KEMITEKNIK n n Blue INNOShip projekt 13 Partnere: DTU Kemiteknik Haldor Topsøe A/S (1. september 2015 til 30. november 2017) Umicore Denmark ApS (fra 1. december 2017) Alfa Laval Aalborg Mærsk Maritime Technology Projekt fokus: Indvirkningen af øget tryk på både SCR-reaktionen og oxidation af SO2 til SO3. Derudover dannelse af ammoniumsulfater og disses deaktivering af V/W/Ti katalysatoren. Figur 1. NOX-omsætning som funktion af temperatur og tryk. Det totale flow er øget proportionalt med trykket for at holde opholdstiden konstant. Ved 1,2 bar blev forsøget udført med et totalflow på 300 NmL/min. indeholdende 10 procent O2, 8 procent H2O, 600 ppm NOX og 480 ppm NH3 i N2. Tilsvarende forsøg blev udført med overskud af NH3 (720 ppm), som fulgte den stiplede linje. vil tilsvarende også være højere, op til 5 bar. Kinetikken for oxidation af SO2 over den vanadium-baserede katalysator blev i et tidligere studie af samme forfattere [7] fundet til ikke at være afhængig af trykket, hvorved en første ordens reaktion mht. SO2 også blev fundet ved et øget tryk på 4,5 bar. Litteratur omkring trykkets påvirkning på selve SCR-reaktionen (R1) er fortsat begrænset og er derfor også blevet undersøgt. Tryksat SCR SCR-forsøg ved forhøjet tryk blev udført på DTU Kemiteknik, hvor en katalysator blev neddelt til pulver (150-300 mikrometer) for at minimere eksterne og interne transportbegrænsninger. SCRforsøg blev udført med et total flow på 300 NmL/min. ved 1,2 bar. Efterfølgende blev forsøg udført ved 2,4, 3,6, og 4,8 bar, hvor opholdstiden i katalysatoren blev fastholdt som i 1,2 bar forsøget, hvilket betød, at totalflowet var fordoblet (600 NmL/min.) ved det NOX-emissioner afhænger af motoromdrejninger og gives derfor i et interval. Global NOX gælder for skibe bygget efter 1. juli 2011 og NOX ECA gælder for skibe bygget efter 1. januar 2016. Skibe bygget imellem 1. januar 2000 og 1. juli 2011 skal overholde globale NOX-emissioner på 9,8-17 g/kWh. SOX-emissioner lovgives på baggrund af svovlindhold i dieselolien og gives derfor i vægtprocent [3]. dobbelte tryk (2,4 bar) osv. NOX-omsætningen som funktion af temperaturen er vist i figur 1 ved de fire forskellige tryk. Figur 1 viser, at når opholdstiden holdes konstant, fås den samme NOX-omsætning uafhængigt af trykket, hvilket betyder, at det øgede tryk på op til 5 bar før turboladeren ikke påvirker kinetikken for SCR-reaktionen. Ydermere ses det, hvordan reaktionen flader ud omkring 80 procent NOX-omsætning, hvilket skyldes fuld omsætning af NH3 (ANR = 0,8). På figur 1 vises også en stiplet linje, som tilhører et tilsvarende forsøg, som blev udført med overskud af NH3 (720 ppm, ANR = 1,2), som også viste, at NOX-omsætningen var uafhængig af trykket, dog med den forskel at reaktionen ikke er begrænset til maksimalt at opnå 80 procent NOX-omsætning. Dette medfører, at SCR-reaktionen også ved et forøget tryk kan antages at følge en Eley-Rideal mekanisme, som vist i Ligning 1 [8], 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑁 𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁 = 𝑘𝑘� �𝑘𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁 ∙ 𝐶𝐶𝐶𝐶� �𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁 ∙ 1 + 𝐾𝐾𝐾𝐾𝑁𝑁�𝑁��𝑁��𝑁𝐾��𝐾𝑁��𝑁3�𝑁𝑁𝑁𝑁�∙�𝑁3𝐶𝐶𝐶∙𝐶𝑁𝑁�𝑁𝐶��𝐶��𝐶��𝐶𝑁��𝑁3�𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁3 (L1) hvor kNO (1/s) er NO hastighedskonstanten, CNO (mol/m3) er koncentrationen af NO i gasfasen, KNH3 (m3/mol) er adsorptionsligevægtskonstanten for NH3 på katalysatoren og CNH3 (mol/ m3) er koncentrationen af NH3 i gasfasen. På et skib bruger man ikke katalysatorer som granulerede partikler, men i stedet for som monolitter, se figur 2a, side 22, som har et stort overfladeareal og et lavt tryktab. For hurtige reaktioner, såsom SCR-reaktionen, vil ekstern og intern massetransport dog begynde at begrænse reaktionen ved temperaturer over 250°C [9]. Derfor blev samme katalysator som brugt Pipetteservice Akkrediteret kalibrering Reparation • Vedligeholdelse s - Dansk Kemi, 99, nr. 8, 2018 Biolab A/S, Sindalsvej 29, DK-8240 Risskov, Tlf: 8621 2866 Fax: 8621 2301 E-mail: pipetteservice@biolab.dk www.biolab.dk Cal. Reg. Nr. 482 21
Download PDF fil
Se arkivet med udgivelser af Dansk Kemi her
TechMedias mange andre fagblade kan læses her