PL241011B1 - Sposób redukcji wysokich stężeń tlenków azotu w gazach odlotowych z wysokoprężnych silników Diesla - Google Patents
Sposób redukcji wysokich stężeń tlenków azotu w gazach odlotowych z wysokoprężnych silników Diesla Download PDFInfo
- Publication number
- PL241011B1 PL241011B1 PL420468A PL42046817A PL241011B1 PL 241011 B1 PL241011 B1 PL 241011B1 PL 420468 A PL420468 A PL 420468A PL 42046817 A PL42046817 A PL 42046817A PL 241011 B1 PL241011 B1 PL 241011B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- nitrogen oxides
- scrubber
- water
- nox
- gases
- Prior art date
Links
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 167
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 62
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 51
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims abstract description 8
- UKLNMMHNWFDKNT-UHFFFAOYSA-M sodium chlorite Chemical compound [Na+].[O-]Cl=O UKLNMMHNWFDKNT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 8
- 239000013535 sea water Substances 0.000 claims description 16
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N Nitrogen dioxide Chemical compound O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 239000007836 KH2PO4 Substances 0.000 claims description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L disodium hydrogen phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].OP([O-])([O-])=O BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 229910000397 disodium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 235000019800 disodium phosphate Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 claims description 5
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 235000019796 monopotassium phosphate Nutrition 0.000 claims description 5
- GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M potassium dihydrogen phosphate Chemical compound [K+].OP(O)([O-])=O GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims description 4
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 2
- 229910002089 NOx Inorganic materials 0.000 claims 7
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 abstract description 2
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 11
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 6
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- 239000012719 wet electrostatic precipitator Substances 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000010763 heavy fuel oil Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical class Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 150000007824 aliphatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229940043430 calcium compound Drugs 0.000 description 1
- 150000001674 calcium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000012717 electrostatic precipitator Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 235000011167 hydrochloric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid group Chemical class S(O)(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/32—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
- B01D53/323—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00 by electrostatic effects or by high-voltage electric fields
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/1493—Selection of liquid materials for use as absorbents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/54—Nitrogen compounds
- B01D53/56—Nitrogen oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/75—Multi-step processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/77—Liquid phase processes
- B01D53/78—Liquid phase processes with gas-liquid contact
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2251/00—Reactants
- B01D2251/30—Alkali metal compounds
- B01D2251/304—Alkali metal compounds of sodium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
- B01D2252/10—Inorganic absorbents
- B01D2252/103—Water
- B01D2252/1035—Sea water
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/40—Nitrogen compounds
- B01D2257/404—Nitrogen oxides other than dinitrogen oxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/01—Engine exhaust gases
- B01D2258/012—Diesel engines and lean burn gasoline engines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/02—Other waste gases
- B01D2258/0283—Flue gases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/45—Gas separation or purification devices adapted for specific applications
- B01D2259/4566—Gas separation or purification devices adapted for specific applications for use in transportation means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/80—Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
- B01D2259/812—Electrons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/1431—Pretreatment by other processes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest sposób redukcji wysokich stężeń tlenków azotu w gazach odlotowych z wysokoprężnych silników Diesla, który charakteryzuje się tym, że do redukcji tych stężeń stosuje się najpierw technologię napromieniowania gazów odlotowych wiązką elektronów z akceleratora dawką napromieniowania, rzędu 10 - 12 kGy, gazów odlotowych o temperaturze nieprzekraczającej 90°C, a następnie metodę mokrego skrubera z odpowiednio przygotowaną wodą procesową, wzbogaconą roztworem silnego utleniacza/absorbentu NaClO2.
Description
PL 241 011 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest hybrydowa metoda redukcji wysokich stężeń tlenków azotu (NOx) w gazach odlotowych z wysokoprężnych silników Diesla stosowanych w transporcie morskim do napędów statków oraz w stacjonarnych zestawach prądotwórczych na paliwo płynne.
