停留時間對脫附之影響

圖4-20為CaAl(95)-O在管柱系統中於850 ℃下、使用純氮氣進行 脫附時，不同脫附停留時間下二氧化碳出流濃度與脫附時間的關係，

圖中明顯發現隨著流量的上升，完全脫附二氧化碳的所需的時間亦隨 之增加，當脫附停留時間為3.38秒時，其脫附速率較停留時間為0.34 秒時多出約2倍的時間，造成此現象的主要原因，乃脫附時較高的氣 流流量(即較短的停留時間下)能提供較高的鍛燒反應動力。

在真空狀態下，管柱中熱量的傳遞主要依靠輻射與傳導的方式傳 輸到CaAl(95)-O吸附劑上，然而有氣體通入的情況下，亦必須考慮對 流所造成的影響，而從文獻可知，此情況時對流為影響熱量傳遞現象 的主要因子，因此，在較高的脫附流量下(較短的停留時間)，其不僅 能加速帶出因熱而從吸附劑脫附出來的二氧化碳外，更能提高反應管 柱中的熱對流傳遞現象，減少脫附所需的時間[61]。

根據公式3-2可知，停留時間的長短恰與流量的大小成反比，此 測試中六種不同流量所對應的停留時間，由小到大排列分別為0.34、

0.42、0.56、0.84、1.69與3.38秒，圖4-21即整理這六種不同停留時間 對脫附之二氧化碳最高濃度間的關係。由圖可見，二氧化碳出流濃度 隨停留時間的上升而有明顯的增加，利用前面章節所提到的熱力學公 式(公式4-7)，可計算出在850 ℃的脫附溫度下，二氧化碳的平衡濃度 約為48.0 %，而當實驗所操作之停留時間為3.38秒 (即流量為50 ccm(1 atm, 25 ℃))，此時的二氧化碳出流濃度最大可達46.2 %，與理論計算 值十分接近，代表在足夠的停留時間下，脫附氣流中二氧化碳的濃度 確實與熱力學公式相符，亦代表欲提升吸附階段時的二氧化碳去除效 率，可藉由增加停留時間來達成。

到3倍以上(進流中15 %二氧化碳，脫附後46.2 %(v/v))，但此於實際應 用時仍不符經濟效益，後續應用可嘗試改以純二氧化碳或水蒸氣作為 脫附載流氣體。若使用純二氧化碳來進行脫附，即不會有出流氣體純 度上的問題，惟根據熱力學公式，此時的溫度至少須提升至900 ℃以 上方可促使脫附反應發生，較高的脫附溫度不僅代表再生時要額外消 耗更多的能量，亦可能會令CaAl(95)-O吸附劑中的Ca₁₂Al₁₄O₃₃變質，

轉變成其他物種，失去其抑制劣化的作用；使用水蒸氣做載流氣體 時，於脫附後可以再藉由冷凝作用，將水氣與二氧化碳分離，如此不 僅可以獲得高純度的二氧化碳氣體，且藉由水氣與氧化鈣之接觸，應 可達成進一步水合作用(參考式4-5)，預期對提升後續再吸附二氧化碳 之容量應有所幫助[62]。

Desorption time (min)

Retention time (s)

0 1 2 3 4

Thermodynamic prediction： 48.0 %

Regression curve： Y=0.48X/(0.3826+X) R

=0.965

圖4-21 停留時間與脫附之二氧化碳出流濃度兩者間的關係