اشتراک گذاری با دوستان
وضعیت: بسته
شماره سند:
تاریخ انتشار: 1402/04/24
مهلت ارسال پیشنهاد: 1402/05/27
فرصتها: براساس پیشنهادها قابل مذاکره خواهد بود.
تماس : 02166539734 – 02166533864
ارسال پروپوزالها: https://ghazal.inif.ir
خلاصه فناوری
وسایل نقلیه دیزلی، سهم قابل توجهی در انتشار آلایندههای اکسید نیتروژن دارند که چالشهای زیستمحیطی همچون مهدود فوتوشیمیایی، بارانهای اسیدی و تخریب لایه اوزون از جمله معضلات این آلایندهها هستند. یکی از مؤثرترین راهکارهای عملیاتی، برای کاهش آلایندهها بهکارگیری کاتالیستهای پسپالایش، در وسایل نقلیه دیزلی است.
کاتالیست SCR، بخشی از سامانه پسپالایش موتورهای دیزل است که وظیفه کاهش انتشار اکسیدهای نیتروژن خروجی از گاز اگزوز دیزل را دارد. طی یک دهه اخیر، استفاده از کاتالیستهای SCR تجاری توسط شرکتهای معتبر کاتالیستی به میزان چشمگیری افزایش یافته اما با وجود اهمیت این کاتالیست، در کنترل انتشار اکسیدهای نیتروژن، این فناوری هنوز در داخل کشور توسعه نیافته است. در این راستا هدف پروژه پیشنهادی پیشرو، توسعه فرمولاسیون کاهش کاتالیستی انتخابی اکسیدهای نیتروژن در مقیاس آزمایشگاهی (پودر واشکوت) است.
درباره تیم پژوهشی
ردیف | نام و نام خانوادگی | رشته و مقطع تحصیلی | وضعیت فعلی | همکار/مشاور طرح |
1 | طیبه حمزهلویان | دکتری مهندسی شیمی | استادیار دانشگاه شریف | مجری |
2 | فرهاد خراشه | دکتری مهندسی شیمی | استادتمام دانشگاه شریف | همکار |
3 | امین داوری | دانشجوی دکتری مهندسی شیمی | دانشجو | همکار |
4 | هدی اسدی منش | دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی شیمی | دانشجو | همکار |
5 | ملیکا اسپری | دانشآموخته کارشناسی ارشد مهندسی شیمی | فارغالتحصیل | همکار |
سوابق عرضهکننده فناوری و مسئول اصلی تیم پژوهشی
دکتر طیبه حمزهلویان، استادیار دانشکده مهندسی شیمی و نفت دانشگاه صنعتی شریف، در سال 1394 در مقطع دکتری از دانشگاه هیوستون امریکا فارغالتحصیل شدند. زمینه تخصصی ایشان، کاتالیستهای زیستمحیطی است و از جمله پروژههای پژوهشی و مرتبط با صنعت در این زمینه تحقیقاتی میتوان به مطالعه تجربی ساخت و ارزیابی عملکرد کاتالیستهای سهراهه خودروهای بنزین سوز و گازسوز، اثر گوگرد بر کاتالیست اکسایشی دیزل، تدوین استاندارد ملی کیفیت و دوام کاتالیستهای پسپالایش و ساخت و ارزیابی کاتالیست تبدیل سولفید هیدروژن به گوگرد عنصری اشاره کرد.
تیم حاضر به سرپرستی دکتر حمزهلویان، متشکل از دانشجویان و دانشآموختگان دانشگاه صنعتی شریف و آقای دکتر فرهاد خراشه، استاد تمام دانشگاه صنعتی شریف است که در نظر دارد با توجه به تجارب قبلی در زمینه کاتالیستهای پسپالایش و بهویژه کاتالیستهای مرتبط با موتورهای دیزل، نیروی انسانی متخصص و زیرساختهای آزمایشگاهی موجود (آزمایشگاه کاتالیستهای زیستمحیطی در دانشگاه صنعتی شریف)، طرح توسعه فرمولاسیون کاهش کاتالیستی انتخابی NOx را اجرا و فرمولاسیون کاتالیست مناسب را بهصورت پودر ارائه دهد.
