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Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10077/4501

Title: Integration of catalytic technology into marine engine pollution abatement system
Authors: Boscarato, Ilan
Supervisor/Tutor: Kaspar, Jan
Co-supervisor: Hickey, James Neil
Issue Date: 25-Mar-2011
Publisher: Università degli studi di Trieste
Abstract: La ricerca condotta nel presente lavoro di tesi è stata condotta nell’ambito del progetto ECOMOS. Il progetto consiste in ricerca di base e ricerca applicata e lo scopo del lavoro era sviluppate tecnologie innovative per l’abbattimento degli inquinanti gassosi prodotti da motori marini. In tal senso il lavoro è stato condotto su due filoni principali: - Uno riguardante la ricerca di base, in cui sono stati verificati gli effetti del supporto su catalizzatori a base di argento operanti in condizioni di miscela magra utilizzando un idroreattore catalitico. - Uno riguardante la ricerca applicata, che ha richiesto l’analisi e razionalizzazione dello stato dell’arte circa l’abbattimento delle emissioni gassose inquinanti nel settore marino allo scopo di proporre un modello di sistema integrato per l’abbattimento; la verifica della fattibilità della proposta utilizzando catalizzatori modello a base di platino; lo studio del disegno e la costruzione di un impianto micro pilota su scala di laboratorio per l’abbattimento delle emissioni di un motore marino facente uso di catalizzatori a base di Pt/Al2O3 ed infine la realizzazione di un impianto pilota con la collaborazione di Cetena. I principali risultati ottenuti possono essere riassunti in: - Ricerca di base: o Il supporto risulta avere un forte effetto sull’attività catalitica o L’attività catalitica può essere modificata scegliendo l’opportuno supporto o La resistenza all’avvelenamento provocato dalla presenza di zolfo nei gas può essere aumentata tramite l’introduzione di zirconia nel supporti, ma ulteriori test sono necessari per razionalizzare completamente quanto osservato - Ricerca applicata: o Il catalizzatore a base di platino supportato su allumina, Pt/Al2O3, ha dimostrato di essere stabile ed attivo anche in presenza di elevate concentrazioni di SO2 nella fase gassosa suggerendo la possibilità di utilizzo nel settore marino. o È stato identificato un inaspettato fenomeno di condensazione, per la cui completa caratterizzazione sono richiesti ulteriori test. o Acqua ed anidride carbonica hanno effetti limitati sull’ossidazione dell’ossido di azoto mentre sopprimono la reazione di condensazione. o La presenza di idrocarburi sopprime l’ossidazione di NO o I test sull’impianto pilota di laboratorio hanno dimostrato che il catalizzatore scelto è attivo nell’ossidazione di NO, ma si conferma la necessità di ossidare prima tutti gli HC. o È stata confermata la necessità di ossidare No ad NO2 qualora si vogliano abbattere le emissioni di ossidi di azoto tramite assorbimento in acqua di mare mentre si è confermata l’efficacia per l’abbattimento di SO2. o L’impianto di laboratorio ha consentito il dimensionamento del catalizzatore per l’impianto pilota. o I problemi riscontrati nell’impianto di laboratorio hanno suggerito modifiche che sono state applicate all’impianto pilota.
The research conducted in the present thesis was carried out within the framework of the ECOMOS project. The project consists of basic and applied research and overall scope of the work was to develop novel marine pollution abatement technologies. Accordingly, the work was carried out along two main directions: - fundamental research, in which the effect of the support on lean deNOx activity of Ag-based catalyst were investigated using a catalytic microreactor; - and applied research, which involved a recognition and rationalization of the state of the art in marine pollution abatement to purpose a model of integrated system; the verification of the feasibility of the purpose, using a model Pt catalyst; the study of the design, of the layout and the construction and testing of a laboratory-scale plant for the abatement of emissions from marine engines using Pt / Al2O3 catalysts and the dimensioning of a pilot plant in collaboration with Cetena. The main results found on the two directions are summarized in the following lists: - Basic studies: HC SCR on Ag based catalyst:  The support effect is clearly evidenced as a main contributor to catalytic activity;  The activity can be tuned by using appropriate supports;  The resistance to sulphur poisoning can be improved by the introduction of zirconia in the support, but further test are needed to fully address this observation; - Fundamental studies:  The Pt/Al2O3 catalyst tested in the microreactor demonstrated activity and stablity even in the presence of high SO2 concentration suggesting the possibility of its use in the marine sector;  An unexpected phenomenon was found, the condensation process in which NOx are dissolved in SO3 mists, which need further studies to be completely elucidated;  H2O and CO2 have only small negative influence on the NO oxidation but suppress the condensation;  HC suppress NO oxidation, the necessity of oxidising the HC before NO oxidation becomes effective, has been demonstrated;  Pilot plant tests revealed that the Ecocat catalyst is active for NO oxidation but the need to oxidise all the carbonaceous species was again confirmed;  The monolith has an activity comparable to that found in the microreactor studies using model mixtures. In this way activities of powdered catalysts could be related to honeycomb analogues;  The need to oxidize NO to NO2 to favour the absorption into the scrubber was confirmed;  The scrubber effectively abates SOx;  The problems of crusting and the excessive pressure drop found in the micro scrubber provided indications on how to modify the pilot plant;  The real plant design and construction has been completed, in cooperation with the industrial partners;  The catalytic section was designed and completed;  The pilot plant is now ready for the tests.
PhD cycle: XXIII Ciclo
PhD programme: SCUOLA DI DOTTORATO DI RICERCA IN SCIENZE E TECNOLOGIE CHIMICHE E FARMACEUTICHE
Description: 2009/2010
Keywords: HCSCR,
ECOMOS
Ag/Al2O3
NOx abatement
Pt/Al2O3
scrubbing
Main language of document: en
Type: Tesi di dottorato
Doctoral Thesis
Scientific-educational field: CHIM/03 CHIMICA GENERALE E INORGANICA
NBN: urn:nbn:it:units-9012
Appears in Collections:Scienze chimiche

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