KR20230169335A - 휘발 암모니아 가스 처리 장치 및 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
액화 암모니아 탑재선에 있어서, 휘발 암모니아 가스를 효과적으로 이용할 수 있는 휘발 암모니아 가스 처리 장치를 제공한다. 화물 또는 엔진 연료로서 액화 암모니아를 탑재하는 선박에서의 휘발 암모니아 가스 처리 장치는, 액화 암모니아로부터 휘발되는 암모니아 가스를 수용하는 수용부(4), 및 암모니아 가스를 선박의 엔진에 접속된 선택식 환원 촉매 유니트(10)에 공급하는 수송부(5)를 구비한다.
Description
본 발명은 휘발 암모니아 가스 처리에 관한 것이다.
최근, 환경 부담의 저감을 위해, 암모니아 가스의 이용 기술이 착안되고 있다. 이를 위해, 화물로서 액화 암모니아(이하, 'LNH3'라고 한다)를 탑재하는 선박이 증가하고 있다. 또한, 암모니아 연소 엔진의 개발도 진행되고 있어, 엔진 연료로서 LNH3를 탑재하는 선박의 증가도 예상된다. LNH3를 저장하는 탱크에서는 자연 입열(入熱) 등에 의해 보일 오프 가스(boil-off gas)라고 불리는 휘발 암모니아 가스가 발생한다. 암모니아 가스가 생긴채로 두면 탱크 내의 압력이 상승하기 때문에, 대기 방출 등에 의해 처리할 필요가 있다. 그러나, 암모니아는 독성이 있어, 휘발 암모니아 가스를 그대로 대기로 방출하지 못하고, 제해(除害) 장치 등에 의해 제거할 필요가 있다.
또한, 휘발 암모니아 가스를 취출해 재액화하여 탱크로 되돌리는 것도 실제로 행해지고 있다. 그러나, 재액화에는 대량의 전력이 요구되기 때문에, 에너지 효율의 관점에서 문제가 된다.
한편, 선박에서 이용하는 엔진 가운데, 특히 디젤 엔진에서는, 선택식 환원 촉매 유니트가 이용된다. 선택식 환원 촉매 유니트는, 중유로 대표되는 원료의 연소에 의해 발생하는 질소산화물을 제거한다. 환원제로서 요소수 또는 암모니아 가스, 암모니아수, 암모니아 화합물 중 어느 하나가 대량으로 필요하게 되어, 탱크에 비축된다.
일본 특허공개 2018-204715호 공보(이하, 특허 문헌 1)에는, 액화 가스 연료의 저장 탱크로부터 발생하는 보일 오프 가스를 감압이나 압축 등에 의해 가스 이용 설비에 제공하기 위한 시스템 및 방법이 개시되어 있다.
특허 문헌 1에 개시된 기술은 압축기나 저장기를 별도로 필요로 한다. 이 때문에, 선박에 이미 설치되어 있는 라인 등을 효과적으로 이용할 수 없다. 특히, LNH3 탑재선에 있어서는, 선택식 환원 촉매 유니트에 환원제의 공급 배관 등을 유용할 수 없다. 휘발 암모니아 가스를 효과적으로 이용하기 위해서는, 설비를 증가시킬 필요가 있다.
본 발명은, 휘발 암모니아 가스를 효과적으로 이용할 수 있는 휘발 암모니아 가스 처리 장치 및 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 형태는,
화물 또는 엔진 연료로서 액화 암모니아를 탑재하는 선박에서의 휘발 암모니아 가스 처리 장치로서,
상기 액화 암모니아로부터 휘발되는 암모니아 가스를 수용하는 수용부, 및
상기 암모니아 가스를 상기 선박의 엔진에 접속된 선택식 환원 촉매 유니트에 공급하는 수송부를 구비하는 휘발 암모니아 가스 처리 장치이다.
본 발명의 제2 형태는,
화물 또는 엔진 연료로서 액화 암모니아를 탑재하는 선박에서의 휘발 암모니아 가스 처리 장치로서,
상기 액화 암모니아로부터 휘발되는 암모니아 가스를 수용하는 수용부,
상기 암모니아 가스를 공급하는 수송부,
상기 수송부로부터 공급된 상기 암모니아 가스와 용매를 혼합해 암모니아 화합물을 생성하는 혼합부, 및
상기 혼합부에서 생성된 상기 암모니아 화합물을 비축하는 비축부를 구비하는 휘발 암모니아 가스 처리 장치이다.
