Emisyon Kontrol Yöntemleri – Seçici Katalitik Reaktörler

Gemilerde kullanılan yakıt gemi içerisindeki separasyon sistemleriyle temizlense de yanma sonucu oluşan emisyon çevreye ve sistemlere zarar vermeye devam etmektedir. MARPOL (Gemilerden Kaynaklı Kirliliğin Önlenmesi İçin Uluslararası Sözleşme) Ek VI’da, gemilerden kaynaklı hava kirliliği ele alınmakta ve kontrolüne yönelik çalışmalar yapılmaktadır.

İnsan sağlığına ciddi zararları bulunduğu bilinen ve egzoz gazı içerisinde bulunup hava ile girdiği tepkimeler sonucu çevreye zararlı hale gelebilen yapılara dönüştüğü bilinen emisyonların bu zararlarını azaltmaya yönelik yapılan çalışmalar, gerek makine üzerinde uygulanan sistemler ile gerekse de kullanılan yakıt içeriğinde bulunan emisyon kaynağı bileşiklerin çeşitli yöntemlerle azaltılması yoluyla olmaktadır.

Emisyon bileşiklerinin azaltılması yöntemleri içinde en başarılısı SCR (Selective Catalytic Reduction) sistemidir.

IMO’nun nitrojen oksitler hakkında gerekliliklerini (Tier III) karşılamak üzere başka bir çalışma, uygun kimyasal bir madde kullanarak nitrojen oksitlerinin, nitrojen ve suya dönüştürülmesidir.

SCR sisteminin çalışma ilkesi (MAN & Turbo)

Seçici katalitik reaktör (SCR), NO_X sınırlamasının çok fazla olduğu bölgelerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Reaktör çıkışında NO_X seviyesi 2 g/kWh seviyelerine kadar düşmektedir. Metot, egzoz gazı ile amonyağın karıştırılarak katalizörden geçirilmesi esasına dayanmaktadır. Bu işlem neticesinde NO_X’ in %90-98’i ayrıştırılır. SCR ünitesi kullanılırken motor üzerinde herhangi bir tasarım değişimine ihtiyaç duyulmamaktadır.

Temel Reaksiyon

Temel reaksiyon:

2NO + 2NH3 +1/2O2 +CO2 → 2N2+3H2O +CO2

Reaksiyonların 250-450°C’de gerçekleşmesi için katalizör kullanılmaktadır (vanadyum oksit). Egzoz gazı içerisindeki SO3 amonyak ile reaksiyona girerek amonyum sülfat oluşturabilmektedir. Bu nedenle SCR ünitesi 300°C’nin altında çalıştırılmamalıdır. Gemi üzerinde taşıma ve kullanım esnasındaki tehlikesinden dolayı üre olarak (2[NH2]CO) kullanılmaktadır. Üre su ile belli ölçülerde karıştırılmakta ve reaktör girişine belli oranlarda püskürtülmektedir.

SOX seviyesini azaltmanın en önemli yollarından birisi yakıt içerisindeki kükürt içeriğini azaltmaktır. Egzoz gazları içerisindeki SO2, SO3’e daha sonra suyla buluştuğunda H₂SO^₃ (sülfürozasit) hatta H₂SO₄’e (sülfürik asit) dönüşür. Sülfürik asit SCR sistemin ve egzoz devre elemanlarının hızla korozyona maruz kalmalarına neden olur. Sistemin çalışma maliyeti yakıt maliyetlerinin %7 -10 dur. Tesis maliyeti motor maliyetinin % 50 ile 100‘üdür. Bu maliyetlerin yakın gelecekte %30-40 civarlarına inmesi beklenmektedir (Zhou, Thorp, 1997).

SCR Ünitesi

Kaynaklar:

Küçükşahin, F., Çevre ve Gaz Emisyonları, Birsen Yayınevi, İstanbul, 2013

Biçen, S.; Gürel, Ö., Egzoz Emisyonlarının Hesaplanması, Tasarım Projesi, İstanbul, 2013

MAN Diesel & Turbo, Tier III Compliance, Low Speed Engines, 2012

Editör: Orkut Akar

Ekleyen: Gamze Nur Yalçın