博碩士論文 87321018 詳細資訊




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姓名 羅興安(Shing-Ann Luo)  查詢紙本館藏   畢業系所 化學工程與材料工程學系
論文名稱 雙塔式真空變壓吸附法濃縮二氧化碳之研究
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摘要(中) 動力工廠燃燒石化燃料所產生的二氧化碳是造成溫室效應的主因;因此,如何回收工廠所排放出來的二氧化碳將是解決二氧化碳問題的首要步驟。
本研究利用雙塔真空變壓吸附程序(VSA)來回收高純度的二氧化碳,進料為20%二氧化碳和80%氮氣的混合氣體,吸附劑採用活性碳(activated carbon)及13X沸石(13X zeolite)。藉由實驗方式探討雙塔式真空變壓吸附程序,並在不同操作變數下,討論活性碳與13X沸石對產物濃度、產物回收率的影響;結果發現:13X沸石的濃縮效果比活性碳好,產物最終濃度可達96%,而回收率也高達98%。
摘要(英) The emission of CO2 from power plants that burn fossil fuels is the major cause for the greenhouse effect. The recovery of CO2 from flue gas is the first important step in solving CO2 problem.
The dual-bed vacuum swing adsorption (VSA) process for recovering of CO2 with activated carbon and 13X zeolite as adsorbents is chosen in this study. The feed gas consists of 20% CO2 and 80% N2. The dual-bed VSA process is explored by experiments. The influence of operation parameters on the purity of product and recovery is studied respectively for activated carbon and 13X zeolite. The final purity of CO2 can reach 96% by using 13X zeolite at higher recovery (98%) than activated carbon.
關鍵字(中) ★ 活性碳
★ 真空變壓吸附
★ 實驗
★ 二氧化碳
★ 溫室效應
★ 13X沸石
關鍵字(英)
論文目次 摘要
目錄 ………………………………………………………….Ⅰ
表目錄Ⅳ
圖目錄Ⅴ
第一章 緒論1
第二章 簡介與文獻回顧8
2.1 變壓吸附簡介8
2.1.1 吸附現象簡介8
2.1.2 吸附程序簡介9
2.1.3 變壓吸附的基本原理9
2.1.4 吸附劑的選擇15
2.1.5 吸附劑的種類18
2.1.6 變壓吸附程序的基本操作步驟19
2.2 文獻回顧22
2.2.1 PSA製程之發展與改進22
2.2.2 以PSA製程回收煙道氣中污染物的應用24
第三章 VSA濃縮二氧化碳的方法27
3.1 真空變壓吸附實驗程序27
3.2 實驗裝置、各部規格及特性29
3.3 實驗系統常數36
3.4 真空變壓吸附程序實驗步驟37
第四章 結果與討論39
4.1 活性碳與13X沸石的穩態測試40
4.2 六步驟VSA程序中活性碳與13X沸石在不同進料壓力之影響42
4.2.1活性碳及13X沸石在逆向減壓與持續減壓步驟不同檢測時間
之結果42
4.2.2活性碳及13X沸石在同向減壓步驟不同檢測時間之結果43
4.2.3活性碳及13X沸石在不同進料壓力下之結果44
4.3 六步驟VSA程序中活性碳與13X沸石在不同進料加壓與逆向
減壓時間之影響51
4.3.1活性碳及13X沸石在逆向減壓與持續減壓步驟不同檢測時間
之結果51
4.3.2活性碳及13X沸石在同向減壓步驟不同檢測時間之結果52
4.3.3活性碳及13X沸石在不同進料加壓(逆向減壓)時間下之結果53
4.4 六步驟VSA程序中活性碳與13X沸石在不同持續進料與持續
減壓時間之影響60
4.4.1活性碳及13X沸石在逆向減壓與持續減壓步驟不同檢測時間
之結果60
4.4.2活性碳及13X沸石在同向減壓步驟不同檢測時間之結果61
4.4.3活性碳及13X沸石在不同持續進料(持續減壓)時間下之結果61
4.5 六步驟VSA程序中活性碳與13X沸石在不同同向減壓與產物
加壓時間之影響69
4.5.1活性碳及13X沸石在逆向減壓與持續減壓步驟不同檢測時間
之結果69
4.5.2活性碳及13X沸石在同向減壓步驟不同檢測時間之結果70