본 발명의 제3 형태는,
화물 또는 엔진 연료로서 액화 암모니아를 탑재하는 선박에서의 휘발 암모니아 가스 처리 방법으로서,
상기 액화 암모니아로부터 휘발되는 암모니아 가스를 수용부에 수용하고,
상기 수용부에 수용된 상기 암모니아 가스를 상기 선박의 엔진에 접속된 선택식 환원 촉매 유니트에 공급하는 휘발 암모니아 가스 처리 방법이다.
본 발명의 제4 형태는,
화물 또는 엔진 연료로서 액화 암모니아를 탑재하는 선박에서의 휘발 암모니아 가스 처리 방법으로서,
상기 액화 암모니아로부터 휘발되는 암모니아 가스를 수용부에 수용하고,
상기 수용부에 수용된 상기 암모니아 가스를 혼합부에 공급하고,
상기 혼합부에 공급된 상기 암모니아 가스와 용매를 혼합해 암모니아 화합물을 생성하고,
상기 혼합부에서 생성된 상기 암모니아 화합물을 비축하는 휘발 암모니아 가스 처리 방법이다.
본 발명의 휘발 암모니아 가스 처리 장치 및 처리 방법에 의하면, 휘발 암모니아 가스를 효과적으로 이용할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 따른 휘발 암모니아 가스 처리 장치의 개요도이다.
도 2는 제2 실시 형태에 따른 휘발 암모니아 가스 처리 장치의 전체도이다.
도 3은 제3 실시 형태에 따른 휘발 암모니아 가스 처리 장치의 전체도이다.
도 2는 제2 실시 형태에 따른 휘발 암모니아 가스 처리 장치의 전체도이다.
도 3은 제3 실시 형태에 따른 휘발 암모니아 가스 처리 장치의 전체도이다.
이하, 도면을 이용해 실시 형태에 대해 설명한다. 이하에 나타내는 실시 형태에 나타낸 각종 특징 사항은 서로 조합이 가능하다.
〈제1 실시 형태〉
본 실시 형태의 휘발 암모니아 가스 처리 장치(1)의 구성에 대해 설명한다.
도 1은 본 실시 형태의 휘발 암모니아 가스 처리 장치(1)의 개략도이다. 휘발 암모니아 가스 처리 장치(1)는 수용부(4) 및 수송부(5)를 구비한다. 수용부(4)는 암모니아 연료 탱크(2)와 화물용 암모니아 탱크(3)에 저장된 LNH3로부터 발생하는 휘발 암모니아 가스를 수용한다. 수송부(5)는 암모니아 가스를 블로어 등에 의해, 도 1과 같이, 선택식 환원 촉매 유니트(10)로 직접 공급한다.
암모니아 연료 탱크(2)는, 선박용 엔진의 주엔진 등에 사용되는 연료의 일부인 암모니아를 비축한다. 암모니아는 암모니아 연료 탱크(2) 내에서는 LNH3로서 보관된다. LNH3의 액체 상태를 유지하기 위해, 암모니아 연료 탱크(2)는 내부를 고압 또는 저온으로 유지한다.
장기 항해 등에 의해 대량의 LNH3를 선박에 탑재하는 경우, 암모니아 연료 탱크(2)는 두께가 얇고, 가공하기 쉬운 냉각식(Full Refrigerated type, 대기압식)이나 반가압식(Semi Refrigerated type)이 주로 이용된다. 이로 인해, 자연 입열 등에 의한 보일 오프 가스가 발생할 수 있다. 따라서, 암모니아 연료 탱크(2)를 LNH3의 액체 상태로 유지하기 위해서는 재액화 장치가 필요하다. 수용부(4)에는, 재액화 장치를 경유하지 않고, 암모니아 연료 탱크(2)로부터의 휘발 암모니아 가스와 후술하는 화물용 암모니아 탱크(3)로부터의 휘발 암모니아 가스가 수송된다.
화물용 암모니아 탱크(3)는, 선박용 엔진의 주엔진 등에 사용되는 연료가 아니라, 화물로서의 LNH3를 비축한다. 암모니아 연료 탱크(2)와 마찬가지로, 화물용 암모니아 탱크(3) 내에서 LNH3의 액체 상태를 유지하기 위해, 화물용 암모니아 탱크(3)는 내부를 고압 또는 저온으로 유지한다.
