空氣中甲、乙、丙烷與乙、丙烯等民生工業氣體連續監測技術開發

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張富堯(Fu-Yau Chang) 查詢紙本館藏

畢業系所

化學學系

論文名稱

空氣中甲、乙、丙烷與乙、丙烯等民生工業氣體連續監測技術開發

相關論文

★ 有機薄膜電晶體材料三併環及四併環噻吩衍生物之開發	★ 以逆吹式氣相層析法分析氣體成份
★ 氣相層析法應用於工業排放連續監測	★ 煙道氣揮發性有機化合物連續監測方法開發
★ 自製新型除水及熱脫附濃縮裝置用於GC/MS線上分析揮發性有機汙染物	★ 觸媒式非甲烷總碳氫分析儀開發與驗證
★ 自製除水器及熱脫附儀用於線上GC/MS/FID揮發性有機污染物之分析	★ 大氣及水樣中揮發性有機氣體自動化分析技術之建立及應用
★ VOC前濃縮與預警系統之建構	★ 建立自動化甲烷連續量測系統與其在指示大氣輻射冷卻之應用
★ 臭氧前趨物連續監測與臭氧生成之光化學探討	★ 以近連續方式量測空氣中甲烷與異戊二烯及其生成之季節性探討
★ 自行架設光化學測站與商業化儀器平行比對及所得資料初步分析	★ 近地表臭氧前驅物分析之前濃縮技術改良
★ 自動化噴霧捕捉分析系統之建立與研究	★ 大體積固相微萃取水中揮發性有機污染物

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摘要(中)

高雄八一氣爆事件帶來損失嚴重的災情，同時公安的問題亮起紅燈，而此類嚴重的氣爆事件，在國外亦有類似案例發生，這些氣體大多為天然氣、液化石油氣、石化工業原料氣體—乙、丙烯等氣體。上述氣體與民生燃料或工業原料息息相關，無論在儲存端、運輸上、製造上皆存在著洩漏的疑慮，若不加以監控，容易再次釀成氣爆之公安事件。
然而這些氣體物質，如甲、乙、丙烷與乙、丙烯等，在一般空氣中皆有基本濃度存在，因此本研究利用氣相層析儀搭配火焰離子偵測器 (Gas chromatography/flame ionization detector, GC-FID)開發出一套自動分析方法，能夠在周界基本濃度之上察覺五種氣體的洩漏事件，故此方法須具備足夠的靈敏度；同時亦希望有較高的監測時間覆蓋度，故須具備高分析頻率與資料密集度，達到對周界中甲、乙、丙烷與乙、丙烯等五種氣體連續監控之目的。
本方法藉由化學吸附劑與致冷模組之設計，以提高分析靈敏度；在進樣濃縮與分析連續步驟上，以Trap A與Trap B兩組交替進樣濃縮與分析步驟，提高資料密度；及Unibeads 2S填充管柱與Na2SO4毛細管柱兩種所組合的逆吹系統，搭配恆溫65℃，達到具較高靈敏度、高資料密度，以及快速分析等目的。
經優化後，每6分鐘則可得到一筆甲、乙、丙烷與乙、丙烯等五種氣體分析數據，且線性關係R2值皆大於0.9902，精密度 (RSD)介於0.3% ~ 2.1%之間，線性與再現性佳。隨後進行為期一周之實地測試，可明顯觀測甲、乙、丙烷與乙、丙烯等五種氣體周界濃度中的變化，搭配風速風向等數據，證實觀測結果的合理性。最後以甲烷標氣與液化石油氣模擬突發高值事件，驗證本系統高靈敏度與能夠偵測到洩漏氣體物質，證實本系統實用性。
日後可對於石化工業的製造端、儲存端進行長期的連續監控，一旦發生洩漏事件，則可立即察覺，爭取更多防災應變處理的時間，使大型災害防患於未然。

摘要(英)