Ze względów ekonomicznych w silnikach wysokoprężnych spalane są przeważnie stosunkowo niedrogie ciężkie oleje opałowe (HFO) z dużą zawartością siarki do 3,5% wag. W gazach odlotowych z takich silników stężenie tlenków azotu dochodzi do 1700 ppmv a stężenia dwutlenku siarki (SO2) do 700 ppmv [1, 2, 3]. Według obowiązujących ograniczeń wydanych przez Międzynarodową Organizację Morską (IMO) w zakresie tlenków azotu: Tier II - dla statków zawijających do wszystkich portów świata wymagana jest 80% redukcja stężenia NOx zaś według Tier III - dla statków zawijających do portów w rejonie szczególnej ochrony NOx (Morze Bałtyckie, Morze Północne i wschodnie wybrzeże USA) wymagana jest 90% redukcja stężeń NOx. Podobne obostrzenia dotyczą również jednostek stacjonarnych na lądzie. Nie wystarczają już pierwotne metody redukcji stężeń tlenków azotu przez modyfikację procesu spalania zapewniające maksymalnie 40% redukcję stężenia NOx. Konieczne jest usuwanie tlenków azotu w gazach odlotowych emitowanych z silników wysokoprężnych. Komercyjnie dostępne są dwie wtórne metody redukcji stężeń tlenków azotu: selektywnej katalitycznej redukcji (SCR) oraz selektywnej niekatalitycznej redukcji (SNCR). Równie ostre są wymagania odnośnie redukcji stężeń SO2 w gazach odlotowych ze statków. Aby sprostać obu ograniczeniom na statkach instalowane są skrubery mokre wykorzystujące związki wapnia lub wodę morską w dużym nadmiarze względem oczyszczanych gazów (wysokie L/G) do redukcji stężenia SO2 połączone z instalacją SCR do redukcji stężenia NOx. Są to dwie niezależne instalacje, w których przedmiotowe usunięcia realizowane są w odmiennych warunkach a mianowicie usuwanie SO2 w skruberze zachodzi w temperaturach 20-40°C a usuwanie NOx w metodzie SCR w temperaturach powyżej 300°C. Takie rozwiązania charakteryzują się wysokimi kosztami inwestycyjnymi i eksploatacyjnymi, wysokim zużyciem energii w całym procesie oraz wymagana jest duża przestrzeń do zabudowy obu instalacji.
Redukcja tlenków azotu w gazach odlotowych, dotychczas była przedmiotem trzech patentów: - W polskim opisie patentowym nr 187980 do usuwania tlenków azotu zaproponowano napromieniowanie gazów odlotowych wiązką elektronów z akceleratora. Przed napromieniowaniem, gazy nawilżano i wzbogacano podstechiometryczną ilością amoniaku. Po napromieniowaniu gazów, w zestawie filtracyjnym odbierano wytworzony produkt końcowy. Dla zwiększenia efektywności usunięć tlenków azotu zaproponowano dodawanie do gazów przed ich wylotem do komory reakcyjnej związków alifatycznych, korzystnie alkoholu etylowego. Takie rozwiązanie można stosować tylko dla obiektów stacjonarnych na lądzie, gdzie można składować amoniak potrzebny do procesu radiacyjnego i gdzie można gromadzić wytworzony produkt końcowy.
- Podobne rozwiązanie przedstawiono w amerykańskim opisie patentowym nr 4.882.000, w którym dodawano amoniak do gazu przed, w trakcie, lub po napromieniowaniu a do odbioru produktu końcowego zastosowano filtr workowy sam lub wraz z elektrofiltrem.
- W amerykańskim US Patent Application Publication No US2009/0188782A1 (Wet-discharge electron beam flue gas scrubbing treatment) przedstawiono metodę redukcji stężeń dwutlenku siarki, tlenków azotu i zapylenia w gazach odlotowych ze statków. W tej metodzie gazy odlotowe są intensywnie nawilżane w kolumnie nawilżania a następnie napromieniowane w komorze procesowej wiązkami elektronów z kilku akceleratorów. Napromieniowane gazy kierowane są do mokrego elektrofiltru, gdzie wytworzone w komorze procesowej kwasy azotowy i siarkowy są neutralizowane przez składniki alkaliczności wody morskiej rozpylanej w mokrym elektrofiltrze. Produkty usuwania dwutlenku siarki, tlenków azotu i zapylenia odprowadzano w postaci cieczy do morza. Dla uzyskania zakładanych usunięć SO2 = 90%, NOx = 70% i zapylenia = 90% stosowano wysokie dawki napromieniowania w przedziale 50-70 kGy.
