BRPI1103747A2 - sistema e método de tratamento de exaustão - Google Patents

Abstract

sistema e método de tratamento de exaustão. a presente invenção refere-se, em geral, a um sistema de tratamento de exaustão e método de operação do sistema de tratamento de exaustão. o sistema de tratamento de exaustor 10) compreende particularmente a invenção se refere a um sistema de tratamento de exaustão caracterizado pelo fato de que compreende uma fonte de exaustão, uma fonte de redutor disposta para injetar um fluxo de redutor em um fluxo de exaustão a partir da fonte de exaustão, sendo que a fonte de redutor compreende um primeiro redutor e um segundo redutor, um catalisador de redução de óxido de nitrogênio (nox) disposto para receber o fluxo de exaustão e o fluxo de redutor, um sensor disposto para captar um parâmetro de sistema relacionado ao carregamento de carbono do catalisador e produzir um sinal correspondente ao parâmetro de sistema e um controlador (50) disposto para receber o sinal e para controlar a dosagem do fluxo de redutor (18) com base, pelo menos em parte, no sinal

Description

“SISTEMA E MÉTODO DE TRATAMENTO DE EXAUSTÃO” Campo da Invenção A invenção refere-se, em geral, a um sistema de tratamento de exaustão e método de operação do sistema de tratamento de exaustão.

Antecedentes da Invenção Fluxos de exaustão gerados pela combustão de combustíveis fósseis em, por exemplo, fornalhas, fornos, e motores, contêm óxrdos de nitrogênio (NOx) que são poluentes indesejáveis. Há uma necessidade crescente de sistemas de tratamento de exaustão eficientes e robustos para o tratamento de emissões de NOx.

Em redução catalítica seletiva (SCR) com o uso de hidrocarbonetos (HC), hidrocarbonetos servem como os redutores para a conversão de NOx. Hidrocarbonetos empregados para a HC-SCR incluem moléculas relativamente pequenas como metano, etano, etileno, propano e propileno assim como hidrocarbonetos lineares mais compridos como hexano, o etano, etc. ou hidrocarbonetos ramificados, como iso-octano. A injeção de diversos tipos de hidrocarbonetos foi explorada em alguns motores a dieseí para serviço pesado para complementar o HC no fluxo de exaustão. A partir de um ponto de vista de infraestrutura, seria vantajoso empregar um combustível diesel a bordo como fonte de hidrocarboneto para HC-SCR. O uso de combustíveis, incluindo gasolina ou combustível diesel como redutores de SCR, leva a inúmeras desvantagens quando se tenta limpar os gases de exaustão. Durante o processo de combustão, o catalisador pode ser contaminado por alguma parte do gás de exaustão, como dióxido de enxofre (S02), ou a partir da formação dos compostos metálicos de base dos componentes de uma composição de catalisador. O desempenho de absorção de NOx do catalisador diminui conforme a contaminação do catalisador aumenta. Portanto, é desejável ter um sistema de tratamento de exaustão e método de operação que ajudará mitigar a contaminação e aumentar o desempenho do catalisador.

Descrição da Invenção Uma realização é um sistema de tratamento de exaustão. O sistema de tratamento de exaustão inclui uma fonte de escapamento, uma fonte redutora, um catalisador de redução de óxido de nitrogênio (NOx), um sensor, e um controlador. A fonte redutora inclui um primeiro redutor e um segundo redutor, e é disposta para injetar um fluxo redutor em um fluxo de escapamento da fonte de escapamento. O catalisador de NOx é disposto para receber ambos os fluxo de escapamento e fluxo redutor. O sensor é disposto para perceber um parâmetro do sistema relacionado ao carregamento de carbono do catalisador e produzir um sinal correspondendo ao parâmetro do sistema. O controlador é disposto para receber o sinal e controlar a dosagem do fluxo redutor baseado pelo menos em parte no sinal.

