(3.235.139.152) 您好!臺灣時間:2021/05/08 18:43
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果

詳目顯示:::

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:陳詠文
研究生(外文):Yong-Wen Chen
論文名稱:以混合醇胺溶液於錯流式旋轉填充床中吸收二氧化碳之研究
論文名稱(外文):Removal of Carbon Dioxide by Absorption with Mixed Aqueous Alkanolamines Solution in a Cross-flow Rotating Packed Bed
指導教授:林佳璋林佳璋引用關係
指導教授(外文):C. C. Lin
學位類別:碩士
校院名稱:長庚大學
系所名稱:化工與材料工程研究所
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
論文頁數:138
中文關鍵詞:二氧化碳超重力錯流式 旋轉填充床醇胺
相關次數:
  • 被引用被引用:6
  • 點閱點閱:162
  • 評分評分:系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
先前的研究已經利用單一吸收劑如NaOH、MEA及AMP等水溶液在錯流式旋轉填充床內去除CO2,其實驗結果顯示MEA對於CO2具有很高的去除率。為了增加吸收效率,故本研究選擇PZ及AMP加入MEA水溶液之中,觀察是否能提高原本單一吸收劑的吸收效率,因此本研究以混合醇胺溶液(PZ/MEA、AMP/MEA)在錯流式旋轉填充床中進行CO2 吸收實驗,分別在不同的操作條件下(轉速、氣體流量、液體流量及填充物軸向高度),比較其結果並討論之。
依本實驗結果得知,CO2去除率隨轉速、液體流量及填充物軸向高度的增加而提高,但是氣體流量增加則使CO2去除率下降;三組吸收劑中以PZ/MEA的吸收效果最佳,其CO2去除率高於MEA和AMP/MEA。因此PZ/MEA可增加原本單一醇胺MEA溶液的CO2吸收效率,且在錯流旋轉填充床內處理高氣體流量是符合經濟成本的,於應用上非常具有潛力和發展性。
The previous work has applied a cross-flow rotating packed bed (RPB) to the removal of carbon dioxide (CO2) with single absorbent including NaOH, MEA and AMP solutions. The experimental results indicated that MEA could provide the highest removal efficiency of CO2. To increase absorption efficiency, this work adopted mixed amines (PZ/MEA, AMP/MEA), then investigated how mixed amines affect the CO2 removal efficiency. Therefore, the aim of this work is to elucidate the feasibility of a cross-flow RPB in absorbing CO2 from waste gas streams with mixed amine (PZ/MEA, AMP/MEA) under various operating conditions including rotor speed, gas flow rate, mixed amine flow rate, and packing axial height.
According to the experimental results, CO2 removal efficiency of increased with rotor speed, mixed amine flow rate, and packing axial height, but decreased with an increase of gas flow rate. Moreover, CO2 removal efficiency using PZ/MEA was superior to those using MEA and AMP/MEA. Consequently, PZ/MEA could be used in a cross-flow RPB for the removal of CO2 from the gas stream with higher flow rate owing to its high efficiency and its low cost.
目 錄
指導教授同意書
口試委員會審定書
授權書 Ⅲ
誌謝 IV
中文摘要 V
英文摘要 VI
目錄 VII
圖目錄 X
表目錄 XII
第一章 緒論 1
1-1前言 1
1-2研究目的 2
第二章 文獻回顧 4
2-1二氧化碳回收技術 4
2-2旋轉填充床之簡介 6
2-2-1 旋轉填充床起源 6
2-2-2 旋轉填充床之構造與演進 6
2-2-3 旋轉填充床的特性與應用 7
2-2-4 旋轉填充床應用於吸收CO2之相關研究 8
2-3 醇胺之簡介與應用 12
2-3-1 醇胺的種類和特性 12
2-3-2 醇胺水溶液對CO2之化學反應機制 14
2-3-3 混合不同種類醇胺之目的 17
2-3-4 醇胺溶液於傳統填充塔內吸收CO2 18
第三章 實驗裝置、藥品與實驗方法 25
3-1 實驗裝置 25
3-2 實驗藥品及分析儀器 30
3-3 實驗方法 32
3-4 吸收特性的探討 35
3-4-1 CO2去除率 35
3-4-2 總括體積氣相質傳係數(KGa) 35
第四章 結果與討論 39
4-1 混合醇胺溶液之成分比例探討 39
4-2 吸收特性之分析 44
4-2-1 轉速對吸收特性的影響 44
4-2-2 氣體流量對吸收特性的影響 50
4-2-3 液體流量對吸收特性的影響 55
4-2-4 填充物軸向高度對吸收特性的影響 60
4-3 三組吸收劑之比較 65
4-3-1 CO2去除率之比較 65
4-3-2 總括體積氣相質傳係數(KGa)之比較 70
4-3-3 成本評估之比較 74
第五章 結論與建議 77
5-1 結論 77
5-2 建議 79
參考文獻 80
符號說明 88
附錄A 轉速、氣體及液體流量計校正曲線 90
附錄B 成本估算之計算方式 92
附錄C 醇胺溶液吸收CO2之實驗數據 93
附錄D Matlab程式求KGa值 122





