TRATAMIENTO DE CORRIENTES DE ESCAPE.

Un procedimiento para tratamiento de corrientes de escape que comprende:

inyectar una corriente de reductor en una cámara (12) de escape que comprende una corriente de escape que contiene óxido de nitrógeno; poner en contacto una composición que comprende la corriente de reductor y la corriente de escape con un catalizador (20) y disminuir una concentración del óxido de nitrógeno en la composición que comprende la corriente de reductor y la corriente de escape; en el que la corriente de reductor comprende un reductor hidrocarburo y agua; caracterizado porque: el reductor hidrocarburo se inyecta en forma líquida y/o gaseosa y el agua se inyecta como líquido y/o vapor y en la que una cantidad del agua en la corriente de reductor es 0,01 a 15 por ciento en volumen (% volumen) en base al número total de moles de la corriente de reductor

La presente divulgación se refiere a un tratamiento de la corriente de escape y más en particular a sistemas y a procedimientos para la reducción de las emisiones de óxido de nitrógeno.

Los gases de combustión de motores de combustión interna son una fuente de contaminación del aire cuando se descargan a la atmósfera. Una clase de contaminantes, colectivamente referidos como óxidos de nitrógeno (NOx), incluye óxido nítrico / monóxido de nitrógeno (NO) y dióxido de nitrógeno (NO2). Se sabe que estos gases son precursores de la niebla tóxica. De acuerdo con esto, se están implementando regulaciones progresivamente más rigurosas en un esfuerzo para reducir, y eventualmente eliminar, la concentración de NOx en emisiones de escape.

Se han propuesto numerosos procedimientos para controlar las emisiones de NOx. Un área particular de foco ha estado en el tratamiento de la corriente de escape post-combustión para producir menos gases regulados que con posterioridad se pueden liberar a la atmósfera. Los sistemas de reducción catalítica selectiva (RCS) requieren la adición de un reactivo químico que es un agente reductor o reductor, para mezclar y reaccionar con la corriente de escape en un catalizador para convertir el NOx en gases no regulados tales como nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono si es reductor a base de carbono y/o vapor de agua.

En un sistema ideal, las concentraciones de NOx y reductor serían exactamente iguales a sus valores estequiométricos, uniformemente por la corriente completa de escape con un tiempo de residencia del catalizador suficientemente largo (es decir, tiempo de exposición de los agentes reaccionantes al catalizador), eficaz para la reacción completa del NOx y el reductor a los gases no regulados. El resultado sería cero NOx y cero reductor dejando el catalizador y liberado a la atmósfera. Sin embargo, en la práctica, hay diversas limitaciones en la consecución de concentraciones uniformes. Una de dichas limitaciones es la oxidación o combustión parcial espontánea del reductor, en presencia de oxígeno, en fuentes puntuales inmediatamente después de la introducción en la corriente de escape caliente. Esto puede dar como resultado una utilización ineficaz del redactor y la reducción ineficaz de NOx.

De acuerdo con esto, existen muchos retos para las tecnologías de control de las emisiones que reducen el NOx. Uno de esos retos es desarrollar un procedimiento que maximice la reducción de gases no regulados, al tiempo que se asegura la seguridad y se minimiza el uso ineficaz del reductor.

La patente de EE.UU. 5.788.936 divulga un procedimiento de tratamiento de corrientes de escape que comprende: inyectar una corriente de reductor en una cámara de escape que comprende una corriente de escape que contiene óxido de nitrógeno; poner en contacto una composición que comprende la corriente de reductor y la corriente de escape con un catalizador y disminuir una concentración de óxido de nitrógeno en la composición que comprende la corriente de reductor y la corriente de escape; la corriente de reductor comprende un reductor hidrocarburo y agua.

En la presente memoria se desvela un procedimiento de acuerdo con la invención según la reivindicación 1.

Un sistema de tratamiento de corrientes de escape según la invención es como se reivindica en la reivindicación 6.

La invención se describirá ahora con mayor detalle, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos en que:

la figura 1 es una representación esquemática de una ruta de escape para un motor de turbina de gas;

la figura 2 es una representación del cambio en el tiempo de ignición para un reductor de propeno frente a la temperatura para dos relaciones diferentes de agua a propeno;

la figura 3 es una representación gráfica del cambio en la concentración de reductor de propeno después de un segundo frente a la temperatura, para dos relaciones diferentes de agua a propeno;

la figura 4 es una representación gráfica de diversas velocidades de conversión y concentraciones finales de composiciones que contienen nitrógeno para tres relaciones diferentes de carbono a NO y

la figura 5 es una representación gráfica de diversas velocidades de conversión y concentraciones finales de composiciones que contienen nitrógeno para tres concentraciones diferentes de partida de NO en la corriente de escape.

