Procedimiento para la limpieza de filtros de partículas.

Procedimiento para la limpieza de filtros de partículas (10) que presentan una superficie catalíticamente activa (18),

caracterizado por las siguientes etapas:

- dejar actuar en la superficie catalíticamente activa una sustancia de limpieza absorbible en la superficie catalíticamente activa (19), que tiene una temperatura de evaporación o de descomposición superior a 100ºC e inferior a 300ºC, que no es inflamable y que como componente principal contiene un compuesto de nitrógeno que es una sustancia precursora de NH3, y

- calentar la sustancia de limpieza en la superficie catalíticamente activa (18) a una temperatura superior a su temperatura de evaporación o de descomposición.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/074089.

Solicitante: KIPP, JENS-WERNER.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: KLASHOFSIEDLUNG 3 33659 BIELEFELD ALEMANIA.

Inventor/es: KIPP, JENS-WERNER.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01D41/04 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01D SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda B03B, B03D, mesas o cribas neumáticas B03B, por vía seca B07; separación magnética o electrostática de materiales sólidos a partir de materiales sólidos o de fluidos, separación mediante campos eléctricos de alta tensión B03C; aparatos centrifugadores B04B;   aparato de vórtice   B04C; prensas en sí para exprimir los líquidos de las sustancias que los contienen B30B 9/02). › B01D 41/00 Regeneración, en el exterior del filtro, de la sustancia filtrante o de los elementos filtrantes utilizados en la filtración de fluidos líquidos o gaseosos. › de una sustancia filtrante rígida que no necesite soporte auxiliar.
  • B01D46/00 B01D […] › Filtros o procedimientos especialmente modificados para la separación de partículas dispersas en gases o vapores (elementos filtrantes B01D 24/00 - B01D 35/00; sustancia filtrante B01D 39/00; su regeneración en el exterior de los filtros B01D 41/00).
  • F01N3/023 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F01 MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN GENERAL; MAQUINAS DE VAPOR.F01N SILENCIADORES O DISPOSITIVOS DE ESCAPE PARA MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; SILENCIADORES O DISPOSITIVOS DE ESCAPE PARA MOTORES DE COMBUSTION INTERNA (disposiciones de conjuntos de propulsión relativas al escape de gases B60K 13/00; silenciadores de admisión de aire especialmente adaptados para motores de combustión interna, o con dispositivos para estos motores F02M 35/00; protección contra ruidos en general o amortiguamiento de los mismos G10K 11/16). › F01N 3/00 Silenciadores o aparatos de escape que incluyen medios para purificar, volver inofensivos o cualquier otro tratamiento de los gases de escape (control eléctrico F01N 9/00; dispositivos de control o diagnóstico para los aparatos de tratamiento de gases de escape F01N 11/00). › utilizando medios para regenerar los filtros, p. ej. quemando las partículas capturadas.
  • F01N3/035 F01N 3/00 […] › con reactores catalíticos.

PDF original: ES-2545406_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la limpieza de filtros de partículas.

La invención se refiere a un procedimiento para la limpieza de filtros de partículas que presentan una superficie catalíticamente activa, especialmente filtros de partículas de gases de escape para motores diesel.

Los vehículos y las máquinas de trabajo accionados por motores diesel han de dotarse de filtros de partículas de gases 5 de escape. El estándar actual se denomina EURO 5, el nivel siguiente se denomina EURO 6 y se introducirá en breve. Pese a muchos avances técnicos, existe una necesidad de limpieza para estos filtros. La necesidad de limpieza es tanto mayor, cuantos más trayectos cortos se recorren. En estos trayectos, el motor diesel no alcanza las temperaturas que garantizan la combustión de las partículas de gases de escape, generalmente hollín. La limpieza de los filtros se realiza generalmente de tal manera que, una vez desmontados del vehículo, los filtros se calientan a hasta 600º en un horno 10 adecuado para quemar el hollín. Durante ello, frecuentemente se produce una deformación de la carcasa del filtro que dificulta el montaje posterior. La ceniza que queda en el filtro se elimina entonces por ejemplo soplando con aire comprimido. Para ello, al menos en el caso de filtros de automóviles, hay que abrir la carcasa del filtro para poder orientar la tobera hacia las superficies filtrantes. El procedimiento es laborioso y engorroso, tanto más que frecuentemente hacen falta varios procesos de combustión y de soplado para conseguir un éxito de limpieza aceptable. 15

Por la patente WO2008/131573A1 se dio a conocer un procedimiento con el que el filtro se puede regenerar de forma continua estando en marcha el vehículo. Dado que durante el funcionamiento normal del motor, la temperatura de los gases de escape no es suficiente para la regeneración térmica del filtro, corriente arriba del filtro se introduce en la tobera un combustible adicional que se oxida catalíticamente en la superficie catalíticamente activa.

