Método para purificación de gas de escape de un motor diesel.

Un método para purificación de gas de escape de un motor diesel en un sistema que comprende:

un dispositivo (7) para reducción catalltica selectiva;

un filtro (4) de material en forma de partlculas diesel preferiblemente al menos parcialmente cubierto por una capacatalitica instalada aguas abajo del dispositivo (7) para reducción catalítica selectiva;

un dispositivo (2) para oxidación catalítica instalada aguas arriba del dispositivo (7) para reducción catalíticaselectiva y/o entre el dispositivo (7) para reducción catalltica selectiva y el filtro (4) de material en forma de partlculasdiesel;

un dispositivo para inyección de una cantidad controlada de agente reductor (5) inyectada a la entrada deldispositivo (7) para reducción catalltica selectiva y

un dispositivo para inyección de una cantidad controlada de hidrocarburo (9) inyectada a la entrada del dispositivopara oxidación catalitica; en el que el filtro de material en forma de partículas diesel se regenera de manera pasivapor cierre para la inyección de agente reductor y el filtro de material en forma de partículas diesel se regenera demanera activa por apertura para la inyección del hidrocarburo a la entrada de al menos un dispositivo para oxidacióncatalitica y opcionalmente cerrando para la inyección del agente reductor.

Método para purificación de gas de escape de un motor diesel.

La invención se refiere a purificación de gas de escape de un motor diesel. Las partículas, hidrocarburos quemados de manera incompleta, óxido de carbono, CO y óxidos de nitrógeno, NOx se eliminan del gas de escape.

La invención se refiere específicamente a un método de purificación que incluye un método eficaz, pero simple, para regeneración del filtro.

Los métodos para purificación de gas de escape son ya conocidos. En la patente de EE.UU. 6.863.874 se describe un método, donde se eliminan las impurezas en un gas de escape por oxidación seguido por un filtro, donde se oxida negro de humo mediante dióxido de nitrógeno y oxígeno. Aguas abajo además, se inyecta agente reductor de entrada a un absorbedor de NOx y con posterioridad se instala un catalizador de tres vías o un catalizador para reducción selectiva.

Se desvela otro procedimiento en la patente de EE.UU. 6.696.031, donde se eliminan las impurezas por oxidación, filtración y reducción catalítica selectiva (RCS) . Se inyecta amoníaco aguas arriba de la oxidación o RCS y aguas arriba además de esto, se instala un catalizador de pre-oxidación, al que se puede introducir hidrocarburo. Un ordenador debe controlar las dos corrientes de amoníaco.

Las impurezas de un gas de escape se eliminan por el método de la patente de EE.UU. 6.871.489 haciendo pasar el gas por un catalizador de oxidación, un refrigerante, provisto de una desviación, una sección RCS que incluye inyección de urea, por un calentador y finalmente un filtro de material en forma de partículas diesel. De esta manera, el filtro se debe regenerar por elevación de la temperatura del filtro aumentando la salida de calor del calentador.

Estos procedimientos son complicados, requieren energía o presentan una descomposición de urea reducida de manera simultánea con una reducción catalítica reducida de NOx en la puesta en marcha con el motor frío.

La patente alemana DE 10 2004 049289 desvela un sistema para purificación de gas de escape de motor diesel. El sistema comprende en serie una sección para la reducción selectiva de óxidos de nitrógeno, una sección con un catalizador de oxidación y una sección con un filtro de material en forma de partículas diesel.

La patente internacional WO 2006/066043 se refiere a un sistema para regenerar un filtro de material en forma de partículas diesel. El sistema incluye un dispositivo de suministro de combustible situado aguas arriba del filtro de material en forma de partículas diesel. Un controlador controla la velocidad en que se dispensa el combustible por el dispositivo de suministro de combustible. El dispositivo de suministro de combustible está situado aguas arriba de un convertidor catalítico (catalizador de oxidación diesel, COD) que está situado aguas arriba del filtro de material en forma de partículas diesel.

Es el objeto general de esta invención proporcionar un procedimiento de purificación, que elimine con eficacia partículas, hidrocarburos quemados de manera incompleta, óxido de carbono, CO y óxidos de nitrógeno, NOx, de un gas de escape y regenere el filtro y al mismo tiempo sea muy simple.

La invención proporciona un método para purificación de gas de escape de un motor diesel en un sistema, que comprende un dispositivo para reducción catalítica selectiva y un filtro de material en forma de partículas diesel preferiblemente al menos parcialmente convertido por una capa catalítica e instalado aguas abajo del dispositivo para reducción catalítica selectiva. Un dispositivo para oxidación catalítica se instala aguas arriba del dispositivo para reducción catalítica selectiva y/o entre el dispositivo para reducción catalítica selectiva y el filtro de material en forma de partículas diesel catalizado. Un dispositivo para inyección de una cantidad controlada de agente reductor

se instala a la entrada del dispositivo para reducción catalítica selectiva y se instala un dispositivo para inyección de una cantidad controlada de hidrocarburo a la entrada de la oxidación catalítica.

