WO2023002646A1 - 選択式還元触媒システムおよび還元剤備蓄方法 - Google Patents

選択式還元触媒システムおよび還元剤備蓄方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2023002646A1
WO2023002646A1 PCT/JP2021/047531 JP2021047531W WO2023002646A1 WO 2023002646 A1 WO2023002646 A1 WO 2023002646A1 JP 2021047531 W JP2021047531 W JP 2021047531W WO 2023002646 A1 WO2023002646 A1 WO 2023002646A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ammonia
unit
water
reduction catalyst
selective reduction
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/047531
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
聡一郎 櫻井
望 服部
貴明 牧野
Original Assignee
株式会社三井Ｅ＆Ｓマシナリー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社三井Ｅ＆Ｓマシナリー filed Critical 株式会社三井Ｅ＆Ｓマシナリー
Priority to CN202180096899.XA priority Critical patent/CN117441057B/zh
Priority to JP2022500710A priority patent/JP7128383B1/ja
Priority to KR1020237035494A priority patent/KR20230158087A/ko
Publication of WO2023002646A1 publication Critical patent/WO2023002646A1/ja

Links

Images

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
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/32—Arrangements of propulsion power-unit exhaust uptakes; Funnels peculiar to vessels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/38—Apparatus or methods specially adapted for use on marine vessels, for handling power plant or unit liquids, e.g. lubricants, coolants, fuels or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a selective reduction catalyst system and a reducing agent storage method.
  • a marine diesel engine that uses ammonia as part of its fuel uses liquefied ammonia (hereinafter referred to as "LNH3").
  • LNH3 liquefied ammonia
  • a selective reduction catalyst unit is used to remove nitrogen oxides generated by combustion of raw materials such as heavy oil.
  • urea water which is generally considered to be highly safe, is widely used.
  • Patent Document 1 discloses a method of using urea water as a reducing agent of a selective reduction catalyst connected to a marine diesel engine, and safety and maintainability by the method. A focused selective reduction catalyst system is disclosed.
  • Patent Document 1 uses urea water as a reducing agent for a selective reduction catalyst from the viewpoint of corrosion resistance. Therefore, the technology disclosed in Patent Document 1 makes effective use of LNH3 and the like used in marine diesel engines that use ammonia as part of the fuel, while diverting the existing facilities of the urea water supply system in engines and the like. is not.
  • An object of the present invention is to provide a selective reduction catalyst system and a reducing agent storage method that can utilize existing urea water supply system equipment in an engine or the like while effectively using LNH3 or the like as part of the fuel. .
  • a first aspect of the present invention is A selective reduction catalyst system connected to a marine diesel engine using ammonia as part of its fuel, a distillation section for distilling clear water from seawater; a mixing unit that mixes the clear water distilled in the distillation unit and liquefied ammonia to generate ammonia water; a storage unit that stores the aqueous ammonia generated in the mixing unit;
  • a selective reduction catalyst system having
  • a second aspect of the present invention is A selective reduction catalyst system connected to a marine diesel engine using ammonia as part of its fuel, a storage unit that stores ammonia water in advance; a mixing unit that mixes the ammonia water and liquefied ammonia while circulating the ammonia water that has been stored in advance in the storage unit; has The storage unit stores the aqueous ammonia mixed by the mixing unit. It is a selective reduction catalyst system.
  • a third aspect of the present invention is A reducing agent storage method in a selective reduction catalyst system connected to a marine diesel engine using ammonia as a part of fuel, Distilling clear water from seawater, Mixing the distilled clear water and liquefied ammonia to produce ammonia water, stockpiling the generated ammonia water; This is a method of stockpiling a reducing agent.
  • a fourth aspect of the present invention is A reducing agent storage method in a selective reduction catalyst system connected to a marine diesel engine using ammonia as a part of fuel, stockpiling ammonia water in advance with a concentration lower than that desired in the selective reduction catalyst system; Mixing the ammonia water and liquefied ammonia while circulating the ammonia water stored in advance, stockpiling the mixed ammonia water again; This is a method of stockpiling a reducing agent.
  • FIG. 1 is an overall view of a selective catalytic reduction system 1 of this embodiment.
  • the LNH3 shown in FIG. 1 is directly from the fuel tank of a marine diesel engine that uses ammonia as part of its fuel, or is obtained by reliquefying ammonia gas vaporized from the fuel tank.
  • LNH3 may be obtained by collecting and separating waste liquid from a marine diesel engine using ammonia as part of its fuel.
  • the selective reduction catalyst system 1 is connected to a marine diesel engine that uses ammonia as part of its fuel.
  • the selective reduction catalyst system 1 has a distillation section 2 , a mixing section 3 and a storage section 5 .
