臺灣博碩士論文加值系統

摘要

學號：N9731013
論文題目：煙道氣溫度與CO2濃度對糖漿碳酸飽和雜質去除之效應
總頁數：82頁

學校名稱：國立屏東科技大學
畢業年月：2010年6月
研究生：葉錦森
系（所）別：環境工程與科學系
學位別：碩士學位
指導教授：張國慶 博士


論文摘要內容：

溫室效應導致氣候變遷與大氣溫度升高，近年來「節能減碳」成為產業界環保的新課題，因此製程中二氧化碳的排放減量技術的開發應用，成為產業界所重視的一環，作法包括製程再利用及能源使用效率提升。其中二氧化碳的再利用，必須配合水溶解後之酸性點，於鹼性工業製程，加以中和或去除，才能算是二氧化碳的再利用。本研究以台糖公司精煉糖廠為例，探討鍋爐煙道氣溫度與CO2濃度對糖漿雜質去除之影響。利用模擬煙道氣在糖漿pH值11時通入飽和反應槽內，進行碳酸飽和反應，產生碳酸鈣將糖漿雜質去除。在研究中，模擬煙道氣溫度變化及糖漿錘度變化對碳酸飽和反應效率的影響作研究探討。

為了解煙道氣溫度變化對碳酸飽和反應效率的影響，首先將二氧化碳進氣溫度設定為50℃、60℃、70℃及80℃進行實驗，採樣分析的結果顯示，在進氣溫度50℃時，糖漿的CaCO3莫爾百分率最高為99.28，當進氣溫度80℃時，糖漿的CaCO3莫爾百分率最低為96.51。將實驗數據進行現場測試，當煙道氣溫度60℃時反應最佳，A飽和槽糖漿與B飽和槽糖漿的CaCO3莫爾百分率為77.38及99.22。煙道氣溫度80℃時反應最差，A飽和槽糖漿與B飽和槽糖漿的CaCO3莫爾百分率為71.24及89.37。為進一步了解煙道氣溫度的變化對糖漿雜質去除的影響，採樣分析糖漿色值。當煙道氣溫度60℃時糖漿色值最佳為1145，煙道氣溫度80℃時糖漿色值最差為1418。

為了解糖漿錘度變化對碳酸飽和反應效率的影響，另將糖漿錘度分別設定在68 Bx°、70Bx°、72Bx°及74Bx°進行實驗，採樣分析的結果顯示，當糖漿錘度68 Bx°時反應最佳，A飽和槽糖漿與B飽和槽糖漿的CaCO3莫爾百分率分別為76.53與99.17，當糖漿錘度74Bx°時反應最差，A飽和槽糖漿與B飽和槽糖漿的CaCO3莫爾百分率分別為69.59與92.38。將結果進行現場測試，採樣分析的結果顯示，當糖漿錘度68 Bx°時反應最佳，A飽和槽與B飽和槽CaCO3的莫爾百分率分別為77.63與98.67，當糖漿錘度74Bx°時反應最差，A飽和槽糖漿與B飽和槽糖漿的CaCO3莫爾百分率分別為70.53與91.07。採樣分析糖漿色值，當糖漿錘度68 Bx°時糖漿色值最佳為973，當糖漿錘度 74Bx°時糖漿色值最差為1298。

綜合實驗結果得知隨著煙道氣溫度與糖漿錘度升高，飽和槽糖漿的CaCO3莫爾百分率及糖漿純度有下降趨勢。顯示煙道氣溫度變化及糖漿錘度變化，對碳酸飽和反應效率及糖漿雜質的去除都有顯著的影響。

關鍵字：煙道氣、二氧化碳、再利用、糖漿、碳酸

Abstract

Student ID: N9731013
Title of Thesis: Effect of CO2 concentration in flue gas and its temperature on syrup carbonation and impurities removal
Total Pages:82
Name of Institute: National Pingtung University of Science and Technology
Name of Department: Department of Environmental Engineering and Science
Date of Graduation: June, 2010
Name of Student : Ching-Sheng Yeh
Degree Conferred: Master
Adviser : Dr. Kuo-Ching Chang

