Page 32 - Vol.30

Tech
Notes
技術專文

圖4、微粒在流體中的收集機制 [2] 圖5、分餾塔原理示意圖 [10]

Gas 20°C
慣性衝擊
微粒
150°C
Gasoline
擴散 200°C (Petrol)
圓形障礙物
靜電吸引 Kerosene
300°C
Crude Oil Diesel Oil
370°C
流線 Fuel Oil
直接截留
400°C
Lubricating Oil,
重力沈降 Paraffin Wax,
FURNACE Asphalt

前面提到立式洗滌塔對於粒狀污染 – 直接截留：當微粒等效直徑介於 氣接觸面積，此時原油蒸氣中低沸
物也有去除作用，粒狀污染物在流 慣性衝擊與擴散之間時，由於障 點成分維持氣相，而沸點高成分則
體中被收集的機制主要有：慣性衝 礙物表面流體流速接近靜止狀 轉入液相，達到液氣分離的效果。
擊、直接截留與擴散，這三種收集 態，微粒經過此區域無法獲得足
此外粒狀污染物防制設備中的平板
機制 圖4 。 夠動能而停留在障礙物表面上被 洗滌器也應用類似原理 ，洗滌水
[2]
收集，此機制主要由微粒直徑與
微粒在流體中運動行為主要決 障礙物大小比例決定，微粒直徑 由上往下流，廢氣呈相反方向流
定於其本身等效直徑(equivalent 愈大，則此機制愈重要。 動，當廢氣挾帶大量動能經過罩
diameter)，由於微粒體積相對於流 泡結構的小孔，可將洗滌水霧化，
體極為微小，因此即使微粒有不同 這些霧化水滴可有效地將廢氣中
微粒收集。根據文式效應(Venturi
的密度、形狀，只要它們等效直徑
effect)，不可壓縮流體經由管路狹
相同，可將這些微粒視為有相同的 罩泡塔原理與
空氣動力行為。茲將三種收集機制 窄處，為了維持相同質量流率，流
詳述如下。 洗滌塔處理 體運動速度必須加快，同時靜壓減
少，因此縮小罩泡孔孔徑可增加氣
– 慣性衝擊：若微粒之慣性夠大， 效率改善之探討 體動能，增加洗滌水霧化機率，進

在流體運動中不易改變方向，則 而增加液氣接觸面積。平板式洗滌
容易撞擊流場障礙物而被收集， 器構造如 圖6、圖7 。
衡量微粒慣性大小之參數為史托 罩泡塔原理
上述之平板式洗滌器，在工業中一
克數(Stoke's number)，其值愈 [12]
罩泡塔構想源自於石油工業中的分 般用於去除粒狀污染物，根據
大，代表微粒慣性愈大，慣性衝
餾塔，分餾塔的功用是使加熱過後 的研究指出，平板式洗滌器(Plate
擊愈重要。
的原油蒸氣通過一連串組成之平板 scrubber)屬於液體床(Fluid bed)型
及收集盤，由於原油中含有多種不 式，在最難去除的1μm粒徑微粒，
– 擴散：當微粒等效直徑夠小，則
同成分碳氫化合物，其沸點也不相 仍有高達60~70之去除效率，如 圖
微粒易受空氣分子熱運動影響呈
同。原油蒸氣通過平板造成熱量散 8。
不規則移動，即所謂的布朗運動
失，沸點高的成分先凝結而被收集
(Brownian motion)，此種機制主
盤收集離開分餾塔，最後僅剩殘渣
要受流體內微粒濃度影響，類似
[9]
與殘氣 ，其原理如 圖5所示。 罩泡塔應用與洗滌塔處理改善
於前述之液氣介面傳輸機制，當
微粒之對流強度弱於擴散強度， 在分餾塔中，加熱之原油蒸氣經過 現今半導體業普遍面臨酸鹼混排衍
則擴散機制是重要的，此由微 平板的罩泡結構，其蒸氣會衝擊已 生的白煙問題，前面提到洗滌塔採
粒之皮可力數(Peclet number)決 經存在於平板上的液體，藉由將液 用物理吸收與化學吸收兩種處理方
定。 體擊碎成為微小粒子，大幅提升液 式，透過加入化學藥劑促使中和反

32