BR112016018043B1

BR112016018043B1 - Sistema de redução catalítica seletiva, e, método para reduzir a quantidade de óxidos de nitrogênio formados no escape de um motor

Info

Publication number: BR112016018043B1
Application number: BR112016018043-7A
Authority: BR
Inventors: Daniel KUEGEL; Ilir PILURI; Dirk Reichert
Original assignee: Johnson Matthey Catalysts (Germany) Gmbh
Priority date: 2014-02-06
Filing date: 2015-02-05
Publication date: 2023-04-11
Also published as: KR20160118294A; JP6518677B2; CN106170612A; JP2017506304A; EP3102800A1; KR102293521B1; GB2525069A; GB201501903D0; GB2525069B; CN106170612B; WO2015118330A1; US9616383B2; BR112016018043A8; BR112016018043A2; RU2016135766A; RU2016135766A3; DE102015202091A1; RU2673030C2; EP3102800B1; US20150217230A1

Abstract

SISTEMA DE REDUÇÃO CATALÍTICA SELETIVA, E, MÉTODO PARA REDUZIR A QUANTIDADE DE ÓXIDOS DE NITROGÊNIO FORMADOS NO ESCAPE DE UM MOTOR. Um sistema de redução catalítica seletiva (SCR) compreende um reator de SCR (3), compreendendo pelo menos um catalisador de SCR e está em comunicação com o sistema de fluxo de entrada (1) e o módulo de vaporizador, um sistema de fluxo de entrada (1), compreendendo uma ou mais entradas para gases de escape de um motor, em que o fluxo de gases através de pelo menos um duto de escoamento (11, 12) é localizado ao longo do reator de SCR (3) e provê calor para o módulo de vaporizador e é introduzido no reator de SCR após a introdução de uma corrente de gás carregada de amônia e depois passando através de uma pluralidade de placas defletoras para prover um perfil de concentração de gás uniforme através da seção transversal do reator de SCR (3), e um módulo de vaporizador, compreendendo um meio para introduzir ureia em um pré-reator aquecido no qual é pelo menos parcialmente decomposta e antes da introdução da corrente de gás de escape para o reator de SCR (3).

Description

Breve Descrição da Invenção

[001] A invenção refere-se a um sistema de Redução Catalítica Seletiva (SCR) de óxidos de nitrogênio (NOx) no escape rico em oxigênio dos motores de combustão interna, tais como diesel e gás para aplicações de geração de energia (estacionária) marítima e para locomotiva.

Fundamentos da Invenção

[002] A redução catalítica seletiva (SCR) de óxidos de nitrogênio (NOx) nos gases residuais é utilizada em muitas indústrias em todo o mundo para cumprir a legislação nacional e internacional de emissão. Os óxidos de nitrogênio formados no processo de combustão de combustíveis fósseis e renováveis são reduzidos com um redutor, tal como amônia, sobre uma superfície catalítica. Vários catalisadores têm sido usados em uma variedade de substratos, tais como os óxidos de vanádio, zeólitos submetidos à troca de íons, etc. Os catalisadores podem ser preparados em diferentes formulações e podem estar presentes em diferentes formas, tais como substratos de metal alveolares revestidos ou extrusados, etc. Um dos principais fatores que determina a seleção do catalisador apropriado é a temperatura do gás residual. Enquanto a amônia é preferida como um redutor, o uso direto de amônia é problemático devido à natureza prejudicial da amônia gasosa. Por isso, as substâncias que são fáceis de manipular e se decomporem para formar amônia, quando injetadas nos gases residuais quentes são normalmente utilizadas. Por exemplo, uma solução de ureia aquosa se decompõe a temperaturas acima de 140°C para formar amônia e ácido isociânico (HNCO), que, em seguida, se hidrolisa para formar amônia e dióxido de carbono. No entanto, a geração de amônia a partir de uma solução de ureia aquosa é um processo relativamente lento. Se o tempo de residência de ureia na corrente de gás quente é muito curto, isto pode conduzir à precipitação nas paredes do reator ou pior sobre o catalisador. Por conseguinte, os dutos de injeção relativamente longos com um comprimento de vários metros são localizados a montante do catalisador real usado no estado atual das aplicações de SCR da técnica. Estes longos dutos são tipicamente um tubo reto através do qual o escape escoa e nos quais o redutor é injetado na corrente de gás quente por meio de um injetor ou uma lança.

[003] Os sistemas de SCR descritos acima têm sido geralmente usados em sistemas grandes, estacionários, tais como usinas de energia. Os sistemas de SCR menores têm sido usados em aplicações automotivas e em motores geralmente inferiores a 600 kW. Estes sistemas de SCR menores têm configurações diferentes devido aos volumes de escape inferiores e, por conseguinte, um fluxo de massa menor do redutor necessário para ser introduzido no sistema. Recentemente, os regulamentos de emissão para os motores a diesel e a gás de 500 a 4500 quilowatts (kW) foram estabelecidos para os setores de geração de energia, marítimo, e fora da estrada. Atualmente, os sistemas utilizados em motores destes estas consistem de um tubo de escape longo (até cerca de 10 m), com um diâmetro grande (até cerca de 0,6 m) e um reator de SCR localizado no fluxo do gás de escape. Uma solução de ureia aquosa é injetada diretamente no gás de escape por meio de uma lança. A ureia subsequentemente se converte em amônia no fluxo de gás de escape total. Para conseguir um padrão de concentração de amônia uniforme ao longo da seção transversal do catalisador, o fluxo é deliberadamente perturbado por misturadores estáticos. Muitas vezes, a amônia é introduzida diretamente através de uma grade de injeção de amônia (AIG) para o fluxo de escape total antes de ser passado através de um ou vários misturadores e, em seguida, no catalisador de SCR. As distribuições de fluxo irregulares podem resultar em pontos com seções de baixa temperatura conduzindo à precipitação ou corrosão a partir da ureia parcialmente decomposta. Estas perdas de ureia também resultar em uma diminuição na atividade de conversão de NOX porque o material precipitado não pode participar na reação para converter ureia à amônia.

[004] O espaço é um fator crucial em aplicações para setores de geração de energia, marinha e fora da estrada e o uso do espaço pode afetar a economia da operação nestes setores. Por exemplo, um superiate ou uma balsa pode perder espaço para passageiro diretamente resultando em rendimento perdido. As escavadeiras e os caminhões de mineração de grande porte seriam necessários para reduzir as cargas que eles podem mover ou transportar, resultando na necessidade de realizar escavações adicionais ou fazer viagens adicionais de modo a mover a mesma quantidade de material. Em certos veículos, como rebocadores, as salas de máquinas não podem ter o espaço necessário para instalar o estado atual da instalação da SCR da técnica.

