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系統識別號 U0002-2402200618234800
中文論文名稱 以Na2S應用於NO2吸收之模廠操作參數研究
英文論文名稱 Pilot Study for Nitrogen Dioxide Absorption with Sodium Sulfide
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 水資源及環境工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Water Resources and Environmental Engineering
學年度 94
學期 1
出版年 95
研究生中文姓名 林廣泓
研究生英文姓名 Kuang-Hung Lin
學號 692330060
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2005-12-28
論文頁數 97頁
口試委員 指導教授-陳俊成
委員-張章堂
委員-江旭程
中文關鍵字 氮氧化物  洗滌塔  二氧化氮  硫化鈉  NO2去除率 
英文關鍵字 nitrogen oxides  scrubber  nitrogen dioxide,  sodium sulfide  NO2 reduction 
學科別分類 學科別應用科學環境工程
中文摘要 由於NOx是產生光化學煙霧的前驅物質又是形成酸雨的主要因素,因此氮氧化物處理技術的研發已成為必要的趨勢。然而,業界目前對NOx的處理方式大多為選擇性觸媒還原法(SCR)及選擇性非觸媒還原法(SNCR)的乾式處理法。對之前的氮氧化物控制技術而言,其處理設備大多是針對單一污染物所設計的,若要同時處理不同之污染物,則需建置另一套系統。故本研究則採用能針對多種污染物的濕式洗滌塔來對NOx進行吸收。
而且過去對Na2S水溶液吸收NO2氣體的相關研究,大多都是在實驗室中以模擬的情況所完成的,欠缺實廠操作上的控制參數與限制條件。所以,本實驗將以模廠規模之設備搭配Na2S溶液對NO2進行一系列的質傳吸收實驗,並針對入口濃度、氣體質量流率、液體質量流率、液氣比(L/G)、Na2S的濃度、pH值、氣體在洗滌塔內停留時間、氣體在洗滌塔內流速等參數尋求最佳的操作條件。之後再配合NO轉化成NO2的研究成果,以提供業界一套完整且符合經濟效益的NOx兩段式處理系統與操作參數。
本研究結果歸納如下:
(1)NO2濃度的改變,並不會對NO2去除效率造成很大的影響,故選
50(ppm)代表之。
(2)氣體質量流率設定在1944.2(kg/m2-hr),液體質量流率為
7320(kg/m2-hr)時,NO2的去除率為80%以上。當氣體質量
流率增加,液體質量流率也應相對的增加,如此一來對NO2的
吸收效果也才能夠提升。
(3)當液氣比逐漸增加,其NO2的去除率亦會顯著的增加。在液氣
比提升為2.51時,所有的pH值之去除率均達至在65%的設計範
圍之內。當Na2S(aq)的濃度為0.002 (M),而液氣比在2.51
以上時,其吸收效果最為良好,約有80~90%。若濃度較低者
則需提高液氣比至3.77,才會有不錯的吸收效果產生。
(4)當Na2S(aq)的濃度增加時,所能提供的S(-II)離子較多,可
與NO2進行的吸收反應的量也較多,且氣、液之間的分子碰撞
機會也相對地增加,同時質傳的反應也能夠順利進行,所以會
有較佳的NO2的去除率產生。
(5)pH值控制在鹼性(pH =9.0)的狀態下,其NO2的吸收效果較
佳。
(6)當氣體停留時間逐漸地增加,其NO2的去除率亦跟著提升。並
建議氣體停留時間應該要大於4.1秒,塔內氣體流速最好低於
0.45 (m/s)才有比較好的吸收效果。
英文摘要 Nitrogen oxides is the precursor for photochemical smog and acid deposition, so the research and development of the treatment technology of nitrogen oxide has already become the essential trend. However, treatment ways in NOx at present of the industry are mostly that selective catalytic reduction (SCR) and selective non-catalytic reduction (SNCR) . To before the equipment of NOx control is design to pollutant not single, if will deal with different pollutant at the same time , we will need another system of construction. So this research adopts the scrubber which can absorb of many kinds of pollutant .
It is short of the research of nitrogen dioxide
absorption with sodium sulfide solution in the past, mostly all finish with the situation that is imitated in the laboratory , the operational parameters and limiting conditions to deficient. With current pilot test result to combine with NO conversion, the study can be extend to perform a lower cost, higher NOx removal air pollution control technology for industry. The pilot experiment explores the influence of NO2 concentration,gas mass flow rate, liquid mass flow rate, L/G ratio, Na2S concentration, pH value, gas retention time, gas velocity on NO conversion. The pilot experiment concluded the following findings:
(1) NO2 concentration is not very sensitive to collecting
NO2 .So we can select 50(ppm) to be represented.