Opisane w powyżej wymienionych patentach metody wymagają stosowania amoniaku (wynalazek pierwszy i drugi), lub zastosowania elektrofiltra mokrego zraszanego wodą morską, i nie zapewniają wystarczająco wysokich efektywności usuwania zanieczyszczeń gazowych (wynalazek trzeci).
Nieoczekiwanie, wad tych pozbawiony jest sposób według niniejszego wynalazku. W zgłaszanym rozwiązaniu do redukcji wysokich stężeń tlenków azotu w ga zach odlotowych z wysokoprężnych silników Diesla zastosowano dwuetapowy proces: napromieniowania gazów odlotowych dobraną wiązką elektronów z akceleratora, oraz mokrego skrubera z wodą morską wzbogaconą roztworem silnego utleniacza/absorbentu tlenków azotu. Przed napromieniowaniem do gazów nie
PL 241 011 B1 dodaje się żadnych dodatków i nie wprowadza się nawilżania. Efektywność usuwania tlenków azotu przy użyciu wiązki elektronów z akceleratora silnie zależy od dawki napromieniowania. Przy wysokich dawkach następuje równowaga między usuwaniem a tworzeniem tlenków azotu i dalej duże zmiany dawki wywołują nieznaczne zmiany usunięcia tlenków azotu. Prowadzi to większego zużycia energii w procesie.
Istota wynalazku dotyczy sposobu redukcji wysokich stężeń tlenków azotu w gazach odlotowych z wysokoprężnych silników Diesla, z zastosowaniem napromieniowania gazów odlotowych wiązką elektronów oraz metody mokrego skrubera, charakteryzującego się tym, że najpierw napromieniowuje się gazy odlotowe o temperaturze nieprzekraczającej 90°C wiązką elektronów z akceleratora dawką napromieniowania rzędu 10-12 kGy, a następnie stosuje się metodę mokrego skrubera z odpowiednio przygotowaną wodą procesową wzbogaconą roztworem silnego utleniacza/absorbentu 8-25 mM/dm3 NaCIO2 oraz buforem Michelisa: Na2HPO4 i KH2PO4.
Korzystnie do redukcji wysokich stężeń tlenków azotu stosuje się napromieniowanie gazów odlotowych w komorze procesowej wiązką elektronów z akceleratora, korzystnie z dwóch akceleratorów, gazów odlotowych o temperaturze z przedziału 70-90°C, a gazy wylotowe z komory procesowej podawane są do mokrego skrubera natryskowego lub barbotażowego, zasilanego wodą procesową wzbogaconą roztworem silnego utleniacza/absorbentu NaCIO2, w ilości 8-25 mM/dm3 oraz buforem Michelisa: Na2HPO4 i KH2PO4 utrzymującego pH wody, korzystnie w przedziale 6-7.
Korzystnie skruber jest zasilany roztworem przygotowanym na bazie wody morskiej pobieranej przez statki z morza, zaś dla obiektów stacjonarnych na lądzie wodę morską przygotowuje się przez dodanie NaCI do wody świeżej.
Korzystnie roztwór poreakcyjny filtruje się w złożu kamienia wapiennego lub w separatorze odśrodkowym i po uzupełnieniu stężenia utleniacza oraz bufora zawracany jest do skrubera jako ciecz zraszająca, krążąc w obiegu zamkniętym.