圖 目 錄
圖2-2-1 逆流式旋轉填充床簡圖 11
圖2-2-2 錯流式旋轉填充床簡圖 11
圖2-3-1 傳統填充塔的氣液接觸方式及微體積簡圖 20
圖3-1-1 錯流式旋轉填充床簡圖 27
圖3-1-2 錯流式旋轉填充床實圖 27
圖3-1-3 填充物(不鏽鋼絲網)實圖 28
圖3-1-4 液體分佈器實圖 28
圖3-2-1 CO2分析系統裝置 31
圖3-2-2 CO2紅外線分析儀 31
圖3-3-1 實驗流程圖 34
圖3-3-2 實驗裝置實圖 34
圖3-4-1 床內微體積之簡圖 38
圖3-4-2 第(i,j)個微體積的質量平衡 38
圖4-2-1 轉速對10 % CO2去除率之影響 47
圖4-2-2 轉速對1 % CO2去除率之影響 48
圖4-2-3 氣體流量對10 % CO2去除率之影響 52
圖4-2-4 氣體流量對1 % CO2去除率之影響 53
圖4-2-5 液體流量對10 % CO2去除率之影響 57
圖4-2-6 液體流量對1 % CO2去除率之影響 58
圖4-2-7 填充物軸向高度對10 % CO2去除率之影響 62
圖4-2-8 填充物軸向高度對1 % CO2去除率之影響 63
圖A-1 轉速計之校正曲線 90
圖A-2 轉速計之校正曲線 90
圖A-3 氣體流量計之校正曲線 91
圖A-4 液體流量計之校正曲線 91

