Procedimiento de minimización del diámetro de las gotitas de una solución de urea mediante la utilización de una mezcla de surfactantes de compuestos alcoxilados.

Procedimiento de minimización del diámetro de las gotitas de una solución de urea durante la pulverizaciónmediante la utilización de un surfactante,

caracterizado porque se añade a la solución de urea una mezcla desurfactantes no iónicos que contiene una proporción de 10 a 40% en peso de compuestos de baja alcoxilación conun grado de alcoxilación de 2 a 5 y una proporción de 60 a 90% en peso de compuestos de elevada alcoxilación conun grado de alcoxilación de 8 a 20, preferentemente de 10 a 15, en el que la mezcla de surfactantes se forma apartir de aductos de alcohol graso y óxido de etileno y/o aductos de amina grasa y óxido de etileno y/o alquilfenolesetoxilados, y en el que la solución de urea correspondiente permanece estable durante un almacenamiento atemperaturas que descienden hasta -11ºC.

Procedimiento de minimización del diámetro de las gotitas de una solución de urea mediante la utilización de una mezcla de surfactantes de compuestos alcoxilados Los dispositivos de combustión e incineradores deben hacerse funcionar con un ligero exceso de aire para evitar o mantener a un nivel bajo la proporción de componentes no combustionados como el hollín o el monóxido de carbono.

El nitrógeno y el exceso de oxígeno reaccionan entre sí a la alta temperatura de combustión, formando NO y NO2, los denominados gases nitrosos.

Dichos gases nitrosos son contaminantes para el medio ambiente y por lo tanto deben desecharse. Ello puede llevarse a cabo mediante una reacción catalítica controlada con amonio siguiendo las ecuaciones:

NO + 4 NH3 < 5 N2 + 6 H2O resp. 6 NO2 + 8 NH3 < 7 N2 + 12 H2O

El amonio por sí mismo es una sustancia volátil, corrosiva y tóxica; por lo tanto, en general se utiliza urea, que se descompone en amonio y dióxido de carbono.

Por lo tanto, se pulveriza una solución acuosa de urea con ayuda de una tobera estrecha y se pulveriza en el flujo de gases de escape. El diámetro de las gotitas debe ser muy reducido para conseguir una temperatura elevada en un tiempo corto en el flujo de gases de escape, dando lugar de esta manera a una hidrólisis exhaustiva de la urea.

NH2CONH2 + H2O < 2 NH3 + CO2

Las gotitas de mayor tamaño pueden adherirse a las paredes o material del catalizador en el caso de que las gotitas no se distribuyan uniformemente. En este caso, el agua se evapora rápidamente en el flujo de escape caliente y tendrán lugar otras reacciones.

La dimerización de la urea es la primera etapa; se forma biuret y se escinde amonio.

2NH2CONH2 < NH2CONHCONH2 + NH3

El biuret también puede hidrolizarse en NH3 y CO2. Sin embargo, esta reacción no tiene lugar en la práctica debido a que ya no permanece agua en la parte interna de las gotitas secas. Por el contrario se forma melamina en una reacción posterior.

La solución de urea debe pulverizarse en el flujo de escape en una distribución muy fina. Las condiciones técnicas con frecuencia son compremetedoras debido a la construcción compacta y parámetros técnicos tales como la presión de pulverización y el diámetro de la tobera. Por lo tanto, la solución de urea debe presentar propiedades óptimas para ser utilizada en diferentes tipos de vehículos y en diferentes sistemas de escape.

Además, la solución de urea debe mantenerse soluble incluso a temperaturas inferiores a 0ºC. El punto de congelación de una solución de urea al 32, 5% es de aproximadamente -11ºC. El aditivo no debería precipitar bajo estas condiciones.

La reducción de la tensión superficie de una solución de urea puede conseguirse mediante la adición de muchos surfactantes, tal como se describe en la literatura de patentes.

A partir de la solicitud de patente internacional WO 94/08893 se conoce un procedimiento y composición para la reducción de NOx mediante la reducción no catalítica selectiva en la fase gaseosa. Se utiliza un agente reductor de contaminantes conjuntamente con un surfactante. El agente reductor se selecciona de entre el grupo que consiste en amonio, precursores de amonio, urea, precursores de urea, productos de la hidrólisis de la urea, carbamatos, carbonato amónico, bicarbonato amónico, cianuratos, sales amónicas de ácidos orgánicos, otras composiciones generadoras de amidozina y mezclas de los mismos. El surfactante es un compuesto aniónico, catiónico o no iónico. Preferentemente, el surfactante se selecciona de entre los etoxilatos de alcohol secundario C11-C15, los etoxilatos de alcohol primario lineal C12-C15, los disulfonatos de óxido de difenilo alquilado y nonil-fenol etanol etoxilado y que presenta un EHL (equilibrio hidrofílico/lipofílico) de aproximadamente 10 a 20. No se dan a conocer mezclas. Estos productos muestran una depresión medible del estado de equilibrio.

