說明（7 成份的FT-IR光譜的吸收帶將被分析。不過，該些多數的成份的每一個無法在一純淨態中個別地被分析，以確定它特出的吸收帶。然而，由該丙烯腈反應器的實際流出物、所進行之相對應的回收試驗分析收集的許多光譜，同時藉由使用尖端的電腦的運算，對於該流出物中的多數成份的每一個的定量與定性之關連可以被形成。由丙烯腈反應器而來的實際流出物，包含在稍後的運作流出物中之該些組合的多數成份。在該些流出物中被用來作校正之該多數成份的每一個的相對量是相似於在該操作中的流出物的該些成份的相對量。結果任何的干擾應該是相似的，而且可以被抵銷。由於該定量關係，校正曲線可以被建立，因此在丙烯腈反應器的流出物之多數成份的每一個多數成份的每一個可以被確認與定量。因此，丙烯腈反應器的流出物重複地被分析，而且藉由電腦程式每個多數成份的特出吸收帶均可被確認出來，同時可以被關連至由傳統回收試驗分析所得之每一個成份的量。用來獲得該些校正曲線的步驟的細節將如下所示。氨氧化反應器和FT_IR儀器 / 任一個氧氣源可以被應用於該氨氧化反應方法中。在 -個實施例中是使用线。在一實施例中，用氧氣與氮氣的混合物。基於經濟的原因，通常較好是使用空氣作為該氧氣源。在一個實施例中，使用氧氣氛子且可以獲得相似的結果。基於程序控制的理由，諸如空氣之氧氣與氮本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）訂線部智慧財產局員工消費社印製 Α7

I 1 訂 I I I 先閱讀背面之注意事項再填本頁裝線 475059 A7

475059 A7 B7 五、發明說明（W ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 中该催化劑是附著在一被固定支撐的固體中。該反應器ι〇可以被放置在如砂浴12的總體之中，以提供在氨氧化反應中所應用之高溫的一個熱源。當氨氧化反應是一個放熱反應’第2圖中顯示的試驗規格反應器如反應器1 〇，必須應用額外的熱以維持該反應器10在一可以進行反應所需的溫度水準。除了該反應產生的熱外，該砂浴i 2是由一個外在的熱源被加熱，且是該試驗規格反應器1〇中的熱源。當通常應用在一個流體化或固定化床氨氧化反應器時，下列各項說明特別是指該流體化床反應器。那些熟悉的技藝有助於認識與了解該些差異，同時需認清本發明沒有限制在一個特定形式的氨氧化反應器。如第2圖所顯示，該反應器10可能包括一個在該反應器1 〇較低的部份之擔板14。三個饋料，意即該碳氫化合物、氨和氧（在一個實施例中是空氣的形式），被注射進入該反應器10較低的部份。該空氣經由一個在該擋板14之下的一個空氣線16被注入。該碳氫化合物饋料與氨經由一個組合的饋料線18而被注射至稍高於該擋板14處。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製如第2圖所顯示，該反應器1〇可能進一步包括一系列的混合板20，其中可以確定該些氣體的反應物，與在該反應器中的該些固體催化劑是完全且緊密的接觸。第2圖中所顯示的該些混合板20是示意的，而且應該了解可以使用各種不同的混合元件的實施例。在該反應器1〇的上面部份是一個過濾材或過濾器22。該過濾器22准許那些氣體的產物和任何未反應的氣體反應物經過，但是阻止固體材料如 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）五、發明說明（u ) 该催化劑粒子通過。在_實施例中，該過濾器22可能是一個，風式分離器。大體上，該過濾器22是一用以分離固體孝氣體的裝置。經由該過濾器22，該反應㈣i 〇的内部是與一個流出物線24作流體連接。該流出物線24將該流出物由4丙稀胯反應器帶至-個清洗器26，在那裡進行產物回收，和可選擇地之反應物再循環儀器（未顯示）。該流出物線24被加熱以維持所有的反應器產線是維持纟氣體狀，如上述及第2圖所示。將流出物攜帶至該清洗㈣的所有線應該破加熱，而且此加熱應該被維持在一相當恆定的溫度經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

如第2圖所示，該些流出物線24能包括一個三通或了連接器28，在此處-個側流出物線3〇可以由該主要的流出線24分出。該側流出物線3〇實質上是可能比該主要的流出線24更小。該側流出物線3〇被加熱，如上述及第2圖^示。該側流出物線30也包括一個關閉閥32和一個淨化閥μ。一個ft-IR光譜儀的樣品槽36被放置在該側流出物㈣中。在第2和第3圖中的樣品槽36相當於第i圖中的樣品槽2。該樣品槽36可能放置在該主要的流出線以上，在一個商業㈣程序中這不是較佳的，因為大量的氣體產物離開該氣氧化反應器10(第2圖），或一個商業化規袼氨氧化反應器 1〇〇(第3圖），同時需要該相當大小的樣品槽。 ° 如第2圖所示，具有第一與第二氮氣淨化線38、40。該第一氮氣淨化線38被提供用來淨化該整個側流出物線刊，同時在進入該樣品槽36或該反應器系統被關掉之前，

