臺灣博碩士論文加值系統

VOCs的排放控制為現今重要的課題之一，本研究使用操作方便、低耗能、可連續操作的吸收法來控制VOCs。由於旋轉填充床具有操作時間快速、低溢流傾向、設備體積小、質傳效率高之優點，因此在各種利用吸收法的氣液接觸器中選用旋轉填充床。

本研究探討葉片型旋轉填充床之壓降以及吸收百分比。對壓降來說，氣量影響比液量大，因為離心力使的液體滯留量變少。吸收百分比隨著轉速及液量上升而增加，隨著氣量上升而減少，而氣相初濃度並不影響吸收百分比。

討論氣體總括體積質傳係數(KGa)為轉速、液量、氣量以及不同VOCs的函數。實驗結果顯示KGa隨著轉速、液量、氣量上升而增加。根據氣量、液量對KGa影響分析，在易溶解VOCs的吸收主要受氣膜控制。而不易溶解VOCs的質傳受氣膜氣膜共同控制。
實驗所得KGa經由迴歸分析可得葉片型旋轉填充床KGa之迴歸式：

Owing to that controlling the emission of VOCs is an important problem at present, absorption method was adopted to remove VOCs from waste gas streams by various absorbents because of its convenience of operation, low energy consumption and ability of continuous operation. Due to that rotating packed bed has advantages such as rapid operation, low tendency of flooding, small equipment size and high mass transfer efficiency, the RPB has been used as a gas-liquid contactor for removing VOCs from waste gas stream.
The pressure drop and VOCs removal efficiency in a rotating packed bed equipped with blade packings were investigated. As to pressure drop, the gas flow rate appeared to be a more important factor than the liquid flow rate due to less liquid holdup under centrifugal field. Moreover, the VOCs removal efficiency increased with increasing rotor speed and liquid flow rate and decreased with increasing gas flow rate, however, the initial concentration of VOCs did not affect the VOCs removal efficiency.
The overall volumetric gas-side mass transfer coefficient (KGa) was observed as a function of rotor speed, liquid flow rate, gas flow rate and VOCs type. The result showed that the KGa values increased with an increasing rotor speed, an increasing liquid flow rate and an increasing gas flow rate. Also, it was noted that the mass transfer in soluble VOCs absorption was observed to be dominated by the gas-side mass transfer according to the dependences of KGa on the gas and liquid flow rates. However, the mass transfer in insoluble VOCs absorption was controlled by the gas and liquid-side mass transfer.
A correlation for KGa in a rotating packed bed equipped with blade packings was obtained from the regression of the experiment data.

目錄
摘要 I
Abstract II
目錄 III
圖目錄 V
表目錄 X
第一章 緒論 - 1 -
1-1 序言 - 1 -
1-2 研究方向 - 2 -
第二章 文獻回顧 - 3 -
2-1 揮發性有機物的介紹 - 3 -
2-1-1 控制方法 - 3 -
2-1-2 吸收常用裝置 - 5 -
2-2 RPB應用於VOCs吸收 - 12 -
2-3 葉片型RPB - 15 -
第三章 實驗裝置、藥品與實驗方法 - 16 -
3-1 實驗裝置 - 16 -
3-2 實驗藥品及分析儀器 - 18 -
3-3 實驗方法 - 19 -
3-3-1 壓降測量 - 19 -
3-3-2 水吸收VOCs實驗程序 - 21 -
第四章 結果與討論 - 23 -
4-1 壓降特性分析 - 23 -
4-1-1 轉速之影響 - 23 -
4-1-2 氣體流量之影響 - 27 -
4-1-3 液體流量之影響 - 31 -
4-1-4 與低孔隙度旋轉填充床比較 - 33 -
4-2 吸收特性分析 - 35 -
4-2-1 轉速之影響 - 37 -
4-2-2 氣體流量之影響 - 46 -
4-2-3 液體流量之影響 - 51 -
4-2-4 溶解度之影響 - 57 -
4-2-5 入口濃度之影響 - 60 -
4-3 質傳特性分析 - 62 -
4-3-1 轉速之影響 - 63 -
4-3-2 氣體流量之影響 - 68 -
4-3-3 液體流量之影響 - 73 -
4-3-4 與各種旋轉填充床比較 - 79 -
4-3-5 總括質傳係數之關係式 - 83 -
第五章 結論 - 87 -
參考文獻 - 89 -
符號說明 - 93 -
附錄A 氣體及液體流量計校正曲線 - 96 -
附錄B VOCs濃度與層析面積之校正曲線 - 98 -
附錄C 葉片型旋轉填充床壓降實驗數據 - 101 -
附錄D 葉片型旋轉填充床吸收氣相VOCs之KGa實驗數據 - 102 -


