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博碩士論文 etd-0614105-142830 詳細資訊
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論文名稱
Title
以分子篩觸媒氧化甲苯之研究
The Study of Catalytic Oxidation of Toluene in an Air Stream over Molecular Sieves
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
116
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2005-06-02
繳交日期
Date of Submission
2005-06-14
關鍵字
Keywords
操作參數、含浸法、分子篩、觸媒、甲苯
immersion method, operation factors, toluene, catalyst, molecular sieve
統計
Statistics
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中文摘要
本實驗共分為三部分,包括:實廠蓄熱式焚化爐之氣體採樣及分析,觸媒製備及篩選、不同操作參數對觸媒焚化甲苯效能之探討。

在實廠的氣體採樣分析部份,VOCs經過蓄熱式焚化爐(RTO)在操作溫度982℃時,甲苯轉化率約為94.7%,2-丁酮之轉化率約為96.5%, 異丙醇之轉化率為95%。

在觸媒篩選及研究之部分,由含浸法製作的金屬觸媒(Cu:Co、Cu:Mn和Mn:Co重量比1:1、純Cu、純Co和純Mn)及金屬負載量(金屬/分子篩)為5%、10%、共12種的金屬氧化觸媒中,明顯的可以選擇出10%金屬之Cu-Co(重量比1:1)觸媒為轉化率最佳之觸媒。

在操作參數研究之部分,實驗結果顯示出:(1)甲苯濃度增加,造成暫時抑制之程度增加,故轉化率會隨之下降,(2)進氣空間流速提高,停留時間減少,轉化率則明顯下降,(3)氧濃度的增加對轉化率亦有提升之效果,(4)以上三種操作參數,在反應溫度越高時,對轉化率之影響越小。

另外在成本評估方面,本實驗所挑選出之10%金屬之Cu-Co(重量比1:1)觸媒在本實驗室之製備一批次120g成本約為92.79元,每1g觸媒約為0.77元。
Abstract
This experiment is composed of three parts: Gas sampling and analysis by Regenerative Thermal Oxidizer in the factory ,fabrication and screening of catalyst, and a discussion about efficiency of Catalytic Oxidation toluene by varied factors.

Regarding gas sampling in the factory, we found that the transformation rate of VOCs by Regenerative Thermal Oxidizer(RTO) at operation temperature 982℃ into tolueneis 94.7%, into 2-butanone is 96.5%, into isopropyl alcohol is 95%. Among the three, toluene showed the lowest transformation rate.

Regarding catalyst sampling and research, we found that metal catalyst by immersion method(immersion method) ( weight ratio of Cu:Co、Cu:Mn and Mn:Co is 1:1、Pure Cu、Pure Co and Pure Mn)and metal load(metal /molecular sieve) is 5%、10%. Among the twelve metal catalysts, we figured out 10% metal C-Co(1:1) is the best catalyst concerning transformation rate.

Regarding the operation factors, the experiment showed:(1)the more the concentration of toluene,the more the temporary inhibition,and therefore, the transformation rate went down,(2)The more the speed of inhalation,the time the air stayed still decreased, and a obvious decrease of transformation rate can be seen(3)the increase of oxygen concentration showed a positive effect toward transformation rate.(4)When at a higher reaction temperature, for the above mentioned three factors, the influence upon transformation rate became less.

In addition, for the cost evaluation, the 10% metal Cu-Co(weight rate 1:1) catalyst we chose in our experiment is 92.79 Taiwanese Dollars for one batch of 120g and the catalyst per gram is 0.77 Taiwanese Dollars.
目次 Table of Contents
謝誌 Ⅰ
中文摘要 Ⅱ
英文摘要 Ⅲ
目錄 Ⅴ
表目錄 Ⅷ
圖目錄 Ⅸ