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱

(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 用來除去该流出物的痕跡。當該三向閥28被設定，藉此該侧μ出物線30由該流出物線24被關閉，該關閉閥32被關閉，同時該淨化閥34被打開，該第一氮氣線38之氮氣被用來淨化该整個側流出物線30，包括該樣品槽36。該第二氮氣淨化線40被提供僅用來淨化用作校正與背景測定之該樣品槽36。為了要淨化該樣品槽36，它將會關閉一個樣品槽之關閉閥42，以避免反應器的流出物的進入。當氮氣進入並通過忒樣品槽36時，關閉該關閉閥32，同時打開至少一個淨化閥，諸如淨化閥34。如第2圖所示，該流出物線24包括一樣品閥44。該樣 σ口閥44可被用來移除樣品以用來作化學分析，諸如回收試驗分析。除此之外，回收試驗樣品可以由一個第二樣品閥 46中移除。在被用來作為本發明之？1^爪光譜儀的回收試驗分析中，該些樣品是由該品槽36下游之該第二樣品閥46 被收集。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製第3圖是根據本發明的一個實施例，用來分析一個丙婦腈反應器之流出物，同時該反應器的操作控制的一個儀器之一個示意圖。其中第3圖的該些元件與第2圖中相同。相同的參考字標被使用，而且其說明被省略。為了簡化，一些元件沒有顯示在第3圖中。在第3圖中的該反應系統包括商業化規格的尽應器ι〇〇。β反應器100在某些方面是不同於第2圖中所顯示的反應器10 ’其關連將說明於後。該反應器1〇〇不包括一個砂浴作為熱源。在一商業化規格的反應器中，如反應器1〇〇， 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

475059 A7 ____B7 五、發明說明（13 ) 放熱的氨氧化反應所產生的熱量是大於維持該反應所需的熱量。在該反應器100中熱必須移除以控制該反應，而不是要加熱以維持讜反應。因此，如下面比較完整的說明，該反應100的溫度控制it常是藉由調節由該反應器移除的熱量，而非如一個較小的反應器如第2圖中所顯示的反應器10之調節所加的熱量來進行。該反應器100包括一個用以將該氣體饋料分配至該反應器的工具。在一個實施例中，該反應器10()包括一個第一多孔管分布器102和一個第二多孔管分布器1〇4。該第一多孔管分布為102將該空氣或其他含有氧氣的饋料饋進並分配至該反應器100。如第3圖的實施例所示，該第一多孔管分布器102可被放置在該擋板14的水平之下或附近。該第二多孔管分布器104將氨和碳氫化合物饋料饋進並分配至該反應器100。如第3圖的實施例所示，該第二多孔管分布器該第二多孔管分布器104可被放置在該擋板14的水平之上，同時是在該第一多孔管分布器1〇2的水平之上。在其他的實施例中，可用其他已知分配工具，諸如一或較多的噴射混合器、注射器、阻隔流混合器、多數的喷嘴式入口或多數的多孔管分布器。如第3圖所示，該儀器包括一個ft-IR光譜儀48，其中該樣品槽36是FT-IR光譜儀的一部份。該FT-IR光譜儀48 包括那些如第1圖所示之光學系統、一個讯源和一個汛偵測器，和電路以測量來自該爪源且到達該IR偵測器和樣品槽36的IR輻射的強度。該FT_IR光譜儀48進一步包括產生本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---------線 16 475059 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

^--------^---------^ (請先閱讀背面之注咅心事項再填寫本頁) A7 ---------一五、發明說明（Μ ) 吸收率資料的電路和一個可以一起輸出該吸收率資料和光源的波長等資料的輸出設備。FT_IR光譜儀的詳細構造及操作可見於熟悉的技藝中，在此除非本發明所需要，不再作進一步說明。如第3圖所示，該FT_IR光譜儀48可以一起輸出該吸收率負料和IR光源的波長等資料，且經由一個輸出線52而被連接到一個微處理機5〇。該微處理機5〇經由一輸入線54而被連接到一個輸入設備56，以用來將校正資料與數據、回收試驗數據和其他訊息輸入該微處理機5〇。該輸入設備56可包含一個用來鍵入數據的鍵盤，其可能被連接到一個額外的、可能是無限的，產生或提供校正數據的微處理機。該微處理機50也可能被連接到其他如由一個數據收集記憶設備的裝置。該微微處理機5〇被程式化，以基於由FT-IR光譜儀46所得之吸收率數據及由該輸入設備56所得之校正數據，來定量由該丙烯腈反應器1 〇〇之流出物中的该些成份。如第3圖所示，該微處理機50經由一個輸出線58而附在一個反應器控制器60上。該反應器控制器60藉由一條反應器控制線62與該反應器1〇〇交流，而控制該反應器1〇〇的運作。該反應器控制器60操控一套將該些饋進該反應器的流量控制閥。在一實施例中，伴隨該丙烯腈反應器的各種不同控制閥是氣動的，而且可在該微處理機傳輸一個電氣訊號至一個將該店的訊號轉換成一個氣動訊號時被作動。該氣動訊號依已知的形式依序打開或關閉或調整該個別的本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） 17 475059 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