Una alternativa a la regeneración térmica del filtro es la regeneración mediante NO2.Para la realización de este 20 procedimiento, para la capa catalíticamente activa del filtro debe elegirse un material de catalizador con el que se consiga una elevada tasa de producción de NO2.

Por la patente DE103212990A1 se dio a conocer un procedimiento en el que el filtro se lava con un líquido de limpieza y después se seca por calentamiento.

La patente EP2166203 da a conocer la adición por mezcla de una solución de urea acuosa al gas de escape caliente. 25 La urea sirve de precursor de amoniaco que por reducción catalítica selectiva contribuye a la descomposición de óxidos de nitrógeno en nitrógeno y vapor de agua.

La invención tiene el objetivo de proporcionar un procedimiento sencillo y económico para la limpieza de filtros de gases de escape.

Este objetivo se consigue mediante un procedimiento con las siguientes etapas: 30

- dejar actuar en la superficie catalíticamente activa una sustancia de limpieza absorbible en la superficie catalíticamente activa, que tiene una temperatura de evaporación o de descomposición superior a 100ºC e inferior a 300ºC, que no es inflamable y que como componente principal contiene un compuesto de nitrógeno que es una sustancia precursora de NH3, y - calentar la sustancia de limpieza en la superficie catalíticamente activa a una temperatura superior a 35 su temperatura de evaporación o de descomposición.

En el procedimiento según la invención, la sustancia de limpieza se aplica en la superficie catalíticamente activa sin que el filtro se lave con esta sustancia. De esta manera, se reducen notablemente la duración del procedimiento y el consumo de material. El efecto del procedimiento consiste en que la sustancia de limpieza entra en acción recíproca con la superficie catalíticamente activa, pudiendo catalizar el material catalíticamente activo, dado el caso, una 40 descomposición de la sustancia de limpieza y/o una reacción de dicha sustancia con las impurezas adheridas a la superficie catalíticamente activa. En cualquier caso, por la adsorción de la sustancia de limpieza en la superficie catalíticamente activa se afloja la adherencia de las impurezas a dicha superficie. Mediante el calentamiento, la sustancia de limpieza se elimina entonces de la superficie catalíticamente activa junto a las impurezas o los productos de descomposición de éstas. Dado que, para este fin, la sustancia de limpieza tiene que calentarse sólo a como máximo 45 300ºC, se consigue también un notable ahorro de energía y se evita un daño del filtro.

Algunos modos de realización ventajosos se indican en las reivindicaciones subordinadas.

La sustancia de limpieza puede ser una solución acuosa no electrolítica que se aplica en forma líquida en la superficie catalíticamente activa. En este contexto, un compuesto de nitrógeno se denominará "no electrolítico" si su constante de disociación es inferior a aprox. 210-5, lo que corresponde aproximadamente a la constante de disociación de ácido 50 acético. Sin embargo, la sustancia de limpieza también puede ser una sustancia sólida que se aplica en la superficie catalizadora como granulado de granos finos o por vaporización. Preferentemente, la temperatura de descomposición o de evaporación, al menos para el componente principal de la sustancia de limpieza, es inferior a 180ºC, especialmente preferible inferior a 140ºC.

Como sustancia de limpieza se utiliza una sustancia precursora de NH3. La sustancia de limpieza no debe ser tóxica ni inflamable. Resulta adecuada por ejemplo la diamida del ácido carbónico. Para preparar la solución acuosa se debe usar agua desmineralizada.

Para impregnar el filtro con la sustancia de limpieza se puede usar un procedimiento de aplicación de chorro mediante 5 un gas portador, por ejemplo aire comprimido, al que se añade la solución líquida o el granulado. Opcionalmente, también se puede utilizar un procedimiento de pulverización sin la ayuda de un gas portador, o bien, el líquido se bombea a través de filtro o simplemente se vierte sin presión en el filtro, o bien, el filtro se sumerge en el líquido.