ضرورت مسئله
انتشار آلایندههای اکسید نیتروژن به عنوان عامل تولید آلاینده ثانویه اوزون در فصلهای گرم سال، از چالشهای مرتبط با آلودگی هوا در کلانشهرهای کشور محسوب میشود. بر اساس آمار منتشرشده از آلودگی هوای تهران، سهم وسایل نقلیه دیزلی در انتشار آلایندههای اکسید نیتروژن ناشی از منابع متحرک، 42% تخمین زده شده است که بهکارگیری کاتالیستهای پسپالایش دیزل و پایش دورهای عملکرد آنها، یکی از مؤثرترین و کمهزینهترین راهکارهای عملیاتی برای کاهش این آلایندهها میباشد.
کاتالیست SCR، به عنوان جزئی از سامانه پسپالایش موتورهای دیزلی، وظیفه کاهش انتشار اکسیدهای نیتروژن، از گاز اگزوز دیزل را دارد. کاربرد تجاری این کاتالیستها در سیستم پسپالایش موتورهای دیزل در وسایل نقلیه از سال 2003 در اروپا و ژاپن آغاز شده است. در طی این سالها پژوهشها و مطالعاتی پیرامون توسعه یک سیستم SCR با تمرکز بر فرمولاسیون مناسب برای کاتالیست انجام شد که برخی از آنها به مرحلهی تجاریسازی رسیدهاند، از جمله شرکتهای صنعتی که در ساخت و توسعه سیستمهای SCR و بهبود کاتالیستهای آن تحقیقات بسیاری انجام داده و در مقیاس صنعتی به کار بردهاند، میتوان به BASF ، Hyundai، Ford، Johnson Matthey، Umicore، General Motors و Cummins اشاره کرد.
با وجود اهمیت فناوری SCR به عنوان یکی از فناوریهای تجاری متداول برای کنترل انتشار اکسیدهای نیتروژن، کاربرد کاتالیستهای پسپالایش دیزل در کشور بسیار محدود است. با سختگیرانهتر شدن استانداردهای زیستمحیطی در کشور و الزامات مربوط به ماده 2 قانون هوای پاک (ماده 7 آییننامه فنی در زمینه کنترل و کاهش آلودگیها)، نظارت بر عملکرد و کیفیت کاتالیستهای پسپالایش دیزل طی سالهای پیشرو مورد توجه قرار خواهد گرفت. با اجرای این پروژه، زمینه مناسب برای توسعه دانش فنی کاتالیست در مقیاس تجاری فراهم میگردد.
مسئله اصلی تحقیق
کاتالیستهای تجاری مورد استفاده در سیستم SCR باید ویژگیهایی از جمله فعالیت بالا در کاهش NOx، پنجره دمایی گسترده و مقاومت مکانیکی بالا را داشته باشند. همچنین باید در برابر H2O و SO2 مقاوم بوده و از پایداری هیدروترمال مناسبی نیز برخوردار باشند.
به طور متداول کاتالیستهای فرایند SCR را میتوان به سه دسته تقسیمبندی کرد:
- کاتالیستهای مس بر پایه زئولیت،
- کاتالیستهای آهن بر پایه زئولیت،
- کاتالیستهای وانادیوم – تنگستن
فعالیت این کاتالیستها تابعی از شرایط عملیاتی آنهاست. به عنوان نمونه، کاتالیستهای مس بر پایه زئولیت در دماهای پایین فعالیت بالایی دارند و در بازه گستردهتری از نسبت NO2/NO فعالیت خود را حفظ میکنند. Cu-ZSM-5، Cu-CHA و Cu-Beta از متداولترین کاتالیستهای این دسته هستند. کاتالیستهای آهن در دمای بالا فعالیت خوبی دارند، اما برای حفظ عملکرد مناسب، نیازمند کنترل دقیق نسبت NO2/NO در گاز اگزوز هستند. از جمله کاتالیستهای پرکاربرد در این دسته میتوان به Fe-SAPO-34 و Fe-ZSM-5 اشاره کرد.