Outra realização é um sistema de tratamento de exaustão. O sistema de tratamento de exaustão inclui uma fonte de escapamento, uma fonte redutora que inclui um primeiro local de armazenamento e um segundo local de armazenamento, um catalisador de redução de óxido de nitrogênio (NOx), um sensor, e um controlador. O primeiro local de armazenamento é disposto para injetar um combustível na fonte de escapamento e em um fluxo de escapamento emitido da fonte de escapamento e o segundo local de armazenamento é disposto para injetar um oxigenato no fluxo de escapamento. O catalisador de redução de NOx é disposto para receber o fluxo de escapamento, combustível, e oxigenato. O sensor é disposto para perceber um parâmetro do sistema relacionado ao carregamento de carbono e produzir um sinal e o controlador é disposto para receber o sinal, comparar o sinal com pontos pré-determinados, estimar o carregamento de carbono e melhorar a taxa de oxigenação do combustível no fluxo de escapamento, para uma duração calculada de tempo. O parâmetro do sistema usado aqui é uma concentração de NOx pós-catalisador, uma velocidade de espaço do catalisador, temperatura do catalisador, temperatura do fluxo de escapamento, uma taxa de vazão do fluxo de escapamento, ou quaisquer combinações dos mesmos.

Outra realização é um sistema de tratamento de exaustão. O sistema de tratamento de exaustão inclui um fonte de escapamento, uma fonte redutora, um catalisador de redução de óxido de nitrogênio (NOx), um sensor, e um controlador. A fonte redutora inclui um primeiro redutor e um segundo redutor e é disposto para injetar um fluxo redutor em um fluxo de escapamento da fonte de escapamento, 0 catalisador de NOx é disposto para receber ambos os fluxo de escapamento e fluxo redutor. O sensor é disposto para perceber um parâmetro do sistema relacionado ao carregamento de carbono e produzir um sinal que corresponde ao parâmetro do sistema. O controlador é disposto para receber o sinal e controlar a temperatura do fluxo de escapamento e dosar o fluxo redutor baseada pelo menos em parte no sinal.

Uma realização é um método de tratamento de exaustão. O método inclui produzir um fluxo de exaustão, injetar um fluxo de redutor ao fluxo de exaustão, dispor um catalisador de redução de óxido de nitrogênio (NOx) para receber o fluxo de exaustão e o fluxo de redutor, captar um parâmetro de sistema relacionado à carga de carbono do catalisador, produzir um sinal correspondente ao parâmetro de sistema e enviar o sinal a um controlador e controlar uma dosagem do fluxo de redutor com base, pelo menos em parte, no sinal. O fluxo de redutor tem sua fonte em uma fonte de redutor que inclui um primeiro redutor e um segundo redutor.

Outra realização é um método de tratamento de exaustão. O método inclui dispor uma fonte de exaustão; dispor uma fonte de redutor que inclui um primeiro local de armazenamento e um segundo local de armazenamento, e produzir um fluxo de redutor; injetar um combustível a partir do primeiro local de armazenamento para a fonte de exaustão; produzir um fluxo de exaustão a partir da fonte de exaustão; injetar um combustível a partir do primeiro local de armazenamento no interior do fluxo de exaustão; dispor um catalisador de redução de NOx para receber o fluxo de exaustão e o fluxo de redutor; captar um parâmetro de sistema relacionado à carga de carbono do catalisador; produzir um sinal correspondente ao parâmetro de sistema e enviar o sinal a um controlador; comparar o sinai com um valor predeterminado; estimar a carga de carbono; injetar um oxigenato a partir do segundo local de armazenamento no interior do fluxo de exaustão; e regular uma razão de oxigenato para o combustível no fluxo de exaustão por uma duração de tempo calculada. O parâmetro de sistema descrito aqui é uma concentração de NOx pós-catalisador, uma velocidade de espaço do catalisador, temperatura do catalisador, temperatura do fluxo de exaustão, uma taxa de fluxo do fluxo de exaustão, ou qualquer combinação dos mesmos.

