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研究生: 鄭仲恩
Chung-En Cheng
論文名稱: 以超重力技術自排放氣體中移除二氧化碳
Removal of Carbon Dioxide from Waste Air by Higee Process
指導教授: 談駿嵩
Chung-Sung Tan
口試委員:
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: 2004
畢業學年度: 92
語文別: 中文
論文頁數: 75
中文關鍵詞: 二氧化碳旋轉床醇胺超重力
外文關鍵詞: Carbon dioxide, Rotating Packed Bed, ethanolamine, higee
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  • 摘 要

    隨著對能源需求的增加及高度工業化,燃燒大量化石燃料的結果,使得CO2排放量大增,造成全球暖化的現象,對氣候變遷影響頗鉅。如何有效率地自排放氣中回收CO2一直是各國致力追求的方向。
      有別於傳統利用填充塔吸收CO2的方式,本研究探討一種新發展的技術-Higee(High Gravity)Technology。Higee技術即是在高速旋轉床(Rotating Packed Bed, RPB)中,吸收液與CO2採Counter-Current的方式,進行化學吸收。
    本研究使用PZ(Piperazine)、MEA(Monoethanolamine)、AMP(2-Amino-2-Methyl-1-Propanol)、MDEA(Methyldiethanolamine)等吸收劑,在不同的氣體流量、液體流量、吸收液種類、及吸收液比例等操作條件下,探討對CO2吸收效果的影響。實驗結果顯示當氣體流量為10 L/min,液體流量為90 cc/min,旋轉床轉速為1300 rpm時,無論單一成份的吸收劑(0.7M PZ),或混合吸收液(0.5M PZ+0.5M MEA)均可使高濃度的CO2(10% CO2 Vol%)出口濃度降至1%以下。
    在低濃度CO2(1000 ppm Vol%)部分,當氣體流量為18 L/min,液體流量為20 cc/min,旋轉床轉速為1300 rpm時,總濃度為0.3M的0.2MPZ+0.1M MEA,在120 min的操作下,出口CO2的濃度可維持在50 ppm以下。


    目 錄 頁次 摘要 1 目錄 2 圖目錄 4 表目錄 5 第一章 緒論 6 1-1前言 6 1-2處理CO2的方法 7 1-3工業上回收CO2的方法 9 1-4醇胺吸收CO2的反應機制 11 1-5 Higee技術相關文獻 13 1-6未來具應用潛力的技術 14 第二章 實驗方法 22 2-1實驗儀器 22 2-2實驗藥品 22 2-3吸收實驗 23 2-4流量和Analyzer的校正 24 2-5再生程序 25 第三章 高濃度CO2實驗結果與討論 27 3-1 總質傳係數KGa與Enhancement Factor(I) 27 3-2氣體/液體流量對KGa的影響 28 3-3 反應速率常數 29 3-4 CO2與吸收液莫耳數比對KGa的影響 31 3-5 溫度對KGa的影響 31 3-6 回流系統的探討 31 3-7 與傳統填充塔之KGa值比較 32 第四章 低濃度CO2實驗結果與討論 55 4-1 不同組合吸收液對CO2去除之影響 55 4-2 吸收液體積對CO2去除之影響 56 4-3 溫度對CO2去除影響 57 4-4 轉速對CO2去除影響 58 4-5 再生吸收液對CO2去除影響 59 第五章 結論 70 參考文獻 72 圖 目 錄 頁次 圖1.1 旋轉床構造示意圖 20 圖1.2 我國1990~2000年二氧化碳總排放量統計圖 21 圖2.1 實驗裝置圖 26 圖3.1 氣體流量與KGa關係圖 47 圖3.2 液體流量與KGa關係圖 48 圖3.3 CO2與吸收液負載比與KGa關係圖 49 圖3.4 Enhancement Factor (I)與QG關係圖 50 圖3.5 Enhancement Factor (I)與QL關係圖 51 圖3.6 QG在不同溫度與KGa關係圖 52 圖3.7 QG在不同溫度與KGa關係圖 53 圖3.8 回流系統中不同時間下之出口與進口CO2濃度比 54 圖4.1 吸收液組成對出口CO2濃度關係圖 65 圖4.2 吸收液體積對出口CO2濃度關係圖 66 圖4.3 操作溫度對出口CO2濃度關係圖 67 圖4.4 旋轉床轉速對出口CO2濃度關係圖 68 圖4.5 再生吸收液對出口CO2濃度關係圖 69 表 目 錄 頁次 表1.1 各種醇胺吸收劑優缺點之比較 17 表1.2 目前工業上採用的二氧化碳回收方法 18 表1.3 各醇胺吸收劑價格表 19 表3.1 0.5M PZ/0.5M MEA吸收數據表 33 表3.2 0.7M PZ吸收數據表 34 表3.3 0.5M PZ/0.5M AMP吸收數據表 35 表3.4 0.5M PZ/0.5M MDEA吸收數據表 36 表3.5 0.3M PZ/0.7M MEA吸收數據表 37 表3.6 0.3M PZ/0.7M AMP吸收數據表 38 表3.7 0.3M PZ/0.7M MDEA吸收數據表 39 表3.8 0.5M MEA/0.5M AMP吸收數據表 40 表3.9 1M MEA吸收數據表 41 表3.10 1M AMP吸收數據表 42 表3.11 1M MDEA吸收數據表 43 表3.12 溫度對KGa關係表 44 表3.13 回流系統中CO2出口對進口濃度比與時間關係表 45 表3.14 旋轉床與傳統填充塔的KGa值比較 46 表4.1 各種比例吸收液與CO2出口濃度關係表 60 表4.2 吸收液體積與CO2出口濃度關係表 61 表4.3 溫度與CO2出口濃度關係表 62 表4.4 轉速與CO2出口濃度關係表 63 表4.5 再生液與原液對CO2出口濃度關係表 64

    參考文獻

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