대량의 LNH3를 선박에 탑재하는 경우, 화물용 암모니아 탱크(3)는 두께가 얇고, 가공하기 쉬운 냉각식(Full Refrigerated type, 대기압식)이나 반가압식(Semi Refrigerated type)이 주로 이용된다. 이로 인해, 자연 입열 등에 의한 보일 오프 가스가 발생할 수 있다. 따라서, 화물용 암모니아 탱크(3)를 LNH3만으로 유지하기 위해서는 재액화 장치가 필요하다. 재액화 장치는 기화한 암모니아 가스를 압축 또는 응축하기 위해 많은 동력을 필요로 한다.
수용부(4)에는, 재액화 장치를 경유하지 않고, 화물용 암모니아 탱크(3)로부터의 휘발 암모니아 가스와 암모니아 연료 탱크(2)로부터의 휘발 암모니아 가스가 수송된다.
수용부(4)는 암모니아 연료 탱크(2)나 화물용 암모니아 탱크(3)로부터의 휘발 암모니아 가스를 수용한다. 암모니아 연료 탱크(2)나 화물용 암모니아 탱크(3)는, 전술한 바와 같이, 액체 상태를 유지할 수 있도록 내부를 고압 또는 저온으로 유지한다. 그러나, 그럼에도 불구하고 보일 오프 가스인 휘발 암모니아 가스가 존재할 수 있다. 휘발 암모니아 가스는 감압 밸브 등을 통해 수용부(4)로 수송된다. 감압 밸브 등은 암모니아 연료 탱크(2)나 화물용 암모니아 탱크(3)의 상부에 마련된다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 수송부(5)는, 수용부(4)로부터 수송된 암모니아 가스를 직접 선택식 환원 촉매 유니트(10)로 공급한다. 수송부(5)는 블로어 등의 수송 기능을 갖는다. 이에 따라, 암모니아 가스를, 배관 등을 통해 공급 또는 수송할 수 있다.
선택식 환원 촉매 유니트에 액체 상태의 환원제를 공급하는 경우, 기화시킬 필요가 있다. 본 실시 형태에서는, 수송부(5)를 통해 기체 상태의 암모니아 가스를 선택식 환원 촉매 유니트(10)로 공급하기 때문에, 환원제를 기화시키는 과정을 생략할 수 있다.
암모니아 가스를 직접 공급 또는 수송하기 위해, 수용부(4)나 수송부(5)의 재질은 응력 부식 균열을 방지하도록 내부식성 재료인 것이 바람직하다.
한편, 수송부(5)는, 전체적으로, 응력 부식 균열이 쉽게 발생하지 않는 재질이나 용접 방법으로 제조되어 있으면, 특별히 한정되지 않는다.
선택식 환원 촉매 유니트(10)는, 기체의 유로를 형성하도록 한 방향으로 연장된, 복수의 관통공을 갖는 구조체이다. 관통공을 획정하는 구조체의 내벽을 따라 촉매가 담지된다. 촉매 표면에 있어서, 바나듐, 텅스텐 또는 백금이 함유 원소로서 구성된다. 촉매는, 산화 티탄을 주성분으로 하여 압출 성형으로서 제조되는 것이라도 된다. 유로를 따라 선박용 엔진의 주엔진 등으로부터 나오는 질소산화물을 포함하는 배기가스가 흐르게 된다. 환원제로서의 암모니아수가 수송부(5)로부터 소정의 유량, 소정의 농도로 공급됨으로써 질소산화물이 제거된다.
한편, 선택식 환원 촉매 유니트(10)는, 특별히 디젤 엔진에만 필요하게 되는 것은 아니다. 가스 엔진 등에서도 질소산화물이 발생한다면, 선택식 환원 촉매 유니트(10)는 엔진의 주엔진 등에 접속된다.
또한, 선택식 환원 촉매 유니트(10)의 전방에 유량 조정부(7)가 마련되어도 된다.
