Procedimiento y dispositivo para proporcionar una corriente de gas que comprende un agente reductor.

Procedimiento para la habilitación de una corriente de gas (24) con contenido en agente reductor en el sistema de gases de escape de un motor de combustión interna,

que comprende las siguientes etapas:

A) habilitación de al menos un precursor de agente reductor (12, 28, 34) en forma de una disolución de urea en agua;

B) evaporación del al menos un precursor de agente reductor (12, 28, 34) para formar una corriente de gas (13);

C) calentamiento ulterior, al menos parcial, de la corriente de gas (13);

D) transformación, al menos parcial, del precursor de agente reductor (12, 28, 34) en la corriente de gas (13) para formar un agente reductor; y

E) adición de la corriente de gas (24) con contenido en agente reductor a los gases de escape (25) del motor de combustión interna,

caracterizado porque

- la evaporación en la etapa B) tiene lugar a una temperatura de 180º C y menor;

- el calentamiento en la etapa C) tiene lugar a temperaturas en el intervalo de 250º C a 550º C; y

- las etapas B) y C) forman un calentamiento en dos etapas.

Procedimiento y dispositivo para proporcionar una corriente de gas que comprende un agente reductor.

Objeto de la presente invención es un procedimiento y un dispositivo para producir una corriente de gas que comprende al menos un agente reductor en un sistema de gases de escape de un motor de combustión interna. El procedimiento y el dispositivo pueden encontrar preferiblemente uso en la habilitación de un agente reductor para la reducción catalítica selectiva de óxidos azoicos en el sistema de gases de escape de motores de combustión interna tales como, por ejemplo, en automóviles. Un agente reductor preferido es en este caso el amoníaco (NH3) el cual se proporciona, por ejemplo, basado en urea.

En muchos países es indeseada la emisión de determinadas porciones de gases de escape de motores de combustión interna. Con el fin de mantener lo más baja posible la emisión de estos componentes, en muchos países se utilizan patrones de emisión que deben cumplirse en el funcionamiento de un motor de combustión interna. Ejemplo de componentes no deseados de los gases de escape son los óxidos azoicos (NOx) cuya emisión puede reducirse, por una parte, por medidas motrices internas tales como, por ejemplo, un dimensionamiento adecuado del motor y un funcionamiento adecuado del motor de combustión interna, y cuya emisión puede reducirse, por otra parte, mediante un tratamiento posterior de los gases de escape. Una posibilidad de la reducción de las porciones de óxidos azoicos en los gases de escape de motores de combustión interna lo representa el empleo de la reducción catalítica selectiva, en la que al menos una parte de los óxidos azoicos en los gases de escape del motor de combustión interna es hecha reaccionar con un agente reductor que actúa selectivamente sobre los óxidos azoicos.

En el caso de la aportación o bien habilitación del agente reductor se recurre, a menudo, a un precursor del agente reductor tal como, por ejemplo, urea, a partir de la cual, en caso necesario, se prepara el agente reductor. En este caso existe la necesidad de posibilitar una habilitación lo más dinámica y eficaz posible del agente reductor en función de la dinámica de la proporción de óxidos azoicos en los gases de escape del motor de combustión interna.

A partir del documento WO 03/039718 A1 se conoce un dispositivo y un procedimiento para la evaporación de una disolución líquida de urea tal como se indica en la cláusula precaracterizante de las reivindicaciones independientes, en los que la disolución líquida de urea se evapora fuera de los gases de escape en un reactor. Allí tiene particular consideración el hecho de que una habilitación de una disolución acuosa de urea puede conducir a problemas, precisamente en el caso de temperaturas (bajas) no ideales, dado que a estas temperaturas se pueden formar productos secundarios indeseados. Para evitar este problema concreto, se propone agregar a la disolución acuosa de urea una sustancia para la transferencia de calor y la reducción del punto de congelación. Sin embargo, la habilitación de una disolución acuosa de urea con aditivos de este tipo no siempre puede realizarse y, además, conduce a costes elevados.

Partiendo de ello, la presente invención tiene por misión proponer un procedimiento y un dispositivo para la habilitación de un agente reductor que sea bien regulable y que posibilite una habilitación eficaz de agente reductor.