En un modo de realización, el filtro se desmonta del vehículo, se impregna con la sustancia de limpieza y a continuación se calienta en un horno. Durante ello, la mayor parte de las impurezas pasa a la fase gaseosa y escapa de la sustancia 10 de limpieza junto al vapor o a los productos de descomposición. Las impurezas que queden eventualmente estarán presentes entonces ya sólo de una manera suelta en el filtro y se pueden eliminar sin problemas, por ejemplo mediante un simple vuelco del filtro, mediante vibración, golpeteo, aspiración o soplado por medio de aire comprimido.

En otra variante del procedimiento, el filtro puede permanecer montado en el vehículo. Entonces, la sustancia de limpieza se introduce en el filtro, preferentemente en forma de una solución acuosa, en un momento en que el filtro 15 presenta todavía una temperatura relativamente alta después de una marcha prolongada del motor del vehículo. Mientras una parte del agua se evapora, se enfría la superficie catalíticamente activa del filtro, de manera que el componente de la sustancia de limpieza se puede precipitar sobre ésta. Una vez finalizado el suministro de líquido, el calor residual acumulado en el catalizador hace que las superficies activas se vuelvan a calentar causando la evaporación o la descomposición de la sustancia de limpieza. 20

A continuación, se describe en detalle un ejemplo de realización con la ayuda del dibujo.

Muestran:

la figura 1 una sección esquemática a través de un filtro durante una primera etapa del procedimiento según la invención;

la figura 2 una etapa de secado para el filtro; 25

la figura 3 una etapa para la limpieza en seco mecánica del filtro; y la figura 4 un diagrama esquemático de un modo de realización modificado del procedimiento.

El filtro 10 representado en la figura 1, por ejemplo un filtro de gases de escape de un turismo con motor diesel, presenta una carcasa 12 de metal abierta por ambos extremos, cuyas paredes están revestidas en el lado interior con esteras 14 termorresistentes y que aloja el cuerpo de filtro 16 de un material cerámico poroso, cuyas superficies 18 de 30 acción filtrante presentan un recubrimiento catalíticamente activo. Al cabo de un uso prolongado del filtro, las superficies 18 llevan adheridas partículas de hollín no representadas.

Para la limpieza, el filtro 10 se desmonta de la instalación de gases de escape del vehículo y con una tobera de chorro 20 se introduce a chorro en el cuerpo de filtro 16 una mezcla... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la limpieza de filtros de partículas (10) que presentan una superficie catalíticamente activa (18) , caracterizado por las siguientes etapas:

- dejar actuar en la superficie catalíticamente activa una sustancia de limpieza absorbible en la superficie catalíticamente activa (19) , que tiene una temperatura de evaporación o de descomposición 5 superior a 100ºC e inferior a 300ºC, que no es inflamable y que como componente principal contiene un compuesto de nitrógeno que es una sustancia precursora de NH3, y

- calentar la sustancia de limpieza en la superficie catalíticamente activa (18) a una temperatura superior a su temperatura de evaporación o de descomposición.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la sustancia de limpieza presenta una temperatura de 10 evaporación o de descomposición inferior a 180º.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que la sustancia de limpieza presenta una temperatura de evaporación o de descomposición inferior a 140º.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la sustancia de limpieza se introduce en forma líquida en el filtro (10) . 15

5. Procedimiento según la reivindicación 4, en el que la sustancia de limpieza está disuelta en agua.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la sustancia de limpieza se introduce en el filtro (10) a chorro mediante un grupo de chorro (18; 42) .

7. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el filtro (10) se calienta en un horno (22) .

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la sustancia de limpieza se introduce en el 20 filtro (10) en forma de una solución acuosa, mientras el filtro presenta una temperatura superior a la temperatura de evaporación o de descomposición de la sustancia de limpieza, reduciéndose la temperatura de la superficie catalíticamente activa (18) temporalmente por debajo de la temperatura de evaporación o de descomposición por la introducción de la sustancia de limpieza.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que después del calentamiento de la 25 sustancia de limpieza se realiza una limpieza en seco mecánica del filtro (10) .


 

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