암모니아를 연료의 일부로 하는 선박용 엔진의 주엔진 등이나 화물로서 LNH3를 탑재하고 있는 선박에서는, 상시 암모니아를 사용 또는 저장하고 있다. 이 때문에, 선택식 환원 촉매의 이용에서 널리 이용되고 있는, 환원제로서의 요소수가 불필요해진다. 요소수와 암모니아 가스는 환원제로서의 효과가 거의 같다.
암모니아 가스를 환원제로서 이용할 때, 기존의 요소수 공급 배관을 유용하면서, 배출되는 이산화탄소를 저감시킬 수 있다. 구체적으로는, 요소수 공급 배관의 설계 조건을 만족하는 암모니아 가스의 압력 조건을 검토한 후, 가스 압축기 또는 압력 조정 밸브로 암모니아 가스를 공급한다. 이를 위해, 액체용 공급 펌프의 앞뒤에 게이트 밸브와 가스 공급 라인용 바이패스 라인을 마련하면 된다.
또한, LNH3는 기화되기 쉽기 때문에, 암모니아 연료 탱크(2)나 화물용 암모니아 탱크(3)의 상부에 체류하는 암모니아 가스를, 그대로 선택식 환원 촉매의 환원제로서 이용할 수 있다. 이에 따라, 재액화 장치를 컴팩트하게 하거나 또는 재액화 장치가 불필요해져, 에너지 절약에 도움이 된다. 또한, 선내 공간을 효과적으로 이용할 수 있다. 암모니아는 독성이 있기 때문에 제해 장치가 필요하지만, 제해 장치의 부하도 경감시킬 수 있다
한편, 선택식 환원 촉매 유니트(10)는 디젤 엔진에만 필요한 것은 아니다. 따라서, LNH3 탑재선의 엔진이 암모니아를 연료로 하지 않는 경우에는, 화물용 암모니아 탱크(3)로부터 휘발된 암모니아 가스가 선택식 환원 촉매 유니트(10)로 공급된다. 이 경우, 엔진의 종류는 관계가 없다.
마찬가지로, LNH3 탑재선의 엔진의 주엔진 등이 암모니아를 연료로 하는 경우에는, 암모니아 연료 탱크(2) 및 화물용 암모니아 탱크(3)의 어느 한쪽으로부터의 암모니아 가스나 양쪽 모두로부터 혼합된 암모니아 가스가, 선택식 환원 촉매 유니트(10)로 공급된다.
〈제2 실시 형태〉
이하, 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 한편, 제1 실시 형태와 실질적으로 같은 기능이나 구성에 대해서는 그 설명을 생략한다.
도 2는 본 실시 형태의 휘발 암모니아 가스 처리 장치(1)의 전체도이다. 제1 실시 형태와 달리, 암모니아 연료 탱크(2)나 화물용 암모니아 탱크(3)로부터 수용부(4)에 수용된 암모니아 가스는, 수송부(5)를 통해 선택식 환원 촉매 유니트(10)로 직접 공급되지 않는다. 본 실시 형태의 휘발 암모니아 가스 처리 장치(1)는 수용부(4), 수송부(5), 증류부(6), 혼합부(8) 및 비축부(9)를 구비한다. 휘발 암모니아 가스 처리 장치(1)는 혼합부(8)에 장착되는 유량 조정부(7)를 구비해도 된다. 본 실시 형태에 있어서, 암모니아 연료 탱크(2)나 화물용 암모니아 탱크(3)로부터 수용부(4)에 수용된 암모니아 가스는 혼합부(8)의 하부로 공급된다.
한편, 암모니아 가스는, 환경 친화성의 향상을 도모하기 위해, 암모니아를 연료의 일부로 하는 선박용 디젤 엔진 자체로부터 나온 폐수를 회수해, 그로부터 분리된 LNH3를 기화시킨 암모니아 가스라도 된다.
증류부(6)는, 선박의 주위에 위치하는 해수를 퍼올려 증류하여 정수를 얻기 위한 것이다. 선박의 운항중 또는 정박중에 관계 없이, 선박의 주위에 위치하는 해수는 펌프 등에 의해 도입된다. 정수는, 주로 선박용 디젤 엔진에서의 주엔진, 발전기관, 공기 압축기의 냉각수로서 이용되고, 보일러로의 급수 및 음용수 및 잡용수로서도 이용된다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 혼합부(8)에서 정수에 암모니아 가스가 용해되어 암모니아수가 생성된다.