In light of the incident of propylene explosion occurred on August 1, 2014 in southern Taiwan resulting in heavy casualties, an analytical means capable of detecting trace amounts of fuel or industrial gases in the vicinity of storage facilities, pipelines, factories, etc. is in dire need of development. As a result, an automated gas chromatographic (GC) system capable of measuring ambient levels of methane, ethane, ethylene (ethane), propane and propylene (propene) was developed. The system used chemical sorbents with Peltier electric cooling technique to trap ethane, ethylene, propane and propylene at -30℃. Subsequently, thermal desorption (TD) at 300℃ was made to inject analytes to GC with flame ionization detection (FID). Because of the extremely high gaseous nature of methane, a section of tubing of about 0.5 mL in the sorbent trap unit was used as the sample loop for analyzing methane.
To increase the monitoring time coverage, two identical sorbent traps were installed on a two-way 10-port switching valve to alternate sample injections. While one trap was in the process of TD injection and GC separation, the other was performing sampling. The GC method adopted the isothermal-backflush strategy for rapid cycling and self-cleaning of the columns to permit continuous long-term monitoring. Two columns, i.e, a packed column of Unibeads 2S and a capillary Na2SO4 PLOT column, were used as the pre-column and the analytical column, respectively. The system allowed high-boiling residues in the sample to be backflushed from the precolumn, while the low-boiling analytes separated by the PLOT column were detected by FID. Each cycle of analysis was completed in six minutes. Precision as the relative standard deviation (RSD) was assessed to be better than 2.1%, and linearity (R2) was better than 0.9902% for the five target gases.
Simulation of leakage of natural gas and liquefied petroleum gas (LPG) was conducted by detecting excess methane and propane as episodes, while the system was monitoring the five gases in the laboratory air for a period of five days.

關鍵字(中)

★ 民生工業氣體
★ 氣爆
★ 防災機制
★ 氣相層析儀/火焰離子偵測器

關鍵字(英)

★ Common Used Gas
★ gas explosion
★ Disaster Prevention Mechanism
★ Gas Chromatography (GC)/Flame Ionization Detector (FID)

論文目次

摘要 I
Abstract III
謝誌 V
目錄 VII
圖目錄 IX
表目錄 XV
第一章前言 1
1-1 研究源起 1
1-2 民生燃料與工業原料氣體介紹 5
1-3 潛在危害 12
1-4 氣爆事件 14
1-5 方法回顧 19
1-6 研究動機 26
第二章實驗系統與原理 27
2-1 系統設計 27
2-1-1 樣品進樣設計 30
2-1-2 分析系統原理 35
2-1-3 系統運作流程 38
2-2 軟體控制 43
2-3 標準品準備 48
第三章結果與討論 49
3-1 最佳化探討 49
3-1-1 分析管柱之選擇 50
3-1-2 吸附劑之使用 52
3-1-3 管柱選擇 54
3-1-4 逆吹時機判斷 61
3-1-5 連續分析方法驗證 66
3-2 檢量線與再現性建立 68
3-3 方法偵測極限 72
3-4 實地模擬測試 73
3-4-1 連續監測 74
3-4-2 模擬突發高值事件 80
第四章結論與未來展望 85
第五章參考文獻 87
附錄一 A
附錄二 C
附錄三 E
附錄四 G