Este problema se resuelve mediante un procedimiento y un dispositivo con las características de las reivindicaciones independientes. Las respectivas reivindicaciones dependientes están dirigidas a perfeccionamientos ventajosos.

El procedimiento de acuerdo con la invención para la habilitación de una corriente de gas con contenido en agente reductor en el sistema de gases de escape de un motor de combustión interna comprende las siguientes etapas:

A) habilitación de al menos un precursor de agente reductor en forma de una disolución de urea y agua;

B) evaporación del al menos un precursor de agente reductor para formar una corriente de gas a una temperatura de 180º C y menor;

C) calentamiento ulterior, al menos parcial, de la corriente de gas hasta temperaturas en el intervalo de 250º C a 550º C;

D) transformación, al menos parcial, del precursor de agente reductor en la corriente de gas para formar un agente reductor; y E) adición de la corriente de gas con contenido en agente reductor a los gases de escape del motor de combustión interna, en donde las etapas B) y C) forman un calentamiento en dos etapas.

Por un agente reductor se entiende en este caso, en particular, un agente reductor para la reducción catalítica selectiva, el cual se puede incorporar después de la etapa E) en el caso de un procedimiento correspondiente. Un agente reductor preferido es amoníaco. Por un precursor de agente reductor se entiende una sustancia que puede reaccionar para formar un agente reductor o que puede disociar un agente reductor. Por una evaporación del al menos un precursor de agente reductor se entiende, en particular, una evaporación completa del precursor de agente reductor. Por una evaporación completa del precursor de agente reductor se entiende, en particular, una evaporación en la que más del 90% del precursor de agente reductor se evapora, preferiblemente más del 95%, de manera particularmente preferida más del 98%.

La habilitación del al menos un precursor de agente reductor en la etapa A) puede tener lugar en forma de un precursor de agente reductor sólido o en forma de una disolución de al menos un precursor de agente reductor. La habilitación del al menos un precursor de agente reductor tiene lugar, de acuerdo con la invención, en forma de una disolución de urea en agua, eventualmente bajo la adición de otros precursores de agentes reductores o de sustancias que reducen el punto de congelación de la disolución.

Por un calentamiento al menos parcial de la corriente de gas se entiende, en particular, también un calentamiento en múltiples etapas, de modo que primeramente tiene lugar un calentamiento hasta una primera temperatura y luego, en una segunda etapa, hasta una segunda temperatura que es superior a la primera temperatura.

Una ventaja del modo de proceder de acuerdo con la invención es, por ejemplo, que el agente reductor se genera fuera del sistema de gases de escape. Esto determina una dinámica claramente mejorada, dado que en el transporte del agente reductor no existe dependencia alguna de la corriente momentánea del volumen de los gases de escape. Además, el procedimiento de acuerdo con la invención garantiza, de manera ventajosa, un transporte propio, dado que el transporte en sí de la corriente de gas con contenido en agente reductor tiene lugar en esencia mediante la evaporación y la modificación en volumen generada en este caso.

Conforme a un perfeccionamiento ventajoso del procedimiento de acuerdo con la invención, la etapa D) discurre en un espacio de tiempo entre la etapa B) y la etapa E) .

En particular, la etapa D) puede tener lugar, al menos en parte, de manera simultánea con la etapa C) en forma de una termolisis, al menos parcial, del precursor de agente reductor para formar un agente reductor. Además, alternativa o adicionalmente, es posible, de manera preferida, que fuera del sistema de los gases de escape, es decir, todavía antes de la etapa E) , tenga lugar una hidrólisis, al menos parcial, del precursor de agente reductor para formar un agente reductor. Para ello, en particular fuera del conducto de gases de escape, pero susceptible de ser recorrido por la corriente de gas con contenido en al menos un precursor de agente reductor, puede estar configurado un catalizador de hidrólisis. En virtud del calentamiento ulterior en la etapa C) tiene lugar una regulación muy buena y una elevada eficacia de reacción en la hidrólisis en este catalizador de hidrólisis, dado que en la etapa C) se alcanza preferiblemente una temperatura que es mayor o igual a la temperatura de arranque del catalizador de hidrólisis. Por consiguiente, en este caso no tiene lugar enfriamiento alguno del catalizador de hidrólisis por parte de la corriente de gas con contenido en precursor de agente reductor aportada. Preferiblemente, después de discurrida la fase de arranque en frío del sistema, puede no tener lugar un calentamiento ulterior del catalizador de hidrólisis, que es adicionalmente posible.