W prezentowanym wynalazku do napromieniowania gazów odlotowych stosuje się niższe dawki napromieniowania, rzędu 10-12 kGy, gazów odlotowych o temperaturze nieprzekraczającej 90°C, korzystnie z przedziału 70-90°C, w których procesy usuwania tlenków azotu, przeważają nad procesami ich syntezy. Uzyskuje się częściową redukcję wysokich stężeń tlenków azotu przez utlenienie tlenku azotu w fazie gazowej przez aktywne czynniki wytworzone w napromieniowanych gazach. Dalsza redukcja stężeń tlenków azotu następuje w mokrym skruberze z wodą morską wzbogaconą roztworem silnego utleniacza/absorbentu NaCIO2, korzystnie w ilości 8-25 mM/dm3. Pozostałe tlenki azotu w gazach odlotowych są utleniane w fazie ciekłej.
W zgłaszanym wynalazku oba procesy prowadzone są w optymalnych warunka ch, aby optymalizować zużycie energii w procesie. Napromieniowanie gazów odlotowych przeprowadza się przy temperaturze gazów nieprzekraczającej 90°C, korzystnie z przedziału 70-90°C, zapewniającej optymalne usunięcie NOx. Utlenienie NO i redukcja wytworzonego NO2 w fazie ciekłej zależy od stężenia silnego utleniacza i pH roztworu. Stąd w wynalazku określono stężenia NaCIO 2, korzystnie w ilości 8-25 mM/dm3 a do wody procesowej wprowadzono bufor zapewniający pH roztworu, korzystnie w przedziale 6-7. W rezultacie tych przedsięwzięć zoptymalizowano zużycie energii w procesie redukcji wysokich stężeń NOx i uzyskano wysoką efektywność usunięcia tlenków azotu. W przedstawionym przykładzie uzyskano usunięcia NOx wyższe od 90% dla dawki napromieniowania rzędu 10-12 kGy.
Niniejszy wynalazek prezentuje metodę redukcji wysokich stężeń tlenków azotu w gazach odlotowych z silników Diesla charakteryzującą się tym, że do redukcji tych stężeń użyto technologię napromieniowania gazów odlotowych wiązką elektronów z akceleratora połączoną z mokrym skruberem z odpowiednio przygotowaną wodą procesową. Na fig. 1 przedstawiono schemat blokowy instalacji do usuwania wysokich stężeń tlenków azotu z gazów odlotowych z wysokoprężnych silników Diesla, według wynalazku. Na wlocie do instalacji 1 określane są parametry wlotowe gazów 2 a szczególnie stężenie wlotowe tlenków azotu (NOxp) i tlenu (O2p) oraz strumień objętości gazów odlotowych (F1). Temperatura gazów waha się w przedziale 350-400°C. Gazy odlotowe są schładzane w wymienniku gaz/gaz 3. Schłodzone gazy odlotowe o temperaturze nieprzekraczającej 90°C, korzystnie w przedziale 70-90°C, przepływają przez komorę procesową 4, gdzie podlegają napromieniowaniu wiązką elektronów z akceleratora 5, korzystnie wiązkami elektronów z dwóch akceleratorów. W wyniku napromieniowania, w gazach wytwarzane są aktywne czynniki, które utleniają NO do NO2 (ditlenku azotu). Następuje przekształcenie niereaktywnego i nierozpuszczalnego w wodzie NO w rozpuszczalny i reaktywny NO2. Ditlenek azotu w reakcji z parą wodną, zawartą w gazach odlotowych, tworzy kwas
PL 241 011 B1 azotowy. Następuje częściowa redukcja wysokich stężeń tlenków azotu. Efektywność usunięcia NOx zależy od stężenia wlotowego NOx i dawki napromieniowania gazów odlotowych. Wyższe usunięcia uzyskuje się dla niższych stężeń wlotowych NOx i większych dawek napromieniowania. Napromieniowane gazy odlotowe są skierowane do mokrego skrubera 7 z odpowiednio przygotowaną wodą procesową w celu dalszej redukcji tlenków azotu. Wodę procesową 10 stanowi świeża woda 15 (woda morska 13 według zastrz. 