  • the selective reduction catalyst system 1 may have a flow rate adjusting section 4 attached to the mixing section 3 .
  • the storage unit 5 stores the aqueous ammonia produced by the mixing unit 3 .
  • the storage unit 5 supplies the required amount of ammonia water to the selective reduction catalyst unit 6 .
  • the distilling section 2 is for pumping up and distilling seawater located around the ship to obtain fresh water. Whether the ship is in operation or at berth, seawater located around the ship is taken up by pumps or the like.
  • Fresh water is mainly used as cooling water for main engines, generator engines, and air compressors in marine diesel engines, and is also used as water supply to boilers, drinking water, and miscellaneous service water.
  • fresh water becomes a solvent for ammonia water to be stored as a reducing agent.
  • part of the clear water obtained by the distillation section 2 and LNH3 are mixed in the mixing section 3 to generate aqueous ammonia.
  • fresh water may be stored in the ship without installing the distillation unit 2.
  • fresh water is introduced into the mixing section 3 directly or through the flow rate adjusting section 4 .
  • a large amount of aqueous ammonia is required as a reducing agent for the selective reduction catalyst, and a large amount of clear water is also required as its solvent. Therefore, when fresh water is stored, it is limited only to special operating conditions, such as using it as a substitute for ballast water.
  • the mixing section 3 mixes the fresh water produced in the distillation section 2 with LNH3. Since the solubility parameters of ammonia and water are close to each other, clear water and LNH3 mix very easily. Therefore, the mixing section 3 may have a stirrer function that rotates the stirrer in one direction at a constant speed in the tank.
  • the stirrer is, for example, rod-shaped, plate-shaped, or propeller-shaped.
  • a heat exchanger (not shown) is installed in the mixing section 3 .
  • the dashed line in FIG. 1 represents the flow of reaction heat through the heat exchanger.
  • the temperature rise of the mixing section 3 can be prevented, and the amount of LNH3 dissolved can be increased.
  • the pressure rise in the mixing section 3 due to the temperature rise is prevented. This facilitates device design.
  • reaction heat generated by the reaction of LNH3 with fresh water can be used as energy for producing fresh water in the distillation section 2.
  • the mixing section 3 can be cooled at the same time as assisting the distillation section 2, so that environmental friendliness is high.
  • the mixing section 3 itself may be a heat exchanger type reactor such as a tubular reactor.
  • the flow rate adjustment unit 4 is a flow rate adjustment valve.
  • the flow rate adjusting section 4 adjusts the flow rates of liquids such as fresh water, LNH3, and aqueous ammonia generated in the distillation section 2 .
  • the flow rate adjusting unit 4 is preferably installed at the inlet of the mixing unit 3 so that the ammonia water stored in the storage unit 5 has a predetermined concentration.
  • LNH3 is easily vaporized and needs to be controlled.
  • Ammonia water having a predetermined concentration is easily generated by the flow rate adjusting unit 4 .
  • the operation of the later-described stirring unit 51 can be omitted by the flow rate adjusting unit 4 .
  • a pressure control valve may be used, which can be changed as appropriate according to usage conditions.
  • the storage unit 5 stores the ammonia water produced by the mixing unit 3 .
  • the storage unit 5 supplies ammonia water to the selective reduction catalyst unit 6 at a predetermined flow rate and a predetermined concentration. Therefore, it is preferable to install a densitometer or the like (not shown) at the inlet and outlet of the storage unit 5 .
  • a first densitometer is provided at the inlet of the storage unit 5 .
  • a second densitometer is provided at the outlet of the storage unit 5 .
  • a density meter which is easier to measure than the densitometer, may be installed. In that case, it is necessary to acquire in advance the relationship between the measured value of the density meter and the concentration.
  • the ammonia water concentration is about 15% at normal temperature and normal pressure.
  • the ammonia water concentration is about 40% at maximum in a saturated state, and the higher the concentration of the ammonia water supplied to the selective reduction catalyst unit 6, the better.
  • the storage unit 5 may have a stirring unit 51 inside.
  • the aqueous ammonia supplied to the storage unit 5 is sufficiently stirred in the mixing unit 3 and has a uniform concentration.
  • the ammonia gas may partially volatilize.
  • the storage section 5 may have a mechanism in the lower part that rotates a stirrer in one direction at a constant speed in the tank.
  • the stirrer is, for example, rod-shaped, plate-shaped, or propeller-shaped.
  • the stockpile unit 5 automatically activates the stirring unit 51 .
  • the valve to the selective reduction catalyst unit 6 is not opened until the concentration difference falls within a certain value.
  • the storage unit 5 automatically stops the stirring unit 51 and the valve to the selective reduction catalyst unit 6 is opened.