Outra realização é um método de tratamento de exaustão. O método inclui dispor uma fonte de exaustão; dispor uma fonte de redutor que inclui um primeiro local de armazenamento e um segundo local de armazenamento, e produzir um fluxo de redutor; injetar um combustível a partir do primeiro local de armazenamento para a fonte de exaustão; produzir um fluxo de exaustão a partir da fonte de exaustão; injetar um combustível a partir do primeiro loca! de armazenamento no interior do fluxo de exaustão; dispor um catalisador de redução de NOx para receber o fluxo de exaustão e o fluxo de redutor; captar uma concentração de NOx pós-catalisador e enviar o sinal correspondente à concentração de NOx pós-catalisador a um controlador; comparar o sinal com um ponto limite predeterminado de concentração de NOx pós-catalisador; determinar o tempo quando a concentração de NOx pós-catalisador excedeu o ponto limite; e regenerar o catalisador ao injetar um oxigenato a partir do segundo foca) de armazenamento no interior do fluxo de exaustão por um período de tempo calculado.

Breve Descrição dos Desenhos A Figura 1 é um diagrama esquemático de um sistema de tratamento de exaustão, de acordo com uma realização da invenção; A Figura 2 é um mapa de processo de um método de tratamento de exaustão 5 de acordo com um exemplo da invenção.

Descrição das Realizações da Invenção Os sistemas e métodos aqui incluem realizações que se relacionam com o controle do fluxo redutor dosando para o aumento do desempenho de um sistema de tratamento de exaustão que compreende um catalisador que promove redução de óxido de nitrogênio (NOx). Tais catalisadores são referidos aqui como catalisador de NOx.

No seguinte relatório descritivo e nas reivindicações que seguem, as formas singulares "um", "uma" e "o", “a” incluem referentes plurais a não ser que o contexto especifique claramente o contrário.

Conforme usado aqui, sem qualificadores adicionais, um catalisador é uma substância que pode causar uma mudança na taxa de uma reação química sem ser, em si, consumido na reação. “Ativação” de um catalisador refere-se ao aumento da eficiência de desempenho do catalisador em um dado conjunto de condições de operação. “Desativação” de um catalisador, uma diminuição na eficiência de desempenho, pode ocorrer devido a certas condições de operação e de sistema incluindo a temperatura de operação, tempo de operação, e exposição do catalisador a materiais carbonáceos. “Dosagem” inclui a composição e a quantidade de redutores fornecidos a um fluxo de redutor. A dosagem pode ser mudada ao se mudar a razão de redutores diferentes no fluxo de redutor ou ao mudar as taxas de fluxo de redutores do fluxo de redutor. Linguagem de aproximação, conforme usado aqui pelo relatório descritivo e nas reivindicações, pode ser aplicada para modificar qualquer representação quantitativa que possa permissivamente variar sem resultar em uma mudança na função básica à qual é relacionada. Em conformidade, um valor modificado por um termo como “cerca de” não deve ser limitado ao preciso valor especificado. Em algumas instâncias, a linguagem aproximada pode corresponder à precisão de um instrumento para medir o valor. Todas as temperaturas dadas aqui são para pressão atmosférica.

Em uma realização, um sistema de tratamento de exaustão 10 é fornecido, conforme mostrado na Figura 1. O sistema de tratamento de exaustão 10 compreende uma fonte de exaustão 12, uma fonte de redutor 14, um catalisador de NOx 30, um sensor 40 e um controlador 50. Um sistema de tratamento de exaustão 10 reduz emissões indesejadas em um fluxo de exaustão 16 gerado pela fonte de exaustão 12, como motor de combustão. Um motor de combustão é qualquer motor que aceita combustível, desempenha uma ação ao queimar o combustível, e emite um fluxo de exaustão. Em uma realização, o motor de combustão é um motor de combustão interno no qual a combustão de um combustível ocorre com um oxidante em uma câmara de combustão resultando em uma expansão da temperatura alta e gases de pressão gases que podem ser aplicados para mover um componente móvel do motor. Exemplos de motores de combustão incluem motores a gasolina, motores a d lese I e motores de turbina, motor com induzido oscilante, motores rotatórios, e qualquer motor que produza gases de exaustão. O motor de combustão interno pode ser parte de qualquer variedade de bens estacionários móveis/fixos, por exemplo, um automóvel, locomotiva, ou gerador de energia. Motores diferentes têm características de combustão diferentes e os componentes de fluxo de exaustão diferem de um motor para outro. Tais diferenças podem incluir variações em níveis de NOx, na presença de enxofre, nível de oxigênio, teor de vapor e na presença ou quantidade de outras espécies. Mudanças nos parâmetros de operação do motor também podem alterar as características de fluxo de exaustão. Exemplos de parâmetros de operação diferentes podem incluir temperatura e taxa de fluxo de combustível e ar. O sistema de tratamento de exaustão 10 pode ser usado para reduzir NOx a nitrogênio a uma taxa desejável e a uma temperatura apropriada para o dado sistema de parâmetros de operação.