3) wzbogacona roztworem silnego utleniacza/absorbentu NaCIO2 11, korzystnie w ilości 8-25 mM/dm3 i buforu Michelisa (Na2HPO4 i KH2PO4) 12 zapewniającego odpowiednie pH wody, korzystnie w przedziale 6-7. Woda procesowa jest wtryskiwana na dwóch poziomach dyszami na górze kolumny skrubera natryskowego. Napromieniowane gazy odlotowe wprowadzane są od dołu kolumny i przepływają przeciwprądowo względem rozpylanej wody procesowej. Następuje bezpośrednie oddziaływanie gaz-ciecz. Utleniacz utlenia jeszcze nie utlenione NO w gazach odlotowych i przy odpowiednim pH roztworu absorbuje NO2 wytwarzając kwasy azotowy i solny. Oba te kwasy są neutralizowane przez składniki wysokiej alkaliczności wody procesowej. Poreakcyjna woda spływa w dół kolumny, skąd jest odprowadzana do zestawu jej oczyszczania. W wodzie tej znajdują się liczne zanieczyszczenia pyłowe unoszone z silników Diesla i z wodą morską oraz sole wytworzone w skruberze. W pierwszym etapie wodę poreakcyjną kieruje się do separatora odśrodkowego 16 (lub złoża kamienia wapiennego w zastrz. 4), w którym oddzielane są zanieczyszczenia stałe. Zanieczyszczenia te odprowadzane są do zbiornika na szlam 17. Docelowo woda poreakcyjna będzie odprowadzana do morza (w przypadku statków) lub do ścieków (w obiektach stacjonarnych). Woda taka musi spełniać odpowiednie wymagania ekologiczne na przykład: odpowiednia wartość pH, temperatura, stężenie WWA. Woda poreakcyjna kierowana jest do zbiornika 18, w którym monitorowany jest jej stan 19 a następnie jest oczyszczana przez dozowanie do niej odpowiedniej ilości świeżej wody 15. Doczyszczona woda jest odprowadzana do morza lub do ścieków 20. Oczyszczone gazy odlotowe po wylocie z kolumny natryskowej przepływają przez odkraplacz 8, w którym wyłapywane są porwane krople wody procesowej a następnie analizowany jest skład chemiczny gazów 9, w szczególności stężenia tlenków azotu (NOxk) i tlenu (O2k) oraz mierzony jest strumień objętości spalin (F2). Dane te będą użyte do wyznaczania efektywności usunięcia NOx. Przy użyciu wentylatora wyciągowego 21 oczyszczone gazy odlotowe kierowane są do wymiennika gaz/gaz 3 w celu ogrzania a następnie uwalniane są do atmosfery poprzez komin 22. Na schemacie są jeszcze dwa oznaczenia o następujących przeznaczeniach: 6 - osłona lokalna akceleratora lub akceleratorów, zależna od typu i parametrów zastosowanego akceleratora lub akceleratorów elektronów, 14 - roztwór NaCI dodawany do wody świeżej, aby wytworzyć wodę morską w przypadku obiektu stacjonarnego na lądzie, według zastrz. 3. W zastrz. 4, roztwór poreakcyjny po odfiltrowaniu zanieczyszczeń stałych w złożu kamienia wapiennego 16 jest zawracany rurą 23, po uzupełnieniu w nim stężenia utleniacza i bufora, do skrubera jako woda zraszająca, krążąc w obiegu zamkniętym.
Efektywność usunięcia NOx w gazach odlotowych w skruberze zależy od efektywności oddziaływania faz gaz-ciecz w skruberze. Znacznie większe usunięcie NOx można uzyskać w skruberze barbotażowym. Na fig. 2 przedstawiono schemat blokowy instalacji do redukcji wysokich stężeń NOx w gazach odlotowych z silników Diesla z użyciem skrubera barbotażowego według wynalazku. W tej instalacji zamieniono skruber natryskowy na skruber barbotażowy a pozostałe elementy instalacji takie same jak na fig. 1. Podstawowe przeszkody w jej użyciu wynikają z zapylenia gazów odlotowych i z dopuszczalnego spadku ciśnienia na skruberze. Przy dużym zapyleniu gazów odlotowych może nastąpić zatkanie sitowego systemu rozprowadzania przepływu gazów na wlocie do skrubera barbotażowego. Aby tego uniknąć należy wstępnie odpylić gazy odlotowe. Dla każdego silnika Diesla jest określony dopuszczalny wzrost ciśnienia na wylocie, który nie wpływa jeszcze negatywnie na pracę silnika. Wielkość tę należy uwzględnić przy projektowaniu skrubera barbotażowego.