  • the concentration of ammonia water is made uniform in the pipes leading to the mixing unit 3 and the storage unit 5. If the concentration difference between the inlet and the outlet of the stockpile unit 5 is already within a certain value, the stirring unit 51 becomes unnecessary.
  • the selective reduction catalyst unit 6 is a structure having a plurality of through holes extending in one direction to form gas flow paths.
  • a catalyst is supported along the inner walls of the structure defining the through holes.
  • vanadium, tungsten, and platinum are formed as contained elements.
  • the catalyst may be produced by extrusion using titanium oxide as a main component. Nitrogen oxide laden exhaust gas from a marine diesel engine is flowed along the flow path. Nitrogen oxides are removed by supplying ammonia water as a reducing agent from the storage unit 5 at a predetermined flow rate and a predetermined concentration.
  • non-toxic urea water is used as the reducing agent for the selective reduction catalyst.
  • this embodiment while effectively using LNH3 or the like as part of the fuel of a marine diesel engine, it is possible to divert the existing equipment such as a pump module and a dosing unit for the urea water supply system in the engine. Therefore, there is no need to install a separate supply system for the reducing agent, and an increase in the cost of the apparatus can be suppressed.
  • FIG. 2 is an overall view of the selective catalytic reduction system 1 of this embodiment.
  • the storage unit 5 of the present embodiment stores ammonia water in advance.
  • the concentration of ammonia water pre-stored in the stockpile unit 5 is lower than the concentration desired in the selective reduction catalyst unit 6 .
  • LNH3 is mixed while circulating the storage part 5 and the mixing part 3 to increase the concentration to a desired level.
  • Ammonia water having a desired concentration is then supplied to the selective reduction catalyst unit 6 .
  • the ammonia water can be adjusted to a desired concentration.
  • the stirring section 51 of the first embodiment can be omitted.
  • the mixing unit 3 of the present embodiment mixes the ammonia water circulated from the storage unit 5 with LNH3. It is preferable that a flow rate adjusting section 4 is provided before the mixing section 3 . By introducing ammonia water and LNH3 into the mixing unit 3 at a predetermined flow rate, ammonia water having a predetermined concentration can be easily produced.
  • the heat of chemical reaction in the mixing section 3 may not be used.
  • the heat of chemical reaction between aqueous ammonia and LNH3 is smaller than the heat of chemical reaction between LNH3 and fresh water.
  • the aqueous ammonia is introduced into the storage unit 5 little by little, local temperature rise in the mixing unit 3 can be suppressed. Therefore, in this embodiment, installation of a heat exchanger or the like becomes unnecessary. As a result, it is possible to save space in the ship.
  • the fresh water produced in the distillation section 2 serves as a solvent for the aqueous ammonia previously stored in the storage section 5 . This makes the system highly environmentally friendly.
  • a heat exchanger (not shown) may be installed in the mixing section 3 as in the first embodiment.
  • the dashed line in FIG. 2 represents the flow of reaction heat through the heat exchanger.
  • the fresh water produced by the distillation section 2 should be the solvent for the aqueous ammonia. Therefore, fresh water may be introduced directly into the reservoir 5, as shown in FIG.
  • the mixing unit 3 is not provided with the flow rate adjusting unit 4, and an excessively high concentration of ammonia water may be introduced into the storage unit 5.
  • the ammonia water circulation system alone is an irreversible system in which the concentration of ammonia water may increase but cannot be reduced. Therefore, by introducing fresh water directly into the storage unit 5, the concentration of ammonia water can be lowered.
  • the agitating section 51 is installed in the lower portion of the storage section 5 .
  • the storage section 5 if the fresh water produced in the distillation section 2 is not directly introduced into the storage section 5, it does not matter whether the storage section 5 has a stirring function. In this case, the storage section 5 and the mixing section 3 form a circulation line. At this time, even if the ammonia gas partially volatilizes due to the temperature gradient of the outer wall of the storage unit 5, the opportunity for the ammonia water to come into contact with each other is ensured in the circulation line, and the concentration of the ammonia water becomes uniform. .
  • the storage unit 5 may store urea water as a reducing agent in advance.
  • the aqueous ammonia generated in the mixing unit 3 may be introduced into the storage unit 5 and internally stirred by the stirring unit 51 .
  • Urea water and ammonia water have substantially the same effect as reducing agents.
  • ammonia has a smaller molecular weight. Therefore, the tank of the storage unit 5 becomes lighter, and the existing tank using urea water as a reducing agent can be set up smaller. In that case, the space in the entire selective reduction catalyst system can be efficiently used.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

