论文部分内容阅读
船舶内燃机尾气中的SOX和NOX的危害已经引起了世界各国的关注。2008年修订的MARPOL73/78公约附则VI中，SOX和NOX排放标准更为严苛。我国作为一个进出口贸易极度依赖海运的贸易大国，在高技术的船用脱硫脱硝技术及设备研究方面成果较少，与国外存在较大的差距。面对国外内燃机主机和环保公司的寡头强强联合开展的船舶废气后处理技术带来竞争压力，研发一条经济可行、具有自主知识产权的脱硫脱硝技术路线势在必行。 本文针对船舶内燃机尾气的特点，根据船舶航行时的特殊环境要求，提出了一种联合脱硫脱硝的方法。该方法先采用钠碱法脱除SO2，再利用吸附脱附耦合废热回收技术富集NOX，最后使用脱硫副产物亚硫酸钠进行脱硝。为了研究该工艺的可行性并为中试放大提供基本参数和理论依据，本文首先研究了高浓度钠碱溶液脱除SO2的影响因素和吸收机理，建立其吸收模型，并拟合得到了全塔传质系数的半经验公式。其次探索了不同的分子筛吸附NOX的性能，详细研究了H-ZSM-5分子筛用于NOX吸附和氧化方面的性能和影响因素，并利用TPD和FT-IR探究了其吸附机理。最后在分析亚硫酸钠溶液吸收高氧化度NOX机理的基础上探究了不同操作条件对吸收NOX效率的影响。 研究结果表明本工艺的脱硫率和脱硝率分别可以达到97％和85%以上，可以满足排放要求，有望用于工业化。高浓度氢氧化钠溶液吸收SO2是瞬间不可逆反应，当氢氧化钠溶液浓度大于0.9mol/L时，吸收过程由气膜控制；其脱硫率随着液气比的增加而增加，随着入口SO2浓度的增加而降低。H-ZSM-5分子筛对NO有着较好的吸附氧化效果，其中硅铝比为25的H-ZSM-5分子筛对NO在干气条件下穿透吸附量为0.43mmol/g，O2可以促进NO的吸附，SO2、H2O、CO2抑制NO的吸附；脱附出的气体中NO2占到80%以上。采用亚硫酸钠溶液脱附该组成的气体脱硝率可以达到87%以上；脱除率随着NOX的浓度增加而降低，随着亚硫酸钠溶液浓度的增加而增加。 本文创新点在于，结合钠碱法闭环脱硫和低温吸附湿法吸收脱硝技术，通过利用脱硫的副产物进行脱硝，一方面避免传统工艺因湿法脱硫降温引起的与SCR法脱硝工艺耦合带来的能耗增加，另一方面减少了物料的消耗以及废弃物的产生，从而减少了对有限的船舶空间的占用。