(2) The optimal range for scrubber parameters are 1944.2
(kg/m2-hr)gas mass flow rate and 7320(kg/m2-hr)
liquid mass flow rate., collecting rate of NO2 is more
than 80%. As gas mass flow rate increases, the liquid
mass flow rate increases too, and NO2 reductioncan
improve better .
(3) As the L/G ratio increases gradually, NO2 reduction
also increases apparently. When the L/G ratio improves
as 2.51, NO2 reduction of all pH value is reached
within 65% of the design ranges.The Na2S concentration
is 0.002 (M), and the L/G ratio is above 2.51,its
result of absorbing is the best, nearly have 80~90%.
If the Na2S concentration is too low, we should
improve L/G ratio higher than 3.77 to get the better
NO2 reduction.
(4) When increases the Na2S concentration, there is more
S (- II ) ion that can offer .So we can get the better
NO2 reduction.
(5) pH value is controlled in alkaline condition (pH =9.0)
and we can have the better results of nitrogen
dioxides absorption.
(6) When the gas retention time increases gradually, the
NO2 reduction also improve. It should be greater than
and propose the gas retention time staying 4.1
seconds, and 0.45 m/s of gas velocity
論文目次 目錄
目錄…………………………………………………………………….I
圖目錄…………………………………………………………………IV
表目錄…………………………………………………………………VI
第一章 前言……………………………………………………………1
1-1 研究動機…………………………………………………………1
研究目的與架構…………………………………………………2
第二章 文獻回顧……………………………………………………3
2-1 氮氧化物(NOx)的來源………………………………………3
2-2 氮氧化物(NOx)的形成機制…………………………………4
2-2-1熱生式氮氧化物(Thermal NOx)……………………………4
2-2-2 瞬生式氮氧化物(Prompt NOx)……………………………4
2-2-3 燃料式氮氧化物(Fuel NOx)………………………………5
2-3 氮氧化物(NOx)的特性………………………………………6
2-4 氮氧化物(NOx)的控制方法及原理…………………………7
2-4-1 煙道氣後處理方式……………………………………………7
2-4-1-1 乾式處理法…………………………………………………8
2-4-1-2 氣態氧化法………………………………………………10
2-5 利用濕式處理法去除NOx之相關研究…………………………12
2-5-1 複鹽形成吸收法……………………………………………12
2-5-2 氧化還原吸收法……………………………………………13
2-5-3 化學反應基本理論…………………………………………19
第三章 實驗設備、材料及方法……………………………………21
3-1 實驗設備………………………………………………………21
3-1-1 程序控制盤…………………………………………………23
3-1-2 氣體進料系統………………………………………………24
3-1-3 液體進料系統………………………………………………29
3-1-4 洗滌塔主體…………………………………………………33
3-1-5 液體與氣體分析儀器………………………………………39
3-2 實驗材料………………………………………………………42
3-3 實驗方法………………………………………………………44
3-3-1 實驗流程……………………………………………………44
3-3-2 實驗規劃……………………………………………………45
3-3-3 規劃與設定實驗參數………………………………………46
3-3-4 實驗設備與操作參數的率定………………………………46
3-3-5 實廠模擬試驗操作步驟……………………………………51
第四章 結果與討論………………………………………………55
4-1 改變入口NO2濃度之影響……………………………………55
4-2 氣體與液體質量流率改變之影響……………………………57
4-2-1 氣體質量流率對NO2去除率之影響………………………57
4-2-2 液體質量流率對NO2去除率之影響………………………58
4-3 液氣比(L/G)改變之影響…………………………………60