アンモニアを燃料の一部とする舶用ディーゼルエンジン等に用いられる液化アンモニアを有効利用しつつ、エンジン等における既存の尿素水供給系の設備を流用できる選択式還元触媒システムを提供する。アンモニアを燃料の一部とする舶用ディーゼルエンジンに接続される選択式還元触媒システムは、海水から清水を蒸留する蒸留部(２)と、蒸留部(２)で蒸留された清水と、液化アンモニアとを混合して、アンモニア水を生成する混合部(３)と、混合部(３)で生成されたアンモニア水を備蓄する備蓄部(５)と、を有する。

Description

選択式還元触媒システムおよび還元剤備蓄方法
　本発明は、選択式還元触媒システムおよび還元剤備蓄方法に関する。
　アンモニアを燃料の一部とする舶用ディーゼルエンジンでは、液化アンモニア（以下「ＬＮＨ３」とする）が用いられる。
　一方、舶用ディーゼルエンジンでは、重油に代表される原料の燃焼により発生する窒素酸化物を除去するために、選択式還元触媒ユニットが用いられる。還元剤として、一般的に安全性の高いとされる尿素水が広く用いられている。
　特開２０１１－１４４７６５号公報（以下、「特許文献１」）には、舶用ディーゼルエンジンに接続される選択式還元触媒の還元剤として尿素水を用いる方法および、当該方法によって安全性、保守性を重視した選択式還元触媒システムが開示されている。
　特許文献１に開示される技術は、耐食性等の観点から選択式還元触媒の還元剤として尿素水を用いるものである。そのため、特許文献１に開示される技術は、アンモニアを燃料の一部とする舶用ディーゼルエンジン等に用いられるＬＮＨ３等を有効利用しつつ、エンジン等における既存の尿素水供給系の設備を流用するものではない。
　本発明は、燃料の一部としてのＬＮＨ３等を有効利用しつつ、エンジン等における既存の尿素水供給系の設備を流用できる選択式還元触媒システムおよび還元剤備蓄方法を提供することを目的とする。
　本発明の第１の観点は、
　アンモニアを燃料の一部とする舶用ディーゼルエンジンに接続される選択式還元触媒システムであって、
　海水から清水を蒸留する蒸留部と、
　前記蒸留部で蒸留された前記清水と、液化アンモニアとを混合して、アンモニア水を生成する混合部と、
　前記混合部で生成された前記アンモニア水を備蓄する備蓄部と、
　を有する、選択式還元触媒システムである。
　本発明の第２の観点は、
　アンモニアを燃料の一部とする舶用ディーゼルエンジンに接続される選択式還元触媒システムであって、
　あらかじめアンモニア水を備蓄する備蓄部と、
　前記備蓄部にあらかじめ備蓄された前記アンモニア水を、循環させながら、前記アンモニア水と液化アンモニアを混合する混合部と、
　を有し、
　前記備蓄部は、前記混合部により混合されたアンモニア水を、備蓄する、
　選択式還元触媒システムである。
　本発明の第３の観点は、
　アンモニアを燃料の一部とする舶用ディーゼルエンジンに接続される選択式還元触媒システムにおける還元剤備蓄方法であって、
　海水から清水を蒸留し、
　蒸留された前記清水と、液化アンモニアとを混合して、アンモニア水を生成し、
　生成された前記アンモニア水を備蓄する、
　還元剤備蓄方法である。
　本発明の第４の観点は、
　アンモニアを燃料の一部とする舶用ディーゼルエンジンに接続される選択式還元触媒システムにおける還元剤備蓄方法であって、
　前記選択式還元触媒システムで所望される濃度よりも低いアンモニア水をあらかじめ備蓄し、
　あらかじめ備蓄された前記アンモニア水を循環させながら、前記アンモニア水と液化アンモニアを混合し、
　混合された前記アンモニア水を再び備蓄する、
　還元剤備蓄方法である。
　本発明の選択式還元触媒システムおよび還元剤備蓄方法によれば、舶用ディーゼルエンジンの燃料の一部としてのＬＮＨ３等を有効利用しつつ、エンジン等における既存の尿素水供給系の設備を流用することができる。
第１実施形態の選択式還元触媒システムの全体図 第２実施形態の選択式還元触媒システムの全体図
　以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。
＜第１実施形態＞
　まず、第１実施形態の選択式還元触媒システム１の構成について説明する。
　図１は、本実施形態の選択式還元触媒システム１の全体図である。図１に記載のＬＮＨ３は、アンモニアを燃料の一部とする舶用ディーゼルエンジンの燃料タンクから直接、または、燃料タンクから気化したアンモニアガスを再液化したものである。なお、環境調和性の向上を図るため、ＬＮＨ３は、アンモニアを燃料の一部とする舶用ディーゼルエンジン自体から出た廃液を回収し、そこから分離して得られたものでもよい。
　選択式還元触媒システム１は、アンモニアを燃料の一部とする舶用ディーゼルエンジンに接続される。選択式還元触媒システム１は、蒸留部２と、混合部３と、備蓄部５とを有する。選択式還元触媒システム１は、混合部３に取り付けられる流量調整部４を有してもよい。備蓄部５は、混合部３で作成されたアンモニア水を保管する。また、備蓄部５は、必要な分量のアンモニア水を選択式還元触媒ユニット６に供給する。
