研究生: |
李寶田 |
---|---|
論文名稱: |
高爐氣的燃燒尾氣之二氧化碳捕捉的溶劑評估 Solvent Assessment of CO2 Capture from Blast Furnace Vent |
指導教授: | 鄭西顯 |
口試委員: |
汪上曉
錢義隆 陳誠亮 鄭西顯 |
學位類別: |
碩士 Master |
系所名稱: |
工學院 - 化學工程學系 Department of Chemical Engineering |
論文出版年: | 2012 |
畢業學年度: | 100 |
語文別: | 中文 |
論文頁數: | 80 |
中文關鍵詞: | 二氧化碳捕捉 、化學吸收 、洩溢量檢測 、PZ 、DETA 、MEA |
相關次數: | 點閱:2 下載:0 |
分享至: |
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報 |
二氧化碳的排放造成全球氣候變遷,是近年來世界各國所重視的課題。未來除了提高能源使用效率外,捕捉二氧化碳之回收,可減少大氣中二氧化碳的濃度;為此我們在一鋼鐵廠建立一個吸收脫附實驗工場,以不同的吸收劑作為相關操作研究的依據,並提供幾種方法來達到節能的結果。
本論文的主要研究成果為下列 :
1. 出口醇胺洩溢量結果
量測在吸收脫附實驗工場以30wt%MEA為吸收劑,在最佳操作條件下吸收塔與再生塔塔頂出口氣體醇胺的洩溢量。吸收塔塔頂出口醇胺洩溢量為145ppm,再生塔塔頂出口因為沒有量測到醇胺,所以我們可以保證低於4.63ppm,如果再吸收塔塔頂加裝一個冷凝器,可使吸收塔塔頂出口洩溢量大幅下降,而量測到的數據,可作為未來工廠出口二氧化碳產品再利用以及工廠排放廢氣的指標。
2. 30wt%MEA最佳操作條件
使用現今工廠中常使用的30wt%MEA水溶液為吸收劑,在去除率90%以上及100kg CO2/day的標準下,找尋30wt%MEA的最佳操作條件。實驗結果其最佳操作條件為迴流量105kg/hr,有最低能耗為5.75GJ/tonCO2。每莫耳CO2進料,我們需要用到0.23公斤的30wt%MEA做吸收,就會達到最佳的操作效果。且若增加熱回收,將進入再生塔的吸收劑溫度從目前的70度提升到90度,約可在下降2GJ/tonCO2,使30wt%MEA的最低能耗為3.75GJ/tonCO2。
3. 新型溶劑於現場操作的條件及實驗結果
更換新型溶劑4mPZ+4mDETA,測試新型溶劑能順利於吸收脫附實驗工場運作的操作方法。並找尋4mPZ+4mDETA的最佳操作條件。我們發現當新型吸收劑達到CO2高負載量的時候,我們即使關機也不會產生PZ結晶析出,所以我們建議實驗工廠在停機前,先將CO2持續通入使得吸收劑達到高CO2附載量後,再關機。而開機時我們先將再升塔升溫,使的吸收劑脫附回乾淨,再進行實驗。而我們PZ的實驗最佳操作點目前為125kg/hr,最低能耗為6.21GJ/ton CO2,但因後來發現六月進行實驗的時候吸收劑有變質的行為發生,所以我們推估我們若配置新的新型吸收劑,並加入抗氧化抗腐蝕的配方後,可望於更低的迴流量下找到更低的再生能耗。
1. Patrick J. Robinson and William L. Luyben, Integrated Gasification Combined CycleDynamic Model: H2S Absorption/Stripping, Water-Gas Shift Reactors, and CO2 Absorption/Stripping, Ind. Eng. Chem. Res., 2010. 49: p. 4766-4781.
2. Caplow, M., Kinetics of Carbamate Formation and Breakdown. Journal of the American Chemical Society, 1968. 90(24): p. 6795-6803
3. Danckwerts, P.V., The Reaction of Co2 with Ethanolamines. Chemical Engineering Science, 1979. 34(4): p. 443-446
4. Blauwhoff, P.M.M., G.F. Versteeg, and W.P.M. Vanswaaij, A Study on the Reaction between Co2 and Alkanolamines in Aqueous-Solutions. Chemical Engineering Science, 1984. 39(2): p. 207-225
5. Rinker, E.B., S.S. Ashour, and O.C. Sandall, Kinetics and Modeling of Carbon-Dioxide Absorption into Aqueous-Solutions of N-Methyldiethanolamine. Chemical Engineering Science, 1995. 50(5): p. 755-768
6. Donaldson, T.L. and Y.N. Nguyen, Carbon-Dioxide Reaction-Kinetics and Transport in Aqueous Amine Membranes. Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals, 1980. 19(3): p. 260-266.
7. Aroonwilas, A. and P. Tontiwachwuthikul, High-efficiency structured packing for CO2 separation using 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP). Separation and Purification Technology, 1997. 12(1): p. 67-79
8. Aroonwilas, A. and P. Tontiwachwuthikul, Mass transfer coefficients and correlation for CO2 absorption into 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP) using structured packing. Ind. Eng. Chem. Res., 1998. 37(2): p. 569-575
9. Liao, C.H. and M.H. Li, Kinetics of absorption of carbon dioxide into aqueous solutions of monoethanolamine plus N-methyldiethanolamine. Chemical Engineering Science, 2002. 57(21): p. 4569-4582.
10. Ross Duga and G.T. Rochelle,Absorption and desorption rates of carbon dioxide with monoethanolamine and piperazine. Energy Procedia , 2009. p. 1163-1169
11. Bishnoi, S. and G.T. Rochelle, Absorption of carbon dioxide into aqueous piperazine: reaction kinetics, mass transfer and solubility. Chemical Engineering Science, 2000. 55(22): p. 5531-5543
12. Ardi Hartono, Eirik F. da Silva, Hans Grasdalen, and Hallvard F. Svendsen ,
Qualitative Determination of Species in DETA-H2O-CO2 System Using 13C NMR Spectra. Ind. Eng. Chem. Res., 2007. 46: p. 249-254
13. Ardi Hartono, Eirik F. da Silva, Hallvard F. Svendsen, Kinetics of carbon
dioxide absorption in aqueous solution of diethylenetriamine (DETA ). Chemical
Engineering Science , 2009. 64: p. 3205-3213
14. Oyenekan, B.A. and G.T. Rochelle, Alternative stripper configurations for CO2 capture by aqueous amines. AIChE Journal , 2007. 53(12): p. 3144-3154
15. Zhang, X., et al., A kinetics study on the absorption of carbon dioxide into a mixed aqueous solution of methyldiethanolamine and piperazine. Ind. Eng. Chem. Res., 2001. 40(17): p. 3785-3791.
16. Bishnoi,S.andG.T.Rochelle,Thermodynamicsofpiperazine/methyldiethanolamine/water/carbon dioxide. Ind. Eng. Chem. Res., 2002. 41(3): p. 604-612
17. Stephanie A. Freeman, Ross Dugas, David Van Wagener, Thu Nguyen, Gary T. Rochelle Carbon dioxide capture with concentrated, aqueous piperazine. Int. J. Greenh. Gas Control 2010, 4, (2), 119-124
18. 葉家豪:高爐燃燒尾氣的二氧化碳捕捉 /葉家豪著;鄭西顯指導.新竹市 :國立清華大學,2011.