Uma fonte de reduíor 14 fornece redutores ao sistema de tratamento de exaustão 10. A fonte de redutor 14 pode incluir um ou mais Socais de armazenamento (como tanques ou compartimentos) para redutores ou pode incluir um ou mais pontos de origem para o fornecimento contínuo de redutores. A fonte de redutor 14 pode ser projetada para fornecer dois ou mais redutores. Em uma realização, a fonte de redutor 14 é uma combinação de locais de armazenamento diferentes para redutores diferentes. Em uma realização, locais de armazenamento diferentes da fonte de redutor 14 podem existir separadamente uns dos outros no interior do sistema de tratamento de exaustão 10. Em outra realização, os locais de armazenamento da fonte de redutor 14 podem coexistir, por exemplo, onde os primeiro e segundo redutores devem ser armazenados como uma mistura, em um local de armazenamento, Para facilidade de descrição, a fonte de redutor 14 é descrita aqui através do relatório descritivo como um exemplo de uma fonte de redutor que compreende um primeiro redutor e um segundo redutor. Entretanto, a aplicação não é, de maneira alguma, limitada em escopo ao uso de apenas dois redutores na fonte de redutor ou apenas um local de armazenamento para os redutores diferentes. A fonte de redutor 14 está disposta para injetar um fluxo de redutor 18 no interior do fluxo de exaustão 16. O catalisador de NOx 30 é disposto para receber o fluxo de exaustão 16 e o fluxo de redutor 18. O fluxo de redutor 18 pode conter um ou mais redutores em qualquer dado ponto de tempo durante a operação do sistema de tratamento de exaustão. Os redutores no fluxo de redutor 18 podem ser de diferentes tipos que são usados para reduzir os gases de exaustão como NOx. Em uma realização, o redutor compreende combustível diesel, teor de enxofre ultra-baixo (ULSD), combustível biodiesel, combustível Fischer-Tropsch, gasolina, etanol, metanol, álcool de isopropila, n-propanol, n-butanol, metíl tert-butil éter, E85, querosene, ou qualquer combinação dos mesmos.