유량 조정부(7)는 유량 조정 밸브이다. 유량 조정부(7)는, 증류부(6)에서 생성되는 정수 등의 액체의 유량을 조정한다. 또한, 유량 조정부(7)는 암모니아 가스 등의 기체의 유량을 조정한다.
유량 조정부(7)는 비축부(9)에 비축되는 암모니아수가 소정의 농도가 되도록, 혼합부(8)의 입구에 설치되는 것이 바람직하다. 유량 조정부(7)에 의해, 소정 농도의 암모니아수를 제조하기 쉽다. 또한, 유량 조정부(7)에 의해, 후술하는 교반부(91)에서의 동작을 생략할 수 있다.
혼합부(8)는, 증류부(6)에서 생성된 정수와 암모니아 가스를 혼합한다. 암모니아 가스는 물에 매우 쉽게 녹기 때문에, 액체 상태의 정수에 잘 용해된다. 혼합부(8)는 내부 상방에 샤워 헤드(81)를 구비한다. 샤워 헤드(81)는 증류부(6)에서 생성된 정수를 분무한다. 이에 따라, 공기보다 가벼운 암모니아 가스가 상부에 있는 액체 상태의 정수에 용해된다. 이렇게 하여 혼합부(8)의 하부에 암모니아수가 저장된다.
한편, 암모니아 가스는 물에 녹기 쉽기 때문에, 혼합부(8)에 교반부를 마련하지 않아도 된다.
물과 LNH3의 접촉에 의한 발열 반응의 경우, 물의 온도는 약 30도까지만 상승한다. 이에 비해, 물과 암모니아 가스의 접촉에 의한 발열 반응에 의하면, 물의 온도는 약 90도까지 상승한다. 반응열을 제거하기 위해, 혼합부(8)에는 열교환기(미도시)가 마련된다. 암모니아 가스와 물의 반응열을 제거함으로써 온도 상승을 방지해, 암모니아 가스의 용해량이 증가한다. 또한, 온도 상승에 의한 혼합부(8)의 압력 상승을 막는다. 이에 따라, 장치 설계가 용이하게 된다. 또한, 암모니아 가스가 정수와 반응하는 것에 의해 발생하는 반응열을, 증류부(6)에서 정수를 제조하기 위한 에너지로서 이용할 수도 있다.
한편, 반응열을 이용하기 위해, 혼합부(8) 자체를 관형 반응기(tubular reactor)와 같은 열교환기형 반응기로 해도 된다.
비축부(9)는, 혼합부(8)에서 생성된 암모니아수를 비축한다. 또한, 비축부(9)는 소정의 유량, 소정의 농도로, 암모니아수를 선택식 환원 촉매 유니트(10)로 공급한다. 이를 위해, 비축부(9)의 유입구와 유출구에 농도계 등(미도시)이 마련되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 비축부(9)의 유입구에 제1 농도계가 마련된다. 비축부(9)의 유출구에 제2 농도계가 마련된다.
한편, 농도계보다 계측이 용이한 밀도계가 마련되어도 된다. 이 경우, 밀도계의 계측치와 농도의 관계를 미리 취득해 둘 필요가 있다. 예를 들면, 광계측에서의 밀도계에서 0.912라는 수치가 되는 경우, 암모니아수 농도는 상온 상압에서 약 15% 정도가 된다. 암모니아수 농도는 포화 상태에서 최대 40% 정도이며, 선택식 환원 촉매 유니트(10)에 공급되는 암모니아수의 농도는 높을수록 바람직하다.
비축부(9)는 내부에 교반부(91)를 구비해도 된다. 본 실시 형태에서는, 혼합부(8)의 유출구로부터 비축부(9)로 공급되는 암모니아수는 균일한 농도가 되어 있다. 그러나, 비축부(9) 외벽의 온도 구배에 의해, 부분적으로 암모니아 가스가 휘발되는 경우가 있을 수 있다. 비축부(9)의 하부에는, 교반자를 조 내에서 일정 속도로 한 방향으로 회전시키는 기구가 마련될 수 있다. 교반자는, 예를 들면 봉(棒)상, 판(板)상, 프로펠러상이다.