表 目 錄
表2-3-1 傳統上較常使用的醇胺之結構與分類 21
表2-3-2 三種醇胺的物理及化學性質比較 22
表2-3-3 混合醇胺溶液吸收CO2之相關文獻 23
表2-3-4 三組吸收劑與CO2的表觀速率常數(kapp) 24
表3-1 錯流式旋轉填充床規格及操作範圍表 29
表4-1-1 不同比例混合醇胺吸收CO2 (10 %)的去除率和成本估算 41
表4-1-2 不同比例混合醇胺吸收CO2 (1 %)的去除率和成本估算 42
表4-1-3 處理不同CO2濃度之吸收劑配製表 43
表4-2-1 不同操作條件之x值 [CO2=10 %] 49
表4-2-2 不同操作條件之x值 [CO2=1 %] 49
表4-2-3 不同操作條件之y值 [CO2=10 %] 54
表4-2-4 不同操作條件之y值 [CO2=1 %] 54
表4-2-5 不同操作條件之z值 [CO2=10 %] 59
表4-2-6 不同操作條件之z值 [CO2=1 %] 59
表4-2-7 不同操作條件之w值 [CO2=10 %] 64
表4-2-8 不同操作條件之w值 [CO2=1 %] 64
表4-4-1 比較三組吸收劑在不同操作條件對CO2(10 %)之去除率 68
表4-4-2 比較三組吸收劑在不同操作條件對CO2(1 %)之去除率 69
表4-4-3 比較三組吸收劑在不同操作條件對CO2(10 %)之KGa 72
表4-4-4 比較三組吸收劑在不同操作條件對CO2(1 %)之KGa 73
表4-4-5 不同操作條件去除10 % CO2的去除率與價錢成本估算 76
表4-4-6 不同操作條件去除1 % CO2的去除率與價錢成本估算 76
表C-1-1 1.0M MEA吸收10 % CO2實驗數據(RPB-1) 93
表C-1-2 1.0M MEA吸收10 % CO2實驗數據(RPB-2) 94
表C-1-3 1.0M MEA吸收10 % CO2實驗數據(RPB-3) 95
表C-1-4 1.0M MEA吸收10 % CO2實驗數據(RPB-4) 96
表C-2-1 0.2M PZ/0.8M MEA吸收10 % CO2實驗數據(RPB-1) 97
表C-2-2 0.2M PZ/0.8M MEA吸收10 % CO2實驗數據(RPB-2) 98
表C-2-3 0.2M PZ/0.8M MEA吸收10 % CO2實驗數據(RPB-3) 99
表C-2-4 0.2M PZ/0.8M MEA吸收10 % CO2實驗數據(RPB-4) 100
表C-3-1 0.2M AMP/0.8M MEA吸收10 % CO2實驗數據(RPB-1) 101
表C-3-2 0.2M AMP/0.8M MEA吸收10 % CO2實驗數據(RPB-2) 102
表C-3-3 0.2M AMP/0.8M MEA吸收10 % CO2實驗數據(RPB-3) 103
表C-3-4 0.2M AMP/0.8M MEA吸收10 % CO2實驗數據(RPB-4) 104
表C-4-1 1.0M MEA吸收1 % CO2實驗數據(RPB-1) 105
表C-4-2 1.0M MEA吸收1 % CO2實驗數據(RPB-2) 106
表C-4-3 1.0M MEA吸收1 % CO2實驗數據(RPB-3) 107
表C-4-4 1.0M MEA吸收1 % CO2實驗數據(RPB-4) 108
表C-5-1 0.2M PZ/0.8M MEA吸收1 % CO2實驗數據(RPB-1) 109
表C-5-2 0.2M PZ/0.8M MEA吸收1 % CO2實驗數據(RPB-2) 110
表C-5-3 0.2M PZ/0.8M MEA吸收1 % CO2實驗數據(RPB-3) 111
表C-5-4 0.2M PZ/0.8M MEA吸收1 % CO2實驗數據(RPB-4) 112
表C-6-1 0.2M AMP/0.8M MEA吸收1 % CO2實驗數據(RPB-1) 113
表C-6-2 0.2M AMP/0.8M MEA吸收1 % CO2實驗數據(RPB-2) 114
表C-6-3 0.2M AMP/0.8M MEA吸收1 % CO2實驗數據(RPB-3) 115
表C-6-4 0.2M AMP/0.8M MEA吸收1 % CO2實驗數據(RPB-4) 116
表C-7-1 0.5M PZ/0.5M MEA吸收10 % CO2實驗數據(RPB-1) 117
表C-7-2 0.3M PZ/0.7M MEA吸收10 % CO2實驗數據(RPB-1) 118
表C-7-3 0.5M AMP/0.5M MEA吸收10 % CO2實驗數據(RPB-1) 119
表C-7-4 0.35M PZ/0.15M MEA吸收1 % CO2實驗數據(RPB-1) 120
表C-7-5 0.35M AMP/0.15M MEA吸收1% CO2實驗數據(RPB-1) 121
Appl, M., Wagner, U., Henrici, H.J., Kuessner, K., Volkamer, F. and Ernst-Neust, N. “Removal of CO2 and/or H2S and/or COS from gases Containingthese Constituents,” US Patent 4336233. (1982)

Astarita, G., Savage, D. W. and Bisio, A. “Gas Treating with Chemical Solvents,” John Wiley & Sons, Inc. New York, (1983)

Aroonwilas, A. and P. Tontiwachwuthikul; “High-Efficiency Structured Packing foe CO2 Separation using 2-Amino-2-methyl-1-propanol (AMP),” Separation and Purification Technology 12. 67 (1997)

Aroonwilas, A., A. Veawab and P. Tontiwachwuthikul, “Behavior of the Mass-Transfer Coefficient of Structured Packing in CO2 Absorbers with Chemical Reactions,” Ind. Eng. Chem. Res. 38. 2044 (1999)

Aroonwilas, A. and P. Tontiwachwuthikul and A. Chakma; “Effects of Operating and Design Parameters on CO2 Absorption in Columns with Structured Packings,” Separation and Purification Technology 24. 403 (2001)

Aroonwilas, A. and Veawab, A., “Characterization and Comparison of the CO2 Absorption Performance into Single and Blended Alkanolamines in a Packed Column,” Ind. Eng. Chem. Res., 43, 2228 (2004)
Blauwhoi, P. M. M., Versteeg, G. F. and van Swaaij, W. P. M. “A Study on the Reaction between CO2 and Alkanolamines in Aqueous Solutions,” Chem. Eng. Sci. 39, 207 (1984)

