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計畫中文名稱: 

先進中高溫二氧化碳捕獲及分離系統技術開發(2/3)

目前研究階段: 
研究中期(60%)
技術類別: 
捕集技術(C)
執行單位: 
行政院原子能委員會核能研究所
執行年度(開始): 
民國104年
執行年度(結束): 
民國104年

(一) 計畫具體總目標為:
1. 建立中高溫(300~500°C)近商業化程序開發與驗證設施建置作業,降低捕獲成本:Cost of Energy由+30%降低至10-15%、CO2捕獲成本30-40 US$/ton。
2. 建立高溫(>500°C) WGS觸媒材料研發以及高溫CO2分離/捕獲程序技術,建立試驗室開發系統以及先導測試設施。

(二) 本計畫架構分為四項子計畫:
1. 子計畫一:
煤碳/生質合成氣轉化二氧化碳與氫之超高溫水氣轉化觸媒研製與測試設施建置,研究目的為發展可在高溫下進行WGSR之觸媒,降低水氣轉化反應(water-gas shift reaction, WGSR)成本及提升氣化技術熱效率。本子計畫擬發展低成本、低水碳比、以及可耐硫之高溫觸媒。此外,本子計畫本期亦投入syngas to SNG之研究,以CO、CO2、合成氣、以及整合水氣轉化及產製丁醇廢氣(主要為氫及CO2)為進料氣體,探討其甲烷化特性及反應器設計。依據第一年計畫執行成果審查意見,本年度執行之重點為對現有商用WGSR觸媒進行改質,使其適用於高溫範圍,並具抗硫之性能,並進行實驗,建立高溫操作範圍之化學反應模式。在CO/CO2甲烷化觸媒方面,則著重於提升商用Ni觸媒積碳改善之能力,使其具有長時間穩定性。
2. 子計畫二:
結合水煤氣轉換及CO2捕獲/分離的中高溫薄膜反應器數值分析/設計/建置年度目標主要為設計並建立一CO2捕獲/分離的中溫薄膜反應器之系試測試平台及相關之數值分析,計畫主要內容可分為三大部分:第一部分為完成以多孔不鏽鋼為載體之鈀基薄膜管製作,並完成於中溫環境下(≤450 °C)鈀基薄膜管對二氧化碳分離之測量;第二部分為設計並架設薄膜管之測試平台,使能進行鈀基薄膜管滲透係數之測量;第三部分為完成鈀基薄膜管於中溫環境下(≤450 °C)對二氧化碳分離之模擬程式開發(含格點測試、數值驗證及氣體分離之模擬)。
3. 子計畫三:
高捕獲效能及穩定性中高溫二氧化碳吸附劑之材料與製程技術開發開發具高捕獲量(High capacity)、高穩定性(Thermally and mechanically stable)、高選擇性(High selective)與高再生再利用特性(High regeneration)之固態二氧化碳捕獲劑材料。搭配至子計畫四進行後續捕獲劑粉體造粒與量化技術建立,並開發出具有良好的機械強度、耐磨耗性及優異二氧化碳捕獲效能之多孔隙奈米Ca-Al-O混合氧化物粉體於固定床測試。
4. 子計畫四:
中高溫二氧化碳捕獲程序與驗證技術開發中高溫範圍以開發固態捕碳劑(solid sorbent)及捕獲程序為主要技術,捕碳劑種類依程序溫度而定。適用於中高溫(Warm/hot)程序主要以MgO/CaO等系列比較具有高捕碳量及較低成本之潛力,同時具有較高壓力、高濃度、提升系統效能、降低能耗等優點,並能減少Water-Gas Shift反應後合成氣降溫捕碳缺點。主要是利用kW級迴路反應器測試平台,針對提升捕碳量與穩定性研發之驗證程序放大(Scale up)。另建立捕碳劑脫附過程能耗分析模式,此分析模式可用於捕碳系統放大時的能耗評估之用。

預期成果(中文): 

(一) 發展先進CO2捕獲/分離測試平台,並提供高品質合成氣淨化系統,協助產業開發中
高溫捕碳之關鍵技術。
(二) 研發中高溫WGS觸媒並探討水碳比(S/C)對高溫水氣轉化觸媒性能影響。
(三) 比較商用WGS觸媒改質應用於高溫水氣轉化及建立其反應模式。
(四) 甲烷化(Methanation)觸媒改質應用於CO/CO2甲烷化性能提升及建立其反應模式。
(五) 中高溫鈀基薄膜製造程序,建立含CO2捕獲/分離的中溫薄膜反應器之測試系統。
(六) 發展CO2分離膜管數值模擬技術,建立鈀膜管模擬之幾何外型建構,格點獨立性測
試等參數。
(七) 中高溫捕碳劑粉體結構性能提升,改善其抗劣化、表面積及機械強度性能。
(八) 發展中高溫捕碳劑再生利用技術,並測試模擬氣氛之中高溫捕獲參數。
(九) 研發高性能中高溫捕碳劑製造技術,發展kW級捕碳反應器測試系統。
(十) 建立並評估solid sorbent於中高溫CO2捕獲脫附過程能耗分析模式。

計畫進度更新-中文: