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3月號 2020 Mar
專題報導-優良提案分享(一)
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文圖/環保事業營運中心  賴泰源
 

人力資源處為提倡提案制度,鼓勵從業人員樂於研究並對於工作能主動提出具體改善方案,以提升工作品質及降低營運成本等,爰擇優邀請提案人分享提案過程與心得。

提案人:賴泰源(時任職於環保事業營運中心)

提案名稱:抽風過濾酸氣系統效率提升方案


提案過程

在化學分析過程進行前處理時,常須利用強酸分解樣品。處理過程中往往因加熱導致酸液快速蒸發,影響實驗室空氣品質,為避免工作人員呼吸道受傷及影響空氣品質,爰使用活性碳過濾網進行過濾。活性碳適用於低濃度(ppb)的酸氣,因此必須每1-2個月換置新的活性碳過濾網,更換活性碳板的過程中,即使有防護口罩過濾,仍可嗅到陣陣酸味。為減少人體接觸高濃度酸氣及提升酸氣過濾效果,將乾式過濾系統設計成濕式模式可大幅提高酸氣的過濾效率。學理上,封閉系統中1L的清水可以吸收300L鹽酸氣體,利用此理論選用弱鹼性的水溶液過濾較清水的效率更佳,因此在化工廠或高科技廠中皆採用濕式洗滌方式過濾高濃度的酸氣。經評估後,擬利用洗滌塔方式進行過濾,惟洗滌塔占地空間大且購置成本預估為10-15萬元,因此考量此兩因素後,著手改良既有的設備。
 
水洗過濾設備之設計圖(圖一),過濾箱體為60cm*60cm*60cm(圖二),洗滌水噴灑的區塊為前端40cm。為了在有限空間下提升酸氣過濾效能,在過濾箱內投入約150顆填充球(圖三)並以擴散型態的噴頭潤濕填充球,以增加酸氣反應的表面積,提升酸氣去除。配合噴頭擴散的區域及增加氣體在過濾箱中的擾動,添加兩塊鑽有數個孔洞的隔板(圖四),除可增加氣體擾流外,亦增加氣體與洗滌水的接觸。為使洗滌水維持弱鹼條件,該設備使用自動加藥機導入中和液以控制水槽內pH值於8,在槽內添加少量磷酸鈉使洗滌水形成緩衝溶液來吸收更多的酸。

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洗滌塔之功能測試,惟分析費需5萬元,為節省經費,另設計一套測試方法。測試原理為酸氣在高速流動條件下無法被洗滌水完全吸收,因此將36.5%之鹽酸倒入水槽內並記錄消耗中和液之體積,該值設為加熱蒸發後被洗滌水完全吸收的理論值,並與實際消耗之中和液體積相除即為系統之效能。操作步驟如下:
1.當pH低於8.0時,加藥機將投入中和液,直至pH值恢復為8止。
2.取36.5%鹽酸100mL倒入水洗槽並攪拌均勻,記錄中和液的使用量(V1)。
3.取36.5%鹽酸100mL於抽風櫃中加熱使鹽酸蒸發,酸氣於過濾箱內被洗滌液酸鹼中和,並紀錄中和液使用量 (V2)。
4.計算鹽酸回收效率,鹽酸回收率=( V2 ÷V1) 100% 。

表一為兩次水洗塔鹽酸回收功能測試結果,均高於70%以上,比廠商估計成果高出50%,但效能未達90%以上,主要原因為氣體滯留於過濾系統至少需1-3秒,但本系統滯留時間最多0.5秒,因此無法獲得更佳的成效。
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表二為使用濕式過濾酸氣系統所需費用支出金額估算,除設備費用為57,300元外,每年其他支出費用包括抽水馬達電費、過濾用水費及維修費,合計為2,900元,相較乾式過濾每年須更換活性碳過濾板,以每年平均使用7片計算,合計1年耗材支出14,000元,利用濕式過濾酸氣系統,除可提升效率外,估計5-6年經費即可回收。
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提案心得 

因分解樣品會產生有害氣體,分析員長時間待在實驗室有危身體健康,因此想要提升氣體過濾系統,改善工作環境的空氣品質。經設備改善後,洗淨殘留於過濾箱內的酸液,亦提升工作環境空氣品質。
改良過程中,在系統測試時發生一些問題,如試運轉時,洗滌水被抽風機大量排出而致無法正常操作。在處理遭遇問題之過程中嘗試許多方法,是自我挑戰的一個過程,當問題解決時,除了心情豁然開朗外,也是一個成就感及自我肯定。
 
 
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