. ^--------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 ----------- 五、發明說明（I5 ) 控制閥。該些反應物的大流量控制閥包括一個空氣調節閥64、一個石反虱化合物饋進控制閥66和一個氨控制閥68。在說明在第 2突擊第3圖的空氣線16時，該空氣線16帶有空氣，其流至該反應器100的流量是由空氣調節閥64所控制。同樣地，該些組合的饋料線18帶有組合的碳氫化合物和氨將饋至該反應器100 ’其流量是分別受該碳氫化合物控制閥66和氨控制閥68所控制。基於該微處理機50的輸出，經由那些輸入線58，該反應器控制器60也經由該反應器輸入線62而控制反應器的條件诸如内部反應裔溫度和壓力、饋料線16和18的溫度，和該流出物線24的溫度。該反應器控制器60控制流進該反應器的冷卻水的流量，因而使該反應器1〇〇的溫度也被控制。该冷卻系統沒有顯示在該些圖式中。該反應器條件、反應物的流量和其它的參數，如反應器溫度和加入或移除的熱量，可以經由該微處理機50的輸出和產物所需的分佈情況’其可以由人工設定，而被該反應器控制器6〇精確地控制。如先前技藝所瞭解的，該反應器控制器6〇可包括，舉例來說一個進一步的微處理機和一個輸入裝置，藉此操作者可以選擇變數，以調整並最適化在該反應器1 〇〇的特別產品的生產。在一個實施例中，FT-IR光譜儀48中的樣品槽36是與一個有ZnSe視窗，且由不鏽鋼所建構的丙烯腈反應器一起被使用，而使該丙烯腈反應器的流出物可以通過在本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 18 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 -~~ --B7_____ 五、發明說明（16 ) -- $些視®之間的樣品㈣内部，藉此使得舰光束通過該肌出物。在一個實施例中，樣品槽36的路徑長是1〇cm。 $品槽36的溫度被維持在相當高的水準，如上述使得該些 μ出物線是維持在—個均句的氣體狀態。在_個實施例中 ’該：出物線和該樣品槽36的溫度是被維持在大約赋在個實施例中，該流出物線和該樣品槽36的溫度是被維持在大約150 c。很重要的是在該樣品槽％的溫度是維寺疋而且在校正時以及此處使用所設定的校正之生產試驗時，在該樣品槽36裡的溫度是相同的。第4和5 Α至5J圖顯所示樣品的!^-^光譜圖。在第4和 5A至5J圖顯所示樣品光譜圖的解析度是。第 4圖是一個丙烯腈反應器之示範的流出物的卩丁-灰光譜圖，它是由如第3圖所示之示意儀器在2〇〇它且其尺度是在γ_ 軸上有滿尺度下所獲得。第4圖的FTV[R光譜圖的波數是在 500cm到40〇〇cm-i。如一般的技藝中，在本規格中之電磁光譜的IR區域，波數是指每公分的波數，也就是每公分波的數目，或只公分的倒數，cnr1。第5A-5J圖中的每一個圖是多數的成份之十個成份的 FT-IR光譜圖。其可經常被發現於可測量的和重要的量而收集於室溫下的丙烯腈反應器流出物，其尺度是該最大的峰巔是在Y-軸上是滿格的，而且被平順化來降低其解析度以符合在鬲溫下所獲得之組合流出物的光譜，如第4圖所示。第5A圖是範圍在1200cm·1至801cm-1之間的丙烯腈 (AN)的FT-IR光譜。第5B圖是範圍在i200cm•丨至8〇lcm·^ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） J------------- --------訂---------I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 19 475059 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7_ 五、發明說明（17 ) 間的乙腈的FT-IR光譜。第5C圖是範圍在1200cm·1至801 cm·1之間的丙烯（Pro)的FT-IR光譜。第5D圖是範圍在1200 cm·1至801cm·1之間的氨（NH3)的FT-IR光譜。第5E圖是範圍在3350cm·1至3250 cm·1之間的氫氰酸（HCN)的FT-IR光譜。第5F圖是範圍在2230cm·1至2050cm·1之間的一氧化碳 (CQ)的FT-IR光譜。第5G圖是範圍在2400cm·1至2300cm·1 之間的二氧化碳（C02)的FT-IR光譜。第5H圖是範圍在 2133cm·1至1241cm-1之間的水（H20)的FT-IR光譜。第51圖是範圍在3500cm-1至801cm·1之間的丙烯醛（Ain)的FT-IR 光譜。第5J圖是範圍在4000cm·1至801 cnr1之間的丙烯酸 (AA)的 FT-IR光譜。該十個成份的每一個的光譜是在室溫下收集的，同時該混合的丙烯腈反應器流出物的光譜是在200°C下收集。所顯示之這十個成份的各個光譜是作為說明之用。雖然可能因為其它的成份而與其它的峰重疊，而且因為溫度的差異在波數上有稍微的偏移，該十個成份的每一個的光譜峰均出現在該混合的丙烯腈反應器流出物光譜中。基於這個與其它的理由，本發明的校正曲線應該可以使用組合的流出物以及這些組合流出物的回收試驗分析而得，而非由個別的成份的光譜來獲得校正曲線。第4和5A至5 J圖顯所示的FT-IR光譜圖是利擇BOMEM Michelson FT-IR光譜儀而得，如第1圖的示意圖且被說明於上。該丙烯腈反應器的流出物，或它的一部份被導引至裝在BOMEM邁克生FT-IR光譜儀中的的36中。由該光譜本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 20 -------：------ 裝--------訂--------丨線 r (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 475059 A7 B7 五、發明說明（18 ) 儀48而來的輸出送到微處理機50，其中載有專注的軟體，諸如說明於下之BOMEM的CAAP軟體。為了準備校正曲線，同時收集該FT-IR數據，該流出物的一個樣品被收集以作為回收試驗分析之用。通常，當數據被收集來以製備該校正曲線時，每一個被收集之揮芣試驗樣品的多數FT-IR 光譜均被收集。識別與定量校正程序用於本發明中的軟體是BOMEM的連續自動化分析程式（CAAP)。該BOMEM CAAP軟體被設計用來給BOMEM FT-IR光譜儀用。該BOMEM CAAP軟體被用來獲得校正數據與校正曲線，而且適合該BOMEM FT-IR光譜儀系統在此處的說明用途。一個使用CAAP軟體所寫的程式，用來紀錄與儲存通過該FT-IR樣品槽之流出物的光譜。該程式是使用該軟體，但其中的工作就像是一個在試算表或文字處理程式中的巨集。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製在發展本發明的校正曲線中，總數420個FT-IR光譜被紀錄，同時每十個光譜圖被分呈一組，共被分成42組。在一組中的十個光譜的每一個均可對應於一個回收分析試驗。每十個一組的光譜是在2 4分鐘之内被紀錄’在此時間該回收試驗分析被連續的收集。42個光譜中的38個實際上是符合個別的回收分析試驗，對於某些流出物樣品有些重複組也被紀錄，其中僅有單——個回收試驗分析樣品被收集在每一組這樣的十個光譜的每一個光譜被檢視是否有 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 475059 A7 B7 五、發明說明（19 ) 異常的雜訊存在，檢視分析一的問題，同時破定該十個光譜的一致性。每一個被選的光譜有其代表性。在光譜中沒有一些缺陷存在時，該些每十個一組的光譜中的第五個光譜通常被選擇用來發展該校正方程式或曲線。因此，此處用來作為說明例的的校正組包括38個光譜和38組伴隨的回收試驗分析結果。部份最小平方（PLS)可被用來檢視吸收帶變數與濃度數據變數。PLS摘出成份中所謂的因素，而直接關連到這兩組變數。該些成份依據關連的遞減順序被抽出。在分解期間PLS實際上是使用濃度資料以協助確認相關的吸收帶。含有較高的成份值的光譜有比該些低數值的光譜有更大的權值。這個程序產生一組關於於該光譜數據的向量和相應的數值，以及一組關於於該成分濃度的向量和相應的數值。這兩組數值被回歸並且獲得一關連的向量，其在此處被作為流出物中的成份以及伴隨之FT-IR光譜數據之校正曲線。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製為了要交叉驗證該方法與所得的校正曲線，大約3〇% 的光譜和伴隨的回收試驗結果省略該校正曲線，而且較遲被分析。其中此處所用之數據與該些校正曲線已經被證實有效的，該程序包括由計算中保留大約3〇%的FT-IR光譜數據和伴隨的回收試驗分析、決定該校正曲線，然後該保留的數據逐一被積分，同時再做一次校正。再重新決定校正曲線的程序的同時’其它的數據被保留，如此重複。這個程序最小化了基於在該FT-IR光譜中莫爾百分比數據與 22 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 475059