圖目錄
圖2-1 用於吸收與氣提的各種裝置(Seader and Henley, 1998) (a)板塔 (b)填充塔 (c)噴霧塔 (d)氣泡塔 (e)旋轉填充床 - 8 -
圖2-2 板塔(tray tower)常用之板形式(Seader and Henley, 1998) (a)sieve tray (b)valve tray (c)bubble cap tray - 9 -
圖2-3 填充塔常用之random packing(Seader and Henley, 1998) - 10 -
圖2-4 填充塔之structured packing(Seader and Henley, 1998) - 11 -
圖2-5 旋轉填充床主要構造圖(Chen and Liu, 2002) - 13 -
圖2-6 錯流式旋轉填充床主要構造(許, 2004) - 14 -
圖3-1 葉片型旋轉填充床之填充物構造圖 - 17 -
圖3-2 葉片型旋轉填充床主要構造圖 - 17 -
圖3-3 測量壓降實驗裝置圖 - 20 -
圖3-4 以水吸收氣相有機揮發物實驗流程圖 - 22 -
圖4-1-1 不同氣量下轉速對壓降的影響(L:0) - 24 -
圖4-1-2 不同氣量下轉速對壓降的影響(L:50mL/min) - 24 -
圖4-1-3 不同氣量下轉速對壓降的影響(L:100mL/min) - 25 -
圖4-1-4 不同氣量下轉速對壓降的影響(L:150mL/min) - 25 -
圖4-1-5 不同氣量下轉速對壓降的影響(L:200mL/min) - 26 -
圖4-1-6 不同轉速下氣量對壓降的影響(L:0) - 29 -
圖4-1-7 不同轉速下氣量對壓降的影響(L:100mL/min) - 29 -
圖4-1-8 不同轉速下氣量對壓降的影響(L:200mL/min) - 30 -
圖4-1-9 不同轉速下液量對壓降的影響(G:20L/min) - 32 -
圖4-1-10不同轉速下液量對壓降的影響(G:50L/min) - 32 -
圖4-2-1 乙醇在不同氣量下轉速對吸收百分比的影響(L:250mL/min). - 40 -
圖4-2-2 異丙醇在不同氣量下轉速對吸收百分比的影響(L:250mL/min) - 40 -
圖4-2-3 丙酮在不同氣量下轉速對吸收百分比的影響(L:250mL/min). - 41 -
圖4-2-4 丁酮在不同氣量下轉速對吸收百分比的影響(L:250mL/min). - 41 -
圖4-2-5 乙酸甲酯在不同氣量下轉速對吸收百分比的影響(L:250mL/min) - 42 -
圖4-2-6 乙酸乙酯在不同氣量下轉速對吸收百分比的影響(L:250mL/min) - 42 -
圖4-2-7 乙醇在不同液量下轉速對吸收百分比的影響(G:35L/min)….. - 43 -
圖4-2-8 異丙醇在不同液量下轉速對吸收百分比的影響(G:35L/min).. - 43 -
圖4-2-9 丙酮在不同液量下轉速對吸收百分比的影響(G:35L/min)….. - 44 -
圖4-2-10 丁酮在不同液量下轉速對吸收百分比的影響(G:35L/min)…. - 44 -
圖4-2-11 乙酸甲酯在不同液量下轉速對吸收百分比的影響(G:35L/min) - 45 -
圖4-2-12 乙酸乙酯在不同液量下轉速對吸收百分比的影響(G:35L/min) - 45 -
圖4-2-13 乙醇在不同轉速下氣量對吸收百分比的影響(L:250mL/min) - 48 -
圖4-2-14 異丙醇在不同轉速下氣量對吸收百分比的影響(L:250mL/min) - 48 -

