船上排ガス浄化システムのための固体吸着剤に関する基礎研究

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26420836
• Research Institution: National Maritime Research Institute
• Principal Investigator: 高橋 千織 国立研究開発法人 海上技術安全研究所, その他部局等, 研究員 (40399530)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安達 雅樹 国立研究開発法人 海上技術安全研究所, その他部局等, 研究員 (20415805) ; 安藤 裕友 国立研究開発法人 海上技術安全研究所, その他部局等, 研究員 (70462869)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 脱硫剤 / 固定層

Outline of Annual Research Achievements

H27年度は、排ガス再循環（EGR）における排ガス中の組成の影響、特にCO2やH2Oなどの影響について調査を行った。EGRの効果はO2濃度に依存するが、同じ不活性ガスであるN2に比べて三原子分子であるため比熱が大きく、より燃焼温度低減の効果がある。よってディーゼルエンジン排ガス中のCO2を分離し、分離したCO2をEGRに供給するガス（排ガス流量全体の30%程度までと言われている）に添加して、通常の排ガスよりCO2リッチとすれば、EGRの高効率化が期待できると考えられた。
一方、前年度に確立した脱硫剤の作製方法をさらに改良し、反応率の高めるためにより多孔質の構造の脱硫剤作製を行った。この脱硫剤を用いて実排ガスを用いた脱硫試験を行った。実験は257kW舶用4ストローク中速エンジンを、硫黄分2.6%を含むC重油で運転した。脱硫剤は20gを直径20cmの管内に敷き詰め、固定層の状態で排ガスを通した。脱硫剤ユニット入口での排ガス温度は110～160℃、SO2濃度約760ppmの条件であった。試験開始直後の脱硫率は90%程度であり、時間の経過とともにほぼ直線的に脱硫率が低下した。実験開始から1時間30分後には、脱硫率が約60%程度となり、少量でも比較的高い脱硫率を維持できた。実験終了後の脱硫剤断面の電子顕微鏡観察結果より、脱硫剤粒子は粒子中心部までほぼ均一にSが分布しており、高い反応率が達成できたことを確認できた。この結果をもとに、排ガス処理流量とSO2濃度の関係から必要脱硫剤量を算出し、実験を通して高脱硫率を維持できる試験装置を設計中である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

固定層タイプの脱硫システムを試作し、実排ガスを用いた実験を行った。実用に十分な反応率を有することが示せた。乾式脱硫によりCO2吸着剤の選択肢が広がったため、今年度でプロトタイプの試験装置を制作するめどがついた。

Strategy for Future Research Activity

前年度に作製したEGCS 模型装置を用いて、より実機レベルに近い実験を行う予定である。今年度の結果から、脱硫剤の必要量計算が可能となったので、圧損を増やさない装置設計を行い、吸着剤を組み合わせることにより脱硫・脱硝・脱CO2 の要素パーツの小型化の可能性を検討する。
また、実験の結果をもとに、乾式EGCS の船上搭載シミュレーションを行い、導入が進められている湿式EGCS の状況と比較することで、経済性等を評価し、既存船への乾式EGCS の適用を検討する。

Causes of Carryover

脱硫剤の制作においては効率的な作製方法を検討し、手作りして粒径サイズのコントロールをするなどの工夫をした。試験装置のプロトタイプの制作についても、研究所内にあったパーツを再利用するなどして研究費の削減に努めたため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

CO2吸着剤の検討、より長時間の実排ガス実験が行えるようにするための試験装置の制作、および排ガス分析用のセンサーに問題が生じているため、可搬型の分析計の購入、標準ガスの購入を検討している。