　蒸留部２は、船舶のまわりに位置する海水を汲み上げ、蒸留し、清水を得るためのものである。船舶の運航中または停泊中に関わらず、船舶の周りに位置する海水は、ポンプ等により取り込まれる。清水は、主に舶用ディーゼルエンジンにおける主機、発電機関、空気圧縮機の冷却水として用いられ、ボイラへの給水及び飲料水及び雑用水としても用いられる。また、清水は、還元剤として備蓄するためのアンモニア水の溶媒となる。本実施形態では、蒸留部２により得られた清水の一部と、ＬＮＨ３とが混合部３にて混合され、アンモニア水が生成される。
　なお、蒸留部２を設置せずに、船内に清水を貯留してもよい。この場合、清水は、混合部３へ直接、または流量調整部４を介して混合部３へと導入される。ただし、選択式還元触媒の還元剤として多量のアンモニア水が必要となり、その溶媒としての清水も多量に必要となる。そのため、清水を貯留する場合は、バラスト水の代用にするなどの特段の運行状況のみに限られる。
　混合部３は、蒸留部２で生成された清水と、ＬＮＨ３とを混合する。アンモニアと水の溶解度パラメータは、お互いに近い値となる為、清水とＬＮＨ３は非常に混ざりやすい。そのため、混合部３は、攪拌子を槽内において一定速度で一方向に回転させる撹拌装置機能を有するものであればよい。攪拌子は、例えば、棒状、板状、プロペラ状である。
　また、混合部３には、熱交換器（不図示）が設置される。図１の破線は、熱交換器による反応熱の流れを表したものである。反応熱を除去することで混合部３の温度上昇を防ぎ、ＬＮＨ３の溶解量を増やすことができる。また、反応熱を除去することで、温度上昇による混合部３内の圧力上昇を防ぐ。これにより、装置設計が容易になる。また、ＬＮＨ３が清水と反応することによって発生する反応熱を、蒸留部２において清水を作成するためのエネルギーとして利用することもできる。これにより、蒸留部２へのアシストと当時に、混合部３を冷却できるため、環境調和性が高い。
　なお、反応熱を利用するため、混合部３自体をチューブラーリアクターといった熱交換器型反応器としてもよい。
　流量調整部４は、流量調整弁である。流量調整部４は、蒸留部２にて生成される清水や、ＬＮＨ３、アンモニア水といった液体の流量を調整する。
　流量調整部４は、備蓄部５に蓄えられるアンモニア水が所定の濃度となるように、混合部３の入口に設置されることが好ましい。特に、ＬＮＨ３は気化しやすく、制御が必要である。流量調整部４により、所定の濃度のアンモニア水を生成しやすい。また、流量調整部４により、後述する撹拌部５１での動作を省略できる。
　なお、アンモニア水の濃度調整のため、混合部３での圧力を一定に保ちたい場合がある。その場合には、流量調整弁ではなく、圧力調整弁を用いてもよく、使用状況に合わせて適時変更できる。
　備蓄部５は、混合部３で生成されたアンモニア水を備蓄する。また、備蓄部５は、所定の流量、所定の濃度にて、アンモニア水を選択式還元触媒ユニット６に供給する。そのため、備蓄部５の流入口と流出口に濃度計等（不図示）が設置されることが好ましい。具体的には、備蓄部５の流入口に
第１濃度計が設けられる。備蓄部５の流出口に第２濃度計が設けられる。
　なお、濃度計よりも計測が容易な密度計が設置されてもよい。その場合、密度計の計測値と濃度との関係を予め取得しておくことが必要となる。例えば、光計測での密度計で０.９１２という数値になっている場合、アンモニア水濃度は、常温常圧で約１５％程度となる。アンモニア水濃度は、飽和状態で最大で４０％程度であり、選択式還元触媒ユニット６に供給されるアンモニア水の濃度は高いほど好ましい。
　備蓄部５は、内部に撹拌部５１を有してもよい。本実施形態では、備蓄部５に供給されるアンモニア水は、混合部３にて十分に撹拌され、均一な濃度になっている。しかし、備蓄部５の外壁の温度勾配によって、部分的にアンモニアガスが揮発している場合があり得る。混合部３と同様、備蓄部５は、下部に、攪拌子を槽内において一定速度で一方向に回転させる機構であればよい。攪拌子は、例えば、棒状、板状、プロペラ状である。撹拌部５１を簡易な構成とすることにより、装置全体のコストを削減できる。
　備蓄部５の流入口と流出口での濃度差（第１濃度計と第２濃度計の濃度差）がある一定の値を超えた場合、備蓄部５は撹拌部５１を自動で作動させる。濃度差が一定の値に収まるまで、選択式還元触媒ユニット６への弁が開かれることはない。濃度差が一定の値に収まると、備蓄部５は、撹拌部５１を自動停止し、選択式還元触媒ユニット６への弁が開かれる。
　混合部３や備蓄部５へ導かれる配管等において、アンモニア水濃度の均一化が図られていることが好ましい。備蓄部５の流入口と流出口での濃度差がある一定の値に既に収まっている場合には、撹拌部５１は不要となる。
　選択式還元触媒ユニット６は、気体の流路を形成するように一方向に延びた複数の貫通孔を有する構造体である。貫通孔を画定する構造体の内壁に沿って、触媒が担持される。触媒表面において、バナジウムやタングステンや白金が含有元素として構成される。触媒は、酸化チタンを主成分として、押出成形にて製造されるものでもよい。流路に沿って舶用ディーゼルエンジンから出る窒素酸化物を含む排気ガスが流される。還元剤としてのアンモニア水が備蓄部５から所定の流量、所定の濃度で供給されることで、窒素酸化物が除去される。