La invención proporciona que se regenere de manera pasiva el filtro de material en forma de partículas diesel catalizado por cierre de la inyección de agente reductor y se regenere de manera activa el filtro de material en forma de partículas diesel catalizado por apertura de la inyección de hidrocarburo a la entrada de al menos un dispositivo 45 para oxidación catalítica y opcionalmente cierre para la inyección de agente reductor. El filtro se regenera de manera pasiva por NO2 a una temperatura hasta 500°C y se regenera de manera activa a una temperatura de 500°C a 700°C.

El agente reductor es amoníaco, disolución acuosa de amoníaco, urea, una disolución acuosa de urea, ácido cianúrico. Otros potenciales reactivos a base de nitrógeno incluyen: ammelide, ammelinge, cianato de amonio,

biuret, carbamato de amonio, carbonato de amonio, formiato de amonio, melamina y tricianourea. Se prefiere amoníaco, disolución acuosa de amoníaco, urea, una disolución acuosa de urea, ácido cianúrico.

El hidrocarburo es combustible, preferiblemente combustible para el motor diesel. La reducción catalítica selectiva tiene lugar en presencia de un catalizador a base de vanadio o un catalizador a base de zeolita o una mezcla de óxido de metal básico con funciones ácido. El catalizador a base de vanadio es óxido de vanadio sobre óxido de titanio con posible adición de óxidos de tungsteno o molibdeno. El catalizador a base de zeolita comprende zeolita beta modificada con cobre y/o hierro, ZSM-5 o chabasita y la mezcla de óxido de metal básico con funciones ácido comprende mezclas de óxido de cerio-circonio ácidas y mezclas de óxido de circonio-titanio. El catalizador a base de vanadio se usa de 150°C a 550°C y el catalizador a base de zeolita o el catalizador ácido de mezcla de metal básico se usa de 150°C a 800°C.

Cuando se instala un primer catalizador de oxidación aguas arriba del dispositivo de reducción catalítica selectiva y un segundo catalizador de oxidación se instala entre el dispositivo de reducción catalítica selectiva y el filtro de material en forma de partículas diesel, después se puede inyectar amoníaco a la entrada del primer catalizador de oxidación. El primer catalizador de oxidación comprende platino y paladio sobre óxido de aluminio activado con óxido de lantano o platino y paladio sobre óxido de titanio activado con óxido de silicio o platino y paladio sobre óxido de cerio activado con óxido de circonio. El segundo catalizador de oxidación comprende paladio sobre óxido de aluminio activado con óxido de lantano u óxido de paladio sobre óxido de titanio activado con silicio o paladio sobre óxido de cerio activado con óxido de circonio o mezcla de óxidos de cobre y manganeso o paladio sobre una mezcla de óxidos de cobre y manganeso.

La capa catalítica en el filtro de material en forma de partículas diesel comprende una mezcla de óxidos de metal básicos en posible asociación con metales preciosos como paladio y platino. Un ejemplo ventajoso especial con paladio sobre mezcla de óxido de cerio y óxido de circonio se describe en la patente europea EP 1 916 029.

Se mide la caída de presión por el filtro y se usa una señal creada para controlar la adición de agente reductor y combustible de adición.

La invención comprende además un sistema para realizar el método mencionado anteriormente.

Este sistema asegura la puesta en marcha en frío, rápida, del catalizador de reducción selectiva y se obtienen conversiones muy altas de NOx. Por gestión activa del encendido/apagado de la inyección de agente reductor e hidrocarburo se asegura la regeneración tanto pasiva como activa del filtro catalizado.

Esta invención es muy útil en la limpieza de un gas de escape de un motor diesel, que se instala en vehículos de motor, típicamente coches, furgonetas, camiones y también recipientes. También en plantas de energía conducidas por motores diesel el gas de escape se puede limpiar de manera ventajosa por el procedimiento de la invención.

La FIG 1 es un dibujo esquemático de un procedimiento para purificación de gas de escape según tecnología conocida.

La FIG 2 es un dibujo esquemático de un procedimiento para purificación de gas de escape según una realización preferida del procedimiento de la invención.

La FIG 3 es un dibujo esquemático de un procedimiento para purificación de gas de escape según otra realización preferida del procedimiento de la invención.