[005] O sistema de SCR compacto aqui descrito permite a utilização de ureia na redução dos níveis de óxidos de nitrogênio (NOx) em gases de escape, utilizando um processo de SCR em motores tendo um tamanho em que restrições de espaço do sistema pós-tratamento do escape anteriormente tinha sido um obstáculo à sua utilização. Uma das vantagens do sistema de SCR compacto aqui descrito é que o sistema, além de ser capaz de ser usado com novos motores nos setores acima descritos, permitem também a instalação de sistemas de pós-venda de modo que os motores existentes serão capazes de reduzir suas emissões também.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[006] De acordo com um aspecto, a invenção provê um sistema de Redução Catalítica Seletiva (SCR) compreendendo um reator de SCR, um sistema de fluxo de entrada, e um módulo de vaporizador, em que a. o reator de SCR compreende pelo menos um catalisador de SCR e está em comunicação com o sistema de fluxo de entrada e o módulo de vaporizador, b. o sistema de fluxo de entrada compreende uma ou mais entradas para gases de escape de um motor, em que a entrada é configurada para distribuir o fluxo de gases através de pelo menos um duto de escoamento localizado ao longo do reator de SCR, em que o fluxo de gases de escape através dos dutos de escoamento acerca do SCR provê calor para o módulo de vaporizador na qual a ureia ou um precursor de amônia é introduzida(o) no módulo de vaporizador para ser convertida(o) em amônia antes de ser introduzido no reator de SCR, e o fluxo dos gases em cada um dos dutos de escoamento é introduzido no reator de SCR após a introdução de uma corrente de gás carregada de amônia e depois de passando através de uma pluralidade de placas defletoras para prover uma velocidade do gás e o perfil de concentração aproximadamente uniformes ao longo da seção transversal do reator de SCR, e c. um módulo de vaporizador que compreende um meio para introduzir ureia, ou um precursor de amônia, para um pré-reator aquecido no qual está pelo menos parcialmente decomposto e, subsequentemente, introduzido em uma corrente de gás de escape, antes da introdução da corrente de gás de escape ao reator de SCR.

[007] Um sistema de redução catalítica seletiva compacto compreendendo um reator de SCR, um sistema de fluxo de entrada, e um módulo de vaporizador, é descrito, no qual uma corrente de gás de escape tratado a quente é usada para prever a decomposição da ureia em seus componentes ativos, incluindo amônia. O sistema permite um tempo de residência relativamente longo da ureia/amônia no módulo de vaporizador antes do redutor ser alimentado para os gases de escape que, subsequentemente, são passados para um catalisador de SCR em um reator de SCR. O reator de SCR compreende pelo menos um catalisador de SCR e está em comunicação com o sistema de fluxo de entrada e o módulo de vaporizador. O sistema de fluxo de entrada compreende uma ou mais entradas para os gases de escape para entrada de um motor. A entrada é configurada para distribuir o fluxo de gases para correntes de escoamento através de dutos de escoamento ao longo do reator de SCR. O fluxo de gases residuais através de dutos de escoamento ao longo da SCR provê calor adicional ao módulo de vaporizador para volatilizar uma solução de ureia ou um precursor de amônia, introduzida(o) no módulo de vaporizador que é também aquecida(o) por uma corrente de escape quente limpo. Os dutos de escoamento e contêm uma série de defletores que podem controlar o tempo de percurso dos gases no sistema em algumas formas de realização. Ureia ou um precursor amônia é introduzida(o) em uma corrente de gás que foi passada através do reator de SCR em um módulo de vaporizador. Ali, a ureia volatilizada ou um precursor de amônia é misturada(o) com a corrente de gases quentes que foi passada(o) através do reator de SCR e se converteu em amônia. O gás contendo amônia do módulo de vaporizador é misturado com os gases de escape nos dutos de escoamento. Os gases combinados são misturados e, em seguida, introduzidos no reator de SCR, onde a mistura de gases tem uma velocidade de gás e um perfil de concentração aproximadamente uniformes ao longo da seção transversal do reator de SCR. O sistema não utiliza uma grade de injeção de amônia (AIG), uma vez que é frequentemente usado em processos de SCR tradicionais. Depois de passar através do catalisador de SCR, os gases de escape tratados são divididos em um fluxo primário, que é exaurido do sistema, e um fluxo secundário, que é passado para o módulo de vaporizador.

[008] Muitos dos aspectos preferidos da invenção são descritos abaixo. As composições equivalentes são contempladas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[009] A invenção será melhor compreendida e as suas vantagens serão mais evidentes a partir da descrição detalhada a seguir, especialmente quando feita com os desenhos anexos.

[0010] A fig. 1 é uma representação esquemática de uma forma de realização de um sistema de SCR compacto, onde o fluxo de entrada é transferido através de dois dutos de escoamento para a parte de trás do sistema onde dá a volta e passa ao longo do catalisador de SCR; uma porção de gás de escape limpo é misturada com ureia e, em seguida, introduzida na corrente de gás de escape antes de passar através do catalisador.

[0011] A fig. 2 é uma representação esquemática tridimensional de uma forma de realização de um sistema de SCR compacto onde a corrente de gás de escape é passada através de dois dutos de escoamento em ambos os lados do reator antes de uma mistura de gases de escape limpos e a ureia é introduzida no gás de escape, antes da passagem pelo catalisador.

[0012] A fig. 3 é uma representação esquemática de uma forma de realização de um duto de escoamento, no qual o tempo de percurso do gás de escape, antes da introdução de amônia, é aumentado através dos defletores de fluxo paralelo antes da passagem pelo catalisador.

[0013] A fig. 4 é uma representação esquemática de uma forma de realização de uma placa de fluxo angulada na parte de trás do sistema de SCR compacto, que permite distribuição de momento relativamente homogênea a montante do catalisador.

[0014] A fig. 5 é uma vista lateral de uma forma de realização de um sistema de SCR compacto, onde uma porção de gás de escape limpo é misturado com ureia e, em seguida, reintroduzida no gás de escape, antes da passagem pelo catalisador.