4-3-1 液氣比(L/G)與pH值對NO2去除率之影響…………………60
4-3-1-1 固定液體質量流率,改變氣體質量流率所之比值關係…61
4-3-1-2 固定氣體質量流率,改變液體質量流率所之比值關係…62
4-3-2 液氣比(L/G)與Na2S濃度對NO2去除率之影響………………64
4-3-2-1 固定液體質量流率,改變氣體質量流率所之比值關係…64
4-3-2-2 固定氣體質量流率,改變液體質量流率所之比值關係…65
4-4 Na2S濃度改變之影響……………………………………………67
4-4-1 Na2S濃度與氣體質量流率對NO2去除率之影響……………67
4-4-2 Na2S濃度及液體質量流率對NO2去除率之影響……………69
4-5 pH值改變之影響…………………………………………………70
4-5-1 pH值與氣體質量流率對NO2去除率之影響…………………70
4-5-2 pH值及液體質量流率對NO2去除率之影響…………………72
4-6 氣體停留時間改變之影響………………………………………73
4-6-1 氣體停留時間與pH值對NO2去除率之影響…………………74
4-6-2 氣體停留時間與Na2S對NO2去除率之影響…………………76
4-7 塔內氣體流速改變之影響………………………………………78
4-7-1 塔內氣體流速與pH值對NO2去除率之影響…………………78
4-7-2 塔內氣體流速與Na2S對NO2去除率之影響…………………80
4-8 實驗結果探討與分析……………………………………………82
4-8-1實驗室規模試驗與模廠規模試驗之比較……………………82
4-8-2 Na2S與Na2SO3對NO2去除率之比較…………………………83
第五章 結論與建議…………………………………………………88
5-1 結論……………………………………………………………88
5-2 研究建議………………………………………………………92
參考文獻……………………………………………………………94

圖目錄
圖3-1:模廠實驗設備整體圖………………………………………21
圖3-2:實驗設備之全系統流程示意圖……………………………22
圖3-3:程序控制盤實體圖…………………………………………23
圖3-4:氣體進料系統內高速風機實體圖…………………………24
圖3-5:氣體進料系統內變頻器實體圖……………………………25
圖3-6:氣體進料系統內壓力傳送器實體圖………………………26
圖3-7:氣體進料系統內流量計實體圖……………………………27
圖3-8:氣體進料系統內調壓閥實體圖……………………………28
圖3-9:液體進料系統內循環液幫浦實體圖………………………29
圖3-10:液體進料系統內定量加藥機實體圖……………………30
圖3-11:液體進料系統內流量計組實體圖………………………32
圖3-12:洗滌塔主體塔示意圖……………………………………34
圖3-13:模廠實驗設備中空氣與NO2標準氣體的混合段…………35
圖3-14-1:洗滌塔主體中特拉德填充材實體圖…………………37
圖3-14-2:模廠實驗設備中填充材置放層透視窗及置放情形(一)……………37
圖3-14-3:模廠實驗設備中填充材置放層透視窗及置放情形(二)……………38
圖3-15:模廠實驗設備中左為pH偵測計、右為ORP偵測計………40
圖3-16:模廠實驗設備中攜帶式氣體分析器( IMR 1400C )……42
圖3-17:實驗流程示意圖…………………………………………44
圖3-18:高速風機風量與變頻器頻率之率定關係圖……………47
圖3-19:液體、氣體質量流率與填充塔壓差率定之關係曲線…49
圖4-1:入口NO2濃度與NO2去除率之關係…………………………56
圖4-2:固定液體質流率,氣體質流率與NO2去除率之關係……57
圖4-3:固定氣體質量流率,液體質量流率與NO2去除率之關係…59
圖4-4:固定液體質量流率,液氣比(L/G)與pH値對NO2去除率之關係………………………………………………………………………61
圖4-5:固定氣體質量流率,液氣比(L/G)與pH値對NO2去除率之關係………………………………………………………………………63
圖4-6:固定液體質流率,液氣比(L/G)和Na2S濃度對NO2去除率之關係……………………………………………………………………64
圖4-7:固定氣體質流率,液氣比(L/G)和Na2S濃度對NO2去除率之關係……………………………………………………………………66
圖4-8:Na2S的濃度與氣體質量流率對NO2去除率之關係…………68
圖4-9:Na2S的濃度與液體質量流率對NO2去除率之關係…………69
圖4-10:pH値與氣體質量流率對NO2去除率之關係………………71
圖4-11:pH値與液體質量流率對NO2去除率之關係………………72
圖4-12:氣體停留時間與pH値對NO2去除率之關係………………75
圖4-13:氣體停留時間與Na2S濃度對NO2去除率之關係…………77
圖4-14:塔內氣體流速與pH値對NO2去除率之關係………………79
圖4-15:塔內氣體流速與Na2S濃度對NO2去除率之關係…………81
圖4-16:pH値與氣體質量流率對NO2去除率之關係………………84
圖4-17:固定液體質流率,液氣比和Na2SO3及Na2S濃度對NO2去除率之影響…………………………………………………………………86

表目錄
表2-1:NO與NO2的物理及化學性質…………………………………6
表2-2:各種煙道氣去除NOx之控制技術……………………………8
表3-1:高速風機規格表……………………………………………24
表3-2:變頻器規格表………………………………………………25
表3-3:壓力傳送器規格表…………………………………………26