Praktyczną realizację hybrydowej metody redukcji wysokich stężeń tlenków azotu w gazach odlotowych z silników Diesla według wynalazku można ocenić na podstawie następującego przykładu.
P r z y k ł a d: W instalacji o ciągłym przepływie gazów odlotowych z wydatkiem 5 m3/h i stężeniami wlotowymi NOx = 1000 ppmv i SO2 = 700 ppmv przeprowadzono testy usuwania NOx w trzech wersjach. W pierwszej wersji gazy odlotowe napromieniowywano w komorze procesowej wiązką elektronów z akceleratora ze zmienną dawką. Temperatura gazów na wlocie komory procesowej wynosiła 90°C. Na fig. 3 przedstawiono w postaci graficznej wyniki badań. Usunięcia NOx uzyskane w pierwszej wersji badań przedstawia krzywa z kwadratami oznaczona jako EB (napromieniowanie wiązką elektronów). Przy tak wysokim stężeniu wlotowym NOx uzyskano niskie usunięcia. W drugiej wersji testów,
Claims (4)
- PL 241 011 B1 napromieniowane gazy odlotowe w komorze procesowej skierowano do skrubera z wodą morską, oznaczonego jako SWS. Modelową wodę morską, w naszym przypadku, stanowiła woda destylowana z dodatkiem 3,5% wag. NaCI. W testach używano skruber barbotażowy składający się z dwóch płuczek barbotażowych wypełnionych wodą morską, połączonych szeregowo. Uzyskane usunięcia NOx przedstawia krzywa oznaczona EB+SWS. Uzyskane usunięcia NOx przekraczają 50%. W trzeciej wersji testów do wody morskiej dodano 25 mM NaCIO2 i odpowiednią ilość buforu Michelisa (0,2 M/dm3) utrzymującego pH wody na poziomie 6,25. Uzyskane usunięcia NOx przedstawia ostatnia krzywa na fig. 3. W tej wersji testów uzyskano usunięcia NOx powyżej 90% a więc spełniające wymogi Tier III (wymogi IMO odnośnie tlenków azotu w strefach szczególnej ochrony NOx).Tak wysoka redukcja stężeń tlenków azotu była możliwa w oparciu o sposób będący przedmiotem wynalazku, w którym połączono dwa specyficzne procesy i zapewniono w sposób niespodziewany optymalne warunki do redukcji wysokich stężeń NOx. W wyniku napromieniowania gazów odlotowych wiązką elektronów z akceleratora nastąpiła częściowa redukcja stężeń tlenków azotu poprzez utlenienie w fazie gazowej NO do NO2 i reakcji wytworzonego ditlenku azotu z parą wodną zawartą w gazach odlotowych z utworzeniem kwasu azotowego. W komorze procesowej napromieniowywano gazy odlotowe o temperaturze 90°C zapewniającej optymalną redukcję tlenków azotu. Napromieniowane gazy odlotowe skierowano do mokrego skrubera z wodą procesową zawierającą silny utleniacz tlenków azotu. Przy przepływie napromieniowanych gazów odlotowych w skruberze następowało utlenienie w fazie ciekłej pozostałych NO i absorpcja wytworzonego ditlenku azotu. Do wody procesowej dodano bufor zapewniający pH wody optymalne dla redukcji tlenków azotu.Literatura1. H. Winnes, E. Fridell. Emissions of NOx and particles from maneuvering ships. Transportation Research Part D 15(2010) 204-11.
- 2. Emission Control Man B&W. Two-stroke Diesel engines, Man B&W Diesel A/S, Copenhagen, 2012, Denmark.