參考文獻

(1) 經濟部能源委員會能源統計年報.
(2) 謝俊雄. 科學發展 2011, 71-75.
(3) 行政院. 石化產業高值化推動方案, 中華民國101年3月.
(4) Fagan, A. An Introduction to the petrolum industry; Goverment of newfoundland and labrador: Department of Mines andEnergy, November, 1991.
(5) 林俊雄. 科學發展 2004, 382, 26-29.
(6) 蔡信行. 科學發展 2004, 382, 32-35.
(7) 煉油事業部簡介: 台塑石化股份有限公司, Aug. 31, 2004.
(8) 台塑石化股份有限公司: http://www.fpcc.com.tw/tc/ 參閱附錄一
(9) U.S. Olefins Market-By Class(Ethylene, Propylene)Ethylene Type (Polyethylene, Ethylene glycol, Vinyls, Styrene, Others) Propylene Type(Polypropylene, Cumene, Acrylonitrile, Others) Ethylene By Feedstock; Propylene By Process-Forecast (2014-2020); May 02, 2016.
(10) 煤氣事業管理規則第四章第17條.
(11) 陳大麟. 科學發展 2002, 356, 60-63.
(12) 陳宏市. 科學發展 2011, 465, 54-57.
(13) 台灣中油股份有限公司煉製事業部: http://new.cpc.com.tw/division/lngb/information-text.aspx?ID=32 參閱附錄二
(14) Atkinson, R.; Arey, J. Chem Rev 2003, 103, 4605-4638.
(15) Dlugokencky, E. J.; Masarie, K. A.; Lang, P. M.; Tans, P. P. Nature 1998, 393, 447-450.
(16) Rosado-Reyes, C. M.; Francisco, J. S. Journal of Geophysical Research 2007, 112.
(17) Sawada, S.; Totsuka, T. Atmospheric Environment 1986, 20, 821-832.
(18) Simpson, I. J.; Sulbaek Andersen, M. P.; Meinardi, S.; Bruhwiler, L.; Blake, N. J.; Helmig, D.; Rowland, F. S.; Blake, D. R. Nature 2012, 488, 490-494.
(19) 國家地理雜誌, Aug. 04, 2014.
(20) The Detroit News, March 19, 1937.
(21) Cleveland Plain Dealer, October 21, 1944.
(22) The Indianapolis Star, November 1, 1963.
(23) The Montreal Gazette, May 27, 1955.
(24) Glasgow Herald, 11 February 1972.
(25) The New York Times, June 5, 1989.
(26) The Tech, April 24, 1992.
(27) Los Angeles Times, April 28, 1995.
(28) The New York Times, March 14, 2014.
(29) 行政院環保署 - 空氣品質監測網: http://taqm.epa.gov.tw/taqm/tw/b0104-4.aspx 參閱附錄三
(30) Etiope, G.; Ciccioli, P. Science 2009, 323, 478.
(31) 陳清涼; 黃冬梨; 徐啟銘. 石油季刊 2008, 44, 67-79.
(32) EPA Method 21.
(33) 中華民國行政院原境保護署環境檢驗所揮發性有機物洩漏測定方法－火焰離子化偵測法 (NIEA A706.73C).
(34) Ryerson, T. B.; Trainer, M.; Holloway, J. S.; Parrish, D. D.; Huey, L. G.; Sueper, D. T.; Frost, G. J.; Donnelly, S. G.; Schauffler, S.; Atlas, E. L.; Kuster, W. C.; Goldan, P. D.; Hubler, G.; Meagher, J. F.; Fehsenfeld, F. C. Science 2001, 292, 719-723.
(35) Plass-Dülmer, C.; Michl, K.; Ruf, R.; Berresheim, H. Journal of Chromatography A 2002, 953, 175-197.
(36) Tanner, D.; Helmig, D.; Hueber, J.; Goldan, P. Journal of Chromatography A 2006, 1111, 76-88.
(37) Aoki, S.; Nakazawa, T.; Murayama, S.; Kawaguchi, S. Tellus B 1992, 44, 273-281.
(38) Tohjima, Y.; Wakita, H. Appl Geochem 1994, 9, 141-146.
(39) 戴順育. 氣相層析技術應用於揮發性有機化合物分析方法中熱脫附行為之診斷. 國立中央大學2014.
(40) Valco Instruments Co. Inc. VICI AG International: http://www.vici.com/support/app/app10j.php 參閱附錄四
(41) Holdren, M.; Danhof, S.; Grassi, M.; Stets, J.; Keigley, B.; Woodruff, V.; Scrugli, A. Analytical Chemistry 1998, 70, 4836-4840.
(42) Simmonds, P. G.; O′Doherty, S.; Nickless, G.; Sturrock, G. A.; Swaby, R.; Knight, P.; Ricketts, J.; Woffendin, G.; Smith, R. Analytical Chemistry 1995, 67, 717-723.
(43) 林彥宏. VOC前濃縮與預警系統之建構. 國立中央大學2000.
(44) 李明霞. 以逆吹式氣相層析法分析氣體成份. 國立中央大學2012.
(45) 鄭閎文. 氣相層析法應用於工業排放連續監測. 國立中央大學2013.
(46) 林葳涓. 煙道氣揮發性有機化合物連續監測方法開發. 國立中央大學2015.
(47) 范綱捷. 氣相層析線上數據擷取共同平台之開發與測試. 國立中央大學2014.
(48) 李雅琳. 以重量法製備微量揮發性有機化合物標準氣體之研究. 國立中央大學2005.
(49) Pollmann, J.; Helmig, D.; Hueber, J.; Tanner, D.; Tans, P. P. Journal of Chromatography A 2006, 1134, 1-15.
(50) Pollmann, J.; Helmig, D.; Hueber, J.; Plass-Dulmer, C.; Tans, P. Journal of Chromatography A 2008, 1188, 75-87.
(51) Al-Thamir, W. K. Journal of Chromatography A 1990, 498, 231-236.
(52) 環境分析年會. 環境分析--原理與應用.
(53) Wu, T. M.; Wu, G. R.; Kao, H. M.; Wang, J. L. Journal of Chromatography A 2006, 1105, 168-175.
(54) Matisová, E.; Škrabáková, S. Journal of Chromatography A 1995, 707, 145-179.
(55) Harper, M. Journal of Chromatography A 2000, 885, 129-151.
(56) 周順盈. 非甲烷碳氫化合物及鹵碳化物自動化分析系統之建立與改進. 國立中央大學1999.
(57) 中華民國行政院原境保護署環境檢驗方法偵測極限測定指引 (NIEA-PA107).

指導教授

王家麟(Jia-Lin Wang)

審核日期

2016-7-26

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