表3-4:氣體流量計規格表…………………………………………27
表3-5:調壓閥規格表………………………………………………28
表3-6:循環液幫浦規格表…………………………………………29
表3-7:定量加藥機(Na2S)規格表………………………………30
表3-8:定量加藥機(NaOH、H2SO4)規格表……………………31
表3-9-1:小液體流量計規格表……………………………………31
表3-9-2:大液體流量計規格表……………………………………31
表3-10:化學藥品儲存槽規格表…………………………………32
表3-11:洗滌塔規格表……………………………………………33
表3-12:特拉德填充材規格表……………………………………36
表3-13:液體分散器規格表………………………………………39
表3-14:除霧層規格表……………………………………………39
表3-15:pH偵測計規格表…………………………………………39
表3-16:ORP偵測計規格表………………………………………40
表3-17:攜帶式氣體分析器規格表………………………………41
表3-18:氣體鋼瓶規格表…………………………………………42
表3-19:Na2S成分表………………………………………………43
表3-20:NaOH成分表………………………………………………43
表3-21:H2SO4成分表……………………………………………43
表3-22:變頻器頻率與高速風機風量之對應表…………………48
表3-23:液體、氣體質量流率與填充塔壓差率定之關係………50
表4-1:實驗室規模與模廠規模操作參數之差異比較…………82
表5-1:NO2去除率之最佳操作操數表……………………………91
參考文獻 [1]C. P. Fenimore, "Reactions of Fuel-Nitrogen in Rich
Flame Gases," Combustion and Flame, Vol. 26, pp. 249-
256, 1976.
[2]Chen H. Shen, and Gary T. Rochelle, “Nitrogen Dioxide
Absorption and Sulfite Oxidation in Aqueous
Sulfite,”,Environ. Sci. Technol., Vol 32, No. 13,
pp.1994-2003, 1998.
[3]Chen H. Shen, and Gary T. Rochelle, “Nitrogen Dioxide
Absorption and Sulfide Oxidation in Aqueous Sulfide,”,
Journal of the Air and Management Association ,Vol.49,
pp.332-338, 1999.
[4]Chien,T.W.,Chu, H.,“Removal of SO2 and NO from Flue
Gas by Wet Scrubbing Using an Aqueous NaClO2
Solution”, Journal of Hazardous Materials, B80, pp.43-
57,2000.
[5]Chu, H.,Chien, T. W., Li, S.Y., “Simultaneous
Absorption of SO2 and NO from Flue Gas with KMnO4/NaOH
Solutions”, The Science of the Total Environment,
Vol.275, pp.127-135, 2001.
[6]D.E.Foster, and J. C. Keck, "Factors Affecting NOx
Formation from Nitrogen-Containing Fuels," Combustion
and Flame, Vol. 38, pp. 199-209 ,1980.
[7]D. W. Turner, R. L. Andrews, and C.W.Siegmund,
"Influence of Combustion Modification and Fuel Nitrogen
Content on Nitrogen Oxides Emissions From Fuel Oil
Combustion", AICHE Symposium Series, No. 126, Vol. 68,
pp.55-65,1972.
[8]Hikita, H., et al., “Kinetics of Absorption of NO into
Aqueous Na2SO3 Solutions Containing Fe(III)-EDTA-Na and
Fe2(SO4)3,” J. of Chemical Engineering of Japan., Vol.
11,No.5, pp.360-365, 1978.
[9]Hofele, J. Velzen D. van, Langenkamp, H., Schaber, K.,
“Absorption of NO in Aqueous Solutions of FeIINTA:
Determination of the Equilibrium Constant”, Chemical
Engineering and Processing, Vol.35, pp.295-300, 1996.
[10]Jaime Benitez, “Process Engineering and Design for
Air Pollution Control,” PTR Prentice Hall, 1993.
[11]Lee, Y-N., and Schwartz, S.E.,J.Phys.Chem.,85,840,1981.