4.5.3活性碳及13X沸石在不同同向減壓(產物加壓)時間下之結果70
4.6 活性碳與13X沸石比較之結果78
第五章 結論80
參考文獻81
附錄 A GC開關機步驟A-1
附錄 B 可程式控制器程式B-1
附錄 C 活性碳在VSA程序各點實驗數據C-1
附錄 D 13X沸石在VSA程序各點實驗數據D-1
附錄 E 二氧化碳檢量線E-1
附錄 F 活性碳在塔內各壓力變化圖.F-1
附錄 G 13X沸石在塔內各壓力變化圖G-1
附錄 H 活性碳之參數H-1
附錄 I 13X沸石之參數I-1
表目錄
表1.1 空氣污染物的形態 2
表1.2 台灣燃料燃燒排放二氧化碳的量(部門別)。 3
表1.3 氣態污染物的廢氣分離方法 4
表2.1 常見之雙成份氣體及其分離因子 17
表2.2 良好吸附劑的條件 17
表3.1 六步驟程序步驟與開啟閥號對照表 27
表3.2 實驗裝置之各部規格及特性 33
表3.3 吸附塔及吸附劑特性 36
表3.4 GC的操作條件 38
圖目錄
圖2.1 氮氣與氧氣對碳分子篩(CMS)的吸附速率曲線 11
圖2.2 氮氣與氧氣對碳分子篩(CMS)的吸附平衡曲線 11
圖2.3 氮氣與氧氣對5A沸石(zeolite 5A)的吸附速率曲線 12
圖2.4 氮氣與氧氣對5A沸石(zeolite 5A)的吸附平衡曲線 12
圖2.5 氣體吸附量隨壓力及溫度變化的情形 14
圖2.6 吸附分離原理 15
圖2.7 雙塔式PSA程序裝置 19
圖2.8 Skarstrom的PSA製程基本步驟及吸附床內質量傳
送區域之發展情形 21
圖3.1 六步驟真空變壓吸附程序 28
圖3.2 真空變壓吸附實驗裝置圖 30
圖3.3 13X沸石吸附塔構造圖 31
圖3.4 活性碳吸附塔構造圖 31
圖4.1 活性碳與13X沸石在Cycle數對逆向減壓步驟二氧化
碳濃度的變化曲線圖 41
圖4.2 不同進料壓力下,活性碳在檢測時間對逆向減壓與持續減壓
步驟二氧化碳濃度的變化曲線圖 45
圖4.3 不同進料壓力下,13X沸石在檢測時間對逆向減壓與持續減
壓步驟二氧化碳濃度的變化曲線圖 46
圖4.4 不同進料壓力下,活性碳在檢測時間對同向減壓步驟二氧化碳濃度的變化曲線圖 47
圖4.5 不同進料壓力下,13X沸石在檢測時間對同向減壓步驟二氧化碳濃度的變化曲線圖 48
圖4.6 在活性碳中進料壓力對二氧化碳回收率的變化曲線圖 49
圖4.7 在13X沸石中進料壓力對二氧化碳回收率的變化曲線
圖 50
圖4.8 不同進料加壓(逆向減壓)時間下,活性碳在檢測時間對
逆向減壓與持續減壓步驟二氧化碳濃度的變化曲線圖 54
圖4.9 不同進料加壓(逆向減壓)時間下,13X沸石在檢測時間
對逆向減壓與持續減壓步驟二氧化碳濃度的變化曲線
圖 55
圖4.10 不同進料加壓(逆向減壓)時間下,活性碳在檢測時間
對同向減壓步驟二氧化碳濃度的變化曲線圖 56
圖4.11 不同進料加壓(逆向減壓)時間下,13X沸石在檢測時
間對同向減壓步驟二氧化碳濃度的變化曲線圖 57
圖4.12 在活性碳中進料加壓(逆向減壓)時間對二氧化碳回收
率的變化曲線圖 58
圖4.13 在13X沸石中進料加壓(逆向減壓)時間對二氧化碳回
收率的變化曲線圖 59
圖4.14 不同持續進料(持續減壓)時間下,活性碳在檢測時間
對逆向減壓與持續減壓步驟二氧化碳濃度的變化曲
線圖 63
圖4.15 不同持續進料(持續減壓)時間下,13X沸石在檢測時
間對逆向減壓與持續減壓步驟二氧化碳濃度的變化
曲線圖 64
圖4.16 不同持續進料(持續減壓)時間下,活性碳在檢測時間對同向
減壓步驟二氧化碳濃度的變化曲線圖 65
圖4.17 不同持續進料(持續減壓)時間下,13X沸石在檢測時間對同
向減壓步驟二氧化碳濃度的變化曲線圖 66
圖4.18 在活性碳中持續進料(持續減壓)時間對二氧化碳回收
率的變化曲線圖 67
圖4.19 在13X沸石中持續進料(持續減壓)時間對二氧化碳回
收率的變化曲線圖 68
圖4.20 不同同向減壓(產物加壓)時間下,活性碳在檢測時間
對逆向減壓與持續減壓步驟二氧化碳濃度的變化曲
線圖 72
圖4.21 不同同向減壓(產物加壓)時間下,13X沸石在檢測時
間對逆向減壓與持續減壓步驟二氧化碳濃度的變化
曲線圖 73
圖4.22 不同同向減壓(產物加壓)時間下,活性碳在檢測時間
對同向減壓步驟二氧化碳濃度的變化曲線圖 74
圖4.23 不同同向減壓(產物加壓)時間下,13X沸石在檢測時
間對同向減壓步驟二氧化碳濃度的變化曲線圖 75
圖4.24 在活性碳中同向減壓(產物加壓)時間對二氧化碳回收
率的變化曲線圖 76
圖4.25 在13X沸石中同向減壓(產物加壓)時間對二氧化碳回
收率的變化曲線圖
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指導教授 周正堂(Cheng-tung Chou) 審核日期 2000-7-12
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