Bishnoi, S. and Rochelle, G.. T. “Absorption of Carbon Dioxide into Aqueous Piperazine:Reaction Kinetics, Mass Transfer and Solubility,” Chem. Eng. Sci., 55, 5531 (2000)

Chakraborty, A. K., Astarita, G. and Bischoff, K. B. “CO2 Absorption in Aqueous Solutions of Hindered Amines,” Chem. Eng. Sci. 41, 997 (1986)

Chen, J. F., Wang, Y. H., Guo, F., Wang, X. M. and Zheng, C. “Synthesis of Nanoparticles with Novel Technology: High-Gravity Reactive Precipitation,” Ind. Eng. Chem. Res., 39, 948 (2000)

Chen, Y. S. and Liu, H. S. “Absorption of VOCs in a Rotating Packed Bed,” Ind. Eng. Chem. Res., 41, 1583, (2002)

Danckwerts, P. V. “The Reaction of CO2 with Ethanolamines,” Chem Eng. Sci. 34. 443 (1979)

Guo, F., Zheng, C., Guo, K., Feng, Y. and Gardner, N. C. “Hydrodynamics and Mass Transfer in Cross-flow Rotating Packed Bed,” Chem. Eng. Sci., 52, 3853 (1997)
Jassim, M. S., G. Rochelle, D. Eimer and C. Ramshaw; “Carbon Dioxide Absorption and Desorption in Aqueous Monoethanolamine Solutions in a Rotating Packed Bed,” Ind. Eng. Chem. Res. 46. 2823 (2007)

Kelleher, T. and Fair, J. R. “Distillation Studies in a High-Gravity Contactor,” Ind. Eng. Chem. Res., 35, 4646 (1996).

Li, M. H. and Chang, B. C. “Solubility of Mixtures of Carbon Dioxide and Hydrogen Sulfide in Water + Monoethanolamine + 2-Amino-2-methyl-1-propanol,” J. Chem. Eng. 40. 328. (1995)

Li, M. H., Xiao, J., Li, C. W. “Kinetics of Absorption of Carbon Dioxide into Aqueous Solutions of 2-Amino-2-Methyl-1-Propanol + Monoethanolamine,” Chem. Eng. Sci. 55, 161 (2000)

Liu, H. S., Lin, C. C., Wu, S. C. and Hsu, H. W. “Characteristics of a Rotating Packed Bed,” Ind. Eng. Chem. Res., 35, 3590 (1996)

Lin, C. C., Liu, W. T. and Tan, C. S. “Removal of Carbon Dioxide by Absorption in a Rotating Packed Bed,” Ind. Eng. Chem. Res., 42, 2381, (2003).

Li, M. H., Sun, W. C. and Yong, C. B. “Kinetics of the Absorption of Carbon Dioxide into Mixed Aqueous Solutions of 2-Amino-2-Methyl-l-Propanol and Piperazine,” Chem. Eng. Sci. 60, 503 (2005)

Lin, C. C. and Chen, B. C. “Carbon Dioxide Absorption into NaOH Solution in a Cross-flow Rotating Packed Bed,” J. Chem. Eng. 13, 1083 (2007)

Lin, C. C., Chen, B. C., Chen, Y. S. and Hsu, S.K. “Feasibility of a cross-flow Rotating Packed Bed in Removing Carbon Dioxide from Gaseous Streams,“ Separation and Purification Technology, 62, 509 (2008)

Matin, C. L. and Martelli M. “Preliminary Distillation Mass Transfer and Pressure Drop Results Using a Pilot Plant Scale High Gravity Contacting Unit,” AIChE Spring National Meeting, New Orleans, LA, USA, (1992)

Mandal, B. P. , Guha, M. , Biswas, A. K. and Bandyopadhyay, S. S. “Removal of Carbon Dioxide by Absorption in Mixed Amines : Modelling of Adsorption in Aqueous MDEA/MEA and AMP/MEA Solutions,” Chem. Eng. Sci., 56, 6217 (2001).

Mandal, B. P., Kundu, M. and Bandyopadhyay, S. S. ”Physical Solubility and Diffusivity of N2O and CO2 into Aqueous Solutions of (2-Amino-2-methyl-1-propanol + Monoethanolamine) and (N-Methyldiethanolamine + Monoethanolamine),” J. Chem. Eng. 50, 352, (2005)
Mandal, B. P. and Bandyopadhyay, S. S., “Absorption of Carbon Dioxide into Aqueous Blends of 2-Amino-2-methyl-1-propanol and Monoethanolamine,” Chem. Eng. Sci., 61, 5440 (2006).