교반부(91)는, 소정의 농도, 소정의 유량으로 암모니아수를 선택식 환원 촉매 유니트(10)로 공급하도록, 비축부(9)의 유입구와 유출구에 설치된 농도계나 밀도계와 연동해 동작하는 것이 바람직하다. 비축부(9)의 유입구와 유출구에서의 농도차(제1 농도계와 제2 농도계의 농도차)가 임의의 일정한 값을 초과한 경우, 비축부(9)는 교반부(91)를 자동으로 작동시킨다. 농도차가 일정한 값이 될 때까지, 선택식 환원 촉매 유니트(10)로의 밸브가 열리지 않는다. 농도차가 일정한 값에 들어가면, 비축부(9)는 교반부(91)를 자동 정지하고, 선택식 환원 촉매 유니트(10)로의 밸브가 열린다.
한편, 혼합부(8)나 비축부(9)로 유도되는 배관 등에 있어서, 암모니아수 농도의 균일화가 도모되는 것이 바람직하다. 비축부(9)의 유입구와 유출구에서의 농도차가 임의의 일정한 값에 들어있는 경우에는, 교반부(91)는 불필요해진다.
본 실시 형태에 의하면, 암모니아 연료 탱크(2)나 화물용 암모니아 탱크(3)로부터의 휘발 암모니아 가스가 대량으로, 환원제로서 선택식 환원 촉매 유니트(10)에 공급하는 분량을 초과하는 경우라도, 휘발 암모니아 가스를 비축부(9)에 일시 보관할 수 있다. 이에 따라, 휘발 암모니아 가스를 효과적으로 이용할 수 있다.
한편, 혼합부(8)에서의 암모니아 가스의 확산 정도에 따라서는, 생성되는 암모니아수의 농도에 불균일이 생기는 경우가 있다. 이 경우, 비축부(9)의 하부에 있는 교반부(91)에 의해 암모니아수의 농도를 균일화한다.
본 실시 형태에 의하면, 소정의 농도, 소정의 유량으로 암모니아수가 선택식 환원 촉매 유니트(10)에 공급되어, 엔진으로부터의 배기가스에 포함되는 질소산화물을 효율적으로 제거할 수 있다.
〈제3 실시 형태〉
이하, 제3 실시 형태에 대해 설명한다. 한편, 제1 실시 형태, 제2 실시 형태와 실질적으로 같은 기능이나 구성에 대해서는 그 설명을 생략한다.
도 3은 본 실시 형태의 휘발 암모니아 가스 처리 장치(1)의 전체도이다. 제2 실시 형태와 달리, 혼합부(8)에서 생성된 암모니아 화합물은, 비축부(9)로부터 선택식 환원 촉매 유니트(10)로 직접 공급되지 않는다. 또한, 본 실시 형태의 혼합부(8)에서 생성되는 암모니아 화합물의 용매는 정수 또는 황산이다.
본 실시 형태의 혼합부(8)에는, 유량 조정부(7)를 통해 황산이 더 공급된다. 혼합부(8)는 공급된 황산과 암모니아 가스를 혼합한다. 암모니아 가스는 물에 매우 쉽게 녹기 때문에, 액체 상태의 황산에 잘 용해된다. 혼합부(8)는 내부 상방에 샤워 헤드(81)를 구비한다. 샤워 헤드(81)는 혼합부(8)에 공급된 황산을 분무한다. 이에 따라, 공기보다 가벼운 암모니아 가스는 상부에 있는 액체 상태의 황산에 용해된다. 이렇게 하여 혼합부(8)의 하부에 황산암모늄이 저장된다.
혼합부(8)에 암모니아 화합물의 용매로서 정수를 공급하면, 암모니아수가 생성된다. 한편, 혼합부(8)에 암모니아 화합물의 용매로서 황산을 공급하면, 황산암모늄이 생성된다. 따라서, 육상에서의 사용이나 판매 등에 따라, 혼합부(8)에 도입하는 용매가 적절히 선정된다.
한편, 암모니아 화합물의 용매가 정수나 황산으로 한정되는 것은 아니다.
본 실시 형태의 비축부(9)는, 혼합부(8)에서 생성된 암모니아수 또는 황산암모늄을, 육상에서의 판매 등에 제공하도록 비축하고 보관한다. 양륙 후에 바로 사용할 수 있도록 소정의 농도로 하기 위해, 비축부(9)의 유입구에 농도계 등이 마련되는 것이 바람직하다. 제2 실시 형태와 마찬가지로, 비축부(9)의 유입구에 밀도계가 마련되어도 된다.