　一般的には、選択式還元触媒の還元剤として、毒性のない尿素水が使用される。これに対し、本実施形態では、舶用ディーゼルエンジンの燃料の一部としてのＬＮＨ３等を有効利用しつつ、エンジン等における既存の尿素水供給系のポンプモジュールやドージングユニットなどの設備を流用できる。そのため、別途、還元剤の供給系を設置する必要が無く、装置のコストアップを抑制できる。
＜第２実施形態＞
　以下、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と略同様の機能や構成については、その説明を省略する。
　図２は、本実施形態の選択式還元触媒システム１の全体図である。第１実施形態と異なり、本実施形態の備蓄部５には、あらかじめアンモニア水が備蓄されている。備蓄部５にあらかじめ備蓄されているアンモニア水の濃度は、選択式還元触媒ユニット６にて所望される濃度よりも低い。備蓄部５と混合部３を循環させながら、ＬＮＨ３を混合し、所望の濃度まで上昇させる。その後、所望の濃度のアンモニア水が、選択式還元触媒ユニット６に供給される。アンモニア水を循環することにより、アンモニア水が所望の濃度に調整できる。また、アンモニア水を循環することで攪拌され、濃度の斑がない状態にできる。そのため、本実施形態では、第１実施形態の撹拌部５１を省略できる。
　本実施形態の混合部３は、備蓄部５から循環されるアンモニア水と、ＬＮＨ３とを混合する。
　混合部３の手前に流量調整部４が設けられることが好ましい。アンモニア水とＬＮＨ３が所定の流量で混合部３に導入されることで、所定の濃度のアンモニア水が作成しやすくなる。
　本実施形態の場合、混合部３での化学反応熱を利用しなくてもよい。アンモニア水とＬＮＨ３との化学反応熱は、ＬＮＨ３と清水との化学反応熱よりも小さい。また、少量ずつ備蓄部５にアンモニア水を導入するため、混合部３における局所的な温度上昇を抑えられる。そのため、本実施形態では、熱交換器等の設置が不要となる。これにより、船内における省スペース化が図れる。蒸留部２で生成された清水は、備蓄部５にあらかじめ備蓄されたアンモニア水の溶媒となる。これにより、環境調和性が高いシステムとなる。
　なお、第１実施形態と同様、混合部３に熱交換器（不図示）が設置されてもよい。図２の破線は、熱交換器による反応熱の流れを表したものである。
　蒸留部２により生成された清水は、アンモニア水の溶媒となればよい。そのため、図２に記載のように、清水は、備蓄部５に直接導入されてもよい。また、混合部３に流量調整部４が設けられておらず、過剰に濃度の高いアンモニア水が備蓄部５に導入されることもあり得る。その際、このようなアンモニア水の循環系だけでは、アンモニア水の濃度が高くなることはあっても、低くすることはできない不可逆系のシステムとなる。そのため、清水を備蓄部５に直接導入することにより、アンモニア水の濃度を低くすることができる。
　清水を備蓄部５に直接導入する場合、備蓄部５においても、アンモニア水とＬＮＨ３とが混合される。そのため、備蓄部５の下部に撹拌部５１が設置されることが好ましい。
　一方、本実施形態において、蒸留部２で生成された清水を備蓄部５に直接導入しない場合には、備蓄部５における撹拌機能の有無は問題とならない。この場合、備蓄部５と混合部３とが循環ラインを形成する。このとき、備蓄部５の外壁の温度勾配によって部分的にアンモニアガスが揮発しても、循環ラインにおいてアンモニア水同士が接触する機会が確保されており、アンモニア水の濃度が均一になるためである。
＜その他の実施形態＞
　第１実施形態又は第２実施形態において、備蓄部５は、還元剤としての尿素水を予め備蓄していてもよい。このとき、混合部３にて生成されたアンモニア水が備蓄部５に導入され、撹拌部５１により内部で撹拌されてもよい。還元剤としての効果は、尿素水とアンモニア水でほぼ同じである。この場合、既存の尿素水供給系のポンプモジュール等の設備を流用しつつ、排出される二酸化炭素を削減できる。
　また、尿素と比較して、アンモニアは分子量が小さい。そのため、備蓄部５のタンクが軽くなり、尿素水を還元剤とした既存のタンクをより小さく設営しうる。その場合、選択式還元触媒システム全体における空間を効率的に利用できる。
　以上、種々の実施形態を説明したが、これらは、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。当該新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。当該実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
１　　　選択式還元触媒システム
２　　　蒸留部
３　　　混合部
４　　　流量調整部
５　　　備蓄部
５１　　撹拌部
６　　　選択式還元触媒ユニット

