船舶尾气臭氧氧化-海水吸收的脱硫脱硝新工艺研究
摘要: 通过模拟试验研究了臭氧氧化结合海水吸收同时脱除船用发动机排气中SO2 和NOx 的新工艺。在管式反应器内研究了反应温度、n (O3 ) /n (NO) (物质的量之比) 、碳氢、SO2 等对臭氧氧化NO的影响,并对模拟尾气进行了臭氧氧化结合海水吸收的脱硫脱硝试验。结果表明, n (O3 ) /n (NO)对臭氧氧化NO影响很大,NO氧化率随n (O3 ) /n (NO)呈线性增长, n (O3 ) /n (NO)为1,反应温度分别为常温、150 ℃和200 ℃时,NO氧化率分别达到99. 0%、98. 3%和98. 1%;反应温度低于200 ℃时,温度对臭氧氧化NO影响很小,而当反应温度升至275 ℃时,NO氧化率明显下降,这与臭氧在较高温度下分解有关; SO2在O3 /NO / SO2 /N2 /O2 体系和O3 /NO /C2H4 /SO2 /N2 /O2 体系中对臭氧氧化NO都没有影响; 200 ℃以下, C2H4 对臭氧氧化NO影响很小,而在275 ℃时, C2H4 对臭氧氧化NO 有一定促进作用; 模拟尾气经臭氧氧化2海水吸收后,脱硫率为98. 5% ,n (O3 ) /n (NO)为1时的脱硝率为91. 0% ,NO能耗为56. 4 g/ ( kW·h) 。
关键词: 臭氧, NO氧化, SO2 , C2H4 , 海水吸收, 能耗
1997年国际海事组织( IMO)在IMO总部伦敦召开了MARPOL73 /78缔约国大会,批准了MARPOL73 / 78公约的一个新增附则,即附则V《I 防止船舶造成大气污染规则》。该规则的出现,促进了一些发达国家更为严格的地方排放标准和控制计划的出台,例如瑞典要求国内船舶NOx 排放控制为2 g/ ( kW·h) ,这一标准必须装备船舶尾气净化设备才能达到;挪威的目标是国内航海每年减少1万吨NOx ;波罗的海国家都出台了类似的控制计划。美国对一些沿海水域,如加利福尼亚沿岸等,已实施15%氧气时NOx 排放限制在100 ×10- 6或更低的法规,美国环境保护局( EPA) 提议航行在EPA控制水域的船舶如希望缴付最低“使用费”,则必须将柴油机尾气NOx 排放水平降低80% 或更低,这意味着船舶必须装备尾气净化设备。但目前还没有合适的船舶尾气净化设备可供选择。以尿素 (氨)为还原剂的选择性催化还原法( SCR)曾在上世纪90年代一些船舶上应用,但SCR设备庞大,初投资和运行费用高,还存在氨的储运和氨的超标排放问题, 特别是存在尾气中的SO2 和NH3 反应生成的硫酸铵对催化反应器通道的堵塞和对催化剂的污染问题,所有这些决定了该法不适合于船舶应用。另外,船舶主机一般以重油为燃料,特别是远洋船舶多以劣质渣油为燃料,燃油的平均含硫量高达2. 7% ,因此船舶尾气的SO2 排放也是个大问题。
臭氧作为一种强氧化剂,已大量应用于水处理等领域,同时在臭氧氧化氮氧化物和碳氢等有害气体方面也已有一些研究。
笔者根据船舶动力系统的运行特点,研究了船舶尾气臭氧氧化2海水吸收的脱硫脱硝新工艺,其原理是利用臭氧将NO氧化成NO2 ,再利用海水吸收尾气中的NO2 和SO2 ,同时脱硫脱硝。该工艺的特点是没有氨等添加剂,没有催化剂,没有副产品回收,适合于船舶尾气净化。
1 试验装置
2 试验与结果
3 结 论
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