五、發明說明（2〇 ) 無規的變化之間的關連而發展的模型的可能性，該光譜不會隨著用來建立該校正曲線的特定式樣的濃度的改變而變化。除了刖面確認的程序外，該校準和交叉確認的標準差可以被計算。在本發明發展期間，可以觀察到該FT_IR光譜的基線有偶發的偏移。為了要消除在每一光譜中該基線變化的效應，在每一光譜被量測後立即藉由將在該光譜中的吸收率數據點減掉在2523cm·1的吸收率來進行基線校正。這個校正可被程式化而且已經被用在此處前述之量測中。根據本發明所得的光譜應該進行這個校正。此校正可以除去在該校準和該操作樣品中又該光譜的定量計算值而產生的基線偏移。由该些確認的程序和標準差及交叉確認的計算，顯示該校正曲線執跡，可以切合由標準實驗釋回收試驗分析所獲知之該丙稀腈反應器的流出物的多數的成份的實際濃度。在這些技術之間的主要差異是在該丙烯腈反應器成份的濃度計算和FT-IR數據收集可以提供立即、即時的成份濃度，另一方面該回收試驗分析需要許多小時以提供相同的定量結果。因為該回收試驗分析的時間限制，它不能夠立即地提供控制該反應器所需的即時資料。因此，FT_IR 的技術和由校正曲線所獲得的即時資料的電腦分析，可以被用來即時控制和最適化該丙烯腈反應器的即時操作。下列表中顯示出，該十個可能存在於丙烯腈反應器的流出物之各別成份的每一個的該些光譜範圍，em-i，以及由一個舉例說明的校正曲線所獲得的確認標準差本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