Claims (17)

  1. 　アンモニアを燃料の一部とする舶用ディーゼルエンジンに接続される選択式還元触媒システムであって、
    　海水から清水を蒸留する蒸留部と、
    　前記蒸留部で蒸留された前記清水と、液化アンモニアとを混合して、アンモニア水を生成する混合部と、
    　前記混合部で生成された前記アンモニア水を備蓄する備蓄部と、
    　を有する、選択式還元触媒システム。
  2. 　前記混合部にて発生する熱を前記蒸留部で利用する熱交換器を更に有する、
    　請求項１に記載の選択式還元触媒システム。
  3. 　前記混合部に配置され、前記混合部に導入される前記清水と前記液化アンモニアの流量を調整する流量調整部を更に有する、
    　請求項１又は２に記載の選択式還元触媒システム。
  4. 　アンモニアを燃料の一部とする舶用ディーゼルエンジンに接続される選択式還元触媒システムであって、
    　あらかじめアンモニア水を備蓄する備蓄部と、
    　前記備蓄部にあらかじめ備蓄された前記アンモニア水を、循環させながら、前記アンモニア水と液化アンモニアを混合する混合部と、
    　を有し、
    　前記備蓄部は、前記混合部により混合されたアンモニア水を、備蓄する、
    　選択式還元触媒システム。
  5. 　前記混合部に配置され、前記混合部に導入される前記アンモニア水と前記液化アンモニアの流量を調整する流量調整部を更に有する、
    　請求項４に記載の選択式還元触媒システム。
  6. 　前記備蓄部は、内部を撹拌する撹拌部を有する、
    　請求項１～５のいずれかに記載の選択式還元触媒システム。
  7. 　前記備蓄部は、
    　　流入口と、
    　　流出口と、
    　　前記流入口に設けられる第１濃度計と、
    　　前記流出口に設けられる第２濃度計と、を有し、
    　前記備蓄部は、前記第１濃度計と前記第２濃度計の濃度差が所定の値を超えた場合、前記撹拌部を作動させる、
    　請求項６に記載の選択式還元触媒システム。
  8. 　前記備蓄部は、前記流出口から流出される前記アンモニア水の流量を調整する弁を更に有し、
    　前記備蓄部は、前記第１濃度計と前記第２濃度計の濃度差が所定の値を超えた場合、前記弁を閉じる、
    　請求項７に記載の選択式還元触媒システム。
  9. 　アンモニアを燃料の一部とする舶用ディーゼルエンジンに接続される選択式還元触媒システムにおける還元剤備蓄方法であって、
    　海水から清水を蒸留し、
    　蒸留された前記清水と、液化アンモニアとを混合して、アンモニア水を生成し、
    　生成された前記アンモニア水を備蓄する、
    　還元剤備蓄方法。
  10. 　更に、前記アンモニア水を生成する際に発生する熱を利用して、前記海水から前記清水を蒸留する、
    　請求項９に記載の還元剤備蓄方法。
  11. 　更に、前記アンモニア水を生成するための、蒸留された前記清水と、前記液化アンモニアの流量を所定の混合比に調整する、
    　請求項９又は１０に記載の還元剤備蓄方法。
  12. 　更に、備蓄されたアンモニア水を攪拌する、
    　請求項９～１１のいずれかに記載の還元剤備蓄方法。
  13. 　前記アンモニア水を備蓄する備蓄部の流入口と流出口における前記アンモニア水の濃度差が所定の値を超えた場合に、前記備蓄部に備蓄された前記アンモニア水を攪拌する、
    　請求項１２に記載の還元剤備蓄方法。
  14. 　前記アンモニア水の前記濃度差が所定の値を超えた場合、前記備蓄部の前記流出口からの前記アンモニア水の流出を止める、
    　請求項１３に記載の還元剤備蓄方法。
  15. 　更に、備蓄された前記アンモニア水を前記選択式還元触媒システムにおける還元剤として用いる、
    　請求項９～１４のいずれかに記載の還元剤備蓄方法。
  16. 　アンモニアを燃料の一部とする舶用ディーゼルエンジンに接続される選択式還元触媒システムにおける還元剤備蓄方法であって、
    　前記選択式還元触媒システムで所望される濃度よりも低いアンモニア水をあらかじめ備蓄し、
    　あらかじめ備蓄された前記アンモニア水を循環させながら、前記アンモニア水と液化アンモニアを混合し、
    　混合された前記アンモニア水を再び備蓄する、
    　還元剤備蓄方法。
  17. 　更に、前記アンモニア水を混合するための、あらかじめ備蓄された前記アンモニア水と、前記液化アンモニアの流量を所定の混合比に調整する、
    　請求項１６に記載の還元剤備蓄方法。
PCT/JP2021/047531 2021-07-21 2021-12-22 選択式還元触媒システムおよび還元剤備蓄方法 WO2023002646A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202180096899.XA CN117441057B (zh) 2021-07-21 2021-12-22 选择式还原催化剂系统以及还原剂储备方法
JP2022500710A JP7128383B1 (ja) 2021-07-21 2021-12-22 選択式還元触媒システムおよび還元剤備蓄方法
KR1020237035494A KR20230158087A (ko) 2021-07-21 2021-12-22 선택식 환원 촉매 시스템 및 환원제 비축 방법