La FIG 4 es un dibujo esquemático de un procedimiento para purificación de gas de escape... [Seguir leyendo]

1. Un método para purificación de gas de escape de un motor diesel en un sistema que comprende:

un dispositivo (7) para reducción catalítica selectiva;

un filtro (4) de material en forma de partículas diesel preferiblemente al menos parcialmente cubierto por una capa catalítica instalada aguas abajo del dispositivo (7) para reducción catalítica selectiva;

un dispositivo (2) para oxidación catalítica instalada aguas arriba del dispositivo (7) para reducción catalítica selectiva y/o entre el dispositivo (7) para reducción catalítica selectiva y el filtro (4) de material en forma de partículas diesel;

un dispositivo para inyección de una cantidad controlada de agente reductor (5) inyectada a la entrada del dispositivo (7) para reducción catalítica selectiva y

un dispositivo para inyección de una cantidad controlada de hidrocarburo (9) inyectada a la entrada del dispositivo para oxidación catalítica; en el que el filtro de material en forma de partículas diesel se regenera de manera pasiva por cierre para la inyección de agente reductor y el filtro de material en forma de partículas diesel se regenera de manera activa por apertura para la inyección del hidrocarburo a la entrada de al menos un dispositivo para oxidación catalítica y opcionalmente cerrando para la inyección del agente reductor.

2. Un método según la reivindicación 1, en el que el filtro se regenera de manera pasiva por NO2 a una temperatura hasta 500°C.

3. Un método según la reivindicación 1, en el que el filtro se regenera de manera activa a una temperatura de 500°C 20 a 700°C.

4. Un método según la reivindicación 1, en el que el agente reductor es: amoníaco, urea, disolución acuosa de urea, ácido cianúrico, ammelide, ammeline, cianato de amonio, biuret, carbamato de amonio, carbonato de amonio, formiato de amonio, melamina o tricianourea.

5. Un método según la reivindicación 4, en el que el agente reductor es amoníaco, disolución acuosa de amoníaco, 25 urea, una disolución acuosa de urea o ácido cianúrico.

6. Un método según la reivindicación 1, en el que el hidrocarburo es combustible, preferiblemente el mismo combustible que para el motor diesel.

7. Un método según la reivindicación 1, en el que la reducción catalítica selectiva tiene lugar en presencia de un

catalizador a base de vanadio o un catalizador a base de zeolita o un catalizador de óxido mixto de metal básico con 30 funciones ácido.

8. Un método según la reivindicación 7, en el que el catalizador a base de vanadio es óxido de vanadio sobre óxido de titanio con posible adición de óxidos de tungsteno o molibdeno, el catalizador a base de zeolita es zeolita beta modificada con cobre y/o hierro, ZSM-5 o chabasita y el catalizador de óxido mixto de metal básico con funciones ácido comprende mezclas de óxido de cerio-circonio ácidas y mezclas de óxido de circonio-titanio.

9. Un método según la reivindicación 7, en el que el catalizador a base de vanadio se usa a temperaturas de 150°C a 550°C y el catalizador a base de zeolita se usa a temperaturas de 150°C a 800°C.

10. Un método según la reivindicación 1, en el que la capa catalítica en el filtro (4) de material en forma de partículas diesel comprende una mezcla de óxidos de metal básicos opcionalmente junto con metales preciosos preferiblemente paladio y platino.

11. Un método según la reivindicación 1, en el que el catalizador (2) de oxidación se instala aguas arriba del dispositivo (7) de reducción catalítica selectiva y un segundo catalizador (10) de oxidación se instala entre el dispositivo (7) de reducción catalítica selectiva y el filtro (4) de material en forma de partículas diesel y se inyecta amoníaco a la entrada del primer catalizador (2) de oxidación.

12. Un método según la reivindicación 11, en el que el dispositivo (2) para oxidación catalítica instalado aguas arriba 45 del dispositivo (7) para reducción catalítica selectiva comprende un catalizador que comprende platino y paladio sobre óxido de aluminio activado con óxido de lantano o platino y paladio sobre óxido de titanio activado con óxido de silicio o platino y paladio sobre óxido de cerio activado con óxido de circonio y el segundo catalizador (10) de oxidación instalado aguas abajo del dispositivo (7) para reducción catalítica selectiva comprende un catalizador que comprende paladio sobre óxido de aluminio activado con óxido de lantano o paladio sobre óxido de titanio activado 50 con óxido de silicio o paladio sobre óxido de cerio activado con óxido de circonio o una mezcla de óxidos de cobre y manganeso o paladio sobre una mezcla de óxidos de cobre y manganeso.

13. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que se mide la caída de presión por el filtro y se usa una señal creada para controlar la adición de agente reductor y adición de hidrocarburo.