i . —It----I--I I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 23 475059 A7 B7_ 五、發明說明（21 ) 表1 成份光譜範圍，cnr1 SEV 丙婦腈 780-900 992-1200 1850-2000 0.15 丙嫦 800-920 0.03 氨氣 844-850 0.18 二氧化碳 2241-2299 0.11 一氧化碳 2156-2200 0.06 氫氰酸 3252-3285 0.04 水 1960-1975 0.25 乙腈 800-1500 0.02 丙烯醛 1658-1750 0.015 丙烯酸 1140-1180 0.014 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製該SEV可由下列方程式計算丨她，)2SEV='』- \ η 其中Yk是回收試驗濃度，Υρ是使用該FTIR模式的濃度，而η是在該組FTIR光譜與回收試驗樣品中的樣品數。如此處的說明，一個特定的樣品的Υρ值是可藉由非該組樣品所發展的模式，一個已知的方法如交叉驗證來計算，而且該SEV有時候被認為是交叉驗證的標準差。第6A-6J圖是以丙烯為饋料之丙烯腈反應器的流出物的十個成份的回收試驗分析之卩丁1尺莫爾％對莫爵％值的圖。對於每個曲線圖而言，該被確認的FTIR莫爾％值對由回收試驗分析所量測的莫爾％值作圖。第6A-6J圖是表示可以用於本發明之微處理器的該些校正曲線，以計算在丙烯 ---·---^------ 4^·-------訂--------I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 24 五、發明說明（22 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製睛反應器流出物的該些成份的含量。在第6 a圖中顯示丙烯腈校正曲線，其中直線是由方程式而得，同時顯示基於所得之數據而獲得該直線的相關係數，R2。在第6B圖中顯示丙烯校正曲線，其中直線是由方程式而得，同時顯示基於所得之數據而獲得該直線的相關係數，R2。在第6(：圖中顯不氨（NH3)校正曲線，其中直線是由方程式而得，同時顯示基於所得之數據而獲得該直線的相關係數，r2。在第6D圖中顯示二氧化碳（c〇2)校正曲線，其中直線是由方程式而得，同時顯示基於所得之數據而獲得該直線的相關係數，R2。在第6E圖中顯示一氧化碳（c〇)校正曲線，其中直線疋由方程式而得，同時顯示基於所得之數據而獲得該直線的相關係數，R2。在第好圖中顯示氫氰酸（HCn) 校正曲線，其中直線是由方程式而得，同時顯示基於所得之數據而獲得該直線的相關係數，R2。第圖中顯示乙腈校正曲線，其中直線是由方程式而得，同時顯示基於所得之數據而獲得該直線的相關係數，r2。在第6H圖中顯不丙烯醛校正曲線，其中直線是由方程式而得，同時顯示基於所得之數據而獲得該直線的相關係數，R2。在第61圓中顯示丙烯酸校正曲線，其中直線是由方程式而得，同時顯不基於所得之數據而獲得該直線的相關係數，R2。在第 6J圖中顯不水（HW)校正曲線，其中直線是由方程式而得，同時顯示基於所得之數據而獲得該直線的相關係數，y 〇第7圖是圖是以不同等級之丙烯為饋料的兩個不同丙 475059 A7 B7 五、發明說明（23 ) 烯腈反應器的流出物的丙烯腈之FTIR莫爾％對莫爾％值的圖。第7圖是根據兩個不同丙烯腈反應器的流出物，由不同實驗室之分析師使用不同的FTIR系統，分別進行回收試驗分析而得之圖示。在每一個情況中的FT-IR數據可以由上述的步驟加以確認。除了該圖外，其中也顯示由方程式而得之直線和基於所得之數據而獲得該直線的相關係數，R2 〇該數據被記錄一段長時間以測試該校正步驟以及該方法的長時間安定性與再現性。在數據收集期間，該饋進的氣體相當廣泛的改變其性質。該實驗被執行以確定所發展的校正模式已經包含所有的可能之可變性。該圖顯示本發明的方法是合適的。經濟部智慧財与—卜’FL 7丨」第8圖是以丙烯為饋料的丙烯腈反應器流出物的丙烯腈之卩丁111莫爾％對莫爾％值的圖，其中所有的FTIR莫爾％均使用該模式，同時所有的莫爾％值是由回收試驗分析而得，其中也顯示由方程式而得之直線和基於所得之數據而獲得該直線的相關係數，R2。在此圖中，所有可用的FT-IR 數據均被用於決定由該些可用之丙烯腈校正曲線而得的 FTIR莫爾％，同時對由回收試驗分析對所收集之相對的 FT-IR數據進行分析而的的回收試驗莫爾％值作圖。對於丙烯腈而言，該圖顯示由本發明所獲得的？丁111莫爾％數據與和該FTIR莫爾％數據比較之回收試驗莫爾％數據之間可以獲得預期的優異的關連性。在該FT-IR樣品槽中的壓力可能影響該校正與所得的分析結果。該FT-IR樣品槽有一定的體積，而且通常是放本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 475059 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（24 ) 置在一定的溫度中。因此在該FT-IR樣品槽中的熱與壓力的增加’可關連到在該FT·職品槽中有較多數目的由該丙烯腈反應器而來之流出物的該些成份分子。摩例的變化曰使由FT-IR光谱儀所記錄的該些光譜的峰變寬。這些峰可能因為該些各個的峰的微差變寬而進一步被扭曲，因為壓力在不同分子的不同化學鍵上有不同的效應，這些變動產生IR的吸收。基於這些原因，在一恆定的壓力下操作該 FT-IR樣品槽是很重要的，更重要的是在操作期間，在該 FT-IR樣品槽中的壓力應該與被用來建立該校正曲線所些儀器的壓力相同。詳細的統計校正步驟部伤最小平方（PLS)是一已經被用於光譜與層析數據之定量分析技術。該技術最後被用於如下述方程式之比爾定律（Beefs law)上。 A{ = CjK! 其中Ai是在一定的波長或波數的吸收率，q是造成該吸收的成份的濃度，而h是該成份的吸收度常數。使用比爾定律，可以計算出一個已知濃度的成份的吸收度，然後藉著簡單的測量該吸收率以及使用計算所得之吸收度常數，可以計算含有該有興趣的成分之未知樣品的濃度。雖然該技術允許使用許多不同的波長作為用於比爾定律的因子上，PLS假設一特定的成份的濃度與測量值有一些線性關係。對一含有不同成份的一個混合物而言，每一個成份的比爾定律可寫成：本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 27 ]11„ —t--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 475059 Α7 五、發明說明（25 )

Ax^CxKn^ C2K2l+E1 八二^ C2K12+ C1K22+E2 其中Ei和E2是剩餘誤差，一般是因為儀器和樣品處理所造成。如果兩個吸收率之間沒有關係（A> A2)時，可以個別地解出每一個方程式。因為比爾定律具有加成性，這些方程式可以同時被解出，因此在一個單一的光譜中的兩個吸收率之間會有一些干擾： A!- a2= c2k2+e2 當其牽涉一個以上的成份時，可以使用矩陣的方法。在矩陣中該上述的方程式可以寫成： A(n，p) - C(n m)K(m,p) + E(n，p) 其中η疋杈正樣品的數目，p是波長數目，而m是該些成份的數目。在矩陣記號法中，上述的方程式可以寫成：

