船舶柴油机Urea-SCR系统中HNCO水解特性、还原作用及逃逸率的研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51379050
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    80.0万
  • 负责人：
    周松
  • 依托单位：
    哈尔滨工程大学
  • 学科分类：
    E1102.船舶工程
  • 结题年份：
    2017
  • 批准年份：
    2013
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

With increasingly stringent emission limitations on marine diesel engines, Urea-SCR has been the most effective technologies for NOx removal from engine exhaust, while it also occupies the characteristics of large catalyst volume, high installation and operation costs. The applications of the Urea-SCR system to marine diesels are limited to lacking of studies on chemical reaction process and catalytic mechanism in high-sulfur and oxygen-rich exhaust and under varing engine working condition. With the help of experiences in the power station SCR system, vehicle SCR system and power station SNCR system, and based on the characteristics of marine diesels and the theories of chemical kinetics, quantum chemistry and catalytic reactions, and with necessary sample and test bed experiments, studies on hydrolysis process, reduction and slip of HNCO, which are key issues of marine Urea-SCR systems, are carried out, in order to receive the key mechanisms of the marine Urea-SCR reactions, to form test and safety standards of HNCO and to provide theoretical principles for the design of marine Urea-SCR systems.
随着排放法规对船用柴油机NOx排放限制的日益严格，Urea-SCR已成为船舶柴油机满足排放法规的最有效技术。但船用SCR系统也存在体积过大、设备投资巨大和运行成本较高的缺点。对船用Urea-SCR系统在发动机富氧、高硫氧化物排气以及发动机多工况条件下化学反应过程和催化机理研究的不足，限制了船用SCR系统的广泛应用。课题针对船用柴油机排气和工作特点，采用理论和试验相结合的方法，结合化学反应动力学、量子化学和现代催化理论等学科知识，借鉴电站、车用SCR系统及电站SNCR系统的经验，通过小催化剂样本试验和发动机SCR系统台架试验，就船用SCR技术中的重要环节，HNCO的水解过程和还原作用及逃逸率展开研究，以掌握船用Urea-SCR系统的核心反应机理，形成船舶Urea-SCR系统的检测、安全规范，以期突破船用柴油机Urea-SCR系统设计的理论障碍。

结项摘要

本项目围绕船舶柴油机Urea-SCR系统中重要的反应机理HNCO水解过程和还原作用等重要问题，从HNCO的反应机理、制备实验、催化水解特性、还原特性和逃逸率等几方面开展了详细的研究和试验，取得了一系列的创新成果，相关成果已经发表。.第一，从不同层面，详细研究了Urea-SCR系统中HNCO的水解反应机理，发现-NCO和水的反应活性与催化剂对于HNCO水解的催化活性能够有机地统一起来，-NCO离子在其中起到了中间反应物的作用；催化剂上的Lewis酸性位对HNCO催化水解有促进作用。.第二，详细分析研究了HNCO的还原特性，发现HNCO对NO的还原反应为等摩尔反应，反应产物为CO2、CO、H2O和N2，反应机理为12成分参与的7步反应。.第三，建立了SCR系统HNCO水解反应试验系统，研究了不同类型催化剂、催化剂不同工艺以及NH3对HNCO水解过程的影响。研究发现，TiO2催化剂对于HNCO水解反应的促进效果最好；在船舶柴油机常见排温范围内，TiO2和负载型V2O5-WO3/TiO2催化剂对HNCO水解反应的促进效果最好；Urea-SCR中NH3对HNCO催化水解反应有抑制作用。.第四，建立了HNCO还原特性试验系统，研究了不同类型催化剂、不同反应条件和不同成分对HNCO还原特性的影响，并分析了相关规律。研究发现，HNCO具有一定的还原作用，脱硝率不到60%；在船舶柴油机常见排温范围内，使用负载型V2O5-WO3/TiO2催化剂时HNCO还原性能较好；各种因素对HNCO还原特性的影响与对NH3还原特性的影响规律趋势相同；Urea-SCR中NH3对HNCO还原特性影响不大。.第五，建立了SCR系统HNCO逃逸率试验系统，研究了不同因素对HNCO总逃逸率的影响以及在使用不同还原剂时HNCO的逃逸情况，并对试验规律进行了分析，提出了船舶Urea-SCR系统减少HNCO总逃逸率的措施。研究发现，反应温度、氨氮比、脱硝效率与逃逸率呈正向关系，而空速和逃逸率显反向规律。相比其他还原剂，由于Urea-SCR系统中NH3的缓释和存在中间产物，其HNCO总逃逸率最大。.最终，本项目研究发现，利用详细动力学模型、动力学试验、SCR系统仿真模拟及试验数据相结合的方式，可以高效经济地完成船舶柴油机Urea-SCR系统催化选型及优化设计，项目研究得到的结论有助于优化船舶Urea-SCR系统。.

项目成果

期刊论文数量（7）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（39）
Experiment and Prediction Studies of Marine Exhaust Gas SO2 and Particle Removal Based on NaOH Solution with a U-Type Scrubber
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  • DOI：
    10.1021/acs.iecr.7b02397
  • 发表时间：
    2017-10
  • 期刊：
    Industrial & Engineering Chemistry Research
  • 影响因子：
    4.2
  • 作者：
    Zhou Jinxi;Zhou Song;Zhu Yuanqing
  • 通讯作者：
    Zhu Yuanqing
NH3-SCR钒系催化剂的制备及脱硝性能研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    余艳;袁博;周松
  • 通讯作者：
    周松
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  • DOI：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
    Industrial & Engineering Chemistry Research
  • 影响因子：
    4.2
  • 作者：
    Zhou Song;Zhou Jinxi;Feng Yongming;Zhu Yuanqing
  • 通讯作者：
    Zhu Yuanqing
Characterization of Particle and Gaseous Emissions from Marine Diesel Engines with Different Fuels and Impact of After-Treatment Technology
不同燃料船用柴油机颗粒和气体排放的特征及后处理技术的影响
  • DOI：
    10.3390/en10081110
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Energies
  • 影响因子：
    3.2
  • 作者：
    Zhou Jinxi;Zhou Song;Zhu Yuanqing
  • 通讯作者：
    Zhu Yuanqing

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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