En la presente descripción se desvelan sistemas y procedimientos para el tratamiento de una corriente de escape para disminuir la concentración de óxidos de nitrógeno (NOx) liberados a la atmósfera. A diferencia de la técnica anterior, los sistemas y procedimientos desvelados en la presente memoria se basan en general en la inyección conjunta de una corriente de reductor que comprende un reductor hidrocarburo y agua en la corriente de escape. La presencia de agua junto con el reductor hace ventajosamente que el reductor sea menos inflamable y se disminuye

o elimina toda combustión peligrosa del reductor. En estas circunstancias deseables, puede tener lugar una conversión más preocupada por la seguridad y más eficazmente reductora de NOx a gases no regulados, tales como nitrógeno, oxígeno y/o vapor de agua.

Como se usa en la presente memoria, la expresión “corriente de escape” se refiere en general a una composición que comprende NOx producido por un proceso de combustión. La corriente de escape puede comprender además monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), nitrógeno molecular (N2), oxígeno molecular (O2), que puede servir como combustible de combustión para el reductor hidrocarbonado a temperaturas aumentadas o una combinación que comprende al menos uno de los anteriores. Además, también puede estar presente en la corriente de escape combustible no quemado o quemado de manera incompleta.

También, como se usa en la presente memoria, los términos “primer”, “segundo” y similares no indican ningún orden de importancia, sino que más bien se usan para distinguir un elemento de otro y los términos “el”, “un” y “uno” no indican una limitación de cantidad, sino que más bien indican la presencia de al menos uno de los artículos referidos. Además, todos los intervalos desvelados en la presente memoria incluyen los extremos y son independientemente combinables.

En una realización, el procedimiento de tratamiento de la corriente de escape comprende inyectar una corriente de reductor que comprende un reductor hidrocarburo y agua en la cámara de escape que comprende la corriente de escape que comprende un NOx; mezclar la corriente de reductor con la corriente de escape; poner en contacto una composición que comprende la corriente de reductor y la corriente de escape mezcladas con un catalizador y disminuir la concentración de NOx en la composición.

Se hace referencia ahora a la figura 1, en la que se representa una realización ejemplar de una ruta 10 de escape para un motor de turbina de gas. Aunque se haga referencia en la presente memoria a motores de turbina de gas, se considera que los sistemas y procedimientos se pueden emplear en cualquier aplicación en que pueda ser deseable reducir las emisiones de NOx, tal como en un vehículo a motor, una locomotora, una caldera, un calentador del procedimiento, incinerador, horno de vidrio, horno de cemento, generador de corrientes del campo de los aceites, generador estacionario y similares.

La ruta 10 de escape incluye una cámara 12 de escape y una inyección y bloque 14 de control, que están en comunicación de fluidos. La cámara 12 de escape comprende una entrada 16 de la corriente de escape y una salida

18. La cámara de escape comprende además una red 22 de inyección, situada aguas abajo de la entrada 16, en comunicación de fluidos con la inyección y bloque 14 de control y un catalizador 20, situado aguas abajo de la red 22 de inyección pero aguas arriba de la salida 18. La corriente de escape se produce a partir del procedimiento de combustión y fluye a la cámara 12 de escape vía la entrada 16 hacia el catalizador 20. Cuando se inyecta la corriente de reductor a la cámara 12 de escape desde la inyección y bloque 14 de control vía una pluralidad de boquillas de inyección (no mostrado) de la red 22 de inyección, se puede mezclar con la corriente de escape en la región aguas abajo de la red 22 de inyección y aguas arriba del catalizador 20. Cuando la mezcla que comprende la corriente de reductor y la... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para tratamiento de corrientes de escape que comprende:

inyectar una corriente de reductor en una cámara (12) de escape que comprende una corriente de escape que contiene óxido de nitrógeno;

poner en contacto una composición que comprende la corriente de reductor y la corriente de escape con un catalizador (20) y disminuir una concentración del óxido de nitrógeno en la composición que comprende la corriente de reductor y la corriente de escape;

en el que la corriente de reductor comprende un reductor hidrocarburo y agua; caracterizado porque: el reductor hidrocarburo se inyecta en forma líquida y/o gaseosa y el agua se inyecta como líquido y/o vapor y en la que una cantidad del agua en la corriente de reductor es 0,01 a 15 por ciento en volumen (% volumen) en base al número total de moles de la corriente de reductor.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además mezclar el reductor hidrocarburo y agua para formar una mezcla previa a la inyección.

3. El procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, que comprende además calentar el hidrocarburo y/o agua previamente a la inyección.

4. El procedimiento según la reivindicación 1, 2 ó 3, en el que la cámara (12) de escape es una porción de un motor de turbina.

5. El procedimiento según cualquier reivindicación precedente, en el que una temperatura de la corriente de escape es aproximadamente 150 a aproximadamente 1.100ºC.

6. Un sistema de tratamiento de corrientes de escape, que comprende:

una cámara (12) de escape que comprende un catalizador (20);

una corriente de escape que comprende un óxido de nitrógeno y una corriente de reductor;

en el que la corriente de reductor comprende un reductor hidrocarburo y agua; caracterizado porque: el reductor hidrocarburo se inyecta en forma líquida y/o gaseosa y el agua se inyecta como líquido y/o vapor y en el que una cantidad del agua en la corriente de reductor es 0,01 a 15 por ciento en volumen (% vol) en base al número total de moles de la corriente de reductor.