[0015] A fig. 6 é uma representação esquemática de uma vista de topo de uma forma de realização de um módulo de vaporizador, em que o tubo do vaporizador de ureia tem um comprimento que é de aproximadamente duas vezes o comprimento do tubo mostrado na Figura 2.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0016] A invenção refere-se a um sistema de redução catalítica seletiva compacto (RCS) para a redução de NOx, no qual uma corrente de gás de escape tratado a quente é usada para prover decomposição da ureia em seus componentes ativos, incluindo amônia. Um sistema compacto compreendendo um reator de SCR, um sistema de fluxo de entrada, e um módulo de vaporizador, é descrito. O reator de SCR compreende pelo menos um catalisador de SCR e está em comunicação com o sistema de fluxo de entrada e o módulo de vaporizador. O sistema de fluxo de entrada é localizado adjacente a pelo menos quatro lados do reator de SCR e é configurado para prover um fluxo aproximadamente uniforme do gás de escape através do catalisador e para prover calor ao módulo de vaporizador. O módulo de vaporizador é configurado para permitir a conversão da ureia em amônia e para contactar a amônia com os gases de escape no reator de SCR. A configuração do sistema compacto permite a decomposição do precursor do redutor em redutor ativo antes da injeção de redutor ao fluxo de escape principal, resultando em uma distância mais curta necessária para mistura e um sistema mais compacto comparado com o sistemas do estado da técnica utilizados com motores de 500 para 4500 de quilowatts (kW).

[0017] A invenção provê um sistema de SCR compreendendo um reator de SCR, um sistema de fluxo de entrada, e um módulo de vaporizador. Existem várias formas de realização que serão descritas em formas preferidas. Um sistema de fluxo de entrada é localizado adjacente a pelo menos quatro lados do reator de SCR e é configurado para prover um fluxo aproximadamente uniforme do gás de escape através do catalisador e prover calor adicional ao módulo de vaporizador. O módulo de vaporizador é configurado para permitir a conversão da ureia em amônia e para contactar a amônia com os gases de escape a montante do catalisador de SCR. A configuração do sistema permite um tempo de decomposição maior do precursor do redutor no sistema comparado com os sistemas do estado da técnica utilizados com motores de 500 a 4500 quilowatts (KW) com uma projeção similar.

[0018] O sistema provê um reagente, de preferência amônia, que pode reagir com compostos presentes no gás de escape para reduzir os níveis de NOX no gás. Em uma forma de realização, o reagente é formado convertendo um composto que pode formar amônia, tal como ureia, no reagente na fase gasosa, combinando o gás contendo o reagente com o gás de escape contendo de NOX e, em seguida, passando os gases combinados através de um catalisador de SCR em um reator de SCR. A fim de converter a ureia em amônia, uma solução de ureia aquosa é injetada em um fluxo de gás quente onde a água e a ureia se volatilizam e se tornam presentes no gás quente como vapores. O sistema provê um meio para controlar a introdução de ureia ou de um precursor de amônia. O gás limpo quente utilizado para vaporizar a solução de ureia é obtido do gás limpo formado após a mistura de amônia e gás de escape passarem pelo catalisador de SCR. O calor do gás limpo e do gás bruto por transferência de calor para o módulo de vaporizador vaporiza água e ureia e converte ureia em amônia. O termo gás de escape “bruto” é usado para descrever gás de escape antes de ter sido tratado. O termo gás de escape "limpo" entende-se para descrever gás de escape depois de ter sido passado pelo catalisador de SCR na presença de um redutor. O módulo de vaporizador pode compreender um meio para remover uma porção do gás de escape limpo que sai do reator de SCR, um meio para coletar a porção do gás de escape limpo sob pressão, um meio para alimentar o gás de escape limpo pressurizado para um tubo do vaporizador e um meio para injetar ureia ou um precursor de amônia para o gás de escape limpo no tubo do vaporizador. O fluxo de massa e a temperatura do gás limpo e o tempo de residência da ureia ou do precursor de amônia na corrente de gás quente são suficientes para alcançar a evaporação total da água e a decomposição térmica da ureia ou do precursor de amônia. O módulo de vaporizador pode injetar uma solução de ureia aquosa. A amônia pode ser introduzida em ambos os dutos de escoamento e passagens para o reator.

[0019] O aparelho e o processo aqui descritos são eficazes com ureia, mas podem utilizar outros reagentes de redução de NOx, formando amônia ou outros reagentes de redução de NOx, capazes de formar um gás reagente após aquecimento. As reações que ocorrem são bem conhecidos na técnica. Um sumário destas reações é descrito na Patente US Nos 8.105.560 e 7.264.785, que um dos quais é incorporado por referência na sua totalidade.

[0020] O termo "ureia" pretende incluir ureia, CO((NH2)2) e reagentes que são equivalentes a ureia porque formam amônia e HNCO quando aquecidos. Outros reagentes de redução de NOx conhecidos na técnica também podem ser utilizados. Em uma outra forma de realização, reagentes de redução de NOx que não formam ureia ou HNCO, mas reagem com compostos presentes no gás de escape para reduzir os níveis de NOx, podem ser utilizados.

[0021] O volume de solução de ureia introduzido depende do fluxo de massa de NOx e a concentração de ureia na solução. A quantidade de ureia introduzida está relacionada com a concentração de NOx com base na estequiometria das reações envolvidas, a temperatura do gás de escape bruto e do catalisador a serem usados. A quantidade de ureia utilizada está relacionada com a “NSR”, que se refere aos equivalentes relativos de nitrogênio na ureia, ou outro agente de redução de NOX para os equivalentes de nitrogênio no NOX nos gases a serem tratados. O NSR pode variar de cerca de 0,1 acerca de 2, mas de preferência, está dentro da faixa de 0,6 até 1,2, inclusive.

[0022] O catalisador de SCR utilizado no sistema de SCR compacto aqui descrito pode ser selecionado dentre os conhecidos na técnica como sendo capazes de reduzir a concentração de óxidos de nitrogênio na presença de amônia. Estes incluem, por exemplo, zeólitos, óxidos de vanádio, tungstênio, titânio, ferro, cobre, manganês, e crômio, metais nobres, tais como metais do grupo da platina, como platina, paládio, ródio, e irídio, e misturas dos mesmos. Outros materiais catalisadores de SCR convencionais na técnica e familiares para o habilitado na técnica, tais como carvão ativado, carvão ou coque, também podem ser utilizados. Os catalisadores preferidos incluem metais de transição/zeólitos, por exemplo, Cu/ZSM-5 ou Fe/Beta; catalisadores com base em vanádio tais como V2O5/WO3/TiO2; ou catalisadores de metais de transição não zeólito, tais como Fe/WOx/ZrO2.

[0023] Estes catalisadores de SCR são tipicamente montados em um suporte, tal como um metal, cerâmica, zeólito, ou são extrusados como um monólito homogêneo. Outros suportes conhecidos na técnica também podem ser utilizados. Prefere-se que os catalisadores sejam revestidos em um substrato de monólito de fluxo atravessante, um substrato de filtro ou estão em uma forma extrusada. Mais preferível, os catalisadores são revestidos em um substrato monolítico de fluxo atravessante ou estão em uma forma extrusada. Prefere-se que estes catalisadores estejam presentes no ou sobre o suporte de fluxo atravessante alveolar. Para um sistema de SCR de volume pequeno, os catalisadores de SCR com densidades celulares relativamente elevadas são preferíveis, por exemplo, 45 a 400 células por polegada quadrada (cpsi), mais preferível, de 70-300 cpsi, e ainda mais preferível, de 100 a 300 cpsi (1 polegada quadrada =6,45 cm2).

