船舶废气净化设备及方法技术

本申请涉及一种船舶废气净化设备和方法，其中，通过在去除二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NO

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】船舶废气净化设备及方法


[0001]本申请要求2019年6月10日在韩国知识产权局提交的第10
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2019
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0067694号韩国专利申请的优先权权益，该申请的公开内容通过引用纳入本文中。
[0002]本专利技术涉及一种船舶废气净化设备和方法，更具体地说，涉及一种船舶废气净化设备和方法，其中应用含氧(O)氧化剂以去除二氧化硫(SO2)并去除氮氧化物(NO
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)，从而促进硫酸氢铵(NH4HSO4)的生成和氮氧化物(NO
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)的还原，以及降低用于生成硫酸氢铵(NH4HSO4)和还原氮氧化物(NO
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)的氨(NH3)的量。

技术介绍

[0003]使用高硫燃料油的船舶发动机的废气包含二氧化碳(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。在这些污染物中，特别是SO2和NO
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从船舶的排放被国际海事组织(IMO)所禁止。例如，2016年在包括美国沿海地区在内的排放控制区(ECA)航行的船舶的氮氧化物排放限制法规已经收紧，以将氮氧化物排放量降低到20％以下。特别是在2020年起受到更严格监管的二氧化硫排放量的情况下，要求所有船舶在海上航行时，将废气净化为低于含硫量为0.5％以下的燃料油的二氧化硫排放量，在排放控制区(ECA)航行时，将废气净化为低于含硫量为0.1％以下的燃料油的二氧化硫排放量。
[0004]因此，特别是建立应对2020年生效的SO2法规的最佳计划是非常紧迫的。在海运业已经提出或开发的解决该问题的方法中，首先是IMO提出的使用低硫燃料油的方法。然而，当采用这种方法时，低硫燃料油和高硫燃料油之间存在着巨大的经济劣势和价格差异。
[0005]第二种是这样的方法：通过安装和使用将发动机废气中包含的SO2用大量的水溶解的设备(洗涤器)将SO2转化为低浓度的亚硫酸或硫酸并将其排放到海水中，或将其转化为钠盐或钙盐、储存然后丢弃。但是，这种方法的缺点是需要大量高价的特种钢材料，而且需要安装一个非常大的洗涤器，从而加重了额外的经济负担，而且还有一个技术上的困难，即技术的稳定性不理想。
[0006]第三种是利用活性炭去除船舶废气中的SO2的方法。这种方法在活性炭的表面和孔隙上吸附SO2，由于活性炭的特性，在200℃以上的温度下，吸附特性会降低，而且需要不断供应活性炭，导致经济效率低。
[0007]同时，如上所述，船舶废气包含SO2以及氮氧化物(NO
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)，一般来说，通过选择性催化还原(SCR)设备去除氮氧化物(NO
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)。SCR设备通过使用尿素或氨(NH3)作为还原剂，并通过SCR催化剂促进还原反应，将氮氧化物(NO
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)还原成N2。在操作SCR设备时，当包括SO2和氮氧化物(NO
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)的废气供应至到SCR设备时，生成硫酸氢铵(NH4HSO4)，而生成的硫酸氢铵(NH4HSO4)被吸附到SCR催化剂的孔隙中。吸附到SCR催化剂的孔隙中的硫酸氢铵(NH4HSO4)以高达约320℃的液体形式存在，并成为降低SCR催化剂性能的因素。