圖4-2-15 丙酮在不同轉速下氣量對吸收百分比的影響(L:250mL/min) - 49 -
圖4-2-16 丁酮在不同轉速下氣量對吸收百分比的影響(L:250mL/min) - 49 -
圖4-2-17 乙酸甲酯在不同轉速下氣量對吸收百分比的影響(L:250mL/min) - 50 -
圖4-2-18 乙酸乙酯在不同轉速下氣量對吸收百分比的影響(L:250mL/min) - 50 -
圖4-2-19 乙醇在不同轉速下液量對吸收百分比的影響(G:35L/min) …- 54 -
圖4-2-20 異丙醇在不同轉速下液量對吸收百分比的影響(G:35L/min) - 54 -
圖4-2-21 丙酮在不同轉速下液量對吸收百分比的影響(G:35L/min)… - 55 -
圖4-2-22丁酮在不同轉速下液量對吸收百分比的影響(G:35L/min)…. - 55 -
圖4-2-23 乙酸甲酯在不同轉速下液量對吸收百分比的影響(G:35L/min) - 56 -
圖4-2-24 乙酸乙酯在不同轉速下液量對吸收百分比的影響(G:35L/min) - 56 -
圖4-2-25 六種VOCs轉速對吸收百分比的影響(L:150mL/min、G:35L/min) - 58 -
圖4-2-26 六種VOCs轉速對吸收百分比的影響(L:450mL/min、G:35L/min) - 58 -
圖4-2-27 六種VOCs轉速對吸收百分比的影響(G:50L/min、L:450mL/min) - 59 -

圖4-2-28 六種VOCs轉速對吸收百分比的影響(G:50L/min、L:650mL/min) - 59 -
圖4-3-1 乙醇轉速對KGa的影響(G:20、50L/min，L:150、650mL/min) - 65 -
圖4-3-2 異丙醇轉速對KGa的影響(G:20、50L/min，L:150、650mL/min) - 65 -
圖4-3-3 丙酮轉速對KGa的影響(G:20、50L/min，L:150、650mL/min) - 66 -
圖4-3-4 丁酮轉速對KGa的影響(G:20、50L/min，L:150、650mL/min) - 66 -
圖4-3-5 乙酸甲酯轉速對KGa的影響(G:20、50L/min，L:150、650mL/min) - 67 -
圖4-3-6 乙酸乙酯轉速對KGa的影響(G:20、50L/min，L:150、650mL/min) - 67 -
圖4-3-7 乙醇氣量對KGa的影響(L:250、650mL/min，ω:600、1800rpm) - 70 -
圖4-3-8 異丙醇氣量對KGa的影響(L:250、650mL/min，ω:600、1800rpm) - 70 -
圖4-3-9 丙酮氣量對KGa的影響(L:250、650mL/min，ω:600、1800rpm) - 71 -
圖4-3-10 丁酮氣量對KGa的影響(L:250、650mL/min，ω:600、1800rpm) - 71 -
圖4-3-11 乙酸甲酯氣量對KGa的影響(L:250、650mL/min，ω:600、1800rpm) - 72 -
圖4-3-12 乙酸乙酯氣量對KGa的影響(L:250、650mL/min，ω:600、1800rpm) - 72 -