- 3. D. Cooper. Exhaust emissions from high speed passenger ferries, Atmospheric Environment 35(2001) 4189-4200.Zastrzeżenia patentowe1. Sposób redukcji wysokich stężeń tlenków azotu w gazach odlotowych z wysokoprężnych silników Diesla, z zastosowaniem napromieniowania gazów odlotowych wiązką elektronów oraz metody mokrego skrubera, znamienny tym, że najpierw napromieniowuje się gazy odlotowe o temperaturze nieprzekraczającej 90°C wiązką elektronów z akceleratora dawką napromieniowania rzędu 10-12 kGy, a następnie stosuje się metodę mokrego skrubera z odpowiednio przygotowaną wodą procesową wzbogaconą roztworem silnego utleniacza/absorbentu 8-25 mM/dm3 NaCIO2 oraz buforem Michelisa: Na2HPO4 i KH2PO4.2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do redukcji wysokich stężeń tlenków azotu stosuje się napromieniowanie gazów odlotowych w komorze procesowej wiązką elektronów z akceleratora, korzystnie z dwóch akceleratorów, gazów odlotowych o temperaturze z przedziału 70-90°C, a gazy wylotowe z komory procesowej podawane są do mokrego skrubera natryskowego lub barbotażowego, zasilanego wodą procesową wzbogaconą roztworem silnego utleniacza/absorbentu NaCIO2, w ilości 8-25 mM/dm3 oraz buforem Michelisa: Na2HPO4 i KH2PO4 utrzymującego pH wody, korzystnie w przedziale 6-7.3. Sposób według zastrz. 1 albo zastrz. 2, znamienny tym, że skruber jest zasilany roztworem przygotowanym na bazie wody morskiej pobieranej przez statki z morza, zaś dla obiektów stacjonarnych na lądzie wodę morską przygotowuje się przez dodanie NaCI do wody świeżej.
- 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że roztwór poreakcyjny filtruje się w złożu kamienia wapiennego lub w separatorze odśrodkowym i po uzupełnieniu stężenia utleniacza oraz bufora zawracany jest do skrubera jako ciecz zraszająca, krążąc w obiegu zamkniętym.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL420468A PL241011B1 (pl) | 2017-02-07 | 2017-02-07 | Sposób redukcji wysokich stężeń tlenków azotu w gazach odlotowych z wysokoprężnych silników Diesla |
| EP17460063.5A EP3398673A1 (en) | 2017-02-07 | 2017-10-12 | A method of reducing high concentrations of nitrogen oxides in the exhaust gases from diesel engines using electron beam radiation and wet scrubbing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL420468A PL241011B1 (pl) | 2017-02-07 | 2017-02-07 | Sposób redukcji wysokich stężeń tlenków azotu w gazach odlotowych z wysokoprężnych silników Diesla |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL420468A1 PL420468A1 (pl) | 2018-08-13 |
| PL241011B1 true PL241011B1 (pl) | 2022-07-18 |
Family
ID=60302058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL420468A PL241011B1 (pl) | 2017-02-07 | 2017-02-07 | Sposób redukcji wysokich stężeń tlenków azotu w gazach odlotowych z wysokoprężnych silników Diesla |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3398673A1 (pl) |
| PL (1) | PL241011B1 (pl) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110756007A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-02-07 | 徐州曹氏化工机械制造有限公司 | 一种盐酸废气处理装置 |
| US11118492B1 (en) | 2020-04-27 | 2021-09-14 | Stec Technology, Inc. | Reactive cyclic induction system and method for reducing pollutants in marine diesel exhaust |