هدف از این پروژه تحقیقاتی، توسعه فرمولاسیون کاهش کاتالیستی انتخابی اکسیدهای نیتروژن در مقیاس آزمایشگاهی (پودر واشکوت) است. بهمنظور توسعه این فرمولاسیون، نمونههایی از کاتالیست SCR با استفاده از پایههای تجاری تهیه خواهد شد و آزمون تعیین مشخصات نمونهها انجام میشود. ارزیابی عملکرد نمونههای کاتالیست پودری در راکتور آزمایشگاهی تحت شرایط عملیاتی گاز اگزوز به عنوان شرایط استاندارد حاکم در ناوگان حملونقل
کشور (با در نظر گرفتن محدودیتهای مربوط به تجهیز سامانه راکتوری و تأمین مواد) انجام میشود. در نهایت بر مبنای تعیین مشخصات کاتالیست و نتایج آزمونهای راکتوری، فرمولاسیون کاتالیست پودری ارائه خواهد شد.
در این طرح، پس از دستیابی به فرمولاسیون کاهش کاتالیستی انتخابی اکسیدهای نیتروژن در مقیاس آزمایشگاهی، امکان تولید نمونه مونولیتی در فازهای بعدی پروژه و نیز طراحی فرمولاسیون مناسب برای ناوگان دیزلی کشور فراهم خواهد شد.
مراحل انجام پژوهش به شرح زیر است:
- تعیین مشخصات پایههای ZSM-5، زئولیت Y و سایر پایههای مورد نظر
- بارگذاری فاز فعال مس و آهن روی پایههای زئولیتی و تعیین مشخصات نمونههای ساخته شده
- ارزیابی راکتوری کاتالیستهای تازه در سیستم راکتور آزمایشگاهی بستر ثابت پودری
- پیرسازی نمونهها در سیستم راکتوری و اجرای آزمون بازده تبدیل برای نمونههای پیر شده
- تعیین مشخصات نمونههای پیر شده
- تحلیل دادهها و انتخاب کاتالیستهای برگزیده بر اساس نتایج مراحل قبل
- ارائه فرمولاسیون بهینه
مزایا
- کنترل انتشار آلایندههای اکسید نیتروژن از وسایل نقلیه دیزلی
- گسترش فعالیتهای تخصصی تحقیق و توسعه در زمینه کاتالیستهای دیزل در کشور
کاربردها
- ارائه فرمولاسیون کاتالیست SCR متناسب با شرایط ناوگان دیزلی کشور
خروجیهای مورد انتظار تحقیق
- فرمولاسیون کاتالیست SCR با فعالیت بالای 75% کاتالیست در تبدیل NOx به نیتروژن
- عملکرد مطلوب در بازه دمایی 250 تا 400 درجه سانتیگراد
- پایداری هیدروترمال کاتالیست
هزینه و زمان اجرای طرح
- هزینه اجرای طرح در بازه 800 تا 1000 میلیون تومان برآورد میشود.
- مدتزمان اجرای طرح بین 11 تا 13 ماه برآورد میشود.
تسهیم مالیک فکری
- مالکیت معنوی: مشارکتکننده در مالکیت معنوی ناشی از اجرای تحقیق سـهیم خواهـد بـود و انتشـار مقالـه مشـترک توسـط مجری و مشارکتکننده در ژورنالهای داخلـی و خارجـی، ارائه مقالـه در کنفرانسهـا و سـمینارها بـا موافقـت و اشـاره بـه نـام همـه دستاندرکاران مجـاز خواهـد بود.
- مالکیـت منافـع مـادی: سهم مشارکت شرکت/شتابدهنده متقاضی حداقل 10 و حداکثر 35 درصد خواهد بود (منافع مالی ناشی از توسعه این فناوری بر اساس توافق طرفین و مشترک خواهد بود و با توجه به سهم آورده نقدی و غیرنقدی توسعهدهنده، سهم مالکیت قابلمذاکره و توافق است).
ارسال درخواست
- درخواستهای مشـارکت صرفاً بایـد در چارچوب موردنظر صنـدوق نوآوری و شـکوفایی، تدویـن و حداکثـر تـا تاریـخ 1402/05/27در سـامانه غـزال صنـدوق نوآوری و شـکوفایی به نشـانی inif.ir ثبت شوند. درخواستهایی کـه در چارچوبـی غیرازآن، یـا بـه روشهای دیگـر بـه دسـت صنـدوق نـوآوری و شـکوفایی برسـند، وارد فراینـد ارزیابـی نخواهنـد شـد.