Pinsent, B. R. W., Pearson, L. and Roughton, F. W. J., “The Kinetics
of Combination of Carbon Dioxide with Hydroxide Ions,” Transactions
of Faraday Society, 52, 1512 (1956)

Ramshaw, C. and R. H. Mallinson, “Mass Transfer Process,” U.S. Patent, 4,383,255 (1981).

Rochelle, T. G.. and Dang, H., “CO2 Absorption Rate and Solubility in Monoethanolamine/Piperazine/Water,” Separation Science and Technology, 38, 337 (2003)

Sartori, G. and Savage, D. W. “Sterically Hindered Amines for CO2 Removal from Gases,” Ind. Engng Chem.Fundam. 22, 239 (1983)

Singh, S.P., Wilson, J. H., Counce, R. M., Villiers-Fisher, J. F., Jennings, H. L., Lucero, A. J., Reed, G. D., Ashworth, R. A. and Elliott, M. G. “Removal of Volatile Organic Compounds from Groundwater Using a Rotary Air Stripper,” Ind. Eng. Chem. Res., 31, 574 (1992).

Tan, C. S. and Chen, J. E. “Absorption of Carbon Dioxide with Piperazine and its Mixtures in a Rotating Packed Bed,” Sep. Purif. Technol., 49, 174 (2006).

Tan, C. S. and H. H. Cheng; “Reduction of CO2 Concentration in a Zinc/Air Battery by Absorption in a Rotating Packed Bed,” Journal of Power Sources 162. 1431 (2006a)

Vaidya, P. D. and Kenig, E. Y., “CO2-Alkanolamine Reaction Kinetics : A Review of Recent Studies,” Chem. Eng. Technol., 30, 1467 (2007)

Xu, S., Wang, Y. W., Frederick, O. D., Alan, M. E. “Rate of Absorption of CO2 in a Mixed Solvent,” Ind. Eng.Chem. Res. 30, 1213 (1991)

Xiao, J., Li, C. W. and Li, M. H. “Kinetics of Absorption of Carbon Dioxide into Aqueous Solutions of 2-Amino-2-methyl-1-propanol + Monoethanolamine,” Chem. Eng. Sci., 55, 161 (2000).

林佳璋,劉文宗,二氧化碳回收技術,民生化工產業溫室氣體減量報導,15, 8 (2002)

林俊廷,PZ + AMP混合醇胺水溶液吸收二氧化碳之反應動力學數據量測研究,中原大學化學工程學研究所碩士論文,(2006)

林佳璋,旋轉填充床之特性探討,台灣大學化學工程學研究所碩士論文,(1995)

陳明德,二氧化碳在混合醇胺(MEA/TEA)水溶液中之氣液平衡溶解度量測,中原大學化學工程學研究所碩士論文,(2000)

邱太銘,二氧化碳捕捉技術,核能研究所報告,(2005)

陳敬銘,錯流式旋轉填充床中質傳之研究,台灣大學化學工程學研究所碩士論文,(2006)

陳柏志,錯流式旋轉填充床應用於二氧化碳吸收之研究,長庚大學化工與材料工程學研究所碩士論文,(2007)

陳昭瓊、童志權,螺旋型旋轉吸收器(II)煙氣脫硫傳質係數,化工學報,47,758 (1996)

張洪流,陳明功,錯流碟片式旋轉超重力場強化氨水吸收燃煤煙氣中CO2的研究,煤炭學報,32,7 (2007)

楊家寶,混合醇胺TEA + PZ水溶液吸收二氧化碳反應動力學數據量測研究,中原大學化學工程學研究所碩士論文,(2003)

徐慶崇,填充塔中醇胺溶液對二氧化碳之吸收研究,元智大學化學工程學研究所碩士論文,(1997)

孫偉宸,PZ+AMP水溶液吸收二氧化碳之反應動力學數據量測研究,中原大學化學工程學研究所碩士論文,(2002)

廖振宏,混合醇胺MEA/MDEA水溶液吸收二氧化碳之反應動力學數據量測研究,中原大學化學工程學研究所碩士論文,(2000)
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
無相關期刊
 
系統版面圖檔 系統版面圖檔