[0024] A invenção também pode ser definida de acordo com uma ou mais das seguintes afirmações: 1. Um sistema de redução catalítica seletiva (SCR) compreendendo um reator de SCR, um sistema de fluxo de entrada, e um módulo de vaporizador, em que a. o reator de SCR compreende pelo menos um catalisador de SCR e está em comunicação com o sistema de fluxo de entrada e o módulo de vaporizador, b. o sistema de fluxo de entrada compreende uma ou mais entradas para os gases de escape de um motor, em que a entrada é configurada para distribuir o fluxo de gases através de pelo menos um duto de escoamento localizado ao longo do reator de SCR, em que o fluxo de gases de escape através dos dutos de escoamento ao longo do SCR provê calor para o módulo de vaporizador no qual a ureia ou um precursor de amônia é introduzida(o) no módulo de vaporizador para ser convertida(o) em amônia antes de ser introduzida(o) no reator de SCR, e o fluxo dos gases em cada um dos dutos de escoamento é introduzido no reator de SCR após a introdução de uma corrente de gás carregada de amônia e depois passa através de uma pluralidade de placas defletoras para prover uma velocidade de gás e um perfil de concentração aproximadamente uniformes ao longo da seção transversal do reator de SCR, e c. um módulo de vaporizador compreendendo um meio para introduzir ureia, ou um precursor de amônia, para um pré-reator aquecido em que é pelo menos parcialmente decomposto e subsequentemente introduzido em uma corrente de gás de escape, antes da introdução da corrente de gás de escape, para o reator de SCR. 2. O sistema de 1, em que o pré-reator aquecido é aquecido por uma corrente de gás de escape limpo. 3. O sistema de 1, compreendendo ainda uma placa sólida montada diagonalmente em uma passagem de conexão entre pelo menos um duto de escoamento e a seção de reator de SCR. 4. O sistema de 1, em que o sistema é configurado para prover uma concentração aproximadamente uniforme de amônia através de uma seção transversal do catalisador. 5. O sistema de 1, em que o fluxo de entrada de gás é separado em dois ou mais dutos de escoamento. 6. O sistema de 5, em que o fluxo de gás em cada um dos dutos de escoamento é aproximadamente igual. 7. O sistema de um, em que as flutuações de pressão e/ou temperatura, provenientes de condições de operação do sistema de combustão, são minimizadas entre dois dutos de entrada. 8. O sistema de 1, o sistema de SCR tendo uma proporção de comprimento para altura de aproximadamente 2. 9. O sistema de 1, em que pelo menos um dos dutos de escoamento é localizado em um primeiro lado do reator de SCR e pelo menos um de um duto de escoamento diferente é localizado no lado oposto do reator de SCR. 10. O sistema de 1, em que as placas defletoras são localizadas e orientadas para prover uma distribuição de momento uniforme do gás de escape a montante do catalisador e aumentar o tempo de percurso do gás de escape antes da adição de amônia. 11. O sistema de 1, compreendendo ainda um meio para controlar a introdução de ureia ou um precursor de amônia. 12. O sistema de 11, em que o meio para controlar a introdução de ureia ou um precursor de amônia compreende um sensor de NOx. 13. O sistema de 1, em que a largura do reator é maior que a, ou igual à, altura do reator. 14. O sistema de 1, em que os dutos de escoamento são retangulares, quadrados, circulares ou semicirculares. 15. O sistema de 1, em que os dutos de escoamento retangulares têm uma seção transversal retangular e o comprimento dos dutos de escoamento é de aproximadamente o comprimento do reator de SCR. 16. O sistema de 15, em que a largura e a altura de cada duto de escoamento retangular, em relação ao comprimento de cada duto de escoamento retangular, são cerca de 1/8 ou menor e 1/2, respectivamente. 17. O sistema de 15, em que a largura e a altura de cada duto de escoamento retangular em relação ao comprimento de cada duto de escoamento retangular são cerca de 1/6 ou menor e 1/6, respectivamente, se forem utilizadas placas defletoras horizontais. 18. O sistema de 1, em que o pelo menos um catalisador de SCR é na forma de um monólito tendo uma forma quadrada, retangular ou circular na direção líquida do fluxo de gás através do monólito. 19. O sistema de 1, em que o reator de SCR compreende pelo menos um catalisador de SCR sob a forma de um monólito. 20. O sistema de 1, em que o módulo de vaporizador compreende um meio para remover uma porção do gás de escape limpo que sai do reator de SCR, um meio para coletar a porção do gás de escape limpo sob pressão, um meio para alimentar o gás de escape limpo pressurizado para um tubo do vaporizador e um meio para injetar ureia ou um precursor de amônia, para o gás de escape limpo no tubo do vaporizador. 21. O sistema de 20, em que o meio para remover uma porção do gás limpo que sai do reator de SCR e coletar a porção do gás de escape limpo sob pressão é um compressor de ar quente ou um meio utilizando energia mecânica do motor. 22. O sistema de 20, em que o fluxo de massa e a temperatura do gás limpo e o tempo de residência da ureia ou do precursor de amônia, na corrente de gás quente são suficientes para alcançar a evaporação total da água e a decomposição térmica da ureia ou do precursor de amônia. 23. O sistema de 20, em que a velocidade do gás no tubo de vaporização é de cerca de 10 metros por segundo. 24. O sistema de 20, em que o fluxo de massa do gás limpo removido é menor que cerca de 10% em relação ao fluxo de massa total do escape. 25. O sistema de 20, em que o tubo do vaporizador tem um comprimento aproximadamente igual ao comprimento do reator. 26. O sistema de 20, em que o tubo do vaporizador é localizado em pelo menos um dos dutos de escoamento. 27. O sistema de 20, em que compreende adicionalmente um meio para dividir o fluxo de massa do gás limpo para cerca de metade e um meio para alimentar o gás limpo para o tubo do vaporizador de um modo de deslocamento para criar um escoamento turbulento no tubo do vaporizador. 28. O sistema de 20, em que uma solução de ureia aquosa é injetada. 29. O sistema de 20, em que a amônia, em seguida, é introduzida em ambas as passagens de duto/reator de escoamento. 30. O sistema de 20, em que a distribuição do gás limpo carregado de amônia no fluxo de escape é provida de uma maneira uniforme, utilizando um dispositivo localizado no meio de cada passagem entre um duto de escoamento e o reator, em que os dispositivos/tubos contêm aberturas de modo que em torno do mesmo fluxo ocorre através da passagem de escoamento retangular em cada uma das passagens.31. Um método para reduzir a quantidade de óxidos de nitrogênio formada no escape de um motor, o método compreendendo a passagem do gás de escape do motor por um sistema de SCR de 1.

