船舶废气净化设备和方法技术

本说明书中公开了一种用于在去除船舶废气中包含的二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NO

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】船舶废气净化设备和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年3月13日在韩国提交的韩国专利申请号10
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2019
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0028477的优先权，其公开内容以引用的方式结合于本文中。


[0003]本说明书涉及一种船舶废气净化设备和方法，并且更具体地，提出了一种用于在去除船舶废气中包含的二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NO
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)时通过由两个步骤组成的过程顺序去除二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NO
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)的方法，并且提供了一种船舶废气净化设备和方法，该设备和方法用于使二氧化硫(SO2)向硫酸氢铵(NH4HSO4)的转化效率最大化，从而能够防止在随后的去除氮氧化物(NO
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)的过程期间，残留在船舶废气中的二氧化硫(SO2)降低氮氧化物(NO
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)的去除效率。

技术介绍

[0004]使用高含硫量燃油的船舶发动机的废气包括二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NO
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)、水蒸气(H2O)、氧气(O2)、氮气(N2)等。在这些废气物中，特别是SO2和NO
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被国际海事组织(IMO)更严格地规定不能排放到船舶的外部。例如，自2016年以来，已经加强了规定，以将在诸如美国海岸的排放控制区域(ECA)航行的船舶的NO
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排放减少到先前允许的排放的20％以下。特别地，在预计从2020年起规定更加严格的SO2排放的情况下，当所有船舶在全球水域中航行时，应该将废气净化并排放至小于当使用包含0.5％以下硫的燃油时排放的SO2的量，并且当在ECA中航行时，应该将废气净化并排放至小于当使用包含0.1％以下硫的燃油时排放的SO2的量。
[0005]因此，特别地，建立响应从2020年起列入目录的SO2规定的最佳计划是非常紧迫的问题。作为目前为止提出或开发的解决航运业中的这种问题的方法，首先，有一种使用低硫燃油的方法，如IMO所提出的。然而，如果采用这种方法，则存在经济上的缺点，即增加了与低硫燃油和高硫燃油之间的价格差同样多的巨大代价。
[0006]第二，存在一种安装和利用洗涤器的方法，该洗涤器用大量的水溶解发动机废气中包含的SO2，以将SO2转化成低浓度亚硫酸或硫酸，然后将其释放到海水中，或者转化成钠盐或钙盐并储存，然后处理它们。然而，在该方法中，存在严重的附加经济负担，诸如需要昂贵材料的特殊钢和需要安装非常大规模的洗涤器。而且，还存在技术的稳定性尚不完美的技术困难。
[0007]第三，可以使用活性炭去除船舶废气中包含的SO2。该方法用于将SO2吸附到活性炭的表面和孔，但问题在于在200℃以上的温度下由于活性炭的性质而降低吸附特性。而且，活性炭必须连续供应，这在经济可行性上差。
[0008]同时，如上所述，船舶废气除了SO2之外还包含氮氧化物(NO
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)，并且氮氧化物(NO
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)通常通过SCR(选择性催化还原)装置去除。SCR装置使用尿素或氨(NH3)作为还原剂，并通过SCR催化剂加速还原反应来将氮氧化物(NO
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)还原为N2。在操作SCR装置时，如果将包含SO2和
氮氧化物(NO
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)两者的废气供应到SCR装置，则生成硫酸氢铵(NH4HSO4)，并且在SCR催化剂的孔中形成所生成的硫酸氢铵(NH4HSO4)。在SCR催化剂的孔中形成的硫酸氢铵(NH4HSO4)在高达约320℃时保持为液体，这削弱了SCR催化剂的性能。

