摘 要

我国是高度依赖海洋的外向型经济，船舶在国民经济及对外贸易中发挥着重要作用。但船舶轮机的燃料燃烧会产生大量的氮氧化物，而氮氧化物是一类对有机体、对环境都有毒有害的物质。氮氧化物的污染问题已引起世界各国的广泛关注，国际海事组织对船舶轮机的氮氧化物的排放标准已作出明确限制。

本文主要研究了络合法对船舶轮机尾气的NOx进行脱除的工艺，采用鼓泡吸收的方法，对铁系和钴系两大类络合剂以NO脱除率为指标进行了性能比较，得出Fe^ⅡEDTA的NO吸收效果较好。但大量的文献表明，使用Fe^ⅡEDTA做NO脱除剂时，Fe² 极易被氧化而失活。为了解决这个问题，向Fe^ⅡEDTA络合液中引入了抗坏血酸，抗坏血酸的作用是代替Fe² 先被氧气氧化，然后本文就抗坏血酸与Fe^ⅡEDTA复配的体系的工艺进行了优化，最后对此体系的再生做了初步探究。

本文研究结果如下：Fe^ⅡEDTA是所研究的络合剂中脱硝率最高的络合剂。抗坏血酸与Fe^ⅡEDTA的复配络合体系的最优工艺为：在考虑经济性的前提下，络合液体积为360mL，抗坏血酸的浓度为0.03mol/L，Fe^ⅡEDTA的浓度为0.03mol/L，Fe² 与EDTA的配比为1:2时，络合液pH为5.4～6之间，低温更利于NO进入液相而被脱除，此工艺的NO脱除率可达85%。按此工艺得到的络合体系在二次吸收时在加热通N₂吹出NO后即可进行二次吸收，NO脱除率仍可达80%。

关键词：液相络合；一氧化氮；Fe^ⅡEDTA；抗坏血酸；

Abstract

Our country is highly dependent on the ocean's outward oriented economy, and ships are instrumental to the national economy and foreign trade.  Nevertheless, the fuel combustion of the marine engine will produce a large deal of nitrogen oxides, which is a kind of toxic and harmful substances to lives and the ecological environment. The pollution of nitrogen oxides has aroused extensive concentration from the whole globe, and the International Maritime Organization has made clear limits on the emission standards of nitrogen oxides.

To this end, this paper mainly studies the complexing of marine exhaust NOx removal process using the bubble absorption method. Two kinds of ligands, iron and cobalt, were screened, which turned out that Fe ^II EDTA achieves higher NO removal efficiency. However, a large number of literatures show that Fe² is very easy to be oxidized and deactivated when Fe ^II EDTA is used as NO removal agent. With the purpose of overcoming this problem, it add ascorbic acid to the complexing liquid Fe ^II EDTA. Ascorbic acid can prevent Fe² being oxidized by oxygen. Then this paper optimizes the process of the NO removal system consisting of ascorbic acid and Fe ^II EDTA. Finally, a preliminary study of regeneration on the system is done.

The results show that Fe ^II EDTA is the best complexing agent in the researched ones. The optimum technology of ascorbic acid and Fe^IIEDTA complex system is: In consideration of economy, the concentration of ascorbic acid is 0.02 mol / L, the concentration of Fe EDTA ^II is 0.02mol/l, the ratio of Fe² and EDTA is 1:2, pH of the complexing liquid is between 5.4 and 6, and low temperature is advantageous to the removal of NO, the removal rate of NO can reach 85%. Performed in the light of this process, the NO removal system can be utilized twice with heating and the sweep of N_2, which can still remove 80% of the total NO.

Key words: Complexation reaction; Nitric oxide; Fe^ⅡEDTA; Ascorbic acid;

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 氮氧化物的性质及危害 1

1.3 机外脱除氮氧化物的工艺方法综述 2

1.3.1干法脱硝概述 3

1.3.2 湿法脱硝概述 3

1.4 液相络合法发展现状 4

1.5 本课题的预期目标及研究内容、研究意义 4

第2章 络合剂的筛选及工艺优化 6

2.1 实验装置流程和实验方法 6

2.1.1 实验装置流程 6

2.1.2 实验方法 6

2.3 络合剂的筛选 7

2.3.1铁系络合剂的筛选 7

2.3.2 钴系络合剂的筛选 10

2.4 络合剂Fe^ⅡEDTA 工艺条件的优化 10

2.4.1抗坏血酸的性质 12

2.4.2 络合体系pH因素试验 13

2.4.3抗坏血酸浓度因素实验 13

2.4.4 Fe^ⅡEDTA配比因素实验 15

2.4.5络合剂Fe^ⅡEDTA浓度因素实验 16

2.4.6 温度因素实验 17

第3章 对Fe^ⅡEDTA与抗坏血酸复配体系进行再生的初步探究 19

3.1实验装置图 19

3.2实验原理 20

3.3 实验试剂及仪器 20

3.4 实验过程及分析 20

第四章 结论与展望 25

参考文献 26

致 谢 28

第1章 绪论

1.1 研究背景

随着IMO日益严格的排放限制标准和日益扩大的ECA（北美燃油限制区），涵盖了我国主要贸易国家，对我国船舶承担的对外贸易运输产生了极大的影响，我国是高度依赖海洋的外向型经济，海洋运输船舶承担着我国90%以上的外贸货物、94%的进口原油和99%的进口铁矿石的运输任务，强有力地支撑着我国国民经济和对外贸易的繁荣发展。为了继续发挥船舶在国民经济及对外贸易中的重要作用，对于绿色环保、低能耗的船舶废气排放处理装置的研发工作势在必行。

轮船轮机大部分是柴油机，所使用燃料大都以重质油为主，而远航轮船更是以劣质燃油为主要能源，这些燃料燃烧均会产生大量的有毒有害物质，主要是含硫化合物和氮氧化物。全球水路运输业随着世界经济发展日益发达，对于轮船轮机的使用量突飞猛涨，而船舶轮机尾气的污染问题也日渐凸显，已引起人们的广泛关注和警惕，国际海事组织已制定国际防止船舶污染公约（MARPOL）^[1]，此公约便对轮机尾气中的氮氧化物的排放量做出了强制性限制。如何降低船舶轮机尾气中氮氧化物的排放量已成为一个全球性的研究课题。我国作为世界上水路交通较发达的国家之一，船舶轮机燃烧所产生的污染物对大气、对水体的污染也是不可忽视的。

目前对于船舶轮机尾气中的氮氧化物的污染问题的治理方法分为两种，一种是机内净化，即通过改善船舶轮机内的燃烧技术从源头上消除或减少氮氧化物的产生；另一种是机外脱除，即在轮机运行过程中待氮氧化物产生之后再对其进行处理^[2]。本课题主要研究的是后者，这种治理方法与烟气中的NO_x的脱除原理是相似的，而对于烟气中的氮氧化物的脱除的研究现已有大量文献支撑，可以从中获取相关启发与经验。