[0025] A fig. 1 é uma representação esquemática de uma forma de realização de um sistema de SCR no qual o gás de escape de um motor é distribuído em dois fluxos de um sistema de fluxo de entrada. Em uma outra forma de realização, o gás de escape de um motor pode ser mantido em um único fluxo dentro do sistema de fluxo de entrada. Em outras formas de realização, o gás de escape de um motor é distribuído em três ou mais fluxos em um sistema de fluxo de entrada. O número de fluxos no sistema de entrada é dependente de vários fatores, incluindo o espaço disponível para o sistema de SCR e a temperatura e o fluxo de massa do gás de escape. Em uma forma de realização, o sistema de SCR compacto recebe gases de escape de um motor que gerando entre cerca de 500 kW e cerca de 1000 kW (1 MW), ou de cerca de 1000 kW (1 MW) acerca de 2000 kW (2 MW), ou de cerca de 2000 kW (2 MW) acerca de 4500 kW (4,5 MW). O gás de escape do motor escoa para o sistema de SCR pela entrada 1, que pode ser um único flange de entrada para um motor com um banco de cilindros ou duas ou mais entradas para motor de dois ou vários bancos de cilindros (um motor-V com um turbocompressor em cada margem do V). Tipicamente, e por um padrão de fluxo preferível, as entradas redondas para o sistema tipo tubos/flanges seria usado, mas outras formas podem também ser utilizadas, tais como forma quadrada, retangular, triangular ou oval. Depois de entrar no sistema através de uma entrada 1, o fluxo de gás é distribuído em um ou mais, de preferência, dois dutos de escoamento, acerca da seção de reação 3, como mostrado na forma de realização exemplificativa na fig. 1 como números 11 e 12. Os dutos de escoamento podem ter seções transversais retangulares, quadradas, circulares ou semicirculares. Em uma forma de realização, o sistema compreende dois dutos de escoamento tendo uma seção transversal retangular, em que a altura de cada duto de escoamento é aproximadamente 1/2 do comprimento do duto de escoamento, ver a fig. 2. A eficiência de combustível aumentada pode ser realizada usando uma área de seção transversal maior, que pode ser conseguida com mais do que um duto de escoamento na seção transversal do duto constante, o que resulta em perda de pressão inferior (perda de carga). Quando são utilizadas duas ou mais entradas, as flutuações em temperaturas, pressões, etc., entre os bancos de cilindro são equalizadas. Em uma forma de realização, os dutos de escoamento têm uma seção transversal retangular e o comprimento dos dutos de escoamento é cerca o comprimento do reator SCDR. A largura e a altura de cada duto de escoamento, em relação ao comprimento de cada duto de escoamento retangular, podem ser aproximadamente de 1/8 ou menor e 1/2, respectivamente.

[0026] Em uma forma de realização, uma pluralidade de dutos de escoamento está presente e o fluxo de gás em cada um dos dutos é aproximadamente igual. Por aproximadamente igual, entende-se que, por exemplo, em um sistema tendo dois dutos de escoamento, as vazões mássicas na faixa de cerca de 50:50 acerca de 65:35, preferivelmente, de cerca de 50:50 acerca de 60:40, e mais, de preferência, de cerca de 50:50 acerca de 55:45. As proporções de fluxo de massa em uma pluralidade de dutos de escoamento devem ser ajustadas para prover uma concentração uniforme de amônia, ou outro redutor, pela seção transversal do catalisador no reator de SCR. Em formas de realização tendo uma pluralidade de fluxos de escape, o sistema equaliza diferenças entre os fluxos, tais como pressão e temperatura, na entrada 31 para a seção do reator de SCR 3. As figuras mostram formas de realização onde os dutos de escoamento são localizados acerca dos lados do reator de SCR. Em outras formas de realização, os dutos de escoamento podem ir para acima e abaixo do reator. Em outras formas de realização, os dutos de escoamento podem ser localizados em torno de um ou mais lados e acima/ou abaixo do reator de SCR.

[0027] Em uma forma de realização, cada um dos dutos de escoamento 11 e 12 é equipado com defletores 21 (ver fig. 2) para aumentar a velocidade local do fluxo de gás nas correntes. Isto resulta que o fluxo se tornar mais turbulento e melhora a mistura do gás de escape com ureia evaporada ou outro redutor. Em algumas formas de realização, os defletores podem aumentar o tempo de percurso do gás de escape antes da introdução da amônia. O tamanho e a localização dos defletores são dependentes de um número de fatores, tais como o volume de gás de escape produzido pelo motor, sua temperatura, etc. Um tubo do vaporizador pode ser localizado em pelo menos um dos dutos de escoamento. No final de cada duto de escoamento 11, 12, uma placa perfurada 22 pode ser posicionada para equalizar o fluxo de gases. O tamanho e a localização da placa, o número, o tamanho e a localização das perfurações podem variar dependendo de um número de fatores, tais como o volume de gás de escape produzido pelo motor, a contrapressão permissível, temperatura, etc. A distribuição do gás limpo carregado de amônia no fluxo de escape pode ser provida de modo uniforme usando um dispositivo localizado no meio de cada passagem entre um duto de escoamento e o reator, onde os dispositivos/tubos contêm aberturas de modo que sobre as mesmas ocorre escoamento pela passagem de escoamento retangular em cada uma das passagens. Em uma outra forma de realização, especialmente quando as contrapressões mais altas são permissíveis para o motor, o tempo de residência do fluxo de escape no duto de escoamento pode ser ainda aumentado direcionando o mesmo para a parte traseira, a parte dianteira e a parte de trás novamente, como mostrado na fig. 3. Em geral, um aumento do tempo de percurso do fluxo de escape é necessário para controlar a quantidade de redutor a ser dosado por meio de um sensor de NOx e uma unidade de controle eletrônica e um módulo de vaporizador que são explicados abaixo. Além disso, a velocidade do gás maior nesta forma de realização melhora a mistura de escape bruto e amônia devido aos níveis mais elevados de turbulência. Se o defletor horizontal é utilizado, e os dutos de escoamento têm uma forma retangular, a largura e a altura de cada duto de escoamento em relação ao comprimento de cada duto de escoamento retangular pode ser cerca de 1/6 ou menor e 1/6, respectivamente.