[12]Littlejohn, D., Chang, S. G., “Removal of NOx and SO2
from Flue Gas by Peracid Solutions”, Ind. Eng. Chem.
Res.,Vol.29, No.7, pp.1420-1424, 1990.
[13]Robert J.Chironna, “Chemical aspects of NOx
scrubbing”, Pollution Engineering, Apr, pp.32-36,
1999.
[14]Sada, E., H. Kumazawa, N. Hayakawa,I. Kudo, T. Konodo,
“Absorption of NO in Aqueous Solutions of KMnO4”,
Chem. Eng. Sci., Vol. 32, No. 10, pp.1171~1175, 1977.
[15]Takeuchi, H., Ando, M., Kizawa, N., “ Absorption of
Nitrogen Oxides in Aqueous Sodium Sulfite and
Bisulfite Solutions”, Industrial & Engineering
Chemistry, Process Design and Development, Vol. 16,
No.3,Jul, pp. 303-308,1977.
[16]Teramoto, M., et al., “Absorption of Dilute Nitric
Monoxide in Aqueous Solutions of Fe(III)-EDTA and
Mixed Solutions of Fe(III)-EDTA and Na2SO3,” J. of
Chemical Engineering of Japan., Vol. 11, No. 6, pp.450-
457, 1978.
[17]Thomas, D., Vanderschuren, J.,“The Absorption-
Oxidation of NOx with Hydrogen Peroxide for the
Treatment of Tail Gases”, Chem. Eng. Sci., Vol.51,
No.11, pp.2649-2654, 1996.
[18]William Depriest, Paul Farber, “Critical Design
Issues In the Utility Retrofit Applications of
Selective Catalytic Reduction (SCR) Technology”,
(Session:AE-1b)94th Annual Conference and
Exhibition, Abstract NO.1104.
[19]Yang, C. L., Shaw, H., “Aqueous Absorption of Nitric
Oxide Induced by Sodium Chlorite Oxidation in the
Presence of Sulfur Dioxide”, Environmental Progress,
Vol.17, No.2, pp.80-85, 1998.
[20]Yang, C. L., Shaw, H., Howord, D. P., “Absorption of
NO Promoted by Strong Oxidizing Agents: 1. Inorganic
Oxychlorites in Nitric Acid”, Chem. Eng. Comm.,
Vol.143, pp.23-38, 1996.
[21]工業研究院工安衛中心,「物質安全資料表(MSDS)」。
[22]吳侯諭,「兩段式氮氧化物洗滌吸收系統NO氧化段之模廠研
究」,私立淡江大學水資源及環境工程研究所碩士論文,
2004。
[23]吳榮宗,「氮氧化物技術及未來發展趨勢」, 工業污染防治,
第49期,pp.47-64,1994。
[24]李岩錡,「以雙噴霧塔系統進行煙道氣中脫硝效能及反應動力
之探討」,國立成功大學環境工程研究所碩士論文,1999。
[25]林俊維,「洗滌法添加Na2SO3對NO2去除率之影響研究」,私立
淡江大學水資源及環境工程研究所碩士論文,2000。
[26]空氣污染物排放防制技術輔導暨示範計畫,行政院環保署86年
度科技研發專案計畫,計畫編號:EPA-86-FA11-09-84。
[27]張木彬,「以氣態氧化法同時去除硫氧化物及氮氧化物之可行
性探討」,工業污染防治期刊,第44期,pp.45-57,1992。
[28]張君正,張木彬,「氮氧化物生成機制與控制技術之探討」,
工業污染防治期刊,第50期,pp.19-35,1994。
[29]張毓倫,「以Na2CO3/ NaClO2探討煙道氣中除硫脫氮之吸收反
應動力」,國立成功大學環境工程研究所碩士論文,1995。
[30]許仲豪,「兩段式洗滌吸收除硝系統操作參數研究」,私立淡
江大學水資源及環境工程研究所碩士論文,2002。
[31]黃亮潔,「洗滌塔添加氧化劑應用於去除硫化氫之參數研
究」,淡江大學水資源及環境工程學系碩士班碩士論文,1999
[32]楊勝宇,「燃油燃燒爐之噴嘴噴角與渦旋度對燃燒特性與生成
物濃度之影響」,國立中山大學機械工程研究所,2000。
[33]薛欣達,「以NaClO2探討整合除硫脫硝性能及反應動力之研
究」,國立成功大學環境工程研究所碩士論文,1998。

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