Em uma realização, a fonte de redutor 14 compreende um primeiro local de armazenamento 22 e um segundo local de armazenamento 24. Em uma realização, um primeiro local de armazenamento 22 compreende um tanque de combustível disposto para fornecer combustível à fonte de exaustão 12 e para injetar combustível por um fluxo de redutor 18 em um fluxo de exaustão 16 emitindo a fonte de exaustão. O combustível pode ser de diferentes tipos que são usados para executar as fontes de exaustão 12, Em uma realização, o combustível compreende um material selecionado do grupo que consiste em combustível diesel, teor de enxofre ultra-baixo (ULSD), combustível biodiesel, combustível Fischer-Tropsch, gasolina, querosene, e qualquer combinação dos mesmos. O segundo local de armazenamento 24 compreende um tanque de oxigenato disposto para injetar oxigenatos no fluxo de exaustão 16 através do fluxo de redutor 18. Em uma realização, o segundo redutor compreende um oxigenato. Um oxigenato é um componente, que compreende, em geral, redutores adequados para melhorar a eficiência de redução de NOx dos catalisadores ou para a regeneração dos catalisadores. Um oxigenato é uma espécie de líquido orgânico que contém oxigênio como parte de sua estrutura química. Exemplos de oxigenatos que podem ser usados como um redutor no presente sistema de tratamento de exaustão incluem, mas não se limitam a etanol, metanol, álcool de isopropila, n-propanol, n-butanoí, metil tert-butil éter, E85, gasolina, e quaisquer combinações dos mesmos, O catalisador de NOx 30 é usado para reduzir o teor de NOx de um fluxo de exaustão 16. Um catalisador de NOx capaz de reduzir substancialmente NOx através da redução catalítica seletiva (SCR) com o uso de hidrocarbonetos (HC) é conhecido como um catalisador HC-SCR. É desejável usar catalisadores de NOx que possam influenciar a redução de NOx por uma faixa ampla de temperaturas e condições de operação. Em uma realização, um catalisador de NOx 30 é uma composição de catalisador que compreende um metal disposto em um substrato de óxido inorgânico mesoporoso. Conforme usado aqui, sem qualificadores adicionais, “mesoporoso” refere-se a um material que contém poros com diâmetros em uma faixa de cerca de 2 nanômetros a cerca de 50 nanômetros. O substrato pode incluir um material inorgânico. Materiais inorgânicos adequados podem incluir, por exemplo, óxidos, carbonetos, nitreto, hidróxidos, carbonitretos, oxinitretos, boretos, ou borocarbetos. Em uma realização, o óxido inorgânico pode ter revestimentos de hidróxido. Em uma realização, o óxido inorgânico pode ser um óxido metálico. O óxido metálico pode ter um revestimento de hidróxido. Outros do tipo inorgânico metálico podem incluir um ou mais dentre carbonetos metálicos, nitretos metálicos, hidróxidos metálicos, carbonitretos metálicos, oxinitretos metálicos, boretos metálicos, ou borocarbonetos metálicos. Os cátions metálicos usados nos materiais inorgânicos anteriores podem ser metais de transição, metais álcali, metais alcalinos terrosos, metais de terras raras, ou similares.

Em uma realização, o substrato catalisador inclui materiais de óxido. Em uma realização, o substrato catalisador inclui alumina, zircõnia, sílica, zeóiito, ou quaisquer misturas que compreendem um ou mais desses materiais. Materiais de substrato adequados podem incluir, por exemplo, aiuminosílicatos, aluminofosfatos, hexaaluminatos, zirconatos, titanosiiicatos, íitanatos, ou uma combinação de dois ou mais dos mesmos. Em uma realização, o óxido metálico é um óxido de alumínio. Em outras realizações, outros substratos podem ser adequados e podem ser selecionados com base em parâmetros de uso final. Em uma realização, a composição de um catalisador de NOx HC-SCR inciui um substrato de óxido metálico padronizado que tem uma pluralidade de poros, e um catalisador material que compreende um meta! catalisador disposto no substrato, conforme descrito no Pedido de Patente US 20090074641A1. O metal catalisador adequado pode incluir um ou mais dentre gálio, índio, ródio, paládio, rutênio e irídio. Outro metai catalisador adequado inclui elementos de metal de transição. O metal catalisador adequado também incluí um ou mais dentre platina, ouro, e prata. Em uma realização, o metal catalisador compreende prata. Em uma realização particular, o metal catalisador é substanciaimente 100% prata.

Tipicamente, ferrugem, compostos que contêm enxofre e hidrocarbonetos não reagidos se acumulam na superfície do catalisador durante a operação da fonte de exaustão 12. A espécie absorvida bloqueia a superfície ativa do catalisador de NOx 30 a partir do fluxo de exaustão 16, reduzindo, assim, a eficiência do catalisador de NOx 30. Medir a eficiência da redução do catalisador de NOx 30 em certos pontos e tomar ações para melhorar a eficácia dos catalisadores pode melhorar o desempenho do catalisador em um período. Em algum momento, a eficácia do catalisador de NOx 30 pode ser reduzida para um ponto em que os gases poluentes, como NOx, não são suficientemente removidos do fluxo de exaustão para cumprir especificações de controle de exaustão predeterminadas. Uma reativação periódica ou baseada em necessidade do catalisador de NOx 30 pode trazer o teor de NOx emitido a partir do sistema de tratamento de exaustão 10 de volta para um nível aceitável.