[0028] A direção do fluxo em cada duto de escoamento 11 e 12 é girada em 90° e é direcionada para uma placa de fluxo angulada 23 localizada diagonalmente em uma passagem de conexão 31 entre os dois dutos de escoamento 11 e 12 para conseguir uma distribuição de momento uniforme a montante do catalisador. A fig. 4 mostra um diagrama esquemático de uma forma de realização desta placa de escoamento angulada 23 representando um corte através da parte de trás do sistema de SCR compacto. A fig. 4 mostra uma seção transversal da passagem de conexão 31, como mostrado na fig. 1. Em uma passagem de conexão 31 (ver figs. 1 e 4), o gás de escape é misturado com o gás quente contendo redutor, tal como descrito abaixo. A localização e a orientação da placa angulada provêm um fluxo de gases substancialmente uniforme ao longo da seção transversal do reator 3. O fluxo de escape uniforme pelo catalisador no reator de SCR resulta em uma utilização equalizada do catalisador e provê a conversão de NOx máxima. O reator de SCR pode ter uma largura que é maior que a, ou igual à, altura do reator.

[0029] Os blocos de catalisador de SCR são localizados no centro da seção do reator de SCR 3. Estes blocos de catalisador não são mostrados nas figs. 1 e 2. Os blocos de catalisador de SCR podem ter qualquer de um número de formas da seção transversal perpendiculares à direção do fluxo de gás, incluindo quadrada, retangular, hexagonal e circular, com a quadrada ou retangular sendo preferida para a maior utilização área da seção transversal. Em uma forma de realização, os blocos de catalisador de SCR são quadrados e têm uma seção transversal de cerca de 150 x 150 mm2.

[0030] O gás de escape passa, em seguida, da passagem de conexão 31 através dos blocos de catalisador de SCR (não mostrados) em reator 3, onde o NOx reage com o redutor na superfície do catalisador na reação de redução catalítica seletiva de modo que a quantidade de NOx no gás de escape seja reduzida. Para a reação de SCR ser eficazes na redução de níveis de NOx, a temperatura dos gases residuais, incluindo a ureia gaseificada, deve ser de pelo menos cerca de 100°C, tipicamente entre cerca de 180° e cerca de 600°C e, de preferência, acima de pelo menos cerca de 250°C. A composição, a forma e, especialmente, o volume do catalisador utilizado no reator de SCR podem ser selecionados com base na temperatura e no fluxo de massa dos gases no reator de SCR, bem como, a carga de NOx e outros constituintes do gás de escape, tipo hidrocarbonetos, enxofre etc., para prover uma redução seletiva na redução catalítica de óxidos de nitrogênio em nitrogênio.

[0031] O gás de escape que tenha passado através do catalisador de SCR é definido como tendo sido limpo, ou é considerado ser um gás de escape limpo. O gás de escape limpo, em seguida, deixa o sistema de SCR compacto através do flange de escape 4, ver figs. 1 e 2. Uma porção do gás de escape limpo é separada da maior parte do fluxo de gás de escape limpo, como mostrado na fig. 1. A quantidade de gás de escape limpo separado da maior parte do fluxo de gás de escape limpo depende de uma variedade de fatores incluindo a temperatura, vazão e carga de NOx do gás de escape. A porção do gás de escape limpo separada pode variar entre cerca de 1 a 30%, de preferência de 5 a 15%, mais preferivelmente de cerca de 7 a 10%, com base na quantidade total de gás de escape bruto que entra através do flange de entrada 1. Em uma forma de realização, uma porção do gás de escape limpo é separado em um tubo localizado a jusante do flange de escape. Em uma outra forma de realização, uma porção do gás de escape limpo é separada de um tubo localizado a montante do flange de escape 4. A fig. 5 mostra uma forma de realização preferível do módulo de vaporizador de ureia. A porção do gás de escape limpo removido é transferida para a cabeça de injeção 53 no módulo de vaporizador de ureia através de uma conexão, de preferência um tubo 51. Em uma forma de realização, um compressor de ar quente 52 conectado ao tubo 51 é utilizado para transferir o gás de escape limpo a uma cabeça de injeção 53 no módulo de vaporizador. A entrada adicional de ar fresco frio pode diminuir a demanda de energia do compressor de ar quente devido a um aumento de densidade do gás. Em uma outra forma de realização, a energia mecânica provida da, por exemplo, corrente de gás de escape a montante ou a jusante do sistema de SCR compacto por meio de um turbocompressor ou uma combinação do compressor de ar quente e do turbocompressor pode ser utilizada para comprimir e transferir gás quente limpo para a cabeça de injeção 53. Em outra forma de realização, um meio de utilização de energia mecânica, tal como um eixo de motor, etc, pode ser usado.

[0032] O fluxo de gás de escape limpo para a cabeça de injeção 53 é dividido em uma pluralidade de subfluxos. A fig. 5 mostra o fluxo do gás limpo sendo dividido em dois subfluxos (511, 512). Cada um dos subfluxos é alimentado em uma cabeça de injeção 53 em um tubo de vaporizador de ureia 5 do módulo de vaporizador. Em uma forma de realização preferida, os subfluxos são introduzidos acerca da cabeça de injeção 53 e são tangencialmente deslocados para induzir uma turbulência de gás quente no tubo de vaporizador de ureia 5. O tubo de distribuição 5 mostrado nas figs. 2 e 5 tem um comprimento que é aproximadamente o comprimento do sistema de reator de SCR compacto. Em outras formas de realização, o comprimento do tubo de distribuição é uma fração, de preferência, maior do que um, do comprimento aproximado do reator de SCR. A fig. 6 mostra uma representação esquemática de uma forma de realização de um módulo de vaporizador, em que o tubo de vaporizador de ureia tem um comprimento que é aproximadamente duas vezes o comprimento do sistema de SCR.