Conforme a otra ejecución ventajosa del procedimiento de acuerdo con la invención, la etapa D) comprende... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la habilitación de una corriente de gas (24) con contenido en agente reductor en el sistema de gases de escape de un motor de combustión interna, que comprende las siguientes etapas: A) habilitación de al menos un precursor de agente reductor (12, 28, 34) en forma de una disolución de urea en agua; B) evaporación del al menos un precursor de agente reductor (12, 28, 34) para formar una corriente de gas (13) ;

C) calentamiento ulterior, al menos parcial, de la corriente de gas (13) ; D) transformación, al menos parcial, del precursor de agente reductor (12, 28, 34) en la corriente de gas (13) para formar un agente reductor; y E) adición de la corriente de gas (24) con contenido en agente reductor a los gases de escape (25) del motor de combustión interna, caracterizado porque

- la evaporación en la etapa B) tiene lugar a una temperatura de 180º C y menor;

- el calentamiento en la etapa C) tiene lugar a temperaturas en el intervalo de 250º C a 550º C; y

- las etapas B) y C) forman un calentamiento en dos etapas.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa D) discurre en un espacio de tiempo entre la etapa B) y después de la etapa E) .

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa D) comprende al menos uno de los siguientes procesos: a) una hidrólisis, al menos parcial, del precursor de agente reductor y b) una termolisis, al menos parcial, del precursor de agente reductor.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa B) discurre a una temperatura en el intervalo de 140º C a 170º C.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que en la etapa C) tiene lugar un calentamiento hasta temperaturas de 350º C a 450º C.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa A) comprende al menos la siguiente medida: a) transporte de una disolución (12) de al menos un precursor de agente reductor en disolución acuosa a una primera zona (7) de un canal (2) en la que se lleva a cabo la etapa B) .

7. Dispositivo (1) para la habilitación de una corriente de gas (24) con contenido en agente reductor en los gases de escape de un motor de combustión interna, el cual comprende al menos: i) un medio de transporte (19, 27, 29) para la habilitación de al menos un precursor de agente reductor en forma de una disolución de urea en agua en al menos un canal (2) ,

ii) al menos un medio (22) para la reacción del precursor de agente reductor en la corriente de gas para formar al menos un agente reductor; y iii) al menos un elemento calefactor (4) , caracterizado porque

- el canal comprende al menos una primera zona (7) para la evaporación, al menos parcial, del precursor de agente reductor para formar una corriente de gas (13) , y al menos una segunda zona (8) para el calentamiento, al menos parcial, de la corriente de gas (13) , estando separadas una de otra la primera zona

(7) y la segunda zona (8) , .

5. el elemento calefactor (4) está dispuesto para el calentamiento en dos etapas de la primera zona (7) hasta una primera temperatura de como máximo 180º C y de la segunda zona (8) hasta una segunda temperatura en el intervalo de 250º C a 550º C.

8. Dispositivo (1) según la reivindicación 7, en el que el medio de transporte comprende al menos el siguiente elemento constructivo: 10 a) medios (19) para transportar una disolución de al menos un precursor de agente reductor en forma de una disolución de urea en agua.

9. Dispositivo (1) según la reivindicación 7 u 8, en el que los medios para la reacción del precursor de agente reductor están comprendidos, al menos en parte, en la segunda zona (8) .

10. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones 7 a 9, en el que está configurado al menos un catalizador de hidrólisis (22) .

11. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones 7 a 10, en el que al menos una de las siguientes zonas: a) la primera zona (7) y b) la segunda zona (8)

comprende un canal (2) caldeable. 2.

12. Dispositivo según la reivindicación 11, en el que el canal (2) en la región de la primera zona (7) presenta una sección transversal menor que en la región de la segunda zona (8) .