以旋轉填充床進行火力發電廠煙道尾氣二次脫硫之研究

Study on the secondary desulfurization of flue exhaust from thermal power plant using a rotating packed bed

林鼎倫(Ding-Lun Lin)

指導教授 ： 陳奕宏

國立臺北科技大學/工程學院/化學工程研究所/碩士(2014年)

https://doi.org/10.6841/NTUT.2014.00718

摘要

本研究以旋轉填充床(Rotating packed bed, RPB)反應器進行台灣電力公司林口火力發電廠煙道尾氣脫硫實驗，此煙道尾氣為電廠所排出之煙道氣經過石灰石-石膏法脫硫處理後的氣體，煙道尾氣中二氧化硫(Sulfur oxides, SO2)的濃度大約30 ppm左右，並以本研究進行二次脫硫實驗，經二次脫硫處理後之煙道尾氣可配合電廠進行微藻固碳程序。RPB是一種新型的化工製程強化反應器，其具有高質傳效率、氣體滯留時間短、和設備體積小等優點，因此能提高其選擇性脫硫的效果，以減少吸收液的浪費及解決傳統脫硫設備體積較大等問題。本研究利用液鹼(Sodium hydroxide, NaOH)溶液作為吸收液，探討RPB操作之液氣比(QL/QG)、填充床轉速(ω)、吸收液pH值、及操作不同RPB個數等操作參數對SO2去除效率(η)與總氣膜質傳係數(KGa)的影響。研究結果顯示，η和KGa會隨著QL/QG、ω、吸收液pH值和串聯RPB個數提高而上升。本研究的最適化操作條件定為：操作一台RPB反應器、QL/QG約為3.49 L/m3、ω為900 rpm、和吸收液pH值約為6，η能達到94.12 %。此外再進行連續72小時運轉RPB測試，在測試期間內設備並無發現任何問題，而所得到的η也能維持穩定。

關鍵字

旋轉填充床 ； 煙道尾氣 ； 脫硫 ； 鈉鹼法 ； 火力發電廠

並列摘要

This study investigates flue exhaust desulfurization process using a rotating packed bed (RPB) reactor in the thermal power plant of Taiwan Power Company in Linkou. This flue exhaust which contained the concentration of sulfur oxides (SO2) of about 30 ppm was discharged through the lime/lime stone flue gas desulfurization process. The secondary desulfurization experiments were carried out in this study. After the secondary desulfurization experiments, this flue exhaust can be further used in the carbon biofixation process in the power plant. RPB reactor has advantages of high mass transfer efficiency, short gas residence time, and small volume. Therefore, it can perform the selective desulfurization (not absorbing CO2) to reduce the use of absorbing solution and the desulfurization equipment volume. Sodium hydroxide solution (NaOH) was used as absorbing agent while the effects of the liquid to gas flow ratio (QL/QG), rotational speed (ω), and pH value of absorbing liquid on the removal efficiency of SO2 (η) and overall gas phase mass transfer coefficient (KGa) were investigated. The experimental results shows that the η and KGa would increase with an increase of the QL/QG, ω, and pH value of liquid. The optimal operating conditions were the QL/QG of about 3.49 L/m3, ω of 900 rpm, and pH value of absorbing liquid of about 6 while η was 94.12 %. Furthermore, the test of continuous operation using RPBs in 72 hours while the test were finished without any problem and the η value remained stable.

並列關鍵字

Rotating packed bed ； Flue exhaust ； Desulfurization ； Sodium-alkali method ； Thermal power plant

參考文獻

蔡志楹，以旋轉填充床氣提水中氨氮之研究，碩士論文，國立臺北科技大學化學工程研究所，臺北，2013。

黃成帆，利用超重力旋轉填充床反應器連續進行酯化反應產製生質柴油，碩士論文，國立臺北科技大學化學工程研究所，臺北，2013。

陳昱劭，旋轉填充床中黏度對質傳影響之研究，博士論文，國立臺灣大學化學工程學研究所，臺北，2004。

謝惠紅、林朝清、鄭士仁、和蔡易縉，「火力發電廠環境空氣品質之研究」，鑛冶，第55卷，第4期，2011，第97-106頁。

柯力壬，利用超重力旋轉填充床進行連續式不同含量自由脂肪酸之進料之酯化反應，碩士論文，國立臺北科技大學化學工程研究所，臺北，2011。