第一章 緒論
1-1 前言 1-1
1-2 研究動機 1-3
1-3 研究內容與架構 1-5
第二章 文獻回顧
2-1 揮發性有機物控制技術介紹 2-1
2-1-1 揮發性有機物之來源、危害及控制技術 2-1
2-1-2 VOC的控制技術 2-3
2-2 焚化技術概要 2-5
2-2-1 焚化設備分類 2-5
2-2-2 熱焚化 2-6
2-2-3 觸媒焚化 2-7
2-2-4 觸媒焚化理論及動力式探討 2-7
2-2-5 影響VOC觸媒焚化效能的操作參數 2-10
2-3 觸媒的種類與特性 2-18
2-3-1 非選擇性觸媒還原法之原理 2-18
2-3-2 觸媒製備條件之探討 2-20
2-3-3 觸媒之活性衰減與選擇性降低 2-23
2-3-4 載體對觸媒活性之影響 2-24
2-3-5 鍛燒溫度對觸媒活性之影響 2-27
2-3-6 氧氣含量之影響 2-28
2-3-7 促進劑對觸媒活性之影響 2-29
第三章 研究方法與實驗設備
3-1 研究方法 3-1
3-1-1 實驗規劃 3-2
3-1-2 實驗步驟與方法 3-3
3-2 實驗設備及藥品 3-5
3-2-1 實驗及分析設備 3-5
3-2-2 研究用之試藥及氣體 3-8
3-2-3 主要儀器與條件 3-10
3-3 預備實驗 3-11
3-3-1 觸媒的製備 3-11
3-3-2 甲苯檢量線的製作 3-13
第四章 結果與討論
4-1 實廠氣體採樣與分析結果 4-1
4-2 觸媒活性效應 4-3
4-2-1 5%和10%金屬負載量的單一金屬觸媒 4-3
4-2-2 5%和10%金屬負載量的混合金屬觸媒 4-6
4-2-3 單一金屬觸媒和混合金屬觸媒 4-8
4-3 金屬負載量之探討及產物分析 4-11
4-3-1 金屬負載量的探討 4-11
4-3-2 產物分析 4-11
4-4 成本評估 4-13
4-5 操作參數對轉化率的探討 4-14
4-5-1 空白測試 4-15
4-5-2 甲苯進流濃度效應 4-17
4-5-3 空間流速效應 4-19
4-5-4 氧濃度效應 4-21
4-5-5 操作參數對T95的影響 4-24
第五章 結論與建議
5-1 結論 5-1
5-2 建議 5-2

參考文獻 6-1

附錄A甲苯—物質安全資…………………………………………. .A-1
附錄B 檢量線圖.………………………………………….. .………. B-1
附錄C 口試委員意見及答覆………………………………………. .C-1

表目錄
頁碼
表2-1 VOC控制技術成本與效率比較【5】 2-5
表2-2 影響觸媒活性的物質及效應【15】 2-17
表2-3 觸媒中毒的形式與防治方法【5】【27】 2-18
表2-4 貴金屬與金屬氧化物觸媒之比較【43】 2-21
表2-5 TiO2、SiO2、γ-Al2O3之物理化學性質【41】【49】【50】 2-26
表3-1 操作參數及其範圍 3-2
表3-2 4A型分子篩物化性質表 3-13
表4-1 蓄熱式焚化爐處理VOC濃度效率 4-2
表4-2 5% 10%金屬負載量不同單一金屬和混合金屬觸媒焚化甲苯之T95的比較…………...…………………………………4-10
表4-3 觸媒批次所須價格(120g)………………………………….4-13
表4-4 不同操作參數下T95之比較 4-25