技术实现思路

[0008][技术问题][0009]本专利技术旨在解决上述问题，因此本专利技术涉及提供一种船舶废气净化设备和方法，其中当选择性地去除船舶废气中包含的二氧化硫(SO2)或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，通过使硫酸氢铵(NH4HSO4生成效率最大化，并通过湿法洗涤工艺去除生成的硫酸氢铵(NH4HSO4)提高二氧化硫(SO2)的去除效率，并且在去除氮氧化物(NO
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)中，通过使船舶废气中残留的二氧化硫(SO2)最小化而提高氮氧化物(NO
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)去除效率。
[0010]本专利技术进一步旨在提供一种船舶废气净化设备和方法，该设备和方法在去除二氧化硫(SO2)和去除氮氧化物(NO
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)时应用含氧(O)氧化剂，从而促进硫酸氢铵(NH4HSO4)的生成和氮氧化物(NO
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)的还原，以及降低用于生成硫酸氢铵(NH4HSO4)和还原氮氧化物(NO
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)的氨(NH3)的量。
[0011][技术方案][0012]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，船舶废气净化设备包括用于提供使氨(NH3)和二氧化硫(SO2)反应的空间并通过二氧化硫(SO2)和氨(NH3)的反应将船舶废气中包含的二氧化硫(SO2)转化为硫酸氢铵(NH4HSO4)的二氧化硫去除设备和用于将二氧化硫去除设备中生成的硫酸氢铵(NH4HSO4)溶解在原水中以将其去除的湿式洗涤器，其中向二氧化硫去除设备或向供应给二氧化硫去除设备的船舶废气中引入氧化剂，氧化剂通过增加三氧化硫(SO3)的浓度促进硫酸氢铵(NH4HSO4)生成反应。
[0013]船舶废气净化设备可还包括选择性催化还原(SCR)设备，用于以所述二氧化硫去除设备所排出的船舶废气为作用物，将由所述船舶废气中包含的氮氧化物(NO
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)还原为氮气(N2)，其中可以向SCR设备或供应至SCR设备的船舶废气中引入氧化剂，并且氧化剂可通过增加二氧化氮(NO2)的浓度促进氮氧化物(NO
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)还原反应。
[0014]在二氧化硫去除设备中，促进硫酸氢铵(NH4HSO4)生成反应，抑制氮氧化物(NO
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)和氨(NH3)进行的氮还原反应。
[0015]为了在二氧化硫去除设备中促进硫酸氢铵(NH4HSO4)生成反应并抑制氮氧化物(NO
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)和氨(NH3)进行的氮还原反应，控制二氧化硫去除设备内的温度或送入二氧化硫去除设备的船舶废气的温度为150至300℃。
[0016]控制送入SCR设备的船舶废气的温度或SCR设备内的温度为200至450℃。
[0017]船舶废气净化设备还包括氧化剂供应设备，其中，氧化剂供应设备向位于发动机和二氧化硫去除设备之间的排气管或向二氧化硫去除设备供应氧化剂。此外，氧化剂供应设备可以向位于二氧化硫去除设备和SCR设备之间的排气管或向SCR设备供应氧化剂。
[0018]氧化剂是空气、氧气(O2)、过氧化氢(H2O2)、臭氧(O3)或它们的混合物中的任一种。当引入空气和氧气(O2)或它们的混合物中的任一种作为氧化剂时，引入的氧化剂的量为废气中包含的总氧含量的20％以上且250％以下。此外，当引入过氧化氢(H2O2)、臭氧(O3)或它们的混合物中的任一种作为氧化剂时，引入的氧化剂的量为废气中包含的总氧含量的2％以上且25％以下。
[0019]与此同时，当引入空气或氧气(O2)中的至少一种以及过氧化氢(H2O2)或臭氧(O3)中的至少一种的混合物作为氧化剂时，空气或氧气(O2)中的至少一种可以以废气中包含的总氧含量的10％以上且200％以下的调整量被引入，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，包括:二氧化硫去除设备，用于提供使氨(NH3)和二氧化硫(SO2)反应的空间，并通过二氧化硫(SO2)和氨(NH3)的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，用于将由所述二氧化硫去除设备生成的硫酸氢铵(NH4HSO4)溶解在原水中以将其去除；其中，向所述二氧化硫去除设备或供应至所述二氧化硫去除设备的船舶废气引入氧化剂，并且所述氧化剂通过增加三氧化硫(SO3)的浓度促进硫酸氢铵(NH4HSO4)生成反应。2.根据权利要求1所述的船舶废气净化设备，还包括:选择性催化还原(SCR)设备，用于以所述二氧化硫去除设备所排出的船舶废气为作用物，将由所述船舶废气中包含的氮氧化物(NO