[0033] O fluxo do gás limpo quente no tubo do vaporizador 5 pode ter uma velocidade de 2 a 20 metros por segundo, de preferência, cerca de 10 metros por segundo, para conseguir um tempo de residência de cerca de 100 milissegundos. Um habilitado na técnica comum reconhecerá que o tempo de residência e a temperatura do gás no tubo do vaporizador 5 são fatores importantes para assegurar a volatilização da solução e a conversão de ureia em amônia. Com base nestes fatores, o tempo de residência do vapor pode ser ajustado para prover a conversão necessária de ureia em amônia específica para as condições de operação do sistema de combustão e para os requisitos de conversão. O fluxo de massa do gás limpo removido pode ser menor do que cerca de 10% em relação ao fluxo de massa do escape total. Uma solução de ureia aquosa é bombeada para um bocal 56 na cabeça de injeção 53 e liberada do bocal 56 para dentro do tubo de vaporizador de ureia 5 como gotículas. A solução de ureia aquosa é mantida a uma concentração adequada para armazenamento e manipulação, sem precipitação ou outros problemas. A concentração de ureia na solução aquosa pode variar de cerca de 5 a 55%, de preferência de cerca de 15 acerca de 45%, mais preferivelmente de cerca de 30 acerca de 40%. Dentro do tubo de vaporizador de ureia 5, a água e a ureia são vaporizadas e a ureia é decomposta em amônia. O tempo de residência da água/ureia/amônia no tubo do vaporizador é ajustado para aproximadamente 50 a 200 milissegundos, de preferência, cerca de 100 milissegundos. O gás carregado de amônia é alimentado em tubos de distribuição de amônia 54 e 55, ver fig. 2. A temperatura nos tubos de distribuição deve ser mantida a uma temperatura de pelo menos cerca de 150°C, e de preferência pelo menos 200°C. Uma faixa de temperatura preferida é de cerca de 300° acerca de 450°C. A utilização de gás limpo provê um meio para controlar e/ou ajustar a velocidade do gás com amônia ou outro redutor no tubo de vaporização de ureia 5 e tubos de distribuição de amônia 54 e 55, minimiza as reações secundárias de produtos de decomposição de ureia com constituintes de escape brutos, tipo hidrocarbonetos, enxofre, etc. e, portanto, provê controle do tempo de evaporação/decomposição de ureia aquosa e, portanto, a possibilidade de alcançar a maior redução de NOx possível com a menor fuga de amônia possível.

[0034] Os tubos de distribuição de amônia compreendem meios para combinar o gás carregado de amônia com a corrente de gás de escape a partir de dutos de escoamento 11 e 12 para formar uma corrente de gás escape de amônia. Em uma forma de realização, o meio para combinar o gás carregado de amônia com a corrente de gás de escape compreende uma pluralidade de saídas espaçadas ao longo de pelo menos uma porção dos tubos de distribuição de amônia 54 e 55 em uma área onde o fluxo de gás dos dutos de escoamento11 e 12 pode combinar com o gás carregado de amônia. Em uma forma de realização preferida, cada um dos tubos de distribuição de amônia 54 e 55 contém uma pluralidade de furos ou aberturas orientado(a)s de modo que as aberturas no tubo 54 sejam direcionadas ao tubo 55 e as aberturas no tubo 55 são direcionadas ao tubo 54. O número, o tamanho, a localização e a orientação das aberturas pode ser variado(a), dependendo da vazão do escape e da configuração do sistema de SCR compacto. As aberturas são concebidas de modo que aproximadamente o mesmo fluxo de massa ocorra em cada lado do fluxo, que é uma função da perda de pressão do tubo do vaporizador 5. O uso de uma ligeira sobrepressão provida pelo turbocompressor ou compressor de ar quente etc. permite o controle do fluxo dos gases quentes contendo o reagente. Em uma forma de realização em que há apenas um duto de escoamento, um tubo de distribuição de amônia é suficiente. A corrente de gás escape de amônia bem distribuída em seguida, escoa para a seção do reator de SCR 3, onde passa através de um catalisador de SCR e é convertida em gás de escape limpo. Em uma forma de realização preferida, o sistema de SCR compacto não utiliza uma grade de injeção de amônia (AIG), como é muitas vezes usado, ou necessário, em processos de SCR tradicionais. Em uma forma de realização, um soprador de ar fresco é localizado antes ou depois do ponto de injeção de ureia para prover pressão suficiente para introduzir a corrente lateral na corrente principal.

[0035] Em uma forma de realização, o sistema de SCR compacto compreende adicionalmente um meio para acessar o reator de SCR para substituir o catalisador. Em uma forma de realização preferida, o meio é uma porta localizada na parte superior ou lateral do reator.

[0036] Em uma forma de realização, o sistema de SCR compacto compreende adicionalmente um ou mais sensores de NOx e/ou sensores de amônia (NH3). Os sensores de NOx e/ou NH3 são ligados a uma unidade que controla a quantidade de ureia e de gás limpo que é transferida para o módulo de vaporizador e subsequentemente para o gás de escape. Em uma forma de realização, um sensor de NOx é localizado na entrada do gás de escape em um duto de escoamento. Em outra forma de realização, um sensor de NOx ou NH3 localizado a jusante do catalisador de SCR pode ser utilizado para o controle de malha fechada. Em outra forma de realização, um sensor de NOx a jusante é localizado no fluxo de gás limpo que é alimentado a partir de um compressor de ar quente para um tubo do vaporizador. Em ainda outra forma de realização, o sistema compreende adicionalmente um sensor de NOx na entrada a montante do duto de escoamento. Em ainda outra forma de realização, o sistema provê um tempo de percurso de gás de escape bruto no sistema antes da introdução da mistura de gás limpo/amônia, de modo que a injeção a tempo, por exemplo, no caso de alterações de carga possa ser assegurada, viz. uma unidade de controle eletrônica que tem tempo suficiente para calcular e prover a quantidade necessária de ureia a ser doseada (isto é: (tempo do sensor de NOx + tempo de processamento eletrônico + tempo de residência de ureia no tubo 5) = (tempo, o gás de escape requer do sensor de NOx para o tubo de distribuição de amônia).

[0037] Em uma forma de realização preferida, o sistema de SCR compacto compreende um ou dois flanges de entrada de ar para passar gases de escape do motor de banco de cilindro único ou duplo (por exemplo cilindro-V) com tendo potência de motores de 500-4500 kW. Em uma forma de realização preferida, os flanges são circulares.

[0038] Em formas de realização preferidas, o sistema tem dois dutos de escoamento posicionados em cada lado do reator, (como mostrado na fig. 1), um tubo do vaporizador de aproximadamente o mesmo comprimento que o do reator, dois tubos de distribuição de amônia, com furos hidraulicamente otimizados para conseguir fluxo similar através de ambos os tubos, e uma placa de fluxo angulada (como mostrado na fig. 4), onde a corrente de gás de escape escoa ao longo da placa (quando oposta à placa de fluxo angulada ao contrário, ou seja, da esquerda superior para a direita inferior, onde os dutos de escoamento saem para a seção de reação 3). O catalisador utilizado nestas formas de realização pode variar amplamente em densidades celulares, dependendo de vários fatores, incluindo a natureza do combustível usado e os níveis de impurezas no combustível.

[0039] Em uma forma de realização, o sistema de SCR compreende adicionalmente um catalisador de oxidação localizada a montante da entrada de ureia em cada duto de escoamento para reduzir hidrocarbonetos que podem diminuir a atividade do SCR. O catalisador de oxidação também oxida CO, aromáticos, etc.