La solicitud de patente francesa 2912932 describe una solución acuosa para el tratamiento de los gases de escape de motor diésel mediante reducción catalítica selectiva (RCS) . En determinadas configuraciones de la instalación de la RCS y de la inyección de urea se producían depósitos en el tubo de escape que podían bloquearlo. Estos depósitos están constituidos principalmente de ácido cianúrico procedente de la descomposición incompleta de la urea. Con el fin de limitar fuertemente los depósitos se utiliza una solución acuosa de urea y sus derivados. Para reducir los depósitos, el aditivo polifuncional preferentemente se selecciona de entre los neutros activos en superficie, iónicos y anfotéricos solubles en agua. El aditivo polifuncional debe presentar un EHL de entre 7 y 17.

La depresión conseguida en el estado del equilibrio conocido no resulta suficiente para el uso deseado en la presente invención. Según la técnica anterior sólo se obtiene una pequeña reducción del tamaño de la gotita. Para reducir fuertemente el diámetro de la gotita se requiere una tensión superficial dinámica muy reducida. Además, algunas de las composiciones dadas a conocer en la técnica anterior dañan el catalizador en el caso de que se utilicen en la RCS.

El objetivo de la invención es obtener una solución de urea destinada a la utilización para reducir la cantidad de óxidos de nitrógeno en los gases de escape mediante RCS. Otro objetivo de la presente invención es conseguir una distribución uniforme de las gotas de urea con diámetros extraordinariamente reducidos mediante la modificación de las condiciones de pulverización al suministrar un aditivo a la solución de urea. De esta manera, todas las gotas son arrastradas conjuntamente con el flujo de gases de escape sometido a hidrólisis rápida. También resulta importante poder utilizar un aditivo eficiente a bajas concentraciones con el fin de evitar los depósitos. El aditivo no debe ser agresivo con el material catalítico y debe poderse almacenar hasta a -11ºC sin precipitar.

Dichos objetivos y otros objetivos de la invención se alcanzan con el procedimiento, composición y utilización descritos a continuación. La invención se caracteriza además según las reivindicaciones de patente.

Existen dos tipos de tobera para atomizar un líquido. En el primer caso el líquido se rompe en gotas finas mediante un flujo rápido de aire o de otros gases; en el otro caso, el flujo de líquido mismo se comprime por una tobera estrecha a alta velocidad y de esta manera se agita formando gotitas finas.

Es conocido que se consiguen gotas extraordinariamente pequeñas mediante la reducción de la viscosidad del líquido. De la misma manera, una reducción de la tensión superficial influye sobre el diámetro de las gotas.

Dicho principio se utiliza para la pulverización de pinturas y barnices. Mediante una pulverización fina, seguida de una rápida elevación de la viscosidad mediante evaporación de una parte de los diluyentes puede conseguirse una adhesión resistente de la pintura a la superficie, a partir de una composición especial de los diluyentes. Se consigue una humectación uniforme de la superficie y una extensión rápida de la pintura mediante una tensión superficial baja de la pintura o barniz.

El agua presenta una tensión superficial relativamente alta, de aproximadamente 73 mN/m a temperatura ambiente. La adición de surfactantes al agua o a soluciones acuosas produce una depresión fuerte de la tensión superficial. Las partículas hidrófobas y las gotas hidrófobas por ejemplo de hollín o aceite, se encuentran atrapadas en la parte interna de las micelas formadas por los surfactantes.

Por lo tanto, se utiliza la adición de surfactantes para la producción de emulsiones, lociones y cremas. La eficacia de los detergentes y agentes limpiadores también se basa en este efecto.

El efecto deseado puede alcanzarse a concentraciones relativamente bajas, de entre 10-5 y 10-3 moles/l de surfactante, dependiendo del agente activo en superficie utilizado. Estas sustancias se denominan "agentes activos en superficie" o surfactantes porque tienden a desplazarse hasta la superficie impulsadas por motivos energéticos. La concentración en las capas próximas a la superficie puede ser de hasta 1.000 veces la concentración en masa. Sin embargo, el transporte hasta la superficie de las moléculas activas en superficie es una función del tiempo, al contrario que la depresión de la tensión superficial mediante adición de solventes orgánicos al agua tales como metanol o etanol (22, 6 mN/m) o acetona (23, 6 mN/m) .