圖4-3-13 乙醇液量對KGa的影響(G:20、50L/min，ω:600、1800rpm) - 76 -
圖4-3-14 異丙醇液量對KGa的影響(G:20、50L/min，ω:600、1800rpm) - 76 -
圖4-3-15 丙酮液量對KGa的影響(G:20、50L/min，ω:600、1800rpm) - 77 -
圖4-3-16 丁酮液量對KGa的影響(G:20、50L/min，ω:600、1800rpm) - 77 -
圖4-3-17 乙酸甲酯液量對KGa的影響(G:20、50L/min，ω:600、1800rpm) - 78 -
圖4-3-18 乙酸乙酯液量對KGa的影響(G:20、50L/min，ω:600、1800rpm) - 78 -
圖4-3-19 本實驗KGa值與式(2.1)比較 - 81 -
圖4-3-20 本實驗KGa值與式(2.2)比較 - 81 -
圖4-3-21 本實驗KGa值與式(2.3)比較 - 82 -
圖4-3-22 實驗KGa值與迴歸式值比較 - 86 -
圖A-1 gas-1氣體流量計之校正曲線 - 96 -
圖A-2 gas-2氣體流量計之校正曲線 - 96 -
圖A-3 liquid-1液體流量計之校正曲線 - 97 -
圖A-4 liquid-2液體流量計之校正曲線 - 97 -
圖B-1 乙醇濃度對層析面積之校正曲線 - 98 -
圖B-2 異丙醇濃度對層析面積之校正曲線 - 98 -
圖B-3 丙酮濃度對層析面積之校正曲線 - 99 -
圖B-4 丁酮濃度對層析面積之校正曲線 - 99 -
圖B-5 乙酸甲酯濃度對層析面積之校正曲線 - 100 -
圖B-6 乙酸乙酯濃度對層析面積之校正曲線 - 100 -

表目錄
表4-1-1 不同條件下氣量從20增加至50L/min所上升的壓降(mmH20) - 28 -
表4-1-2 林(1995)與本實驗壓降數據(乾床) - 34 -
表4-1-3 林(1995)與本實驗壓降數據(濕床) - 34 -
表4-2-1 六種VOCs的亨利常數與擴散係數 - 36 -
表4-2-2 轉速從600增加至1800rpm所提升的吸收百分比(%) (L:250mL/min) - 39 -
表4-2-3 轉速從600增加至1800rpm所的提升吸收百分比(%) (G:35L/min) - 39 -
表4-2-4 氣量從5增加至50L/min所減少的吸收百分比(%) (L:250mL/min) - 47 -
表4-2-5 液量從50增加至650mL/min所提升的吸收百分(%)在G:35L/min下 - 53 -
表4-2-6液量從250增加至650mL/min所提升的吸收百分比(%)在G:35L/min下 - 53 -
表4-2-7 異丙醇在不同條件下不同氣相初濃度的吸收百分比(%) …..- 61 -
表4-3-1 六種VOCs在兩個氣量、液量下的x值比較 - 64 -
表4-3-2 六種VOCs在四個液量、兩個轉速下的y值比較 - 69 -
表4-3-3 六種VOCs在兩個氣量、兩個轉速下的z值比較 - 75 -
表4-3-4 六種VOCs在兩個氣量、兩個轉速下的z值比較 - 75 -
表4-3-5 各種旋轉填充床規格與操作條件 - 80 -
表4-3-6 各種旋轉填充床迴歸式係數比較 - 85 -
表C-1 葉片型旋轉填充床壓降數據(mmH2O) - 101 -
表D-1 乙醇KGa(1/s)實驗值 - 102 -
表D-2異丙醇KGa(1/s)實驗值 - 105 -
表D-3丙酮KGa(1/s)實驗值 - 109 -
表D-4丁酮KGa(1/s)實驗值 - 112 -
表D-5乙酸甲酯KGa(1/s)實驗值 - 115 -
表D-6乙酸乙酯KGa(1/s)實驗值 - 118 -

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