암모니아 연료 탱크(2)나 화물용 암모니아 탱크(3)로부터 기화한 암모니아 가스는 독성을 갖는다. 따라서, 제해 장치를 이용해 폐기할 필요가 있다. 제2 실시형태와 같이 선택식 환원 촉매 유니트에 이용하는 것이 아니라, 본 실시 형태에서는, 육상에서 사용할 수 있도록 비축부(9)에 비축한다. 이에 따라, 제해 장치의 부하를 가볍게 하면서, 암모니아 화합물을 판매 등에 이용할 수도 있다.
암모니아 연료 탱크(2)나 화물용 암모니아 탱크(3)로부터 휘발되는 암모니아 가스가 대량으로, 환원제로서 선택식 환원 촉매 유니트(10)에 공급하는 분량을 초과하는 경우라도, 비축부(9)에 암모니아 화합물(암모니아수나 황산암모늄)을 일시 보관할 수 있다. 따라서, 육상에서의 판매 등의 용도 및 선택식 환원 촉매 유니트(10)에 공급하는 용도와의 병용도 가능하다.
〈기타 실시 형태〉
제1 내지 제3 실시 형태의 휘발 암모니아 가스 처리 장치(1)에 대해, 이하와 같은 형태를 채용할 수도 있다.
암모니아 연료 탱크(2)나 화물용 암모니아 탱크(3)로부터 휘발되는 암모니아 가스 뿐만 아니라, 엔진의 주엔진 등으의 연료 공급 라인으로부터 휘발되는 암모니아 가스가 수용부(4)에 수용되어도 된다.
이에 따라, 제해 장치의 부하를 저감시킬 수 있다.
제2 실시 형태 또는 제3 실시 형태에 있어서, 암모니아 가스와 정수의 반응에 의해 혼합부(8)에서 발생하는 반응열을, 증류부(6)에서 정수를 제조하기 위한 에너지로서 이용해도 된다.
이에 따라, 증류부(6)에 전달함과 동시에 혼합부(8)를 냉각할 수 있기 때문에, 환경 친화성이 높다.
한편, 반응열을 이용하기 위해, 혼합부(8) 자체를 관형 반응기(tubular reactor)와 같은 열교환기형 반응기로 해도 된다. 여기에서, 도 2 및 도 3의 파선은 반응열의 흐름을 나타낸 것이다. 암모니아수는 혼합부(8)의 하부에 모아진다. 이를 위해, 화학반응열을 보다 이용하기 쉽도록, 열교환기 등도 혼합부(8)의 하부에 마련되는 것이 바람직하다.
제2 실시 형태의 선택식 환원 촉매 유니트(10)의 하부에 질소산화물을 계측하는 센서가 장착되어, 피드백 제어에 의해 비축부(9)로부터 공급되는 암모니아수의 유량 등을 조정해도 된다. 엔진의 동작 상황에 의해 배출되는 질소산화물의 농도에 불균일이 생기는 경우에도, 비축부(9)로부터의 암모니아수의 공급량을 조정할 수 있기 때문에, 보다 환경 친화성이 높은 효율적인 장치가 된다.
또한, 비축부(9)에서의 암모니아수의 공급량이 아니라, 혼합부(8)에서 생성되어 비축부(9)에 공급되는 암모니아수의 농도를 조정해도 된다. 이 경우에도, 질소산화물의 제거에 필요하게 되는 환원제의 총량이, 선택식 환원 촉매 유니트(10)로 공급된다. 특히, 비축부(9)에 암모니아수가 많이 저장되어 있지 않은 상황에서, 비축부(9)에 공급되는 암모니아수의 농도를 조정하는 것이 바람직하다.
이상, 여러 가지 실시 형태를 설명했지만, 이들은 예로서 제시한 것일 뿐이며, 발명의 범위를 한정하는 것을 의도하는 것은 아니다. 전술한 신규 실시 형태는 그 외의 여러 가지 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경을 실시할 수 있다. 상기 실시 형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허 청구의 범위에 기재된 발명과 균등한 범위에 포함되는 것이다.