La tensión superficial en el equilibrio se encuentra controlada por el transporte hasta la superficie de los surfactantes por... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de minimización del diámetro de las gotitas de una solución de urea durante la pulverización mediante la utilización de un surfactante, caracterizado porque se añade a la solución de urea una mezcla de surfactantes no iónicos que contiene una proporción de 10 a 40% en peso de compuestos de baja alcoxilación con un grado de alcoxilación de 2 a 5 y una proporción de 60 a 90% en peso de compuestos de elevada alcoxilación con un grado de alcoxilación de 8 a 20, preferentemente de 10 a 15, en el que la mezcla de surfactantes se forma a partir de aductos de alcohol graso y óxido de etileno y/o aductos de amina grasa y óxido de etileno y/o alquilfenoles etoxilados, y en el que la solución de urea correspondiente permanece estable durante un almacenamiento a temperaturas que descienden hasta -11ºC.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la mezcla de surfactantes se prepara a partir de aductos de óxido de etileno de alcoholes con una cadena de alquilo de 12 a 15 átomos de C.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la mezcla de surfactantes contiene una proporción de 40% de un oxoalcohol etoxilado con una cadena de alquilo de 13 átomos de C y un grado de etoxilación de 5 y una proporción de 60% de un oxoalcohol etoxilado con una cadena de alquilo de 13 átomos de C y un grado de etoxilación de 10.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la mezcla de surfactantes contiene una proporción de 33% de un oxoalcohol etoxilado con una cadena de alquilo de 13 átomos de C y un grado de etoxilación de 3 y una proporción de 67% de un oxoalcohol etoxilado con una cadena de alquilo de 13 átomos de C y un grado de etoxilación de 12.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la mezcla de surfactantes se añade a la solución de urea en una cantidad de 50 g/m3 a 2000 g/m3, preferentemente en una cantidad de 150 g/m3 a 300 g/m3.

6. Solución de urea con un surfactante, caracterizada porque la mezcla de surfactantes contiene una proporción de 10 a 40% en peso de compuestos de baja alcoxilación con un grado de alcoxilación de 2 a 5 y una proporción de 60% a 90% de compuestos de elevada alcoxilación con un grado de alcoxilación de 8 a 20, preferentemente de 10 a 15, y en el que la mezcla de surfactantes se forma a partir de aductos de alcohol graso y óxido de etileno y/o aductos de amina grasa y óxido de etileno y/o alquilfenoles etoxilados y la solución de urea correspondiente permanece estable durante un almacenamiento a temperaturas que descienden hasta -11ºC.

7. Solución de urea según la reivindicación 6, caracterizada porque la mezcla de surfactantes se prepara a partir de aductos de óxido de etileno de alcoholes con una cadena de alquilo de 12 a 15 átomos de C.

8. Solución de urea según la reivindicación 6, caracterizada porque la mezcla de surfactantes contiene una proporción de 40% de un oxoalcohol etoxilado con una cadena de alquilo de 13 átomos de C y un grado de etoxilación de 5 y una proporción de 60% de un oxoalcohol etoxilado con una cadena de alquilo de 13 átomos de C y un grado de etoxilación de 10.

9. Solución de urea según la reivindicación 6, caracterizada porque la mezcla de surfactantes contiene una proporción de 33% de un oxoalcohol etoxilado con una cadena de alquilo de 13 átomos de C y un grado de etoxilación de 3 y una proporción de 67% de un oxoalcohol etoxilado con una cadena de alquilo de 13 átomos de C y un grado de etoxilación de 12.

10. Solución de urea según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizada porque la solución de urea contiene una mezcla de surfactantes en una cantidad de 50 g/m3 a 2000 g/m3, preferentemente en una cantidad de 150 g/m3 a 300 g/m3.

11. Utilización de una mezcla de surfactantes en la que la mezcla de surfactantes contiene una proporción de 10 a 40% en peso de compuestos de baja alcoxilación con un grado de alcoxilación de 2 a 5, y una proporción de 60% a 90% de compuestos de elevada alcoxilación con un grado de alcoxilación de 8 a 20, preferentemente de 10 a 15, en una solución de urea, con el fin de minimizar el diámetro de las gotitas de una solución de urea añadida a un flujo de escape.

12. Utilización según la reivindicación 11, en la que la mezcla de surfactantes se prepara a partir de aductos de óxido de etileno de alcoholes con una cadena de alquilo de 12 a 15 átomos de C.

13. Utilización según la reivindicación 11, en la que la solución de urea contiene una mezcla de surfactantes en una cantidad de 50 g/m3 a 2000 g/m3, preferentemente en una cantidad de 150 g/m3 a 300 g/m3.