技术实现思路

[0009]技术问题
[0010]本公开被设计为解决如上所述的问题，并且本公开致力于提出一种用于在去除船舶废气中包含的二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NO
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)时通过由两个步骤组成的过程顺序去除二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NO
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)的方法，并且提供了一种船舶废气净化设备和方法，该设备和方法用于使二氧化硫(SO2)向硫酸氢铵(NH4HSO4)的转化效率最大化，从而能够防止在随后的去除氮氧化物(NO
x
)的过程中，残留在船舶废气中的二氧化硫(SO2)降低氮氧化物(NO
x
)的去除效率。
[0011]另外，本公开致力于提供一种船舶废气净化设备和方法，其能够通过最大化硫酸氢铵(NH4HSO4)的生产率来提高硫(S)组分的湿法洗涤效率，硫酸氢铵是氨(NH3)和二氧化硫(SO2)的反应副产物。
[0012]技术方案
[0013]为了实现上述目的，根据本公开的实施例的一种船舶废气净化设备的特征在于包括：二氧化硫去除装置，设置为提供用于引起氨(NH3)、水蒸气(H2O)、氧气(O2)和二氧化硫(SO2)之间的反应的空间，以及将船舶废气中包含的二氧化硫(SO2)转化为硫酸氢铵(NH4HSO4)；和湿式洗涤器，设置为通过将硫酸氢铵(NH4HSO4)溶解在给水中而去除由二氧化硫去除装置生成的硫酸氢铵(NH4HSO4)。
[0014]船舶废气净化设备还可以包括：SCR装置，设置为对于从二氧化硫去除装置中排出的船舶废气，将该船舶废气中包含的氮氧化物(NO
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)还原为氮(N2)。
[0015]在二氧化硫去除装置中，可以激活硫酸氢铵(NH4HSO4)的生成反应，并且可以抑制由氮氧化物(NO
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)和氨(NH3)的反应引起的氮还原反应。
[0016]二氧化硫去除装置内的温度或引入二氧化硫去除装置中的船舶废气的温度可以是150
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300℃，更优选180
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250℃。
[0017]氨(NH3)可以以船舶废气中包含的二氧化硫(SO2)的摩尔当量的1
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2倍的量、更优选以二氧化硫(SO2)的摩尔当量的1.1
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1.6倍的量投入到二氧化硫去除装置中。
[0018]硫酸氢铵合成催化剂可被装入到二氧化硫去除装置中，并且硫酸氢铵合成催化剂可用于促进硫酸氢铵(NH4HSO4)的产生。
[0019]硫酸氢铵合成催化剂可以是氧化催化剂、氧化催化剂和固体酸的混合物、氧化催化剂的固体酸载体或其混合物中的任一种。氧化催化剂可以是MnO2、V2O5、Ni、Pd和Pt或其混合物中的任意一种，并且固体酸可以是选自由以下组成的组的任意一种：玄武岩、花岗岩、石灰岩、砂岩、页岩、变质岩、高岭石、凹凸棒石、膨润土、蒙脱土、沸石、氧化锌(ZnO)、氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO2)、氧化铯(CeO2)、氧化钒(V2O5)、氧化硅(SiO2)、氧化铬(Cr2O3)、硫酸钙(CaSO4)、硫酸锰(MnSO4)、硫酸镍(NiSO4)、硫酸铜(CuSO4)、硫酸钴(CoSO4)、硫酸镉(CdSO4)、硫酸镁(MgSO4)、硫酸铁II(FeSO4)、硫酸铝(Al2(SO4)3)、硝酸钙(Ca(NO3)2)、硝酸锌(Zn(NO3)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种船舶废气净化设备，其包括：二氧化硫去除装置，设置为提供用于引起氨(NH3)和二氧化硫(SO2)的反应的空间，以及通过二氧化硫(SO2)和氨(NH3)的所述反应将船舶废气中包含的二氧化硫(SO2)转化为硫酸氢铵(NH4HSO4)；和湿式洗涤器，设置为通过将所述硫酸氢铵(NH4HSO4)溶解在给水中而去除由所述二氧化硫去除装置生成的硫酸氢铵(NH4HSO4)。2.根据权利要求1所述的船舶废气净化设备，其还包括：SCR装置，设置为对于从所述二氧化硫去除装置中排出的船舶废气，将该船舶废气中包含的氮氧化物(NO
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)还原为氮(N2)。3.根据权利要求1所述的船舶废气净化设备，其中，在所述二氧化硫去除装置中，硫酸氢铵(NH4HSO4)的生成反应被激活，并且由氮氧化物(NO
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)和氨(NH3)的反应引起的氮还原反应被抑制。4.根据权利要求1所述的船舶废气净化设备，其中，所述二氧化硫去除装置内的温度或引入所述二氧化硫去除装置中的船舶废气的温度为150
‑
300℃。5.根据权利要求1所述的船舶废气净化设备，其中，氨(NH3)以所述船舶废气中包含的二氧化硫(SO2)的摩尔当量的1
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2倍的量投入到所述二氧化硫去除装置中。6.根据权利要求1所述的船舶废气净化设备，其中，硫酸氢铵合成催化剂被装入到所述二氧化硫去除装置中，并且所述硫酸氢铵合成催化剂用于促进硫酸氢铵(NH4HSO4)的产生。7.根据权利要求6所述的船舶废气净化设备，其中，所述硫酸氢铵合成催化剂为氧化催化剂、氧化催化剂和固体酸的混合物、氧化催化剂的固体酸载体、或它们的混合物中的任一种。8.根据权利要求7所述的船舶废气净化设备，其中，所述氧化催化剂为MnO2、V2O5、Ni、Pd和Pt或它们的混合物中的任一种，以及其中，所述固体酸为选自以下的任一种：玄武岩、花岗岩、石灰岩、砂岩、页岩、变质岩、高岭石、凹凸棒石、膨润土、蒙脱土、沸石、氧化锌(ZnO)、氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO2)、氧化铯(CeO2)、氧化钒(V2O5)、氧化硅(SiO2)、氧化铬(Cr2O3)、硫酸钙(CaSO4)、硫酸锰(MnSO4)、硫酸镍(NiSO4)、硫酸铜(CuSO4)、硫酸钴(CoSO4)、硫酸镉(CdSO4)、硫酸镁(MgSO4)、硫酸铁II(FeSO4)、硫酸铝(Al2(SO4)3)、硝酸钙(Ca(NO3)2)、硝酸锌(Zn(NO3)2)、硝酸铁III(Fe(NO3)3)、磷酸铝(AlPO4)、磷酸铁III(FePO4)、磷酸铬(CrPO4)、磷酸铜(Cu3(PO4)2)、磷酸锌(Zn3(PO4)4)、磷酸镁(Mg3(PO4)2)、氯化铝(AlCl3)、氯化钛(TiCl4)、氯化钙(CaCl2)、氟化钙(CaF2)、氟化钡(BaF2)和碳酸钙(CaCO3)，或它们的混合物。9.根据权利要求1所述的船舶废气净化设备，其中，待由所述湿式洗涤器溶解的物质是硫酸氢铵(NH4HSO4)，并且投入到所述湿式洗涤器中的所述给水的量是硫酸氢铵(NH4HSO4)的质量的100
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2000倍。10.根据权利要求2所述的船舶废气净化设备，其中，氨(N...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵荣祥，金明宪，黄义建，
申请(专利权)人：派恩特里合伙人有限公司，
类型：发明
国别省市：