A=CK+E 對於該吸收度係數的該些方程式，與該些數據之最佳的最小平方線性湊合可以使用電腦而得。一旦對於該反矩陣的這些方程式被解出，該κ矩陣可以被用於預測未知物的濃度。這個定量分析的方法是已知的^陣或古典最小平方（CLS)法。如果-或多個成分的濃度是未知時，該κ吸收度係數的解將會有-些明顯的誤差。-個解決的方法是重新安排比爾定律，而且濃度可寫成是吸收率的函數： --------------- 裝--------訂---------線 . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

28 475059 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（26 對一含有兩個成份的一個混合物而言，該方程式可改寫成： C1 = A/n+Ei C2= Α2Ρ12+ Α/η+Ε〗即便疋M S亥第一成份的濃度是未知時，該吸收率常數（p) 也可以使用言亥些上述的方程式計算出纟。將濃度寫成是吸收率的函數，並解出該P矩陣是已知的p矩陣或反最小平方（ILS)法。該PLS運算法是由CLS和ILS方法衍生而來，而且與已知的PCR運算法相似。該些PLS和PCR運算法和他們的一般目的也與該CLS和ILS方法相似。在一含有兩個成份的一個混合物的實施例中，該系統有兩個獨立變數。其意思是說該混合物的光譜可以用該純成份八和純成份B的光譜的加成而被重新建構。事實上，特別是在IR情況中，不是那麼簡單。它通常有一些儀器或樣品變化或在純成份A和純成份B之間有一些產生一些中間成份的交互作用，或如该光谱的吸收帶形狀或基線的改變存在。但是，即便是在一個複雜如IR光譜的系統中，會有一定數目獨立的變化光譜當其加總在一起時，可以重建該混合物的光譜。在pLS 和PCR中，比爾定律可改寫成： A=TB+E , 其中B是已知作為該負荷向量或負荷因數之獨立的不同的光譜的數目’而且T是每一個光譜因該被加成而重建該混合物光谱的量，同時其是所知的比數。通常，每種光譜的

--------------- ^-----------------^ . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 475059 A7 五、發明說明（27 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製置是因成分的濃度而定。這個方法減少複雜性，而且可以使用少數的負荷來建構或模擬未知物的光譜。因為總是使用相同的負荷去模擬該未知物，在不同成份濃度的光譜之間的唯一差異是每一負荷或每一比數的量。因為該些比數對於每一個個別的成份的濃度與該目標光譜是唯一的，在 CLS和ILS方程式中的吸收率項可以被比數所取代。為了要建立一個簡化的數據表示方法，也就是比數和負荷，可以使用光譜分解。這個方法也是已知的主成份分析（PCA)，它可以下述步驟進行·· 1. 計算所有目標（或校正）光譜的平均。 2. 比較在該目標組中每一光譜與該平均光譜，同時計算它們之間的變化。這是第一負荷向量。 3. 計算在該目標組中每一来|並肉_ &曰 T甘尤°曰内負何向置的量。該值是該比數。 4. 對該目標組中每-光譜，計算負荷（負荷向量乘以該數）分佈，同時由每一目標光譜減掉該負荷。 5·使用該所得的目標數據，並用其取代原始數據。對每個目標樣品重複步驟1至5。該計算的比數被用於進行ILS，以計算每一個目標你品的濃度。進行PCA或光譜分解可以獲得該數據的一: 表示法’同時進行回歸以獲得該校正矩陣，即是所知的pa 運算法。 PLS與PCR有關’同時兩者都有進行光讀分解。不過這兩個技術之間的主要差異是在如何進行分解的步驟比樣在 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 30 475059 A7 五、發明說明（28 PCR中，該些光譜是依據數據之間的最大差異作分解。在 PLS中，該光譜分解是依據濃度作加權。意思是有較高數值之吸收帶比該較低值的吸收帶有更重的加權。因此，使用PLS計算所得的負荷向量是相當不同於該Pcr負荷向量在PLS和PCR中，該數據壓縮步驟可藉由僅保留一部份明顯且排除雜訊（或不相關的資料）的資料來完成。通常，該重要的資料部分被假定是在一些該第一因子，同時該雜訊部份被限制在該些因子的餘項之中。使用者必須決定校正用的因子有多少個是重要的。一個選擇該些因子的最適化數目的方法是使用該PRESS如下面所提出的標準。訂決定使用於PLS和PCR中的因子的數目是在建構一個模型中最重要的步驟。藉由使用足夠的因子而獲得一個平衡，以說明在該數據組中的明顯變化，而會使用太多的因子來湊合該模型。線一個最適化該些因子的最適化數目的方法是評估該 PRESS(預測平方之殘餘誤差總和）值，該pRESS* 一下述步驟計算： 1 ·省略在该目標組中該些樣品之一，使用該殘餘以進行該分解步驟，並獲得該校正矩陣。 2·使用該校正矩陣預測被遺留下來的樣品的濃度。 3·計算預測濃度與該實際濃度之間的差異。這就是一個單一的 PRESS 值。 4.現在將先前所留下的樣品併入，但是由下另一個樣品同本紙張尺用中國國家標準（CNS；)A4規格咖χ挪公髮〉 475059 A7