圖目錄
頁碼
圖1-1 常見VOCs處理方法其相對費用與濃度關係圖【1】 1-4
圖1-2 常見VOCs處理方法適用之廢氣流量與濃度範圍【2】 1-4
圖2-1 觸媒焚化反應的控制階段 2-8
圖3-1 定量空氣採樣幫浦 3-15
圖3-2 真空採樣箱 3-15
圖3-3 實驗系統裝置圖 3-16
圖3-4 觸媒反應器之填充方式示意圖 3-17
圖3-5 製備觸媒燒結裝置示意圖 3-18
圖4-1 5%和10%金屬負載量不同單一金屬在不同溫度下之甲苯轉化率的比較 4-5
圖4-2 5%和10%金屬負載量不同混合金屬在不同溫度下之甲苯轉化率的比較 4-7
圖4-3 5%和10%金屬負載量的單一金屬和混合金屬觸媒在不同溫度下之甲苯轉化率的比較 4-9
圖4-4 不同金屬負載量之Cu-Co(重量比1:1)觸媒在不同溫度下之甲苯轉化率的比較 4-12
圖4-5 Blank、載體Blank及10%金屬之Cu-Co(重量比1:1)觸媒在不同溫度下對甲苯轉化率的比較 4-16
圖4-6 不同甲苯進流濃度下,對甲苯轉化率之影響 4-18
圖4-7 不同溫度下空間流速對甲苯轉化率的影響 4-20
圖4-8 不同溫度下進氣氧濃度對甲苯轉化率之影響 4-23
參考文獻 References
1. Don, J. A. and Feenstra L., “ Odour abatement through biofitration ”,In Proceedings of Symposium on Characterization and Control of Odoriferous Pollutants in Process Industrirs : Lonvain-LaNeuve(Belgium), April, 1984.
2. Devinny J. S., Deshusses M. A., Webster T. S.“Biofiltration for air pollution control”, Lewis Publishers, 1998.
3. 環保署譯—惡臭防治技術參考手冊(Ⅰ-Ⅳ),中華民國七十七年。
4. 笵素翡,徐瑞珠,” 我國CFC-113及三氯乙烷使用現況 ”,氟氯碳化物(CFC) 。
5. 資訊報告,No.61,pp.2-6,1994。
6. 劉國棟,” VOC管制趨勢展望 ”,工業污染防治,Vol.10,No.48,pp.15-31,1993。
7. 陳衍芳,” 三氯乙烷在金屬氧化性觸媒之焚化 ”,國立台灣工業技術學院化工所碩士論文,1995。
8. 鄭福田,” 空氣污染防治(九)-臭味問題 ”,工業污染防治,Vol.3,No.1,pp.59-64,1984。
9. R. Prasad,L. A. Kennedy,E. Ruckenstein," Catalytic combustion ",catalysis Reserve Science Engineering,Vol.26,No.1,pp.1-58,1984.
10. J. J. Spivey," Complete Catalytic Oxidation of Volatile Organics ",Industrial Engineering Chemical Research,Vol.26,No.11,pp.2165-2180,1987.
11. 周明顯," 揮發性有機物控制技術 ",空氣污染防治技術講習訓練。
12. " Catalytic on of Low Concentration Organic Vapors ",PB81-158446,U.S. EPA,Washington DC,1981.
13. " Destruction of Chlorinated Hydrocarbons by Catalytic Oxidation ", PB 87-101234,U.S. EPA,Washington DC,1986.
14. " Parametric Evaluation of VOC/HAP (Volatile Organic Compounds hazardous /Toxic Air Pollutants) Destruction Via Catalytic Incineration ",PB 85-191187,U.S. EPA,Washington DC,1985.
15. 張慶源,蔡文田," 揮發性有機物VOCs催化燃燒處理 ",環境工程會刊,Vo1.3,N0.4,pp.l-23,1989。
16. 樓基中,江惠中,廖殷鐘," 觸媒焚化處理有機臭氣之研究 ",第八屆空氣污染控制技術研討會,pp.11-21,1991。
17. 樓基中,陳康興,楊燦欽," 塗裝業有機廢氣焚化處理效能之研究 ",第二屆燃燒科技應用研討會,pp.235-243,1992。
18. D.Pope, D. S. Walker,R. L. Moss," Evaluation of Cobalt oxide catalysts for the oxidation of low concentration of organic compounds ",atmospheric environment,Vol. 10,No.6,pp.951-956,1976.
19. B. A. Tichenor,M. A. Palazzolo," Destruction of Volatile Organic Compounds via Catalytic Incineration ",Environmental Progress,Vol.6,No.3,pp. 172-176,1987.
20. S. Imamura,H. Tarumoto,S. Ishida," Decomposition of 1,2-Dichloroethane on TiO2/SiO2 ",Industrial Engineering Chemical Research,Vol.28,No.10,pp. 1449-1452,1989.
21. S. K. Agarwal,J. J. Spivey,D. E. Tevault," Kinetics of the Catalytic Destruction of Cyanogen Chloride ",Applied Catalysis B: Environmental, Vol.5,No.4,pp.389-403,1995.
22. Wen-Tien Tsai,Yuh-Hua Chang,Ching-Yuan Chang," Catalytic Incineration of Organic Vapors Containing N, N-Dimethylformamide
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