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021120099 2021-07-21
JP2021-120099 2021-07-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023002646A1 true WO2023002646A1 (ja) 2023-01-26

Family

ID=84979073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/047531 WO2023002646A1 (ja) 2021-07-21 2021-12-22 選択式還元触媒システムおよび還元剤備蓄方法

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023002646A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11292531A (ja) * 1998-04-16 1999-10-26 Nkk Sogo Sekkei Kk 排ガス脱硝用の舶用アンモニア製造装置
US8206470B1 (en) * 2005-08-03 2012-06-26 Jacobson William O Combustion emission-reducing method
CN107855003A (zh) * 2017-11-24 2018-03-30 江苏科技大学 一种基于scr的船舶脱硝系统的氨水回收再利用装置
KR102111503B1 (ko) * 2019-05-14 2020-05-15 대우조선해양 주식회사 친환경 선박의 연료공급시스템
KR102231449B1 (ko) * 2020-06-24 2021-03-25 대우조선해양 주식회사 선박의 온실가스 배출 저감장치 및 이를 구비한 선박
KR102232540B1 (ko) * 2020-10-13 2021-03-29 대우조선해양 주식회사 선박의 온실가스 배출 저감장치 및 이를 구비한 선박

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11292531A (ja) * 1998-04-16 1999-10-26 Nkk Sogo Sekkei Kk 排ガス脱硝用の舶用アンモニア製造装置
US8206470B1 (en) * 2005-08-03 2012-06-26 Jacobson William O Combustion emission-reducing method
CN107855003A (zh) * 2017-11-24 2018-03-30 江苏科技大学 一种基于scr的船舶脱硝系统的氨水回收再利用装置
KR102111503B1 (ko) * 2019-05-14 2020-05-15 대우조선해양 주식회사 친환경 선박의 연료공급시스템
KR102231449B1 (ko) * 2020-06-24 2021-03-25 대우조선해양 주식회사 선박의 온실가스 배출 저감장치 및 이를 구비한 선박
KR102232540B1 (ko) * 2020-10-13 2021-03-29 대우조선해양 주식회사 선박의 온실가스 배출 저감장치 및 이를 구비한 선박

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5296735B2 (ja) ＮＯｘ低減装置を配備した船舶
FI113463B (fi) Vesialuksen yhdistetty poistokaasun ja painolastiveden käsittelyjärjestely ja menetelmä vesialuksen painolastiveden käsittelemiseksi
KR102558877B1 (ko) 연소기관의 배기가스 정화설비
US20080314027A1 (en) Exhaust Gas Treatment
KR101933811B1 (ko) 다중 소스들을 위한 배기 가스 세정기 시스템
JP2010031869A (ja) 選択触媒還元によるＮＯｘ制御のためのガスタービン燃焼排気ガス噴霧冷却
KR960011040B1 (ko) 질소 산화물 제거방법과 그 실시에 사용하기 위한 장치
JP6940727B1 (ja) 余剰アンモニアの処理装置および処理方法
WO2023002646A1 (ja) 選択式還元触媒システムおよび還元剤備蓄方法
JP7128383B1 (ja) 選択式還元触媒システムおよび還元剤備蓄方法
JP6525990B2 (ja) 舶用機関の排ガス浄化設備
EP3904649A1 (en) Reactive cyclic induction system and method for reducing pollutants in marine diesel exhaust
KR20200127113A (ko) 요소수탱크용 온도조절시스템
JP7128382B1 (ja) 揮発アンモニアガス処理装置および処理方法
WO2023021719A1 (ja) 揮発アンモニアガス処理装置および処理方法
KR102201255B1 (ko) 선박의 scr용 요소수용액 제조 시스템 및 방법
WO2022254735A1 (ja) 余剰アンモニアの処理装置および処理方法
JP2023168655A (ja) 選択式還元触媒システムおよび還元剤噴霧方法
JPH05269351A (ja) 窒素酸化物除去方法
KR20210081922A (ko) 선박의 요소수 생산 시스템
JP2006289326A (ja) ボイラー廃ガスの脱硝処理方法
US11118492B1 (en) Reactive cyclic induction system and method for reducing pollutants in marine diesel exhaust
KR102291925B1 (ko) 선박의 scr용 요소수용액 제조 장치 및 방법
JP4250778B2 (ja) 高温高圧流体冷却方法及び装置
JP6655414B2 (ja) 排気浄化システム

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022500710

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21950995

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202180096899.X

Country of ref document: CN

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20237035494

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020237035494

Country of ref document: KR

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21950995

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1