The Contents of Abstract in this Thesis:

The greenhouse effect has caused the atmospheric temperatures increase and climate change, in these recent years “conserve energy and reduce carbon emission” has become the new environmental protection issue among the industries. Therefore, the development and application of carbon dioxide emissions reduction technologies in processes has become an urgent mission among the industries. The approach includes process reuse and the enhancement in energy efficiency. Among these processes, the reuse of carbon dioxide requires to coordinate with the acid point after water dissolution. In alkaline industrial processes, the acidity is to be neutralized or removed before it may be considered as carbon dioxide reuse. The experiment was performed in sugar refinery of Taiwan Sugar Corporation to study the influences of the boiler’s flue gas temperature and CO2 concentration on the removal of impurities in syrup. Simulated flue gas was introduced into a saturated reaction tank, with the pH value of syrup at 11, to perform carbonation reaction, and the produced calcium carbonate removed syrup impurities. In the study, the effect of simulated flue gas temperature and syrup brix changes on carbonation reaction efficiency were pursued.

To understand the effect of flue gas temperature changes on carbonation reaction efficiency, the inlet temperature of carbon dioxide were initially set at 50℃, 60℃, 70℃, and 80℃ in the experiment. The result showed that when the inlet gas temperature was 50℃, the molar percentage of CaCO3 in the syrup reached the highest at 99.28. When the inlet gas temperature was 80℃, the CaCO3 molar percentage in the syrup was the lowest at 96.51. The experimental data was further conducted with field trials; when the flue gas temperature was 60℃ the best reaction condition was obtained where the CaCO3 molar percentage in the syrup for saturated tanks A and B were 77.38 and 99.22, respectively. When the flue gas temperature was 80℃, the reaction was the least favorable, resulting with the CaCO3 molar percentage in the syrup for saturated tanks A and B being 71.24 and 89.37, respectively. In order to further understand how the flue gas temperature changes affected the removal effect of syrup impurities, sample analysis was conducted for syrup color. When the flue gas temperature was 60℃, the syrup color condition was at its best at 1145IU, whereas at 80℃, the color was least favorable at 1418IU.

To understand how the syrup brix changes influenced the carbonation reaction efficiency, the syrup brix were set at 68 Bx°, 70Bx°, 72Bx°, and 74Bx°, respectively to conduct another experiment series. The result showed that when the syrup Brix was 68 Bx°, the reaction was the best with CaCO3 molar percentage in the syrup being 76.53 and 99.17 for saturated tanks A and B, respectively. The reaction was the least favorable at 74Bx°, resulting with a CaCO3 molar percentage respectively of 69.59 and 92.38. The results were then conducted with field trials. The results showed that the reaction achieved the best condition at 68 Bx°, where the CaCO3 molar percentage in the syrup for saturated tanks A and B were 77.63 and 98.67, respectively. The reaction was the least favorable at 74Bx°, resulting with CaCO3 molar percentage for saturated tanks A and B being 70.53 and 91.07. Sample analysis was conducted for the syrup color. The results showed that when the syrup brix was at 68 Bx°, the syrup color was at its best at 973IU, whereas the color was least favorable for syrup brix at 74Bx°at 1298IU.