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（29 ) 時以一個因子預測該濃度。計算該殘數的平方和並將其加至先前的PRESS中。 5.對校正中整組的所有因子重複步驟1至4。另一個決定該些因子最適化數目的方法是計算預測的標準差（SEP)。SEP的定義為 ^P=[(Ed2.N*D2)/N-l]1/2 其中d是預測與實際值之間的差異，〇是該預測與該實際值之間差異的平均值，N是在該目標組中樣品的數目。該 SEV對於遠關連的性質提供一個總體的預估，而且提供一個用於該PLS分析中之因子（意即IR吸收帶）數目的選擇之準則。在理想的情形中，該PRESS和SER值應該是在前幾個因子之中的最大值，之後它們因該減少，然後再增加。理論上’在該PRESS和SER值到達他們的最小值，就是在該模型中所用之因子的最適當數目。在PLS中，通常有如下之三種形式的分離物： 0)不同於在該目標組中其他樣品光譜的光譜，諸如有解析度較差或反常的吸收帶之光譜； (b)有錯誤濃度值的樣品的光譜，諸如被污染的樣品； (0濃度值同於其他樣品的濃度之樣品的光譜。形式（a)和（b)的分離物是因為儀器誤差和較舞的樣品處理技術所造成。一旦，這些類型被確認為是分離物，他們應該從該校正模型中被排除。形式（c)的分離物是所知的獨特樣品。樣品的這些形式是特出的，因為他們的濃度本纸張尺度翻 J * ^ ^--------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 32 475059 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ----------- B7___ 五、發明綱（30 ) " " 值與制標組的其他樣品比較是太高或太低的。不論所包二的k些樣σ口疋否依許多的因子而定，因為沒有更多的樣品的濃度與其相同，而使這些樣品突出於其他樣品，因而被標示是”獨特的”。較特別的考量是，在進行該系統的操作以準備該校正時，該些值是否是預期的。重要的是要將其由幵/式⑷和（b)中確認並區別出該些獨特的樣品。如果有-個獨特的樣品被涵蓋在有更多的形式⑷或⑻之該校正組中時，會出現一個問題。在此情況中，如果有一個樣 2不再研究的該些樣品範圍之中時，會獲得_個假的校正範圍。舉例來說，考慮一濃度範圍在2到15個單位的10樣 °口有枚正組。如果有一濃度值為30的樣品包含在最後的校正組中，而且該正確的濃度範圍應該是在2到15個單位之間，所獲得的校正範圍實際上會在2到3〇個單位之間。在此情況中，落在該15到30個單位之間的結果可能不是正確的。 °亥處理权正數據的步驟，包括可以在一個微處理器中進行忒杈正曲線的準備。在一實施例中，該微處理器被程式化，以計算用於定量由丙烯腈反應器而來之流出物中每一個成份的校正數據。在一實施例中，該微處理器被程式化’以輸出每一個該些多數的成份的定量結果。在一實施例中’該定量數據被輸出至與該丙烯腈反應器溝通之反應器控制器。在一實施例中，該反應器控制器被設計成，基於該定性的數據而調節並控制該丙烯腈反應器的運作。在實知例中’該反應器控制器是由一被程式化的微處理器本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） 33

丨. , Μ--------1---------.Μ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 475059 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ----__— —_ 五、發明說明（31 ) 所控制以㈣，並根據由FT_IR所衍生的定量數據而最適化該丙稀腈反應器。在-實施例中，控制該反應器控制器的微處理器是不同的微處理器，同時該微處理器被:式1 以控制該反應器控制器，因此可以控制並最適化該丙烯腈反應器。下面第2表包括可以藉由本發明系統所獲得的說明例結果。第2表中所顯示的數據表示3個試驗分析，其中基於由該反應器的流出物之該些成份的即時定量分析，本發明的裝置與方法被使用來控制並最適化該丙婦勝反應器的操作。在進行此處說明的實驗法中，是使用此處說明的設備。該設備包括一個微處理機和一個FT_IR光譜儀，其中該微處理機被程式化，以基於由該FT_IR*譜儀所獲得的吸收率，以及由該FT-IR樣品槽中進行回收試驗分析所獲得之校正數據，來確定並定量該些多數的成份。對於每一個實驗而言，用於每一個多數的成份之校正曲線已經由此處說明的方法製備。對於每一個實驗而言，在以該微處理器控制該丙烯腈反應器的流出物操作，以及啟動該反應|§控制器之前，可以獲得一起始的即時FT-IR 吸收率數據。該起始的ft-ir吸收率數據可被用來計算該轉換率與產率，如第2表中之"BEFORE”欄所顯示。該起始的FT-IR吸收率被輸至由該起始的fT-IR吸收率與該些成份的校正曲線計算該操作的流出物的即時定量資料的微處理器。然後該反應器的控制被轉移至該微處理器以及被允許控制該丙烯腈反應器運作之反應器控制器，以基於該定本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 34 ! 1 ------- ^--------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 475059 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（32 ) 量數據來最適化該丙烯腈成份的生產。該用於最適化操作流出物的吸收率數據顯示於第2表的”AFTER”欄中。如以本發明方法所獲得的定量數據的確認，顯示於第2表的 ’’AFTER’’欄，藉由標準的化學回收試驗分析所得的數據顯示於該"RECOVERY RUN”欄中。如表所示，藉由控制本發明的方法提供優異的結果，因此而可最適化該丙烯腈反應器的運作。如分析試驗結果所示，由該FT-IR與微處理器所獲得之轉換率與產率的即時結果，與需要更耗時的化學回收試驗分析所獲得的結果非常一致。第2表 BEFORE AFTER RECOVERY RUN 樣品轉換率產率轉換率產率轉換率產率 1 73.123 56.443 98.5 73.51 97.57 75.31 2 78.864 62.886 98.5 77.89 98.31 78.40 3 65.204 49.601 98.5 73.40 98.66 75.05 在本發明伴隨此處特定的實施例被說明的同時，根據先前說明的技藝，它顯然有許多選擇、修正與變化存在。因此，它包含所有在該附錄申請專利範圍的精神與寬廣範圍之選擇與修正。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 35 -------------- 裝·-------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 475059 A7 ____ B7 五、發明說明（33 ) 元件標號對照經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1-.FT-IR光譜儀 36…樣品槽 2…樣品槽 38、40…氮氣淨化線 3…IR光源 44…樣品閥 4…IR偵測器 46…第二樣品閥 5…干涉計 48…光譜儀 10…丙烯腈反應器 50…微處理機 12…砂浴 52".FT-IR輸出線 14…擋板 56…輸入設備 16…空氣線 58…輸出線 18…饋料線 60…反應器控制器 20…混合板 62…反應器控制線 22…過濾器 64…空氣調節閥 24…流出物 66…探清化物饋進調節閥 26…清洗器 68…氨控制閥 28…T-連接器 100…商業化丙烯腈反應器 30…測流出物線 102…多孔分佈器 32…關閉閥 104…第二多孔分佈器 34…淨化閥 ---Λ----^------ 裝--------訂---------線- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 36