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)还原为氮气(N2)，其中，向所述SCR设备或供应至所述SCR设备的船舶废气中引入所述氧化剂，并且所述氧化剂通过增加二氧化氮(NO2)的浓度促进氮氧化物(NO
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)还原反应。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设备中，促进所述硫酸氢铵(NH4HSO4)的生成反应，并抑制氮氧化物(NO
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)和氨(NH3)进行的氮还原反应。4.根据权利要求1所述的船舶废气净化设备，其中为了在所述二氧化硫去除设备中促进所述硫酸氢铵(NH4HSO4)生成反应并抑制氮氧化物(NO
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)和氨(NH3)进行的氮还原反应，所述二氧化硫去除设备内部的温度或送入所述二氧化硫去除设备的船舶废气的温度为150℃至300℃。5.根据权利要求2所述的船舶废气净化设备，其中送入所述SCR设备的船舶废气的温度或所述SCR设备内部的温度为200℃至450℃。6.根据权利要求1所述的船舶废气净化设备，还包括：氧化剂供应设备，其中，所述氧化剂供应设备向位于发动机和所述二氧化硫去除设备之间的排气管或向所述二氧化硫去除设备供应所述氧化剂。7.根据权利要求2所述的船舶废气净化设备，还包括：氧化剂供应设备，其中，所述氧化剂供应设备向位于所述二氧化硫去除设备和所述SCR设备之间的排气管或向所述SCR设备供应氧化剂。8.根据权利要求1或2所述的船舶废气净化设备，其中所述氧化剂是空气、氧气(O2)、过氧化氢(H2O2)、臭氧(O3)或它们的混合物中的任一种，并且当引入空气和氧气(O2)或它们的混合物中的任一种作为所述氧化剂时，引入的所述氧化剂的量是所述废气中包含的总氧含量的20％以上且250％以下。9.根据权利要求1或2所述的船舶废气净化设备，其中所述氧化剂是空气、氧气(O2)、过氧化氢(H2O2)、臭氧(O3)或它们的混合物中的任一种，并且当引入过氧化氢(H2O2)、臭氧(O3)或它们的混合物中的任一种作为氧化剂时，引入的所述氧化剂的量为所述废气中包含的总氧含量的2％以上且25％以下。10.根据权利要求1或2所述的船舶废气净化设备，其中所述氧化剂是空气、氧气(O2)、过氧化氢(H2O2)、臭氧(O3)或它们的混合物中的任一种，并且当引入空气或氧气(O2)中的至少一种以及过氧化氢(H2O2)或臭氧(O3)中的至少一种的
混合物作为所述氧化剂时，所述空气或氧气(O2)中的至少一种以所述废气中包含的总氧含量的10％以上且200％以下的调整量被引入，所述过氧化氢(H2O2)或臭氧(O3)中的至少一种以所述废气中包含的总氧含量的1％以上且20％以下的调整量被引入。11.根据权利要求1所述的船舶废气净化设备，其中向所述二氧化硫去除设备引入所述船舶废气中包含的二氧化硫(SO2)的摩尔当量的1至2倍的量的氨(NH3)。12.根据权利要求1所述的船舶废气净化设备，其中向所述二氧化硫去除设备中添加硫酸氢铵合成催化剂，所述硫酸氢铵合成催化剂在促进硫酸氢铵(NH4HSO4)的生成方面发挥作用。13.根据权利要求12所述的船舶废气净化设备，其中所述硫酸氢铵合成催化剂是氧化催化剂、所述氧化催化剂和固体酸的混合物、以及嵌有所述氧化催化剂的固体酸载体、或它们的混合物中的任一种。14.根据权利要求13所述的船舶废气净化设备，其中所述氧化催化剂是MnO2、V2O5、Ni、Pd和Pt或它们的混合物中的任一种，以及所述固体酸选自玄武岩、花岗岩、石灰石、砂岩、页岩、变质岩、高岭土、凹凸棒石、膨润土、蒙脱石、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(FeSO4)、硫酸铝(Al2(SO4)3)、硝酸钙(Ca(NO3)2)、硝酸锌(Zn(NO3)2)、硝酸铁(Fe(NO3)3)、磷酸铝(AlPO4)、磷酸铁(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(...

【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：