第四章 實驗結果與討論
4.3 氧化鈣之循環再生能力測試
4.3.3 吸附時間之循環吸附能力測試
進行二氧化碳的循環吸/脫附測試時，其吸附劑之填充量皆為 8.5 公克，在500 ccm(1 atm, 25℃)的進流流量下，吸附條件為溫度 650℃
下吸附6、10、16 分鐘(CaO-DH-6、CaO-DH-10、CaO-DH-16)，脫附 為30 分鐘 850℃，水蒸汽輔助脫附進流量為 2.5 mL 液態水/min，其 他詳細之操作參數可參閱表3-1。
考量實廠應用時，其探討的是如何能在最有效之時間內捕獲最大 量之CO2，然文獻中之研究主要探討之指標大多為如何提昇氧化鈣於 每次循環再生之吸附量或利用率，鮮少探討吸附劑對 CO2 之捕獲效 率，此外，White et al. (2003)的研究也指出，80%以上的 CO2捕獲效 率才具有經濟效益，因此本研究測試不同之吸附時間下，何者為較佳 之操作方式。
圖 4-19 為測試不同的吸附時間對循環吸附能力之影響，由圖顯 示，經過多次循環吸脫附後，CaO-DH-16 的吸附容量有明顯的劣化 現象，而CaO-DH-10 與 CaO-DH-6 則沒有顯著的吸附量下降之趨勢，
由 圖 4-20 之 捕 獲 效 率 曲 線 圖 結 果 推 測 ， 於 循 環 吸 脫 附 後 期 ， CaO-DH-16 在吸附時間 10 分鐘之後其捕獲效率已開始降低，推測這 是因為吸附劑表面燒結，造成表面積減少，且已被生成之碳酸鈣覆 蓋，造成吸附速率下降，而 CaO-DH-10 與 CaO-DH-6 因為吸附時間 較短，還處於較高CO2捕獲效率的快速吸附段，故吸附量變化較小，
但圖 4-20 的結果顯示，CaO-DH-10 的二氧化碳移除效率仍有漸漸下 降之趨勢。
圖 4-21 為 3 種不同吸附時間在每一循環的最後一採樣點之 CO2
移除效率曲線，由圖結果顯示，CaO-DH-6 的二氧化碳移除效率能夠 維持在 85%以上，然 CaO-DH-16 與 CaO-DH-10 的捕獲效率都有下
降之趨勢；顯示吸附時間10 與 16 分鐘都因燒結的影響，導致高移除 效率所能維持的時間減短；且其捕獲效率也分別降至約 25%與 70%
後穩定，表示若於吸附時通入濃度 15%CO2，只能捕捉 3.75 與 10.5%CO2，低於 CaO-DH-6 能捕獲的 12.75%CO2，所以若要維持在 一高捕獲效率的條件下，吸附時間 10 與 16 分鐘皆需在一定循環次數 後進行再活化；圖4-22 顯示當維持一定的 CO2移除效率的條件(>80%) 下，不同吸附時間於循環再生之表現，CaO-DH-16 的吸附量於每一 循環有很明顯的下降趨勢，而 CaO-DH-10 也有下降的情形，只有 CaO-DH-6 的吸附量能夠維持不變，比較圖 4-21 與圖 4-22 之結果，
繪出不同吸附時間所累積之吸附量比較圖並顯示於圖 4-23，由圖顯 示，依據圖4-21 之結果，CaO-DH-16 與 CaO-DH-10 分別經過 5 次與 12 次循環後，需另外經由再活化之方式提升其捕獲效率，並再應用 於CO2捕獲中，而在700 分鐘的操作時間內，CaO-DH-6 所累積之吸 附容量最大，故雖然縮短吸附反應時間會大幅降低吸附劑於每一循環 之利用率，但卻能夠維持高捕獲效率，確實有效的捕獲二氧化碳，且 在連續不間斷的操作條件下，即使吸附反應時間較短，卻能有最大之 總吸附容量，進而減緩吸附劑汰換之頻率與降低吸附劑汰換所需之成 本。
Cyclic number
0 5 10 15 20
CO2 Capture Capacity, g CO2/g sorbent 0.0 0.1 0.2
0.3 CaO-DH-16min
CaO-DH-10min CaO-DH-6min
圖4-19 不同吸附設定時間對循環吸附能力之影響
Time, min
0 2 4 6 8 10 12 14 16
CO2 Removal efficiency, %
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
CaO-DH-16min CaO-DH-10min CaO-DH-6min
圖4-20 不同吸附設定時間於第 15 次循環之 CO2捕獲效率隨時間變化 關係曲線圖
Cyclic number
0 5 10 15 20
CO2 Removal efficiency, %
0 20 40 60 80 100
CaO-DH-16min CaO-DH-10min CaO-DH-6min
圖4-21 不同吸附時間於每次循環之最後 CO2捕獲效率
Cyclic number
0 5 10 15 20
CO2 Capture Capacity, g CO2/g sorbent 0.0 0.1 0.2 0.3
CaO-DH-16min CaO-DH-10min CaO-DH-6min
圖 4-22 不同吸附時間於每次循環之吸附量比較 (CO2移除效率>80%)
Time, min
0 200 400 600 800
Accumulated adsorption capacity (g CO2/g sorbent) 0 2 4 6 8 10 12
CaO-DH-6min CaO-DH-10min CaO-DH-16min
圖4-23 不同吸附時間其累積之吸附容量比較
(CaO-DH-16 與 CaO-DH-10 分別於 5 次與 12 次循環後進行再活化 1 小時。)