Claims

475059 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 1· 一種用來確認與量化在一氨氧化反應器之流出物的成份的裝置，其包括：一個微處理器，和一個FT-IR光譜儀，其有一個可使部份之該流出物通過的樣品槽、一個可以發射紅外線且使該紅外線通過该流出物的紅外線光源、一個紅外線偵測器以偵測在選定的紅外線波長的紅外線的穿透量，同時產生因該些組成之紅外線的吸收而產生的吸收率數據，其中該每一個成份吸收在一個或多個紅線波長下的紅外線，以及一個輸出裝置以將該吸收率資料傳至該微處理器，其中該微處理器是可以被程式化，以依據所得之吸收率資料和校正資料，而確定與量化每一個之該些多數的成份，該校正資料可以由在該樣品槽之回收試驗分析和校正分析而得。 2·如申請專利範圍第1項的一個裝置，進一步包括一個使該微處理器可以用來儲存每一個該些多數的成份之該校正數據的記憶裝置。 3·如申请專利範圍第1項的一個裝置，進一步包括用於輸出每一個該些多數的成份之定量數據的輸出裝置。 4·如申請專利範圍第3項的一個裝置，進一步包括一個溝通該氨氧化反應器之該反應控制器，而且該反應器控制器被設計成基於該定量數據而調節並控制該氨氧化反應器的運作。 1 χ 297公釐） (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) ----------------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 37 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 _ C8 ------------- 六、申請專利範圍 ~ 时申明專利|巳圍第4項的一個裝置，其中該反應器控制讀制-個或多個反應器溫度、反應器内部壓力、空氣饋料、碳氫化物饋料和氨的饋料。 =申明專利圍第4項的-個|置，其中該反應器控制器是被該微處理器控制。如申明專利範圍第i項的一個襞置，進一步包括用於顯不輸進微處理器與由該微處理器輸出的數據的顯示器〇 8·如申請專利範圍第2項的一個裝置，其中被提供至該記隐裝置的该校正數據可以由該氨氧化反應器的流出物獲得。 9·如申請專利範圍第1項的一個裝置，其中該氨氧化反應器被運作用以生產丙烯腈。 ι〇·種用以確認與量化在一氨氧化反應器之流出物的成份的方法，其包括： (A) 將部份之該流出物導入通過在傅里葉轉換光譜儀中的一個樣品槽； (B) 以在多數的紅外線波長之紅外能量掃瞄在該樣品槽中的該部份，其中該每一個成份吸收在一個或多個紅線波長之紅外線； (C) 偵測通過該樣品槽之紅外線，同時產生每一個成份的吸收度數據；和 (D) 藉由在一可程式化微處理器中比較每一個成份之該吸收度數據與校正曲線，來定量每一個成份以量本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I------i ---1 策--------訂----111 I (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 38 475059 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 ____§___ 六、申請專利範圍化該些成份。 11·如申請專利範圍第10項的一個方法，進一步包括每一個該些多數的成份之輸出定量結果。 12. 如申研專利範圍第丨丨項的一個方法，其中該定量數據被輸出至-個溝通該氨氧化反應器之反應器控制器，而且邊反應器控制器被設計成基於該定量數據而調節並控制該氨氧化反應器的運作。 13. 如:請專利範㈣12項的—個方法，其中該反應器控制器是被該微處理器控制。 14·如申請專利範圍㈣項的—個方法，其中該反應器控制器控制一個或多個反應器溫度、反應器内部壓力、空氣饋料、碳氫化物饋料和氨的饋料。 15.如申請專利範圍第1〇項的一個方法，進一步包括用於顯示輸進微處理器與由該微處理器輸出的數據的顯示器。 16· =申請專利範圍㈣項的—個方法其中該校正曲線疋藉由對4氨氧化反應器的流出物，在該樣品槽中進行回收試驗分析與校正分析而獲得之校正曲線計算而來，該校正分析是使用步驟（Α)、^)和（(：）來進行。 17.如：請專利範圍第10項的一個方法，其中該氨氧化反應器被運作用以生產丙烯腈。 18·二種基於由該氨氧化反應器之流出物的成份的即時定 »分析，而控制該氨氧化反應器運作的方法，包括·· ⑷藉由分析含有該些成份之每_個多數的流 -------------^-----------------^ I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

39 475059 A8 B8 C8

請先閱讀背面之注項再填 ί裝頁I 訂 475059 A8B8C8D8 六

申#專&範圍第18項的—個方法，其中該量化的結果被輸出至-個溝通該氨氧化反應器之反應器控制器 ’而且錢應器控制器被設計成基於該定量數據而調節並控制該氨氧化反應器的運作。 22·”:"利範圍第18項的-個方法，其中該反應器控制器是被該微處理器控制。 23.如申料利範圍第18項的—個方法，其中其中該氨氧化反應器被運作用以生產丙烯腈。 -------1-----^------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) —訂---------線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格mo X 297公釐）