In summary, when the flue gas temperature and syrup brix increased, the CaCO3 molar percentage in the saturated tank and syrup purity had a declining trend. It could be concluded that the changes of the flue gas temperature and syrup brix both had a significant effect on carbonation reaction efficiency and the removal of syrup impurities.

keyworks: flue gas, CO2, reduction, syrup, carbonation

目錄

中文摘要 I
英文摘要 II
誌謝 Ⅲ
目錄 IV
表目錄 VII
圖目錄 VIII
第1章　前言 1
1.1　研究緣起 1
1.2　研究目的 4
第2章　文獻回顧 5
2.1　我國糖業概況 5
2.1.1　國內糖業現況 6
2.2　糖廠製程簡介 6
2.2.1　甘蔗糖廠製造流程 7
2.2.2　精煉糖廠製造流程 9
2.3　糖漿清淨技術簡介 13
2.3.1　石灰法 13
2.3.2　碳酸法 13
2.3.3　亞硫酸法 13
2.4　何謂溫室效應 14
2.4.1　溫室氣體種類與排放趨勢 15
2.4.2 二氧化碳的排放 19
2.4.3 燃料燃燒的二氧化碳排放 20
2.4.4　溫室氣體排放減量成效 24
2.5　地球的能源 26
2.5.1　我國能源現況 28
2.5.2　我國電源結構與發電量 28
2.6　二氧化碳的捕獲技術 30
2.6.1 燃燒前捕獲 30
2.6.2 燃燒後捕獲 31
2.6.3 富氧燃燒 31
2.6.4 化學迴圈燃燒 32
2.7　二氧化碳的回收方法 33
2.7.1 吸附法 33
2.7.2 吸收法 34
2.7.3 低溫冷凝法 34
2.7.4 薄膜分離法 34
2.7.5 生物固定法 35
2.8　二氧化碳封存與再利用 35
2.8.1　地表封存 35
2.8.2　地質封存 36
2.8.2.1　二氧化碳地質封存機制 36
2.8.2.2　二氧化碳地質封存場所 37
2.8.3　海洋封存 37
2.8.4 再利用 38
2.9國營事業生物固碳發展實例 39
2.9.1 微藻減碳的效益 39
2.9.2 微藻減碳技術的現況 40
2.9.3 微藻減碳技術的展望 44
第3章　研究方法與實驗設備 42
3.1　論文研究步驟與流程架構 42
3.2　研究區域概述 44
3.3　實驗設備 45
3.3.1　模擬煙道氣體設備 45
3.3.2 液體注入設備 45
3.3.3 氣體及液體溫控系統 45
3.3.4 氣體及液體溫控系統 46
3.3.5 檢驗設備暨其他裝置 46
3.4　實驗藥品 47
3.5　實驗用氣體 47
3.6　實驗用氣體 47
3.7 實驗規劃 48
3.8 實驗設備測試 48
3.8.1 實驗設備通水試驗 48
3.8.2 溫控系統信號測試 49
3.8.3 模擬煙道氣體設備測漏 49
3.9 實驗設備測試 49
3.9.1 預備實驗 50
3.9.1.1 原料糖成份分析 50
3.9.1.1.1 糖度分析步驟 50
3.9.1.1.2 水份分析步驟 50
3.9.1.1.3 色質分析步驟 51
3.9.1.1.4 灰份分析步驟 51
3.9.1.1.5 還原糖分析步驟 51
3.9.1.2 生石灰純度分析步驟驟 52
3.9.2 主要實驗驟 52
3.9.2.1 煙道氣溫度對碳酸飽和反應影響實驗步驟 52
3.9.2.2 糖漿錘度對CO2吸收影響實驗步驟 53
第4章　結果與討論 55
4.1　原料糖成份分析結果 55
4.2　生石灰純度分析結果 55
4.3 煙道氣溫度變化對二氧化碳再利用影響實驗 56
4.3.1 煙道氣溫度變化實驗採樣分析 56
4.3.2 煙道氣溫度變化現場採樣分析 57
4.4糖漿錘度變化對二氧化碳再利用影響實驗 60
4.4.1 糖漿錘度變化實驗採樣分析 61
4.4.2 糖漿錘度變化現場採樣分析 63
第5章 結論與建議 66
5.1 結論 66
5.2 建議 67
參考文獻 69
附錄 73
作者簡介 82

參考文獻

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