[0040] De acordo com um aspecto adicional, a invenção provê um método para reduzir a quantidade de óxidos de nitrogênio formados no escape de um motor compreende passar o gás de escape por um sistema de SCR que compreendendo um reator de SCR, um sistema de fluxo de entrada, e um módulo de vaporizador, em que: a. o reator de SCR compreende pelo menos um catalisador de SCR e está em comunicação com o sistema de fluxo de entrada e o módulo de vaporizador, b. o sistema de fluxo de entrada compreende uma ou mais entradas para os gases de escape de um motor, em que a entrada é configurada para distribuir o fluxo de gases através de pelo menos um duto de escoamento localizado ao longo do reator de SCR, em que o fluxo de gases de escape através dos dutos de escoamento em torno do SCR provê calor ao módulo de vaporizador no qual a ureia ou um precursor de amônia é introduzida(o) no módulo de vaporizador para ser convertida(o) em amônia antes de ser introduzida(o) no reator de SCR, e o fluxo dos gases em cada um dos dutos de escoamento é introduzido no reator de SCR após a introdução de uma corrente de gás carregada de amônia e depois passar através de uma pluralidade de defletores para prover uma velocidade do gás e o perfil de concentração de aproximadamente uniformes ao longo da seção transversal do reator de SCR, e (c) um módulo de vaporizador compreendendo um meio para introduzir ureia ou um precursor de amônia em de uma porção aquecida do módulo no qual é pelo menos parcialmente decomposta e subsequentemente introduzida em uma corrente de gás de escape, antes da introdução da corrente de gás de escape, para o reator de SCR.

[0041] A descrição acima destina-se a permitir que o habilitado na técnica pratique a invenção. Ela não se destina a detalhar todas as possíveis modificações e variações que se tornarão evidentes para o especialista na leitura da descrição. Pretende-se, contudo, que todas essas tais modificações e variações sejam incluídas no escopo da invenção que é visto na descrição acima e de outra forma definido pelas reivindicações seguintes.

Claims

1. Sistema de redução catalítica seletiva (SCR), compreendendo um reator de SCR (3), um sistema de fluxo de entrada (1), e um módulo de vaporizador, em que a. o reator de SCR (3) compreende pelo menos um catalisador de SCR e está em comunicação com o sistema de fluxo de entrada e o módulo de vaporizador, b. o sistema de fluxo de entrada (1) compreende uma ou mais entradas para gases de escape de um motor, em que a entrada é configurada para distribuir o fluxo de gases de escape através de pelo menos um duto de escoamento (11, 12) localizado ao longo do reator de SCR (3), em que o fluxo de gases de escape através dos dutos de escoamento (11, 12) em torno do SCR provê calor para o módulo de vaporizador no qual a ureia ou um precursor de amônia é introduzida(o) no módulo de vaporizador para ser convertida(o) em amônia antes de ser introduzida(o) no reator de SCR (3), e o fluxo dos gases de escape em cada um dos dutos de escoamento (11, 12) é introduzido no reator de SCR (3) após a introdução de uma corrente de gás carregada de amônia e depois passando o gás de escape contendo a corrente de gás carregada de amônia através de uma pluralidade de placas defletoras (21) para prover uma velocidade do gás e perfil de concentração de amônia uniformes ao longo da seção transversal do reator de SCR (3), e caracterizado pelo fato de que: c. um módulo de vaporizador compreendendo um meio para introduzir ureia, ou o precursor de amônia, para um pré-reator compreendendo uma porção do módulo vaporizador de tal modo que o pré-reator é aquecido por um vapor de gás de escape limpo e no qual a ureia, ou o percursor de amônia, está pelo menos parcialmente decomposta e subsequentemente alimentada em uma corrente de gás de escape antes da introdução da corrente de gás de escape ao reator de SCR (3), um meio (51) para remover uma porção do gás de escape limpo que sai do reator de SCR (3), um meio (52) para coletar a porção do gás de escape limpo sob pressão, um meio para alimentar o gás de escape limpo pressurizado para um tubo do vaporizador (5) e um meio (53) para injetar ureia, ou o precursor de amônia, para o gás de escape limpo no tubo do vaporizador (5), em que o tubo vaporizador (5) está localizado em pelo menos um dos dutos de fluxo (11, 12) e em que água e ureia, ou o precursor de amônia, são vaporizados e a ureia, ou o precursor de amônia, é decomposta em amônia dentro do tubo vaporizador (5).

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma placa sólida (23) montada diagonalmente em uma passagem de conexão entre pelo menos um duto de escoamento e a seção do reator de SCR.

3. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o fluxo de entrada de gás é separado em dois ou mais dutos de escoamento (11, 12).

4. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos dutos (11, 12) de escoamento é localizado em um primeiro lado do reator de SCR (3) e pelo menos um de um duto de escoamento diferente é localizado no lado oposto do reator de SCR (3).

5. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que as placas defletoras (21) são localizadas e orientadas para prover uma distribuição de momento uniforme do gás de escape a montante do catalisador e aumentar o tempo de percurso do gás de escape antes da adição de amônia.

6. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que os dutos de escoamento (11, 12) têm uma seção transversal retangular e o comprimento dos dutos de escoamento (11, 12) é o comprimento do reator de SCR (3) e a largura e a altura de cada duto de escoamento (11, 12) em relação ao comprimento de cada duto de escoamento (11, 12) são 1/8 ou menor e 1/2, respectivamente.

7. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que pelo menos um catalisador de SCR é na forma de um monólito tendo uma forma quadrada, retangular ou circular na direção líquida de fluxo de gás através do monólito.

8. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o meio para remover uma porção do gás limpo sai do reator de SCR e coletar a porção do gás de escape limpo sob pressão é um compressor de ar quente (52) ou um meio utilizando energia mecânica do motor.

9. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o fluxo de massa e a temperatura do gás limpo e o tempo de residência da ureia, ou o precursor de amônia, na corrente de gás quente são suficientes para alcançar a evaporação total da água e a decomposição térmica da ureia ou do precursor de amônia.

10. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o fluxo de massa do gás limpo removido é menor que 10% em relação ao fluxo de massa de escape total.

11. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a distribuição do gás limpo carregado de amônia no tubo de escape é provida de modo uniforme através de um dispositivo (54, 55) localizado no meio de cada passagem entre um duto de escoamento (11, 12) e o reator, onde os dispositivos/tubos contêm aberturas de modo que ocorra o fluxo através de uma passagem de escoamento retangular em cada uma das passagens.

12. Método para reduzir a quantidade de óxidos de nitrogênio formados no escape de um motor, o método caracterizado pelo fato de compreender a passagem do gás de escape do motor através de um sistema de SCR como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11.