การวิเคราะห์กลไกการดูดซึมก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยวิธีทางกายภาพและทางเคมีในคอลัมน์แบบฟองอากาศและคอลัมน์แบบอากาศยก

Analysis of carbon dioxide absorption mechanism by physical and chemical methods in bubble column and airlift reactor

Name: เรวดี ดำมี

ThaSH: คาร์บอนไดออกไซด์

ThaSH: ก๊าซ -- การดูดซึมและการดูดซับ

Abstract: งานวิจัยนี้เป็นการศึกษากลไกการดูดซึมคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยคอลัมน์แบบฟองอากาศและคอลัมน์แบบอากาศยก โดยการพิจารณาหัวกระจายอากาศร่วมกับการใช้ตัวกลางพลาสติกที่เหมาะสม โดยขั้นตอนแรกศึกษาผลกระทบจากหัวกระจายอากาศที่มีรูกระจายอากาศขนาดแตกต่างกัน ซึ่งส่งผลต่อค่าพารามิเตอร์ตัวแปรด้านอุทกพลศาสตร์และการถ่ายเทมวลสารของฟองอากาศ หลังจากนั้นศึกษาผลกระทบจากตัวกลางพลาสติกโพลีไพลีน 4 รูปทรงและปริมาณ 2-10% โดยปริมาตร ร่วมกับหัวกระจายอากาศที่ได้จากการผลการทดลองในขั้นตอนแรก และวิเคาระห์ตัวแปรด้านอุทกพลศาสตร์เช่นเดียวกับขั้นตอนแรก ต่อมาจะศึกษาประสิทธิภาพการดูดซึม CO2 ด้วย MEA และ Na2CO3 โดยผลประสิทธิภาพดีที่สุดจะนำไปทดลองร่วมกับตัวกลาง และสุดท้ายเป็นวิเคราะห์ผลเปรียบเทียบคอลัมน์ทั้ง 2 ชนิด ซึ่งจากผลวิจัยพบว่า หัวกระจายแบบ Rigid ขนาดใหญ่ เป็นหัวกระจายที่ใช้พลังงานน้อยที่สุดและให้ค่าสัมประสิทธิการถ่ายเทมวลรวมดีที่อัตราการไหล 12.5 ลิตรต่อนาทีขึ้นไป นอกจากนี้ประสิทธิภาพการถ่ายเทมวลสูงขึ้นเมื่อใช้ร่วมกับตัวกลางพลาสติกที่มีความพรุนสูงในงานวิจัยนี้ คือ ตัวกลางทรงกระบอกกลวง และส่งผลให้ประสิทธิภาพดีขึ้นอีกเมื่อใช้ปริมาณตัวกลางที่ 5 – 10 เปอร์เซนต์โดยปริมาตร ทั้งนี้ เมื่อทดลองเฟสของเหลวด้วยสารละลาย พบว่า MEA ให้ประสิทธิ์ภาพการดูดซึมสูงกว่า Na2CO3 ที่ความเข้มข้น 1% โดยปริมาตร ซึ่งเมื่อนำ MEA ทดลองร่วมกับตัวกลางพบว่าประสิทธิภาพการดูดซึม CO2 สูงถึง 92% อย่างไรก็ตามการเติมตัวกลางในระบบที่เฟสของเหลวเป็นสารละลายส่งผลให้ประสิทธิภาพการดูดซึมเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อย 2 -5% เท่านั้น ทั้งนี้อาจเป็นเพราะว่าเฟสของเหลวเปลี่ยนจากน้ำประปาเป็นสารละลายทำให้ความหนาแน่นและแรงตึงผิวของน้ำเปลี่ยนไป ตัวกลางพลาสติกส่วนใหญ่จึงลอยขึ้นด้านบนผิวของระบบ เมื่อเปรียบเทียบทั้ง 2 คอลัมน์ พบว่า คอลัมน์แบบฟองอากาศอาจจะเหมาะในการใช้งานกับระบบที่ใช้อัตราการไหลต่ำๆ เนื่องจากฟองอากาศสามารถเคลื่อนที่ได้อิสระและมีทั่วถึงมากกว่า ส่วนคอลัมน์แบบอากาศยกเหมาะสมในการใช้งานกับระบบที่ต้องการอัตรการไหลของก๊าซสูงๆ เพื่อที่จะให้ฟองอากาศเคลื่อนที่ไหลวนได้ทั้งระบบ

Abstract: The objective of this research is to study the adsorption mechanism of carbon dioxide by bubble column and internal airlift reactor considering the suitable sparger with plastic media. First, the hole sizes in sparger were varied to investigate the effect on mass transfer and the bubble hydrodynamic parameters. Then, the media shapes and the media volume were varied by 4 shapes from 2 to 10 percent. The experiment was set up by the suitable sparger considered from first step. In the next step, CO2 absorption efficiencies were studied with MEA and Na2CO3 solution. The optimum concentration of the solution was used with the best media. Finally, the previous results were applied to compare the absorption efficiency of two types of columns. The study found that large rigid sparger had the lowest energy consumption and provided good mass transfer coefficient at the flow rate of 12.5 LPM. In addition, mass transfer efficiency increased by using high-porosity plastic media (cylindrical hollow media). The efficiency enhanced by using 5 to 10 percent by volume. The result also found that 1 percent concentration by volume of MEA provided 92 percent of absorption efficiency. However, the presence of media in liquid phase slightly increased the absorption efficiency. The density and surface tension in liquid phase were changed by using solution instead of tap water, Comparing between two columns, bubble column was suitable for low flow rate because the bubble freely and thoroughly moved in the liquid phase. While internal airlift reactor was suitable for high gas flow rate in order to provide the good circulation in the system

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: พิสุทธิ์ เพียรมนกุล

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2558

Modified: 2561-03-04

Issued: 2561-03-04

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

URL: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/50708

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมสิ่งแวดล้อม

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	5570560421[1].pdf	7.69 MB	8	2021-02-14 21:51:45

ใช้เวลา

0.017262 วินาที