| PL243198B1 (pl) * | 2020-09-25 | 2023-07-17 | Inst Chemii I Techniki Jadrowej | Sposób oczyszczania gazów odlotowych emitowanych przez silniki Diesla w szczególności zamontowane na jednostkach transportu morskiego |
| PL248449B1 (pl) * | 2024-05-10 | 2025-12-15 | Inst Chemii I Techniki Jadrowej | Sposób ograniczenia emisji gazów cieplarnianych powstających w wyniku spalania paliw kopalnych w szczególności w silnikach Diesla zamontowanych na jednostkach transportu morskiego |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4882000A (en) | 1985-05-23 | 1989-11-21 | O. Key Printed Wiring Co., Ltc. | Method of manufacturing printed circuit boards |
| JPH0847618A (ja) * | 1994-06-03 | 1996-02-20 | Ebara Corp | 排ガス処理用電子線照射方法 |
| US6179968B1 (en) * | 1996-07-25 | 2001-01-30 | Ebara Corporation | Method and apparatus for treating gas by irradiation of electron beam |
| US5846286A (en) * | 1997-03-07 | 1998-12-08 | Dravo Lime Company | Method for removing NOx from a gas stream while producing an alkaline earth nitrate fertilizer composition |
| PL187980B1 (pl) | 1998-03-02 | 2004-11-30 | Inst Fiziki Jadrowej | Sposób usuwania tlenków azotu z przemysłowych gazów odlotowych |
| US20090188782A1 (en) | 2007-10-01 | 2009-07-30 | Escrub Systems Incorporated | Wet-discharge electron beam flue gas scrubbing treatment |
| CN105498535B (zh) * | 2015-12-01 | 2017-12-05 | 大连海事大学 | 一种使用亚氯酸钠海水溶液脱除船舶柴油机废气中氮氧化物的方法及装置 |
-
2017
- 2017-02-07 PL PL420468A patent/PL241011B1/pl unknown
- 2017-10-12 EP EP17460063.5A patent/EP3398673A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3398673A1 (en) | 2018-11-07 |
| PL420468A1 (pl) | 2018-08-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2645987C2 (ru) | Способ и устройство для удаления примесей из выхлопных газов | |
| CN102512927B (zh) | 脱硫脱硝一体化烟气净化系统及其净化工艺 | |
| CN102188882B (zh) | 烟气脱硫脱硝脱重金属一体化方法及专用设备 | |
| KR20190027701A (ko) | 암모니아 탈황에서 흡수 동안 에어로졸 생성을 제어하기 위한 방법 | |
| CN105056749A (zh) | 一种同时脱除烟气中氮氧化物和硫氧化物的系统及方法 | |
| CN102350190A (zh) | 脱硫脱硝烟气集成净化工艺及装置 | |
| CN101822937A (zh) | 一种用于海洋船舶尾气同步脱硫脱硝的方法 | |
| CN102527205A (zh) | 一种基于催化氧化的烟气同时脱硫脱硝脱汞的方法及系统 | |
| CN108355475A (zh) | 一种船舶用单塔双区高效脱硫脱硝装置 | |
| PL241011B1 (pl) | Sposób redukcji wysokich stężeń tlenków azotu w gazach odlotowych z wysokoprężnych silników Diesla | |
| JPH05245339A (ja) | 燃焼排ガス中の二酸化炭素と硫黄酸化物を除去する方法 | |
| CN103736373A (zh) | 一种氧化镁同时脱硫脱硝脱汞的烟气处理方法及装置 | |
| CN105148698A (zh) | 锅炉烟气脱硫脱硝系统 | |
| CN102008882A (zh) | 对电厂烟气进行脱硝的Fenton试剂及利用其进行脱硝的方法 | |
| EP0933516B1 (en) | Gasification power generation process and equipment | |
| CN202179925U (zh) | 脱硫脱硝烟气集成净化装置 | |
| CN102188883B (zh) | 脱硫脱硝脱重金属一体化烟气净化工艺及装置 | |
| JP3248956B2 (ja) | 排ガスの処理方法 | |
| Pham et al. | Solution to reduce air environmental pollution from ships | |
| Pourmohammadbagher et al. | Simultaneous removal of gaseous pollutants with a novel swirl wet scrubber | |
| WO2018218152A1 (en) | Methods for the capture of gaseous sulfur-containing compounds from a natural gas containing hydrogen sulfide | |
| CN107398165A (zh) | 一种锅炉烟气的脱硫脱硝工艺 | |
| CN109821393A (zh) | 基于湿法吸收的cfb锅炉掺烧木屑污泥后尾部烟气净化工艺 | |
| CN110550841B (zh) | 污泥干化-焚烧系统中烟气深度脱硝系统和方法 | |
| PL243198B1 (pl) | Sposób oczyszczania gazów odlotowych emitowanych przez silniki Diesla w szczególności zamontowane na jednostkach transportu morskiego |