Em uma realização, o combustível diesel é um redutor conveniente para reduzir NOx de uma exaustão de motor a diesel, porque diesel é prontamente disponível como um combustível e em um sistema energizado por motor a diesel, tal como uma locomotiva, o combustível diesel já é armazenado a bordo. Entretanto, outros redutores, como etanol, são, às vezes, mais ativos do que diesel para SCR de NOx. Por exemplo, a redução de NOx em um catalisador de alumina padronizado em prata é mais alto na presença de etanol do que na presença de diesel em algumas condições de operação. Em um exemplo em que diesel é usado como um redutor para NOx, mais redutores ativos como etanol podem ser usados em combinação com ou em vez de diesel para aumentar a conversão de NOx em condições de operação em que diesel pode não cumprir a conversão de NOx desejada ou em situações em que a atividade de catalisador é degradada com o passar do tempo. Entretanto, o uso de etanol em todos os momentos como o único redutor em vez de diesel podería, por exemplo, aumentar inconvenientemente o tamanho de tanque de etanol a ser carregado a bordo de um veículo empregando o sistema de tratamento de exaustão.

Dois ou mais redutores podem ser usados para otimizar a conversão de NOx através de um catalisador de NOx 30. Por exempla, um redutor que rende uma boa conversão de NOx a uma temperatura comparativamente baixa pode ser usado em combinação com outro redutor que rende uma boa conversão de NOx a uma temperatura comparativamente alta para estender a faixa de operação do catalisador de SCR. Em uma realização, etanol é mais ativo como um redutor do que diesel em temperaturas de operação mais baixas da exaustão do motor. Um controlador pode ser implementado para injetar preferencialmeníe mais oxigenato (como etanol no presente exemplo) em situações em que um teor mais alto de oxigenato no fluxo de redutor 18 melhoraria o desempenho do sistema 10. É desejável aprimorar a eficiência de redução do Catalisador de NOx sem o aumento indevido de penalidade de combustível pesado do sistema. Em uma realização em que o primeiro redutor é um combustível de motor e o segundo redutor é um oxigenato, a penalidade de combustível é determinada ao se medir a quantidade de combustíveis e oxigenatos usados, e o vaior relativo dos combustíveis e oxigenatos. O valor de penalidade de combustível pesado é determinado pelo preço relativo e limitações de tamanho e frequência de repreenchimento do tanque de combustível de oxigenato. Por exemplo, pode ser possível operar um controlador para minimizar NOx ao ajustar as taxas de fluxo de redutor e ajustar a razão de oxigenato/combustíveI. Entretanto, isso pode levar a um gasto de oxigenato desnecessário, aumentando, assim, a exigência por volume de tanque de oxigenato e, por meio disso, penalidade de combustível pesado. Portanto, atingir um equilíbrio entre o incremento de eficiência de redução do catalisador de NOx e a penalidade de combustível pesado é desejável. O segundo redutor pode ser usado para aprimorar a eficiência de catalisador através de dois métodos, chamados aqui de reativação de catalisador e regeneração de catalisador. Na reativação de catalisador, a presença do segundo redutor facilita a redução de NOx do catalisador, tornando, por meio disso, o catalisador mais ativo para a redução de NOx em determinado sistema e condições de operação.