1 휘발 암모니아 가스 처리 장치
2 암모니아 연료 탱크
3 화물용 암모니아 탱크
4 수용부
5 수송부
6 증류부
7 유량 조정부
8 혼합부
81 샤워 헤드
9 비축부
91 교반부
10 선택식 환원 촉매 유니트
2 암모니아 연료 탱크
3 화물용 암모니아 탱크
4 수용부
5 수송부
6 증류부
7 유량 조정부
8 혼합부
81 샤워 헤드
9 비축부
91 교반부
10 선택식 환원 촉매 유니트
Claims (12)
- 화물 또는 엔진 연료로서 액화 암모니아를 탑재하는 선박에서의 휘발 암모니아 가스 처리 장치로서,
상기 액화 암모니아로부터 휘발되는 암모니아 가스를 수용하는 수용부, 및
상기 암모니아 가스를 상기 선박의 엔진에 접속된 선택식 환원 촉매 유니트에 공급하는 수송부를 구비하는 휘발 암모니아 가스 처리 장치. - 화물 또는 엔진 연료로서 액화 암모니아를 탑재하는 선박에서의 휘발 암모니아 가스 처리 장치로서,
상기 액화 암모니아로부터 휘발되는 암모니아 가스를 수용하는 수용부,
상기 암모니아 가스를 공급하는 수송부,
상기 수송부로부터 공급된 상기 암모니아 가스와 용매를 혼합해 암모니아 화합물을 생성하는 혼합부, 및
상기 혼합부에서 생성된 상기 암모니아 화합물을 비축하는 비축부를 구비하는 휘발 암모니아 가스 처리 장치. - 제2항에 있어서,
해수로부터 정수를 증류하는 증류부를 더 구비하고,
상기 혼합부는 상기 증류부에서 증류된 상기 정수와 상기 수송부로부터 공급된 상기 암모니아 가스를 혼합해 암모니아수를 생성하는, 휘발 암모니아 가스 처리 장치. - 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 혼합부는 상기 혼합부에 공급되는 황산과 상기 수송부로부터 공급된 상기 암모니아 가스를 혼합해 황산암모늄을 생성하는, 휘발 암모니아 가스 처리 장치. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수용부는 상기 엔진 연료의 공급 라인으로부터 휘발되는 상기 암모니아 가스를 수용하는, 휘발 암모니아 가스 처리 장치. - 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 증류부는 상기 혼합부에서 발생하는 열을 이용하는, 휘발 암모니아 가스 처리 장치. - 화물 또는 엔진 연료로서 액화 암모니아를 탑재하는 선박에서의 휘발 암모니아 가스 처리 방법으로서,
상기 액화 암모니아로부터 휘발되는 암모니아 가스를 수용부에 수용하고,
상기 수용부에 수용된 상기 암모니아 가스를 상기 선박의 엔진에 접속된 선택식 환원 촉매 유니트에 공급하는 휘발 암모니아 가스 처리 방법. - 화물 또는 엔진 연료로서 액화 암모니아를 탑재하는 선박에서의 휘발 암모니아 가스 처리 방법으로서,
상기 액화 암모니아로부터 휘발되는 암모니아 가스를 수용부에 수용하고,
상기 수용부에 수용된 상기 암모니아 가스를 혼합부에 공급하고,
상기 혼합부에 공급된 상기 암모니아 가스와 용매를 혼합해 암모니아 화합물을 생성하고,
상기 혼합부에서 생성된 상기 암모니아 화합물을 비축하는 휘발 암모니아 가스 처리 방법. - 제8항에 있어서,
증류부가 해수로부터 정수를 증류하고,
상기 혼합부에 공급된 상기 암모니아 가스와 상기 증류부에서 증류된 상기 정수를 혼합해 암모니아수를 생성하는, 휘발 암모니아 가스 처리 방법. - 제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 혼합부에 황산을 공급하고,
상기 혼합부에 공급된 상기 황산과 상기 암모니아 가스를 혼합해 황산암모늄을 생성하는, 휘발 암모니아 가스 처리 방법. - 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수용부가 상기 엔진 연료의 공급 라인으로부터 휘발되는 상기 암모니아 가스를 수용하는, 휘발 암모니아 가스 처리 방법. - 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혼합부에서 발생하는 열을 이용해 상기 해수로부터 상기 정수를 증류하는, 휘발 암모니아 가스 처리 방법.
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