Por exemplo, durante o tempo de ignição de motor, a temperatura do fluxo de exaustão e/ou do catalisador pode ser menor do que a temperatura ótima exigida para o catalisador de NOx para reduzir efetivamente o NOx usando apenas diesel (primeiro redutor). Em tal caso, etanol, ou algum outro oxigenato (segundo redutor) que é mais ativo como redutor do que diesel em faixas baixas de temperatura, pode ser injetado como o único redutor ou em uma mistura com o diesel. Conforme o catalisador aquece, a quantidade de oxigenato usado pode diminuir enquanto aumenta a quantidade de redutor de diesel. Um sensor 40 pode ser empregado para medir a temperatura e um controlador 50 pode ser usado para comparar a temperatura com um conjunto de dados disponível, para analisar a quantidade de oxigenato exigida para manter a redução de NOx exigida e para injetar aquela quantidade de oxigenato no fluxo de redutor de diesel.

De maneira similar, dois ou mais redutores podem ser usados para otimizar a conversão de NOx através da vida do catalisador. Um segundo redutor mais ativo pode ser usado para aumentar a conversão de NOx em um catalisador de NOx 30 que usa, tipicamente, um primeiro redutor menos ativo, conforme o catalisador perde atividade durante seu tempo de vida em operação. Por exemplo, o desempenho do catalisador de NOx 30 pode diminuir devido ao envelhecimento, e, em tais casos, a injeção contínua de uma quantidade medida de um segundo redutor mais ativo pode auxiliar a manter a redução de NOx nos níveis exigidos. Por exemplo, o uso de redutor de oxigenato, como etanol, pode ser aumentado através da vida do catalisador conforme a atividade do catalisador diminui, para aumentar a conversão de NOx por parte ou toda a faixa de operação, conforme o necessário para cumprir as exigências para a redução de NOx.

Na regeneração de catalisador, o segundo redutor restaura a eficiência de redução de NOx do catalisador, fazendo, através disso, com que o catalisador recupere sua atividade catalítica original. Portanto, a regeneração do catalisador é uma restauração do catalisador para realizar um nível predeterminado de um dado conjunto de condições de operação ao, por exemplo, remover depósitos indesejados do catalisador. Em uma realização, a regeneração restaura mais do que cerca de 80% do desempenho inicial do catalisador em condições de operação similares. Por exemplo, se um catalisador de SCR está reduzindo NOx com o uso de diesel como um redutor e a eficiência da redução de NOx do catalisador reduz com o tempo, a regeneração do catalisador aumentará a eficiência catalítica para cerca de 80% de sua eficiência original ou mais enquanto usa o combustível do motor como redutor. Em uma realização adicional, o desempenho de catalisador após a regeneração é maior do que cerca de 90% do desempenho inicial em condições de operação similares. Pela regeneração, em uma realização, o desempenho de catalisador é restaurado ao nível inicial em condições de operação similares.

Em uma realização, a restauração de eficiência de redução de catalisador pelo segundo redutor é através da reação do redutor com os depósitos como carbono e queima dos depósitos a partir da superfície do catalisador. O segundo redutor pode ser um único redutor ou uma mistura de redutores formulados com base em fatores como, mas não se limitando a, eficiência de redução, vantagem econômica e efeitos ambientais. Em um exemplo, hidrogênio é usado como um co-redutor com etanol e/ou diesel para melhorar a conversão de NOx em baixas temperaturas.

Durante o tratamento de exaustão, as diferentes aplicações podem exigir diferentes níveis de desempenho de catalisador. Além disso, a medição de desempenho de catalisador durante a operação em certas condições de operação podem não ser direta. O desempenho de catalisador em qualquer dado ponto no tempo pode depender de uma combinação de diferentes fatores, incluindo, mas não se limitando a, idade do catalisador, temperatura do fluxo de exaustão, produto de exaustão, e/ou volume de exaustão. Por exempfo, um sistema pode ter 100 ppm de NOx como o rendimento de catalisador, com 150 ppm na entrada de catalisador, traduzindo cerca de 33% de conversão de NOx. Essa conversão pode ser considerada como um desempenho eficiente em algumas condições, tal como onde a temperatura de exaustão é cerca de 250°C, e o redutor é um ULSD em uma razão de carbono para nitrogênio (C:N) de 1:1. Entretanto, o mesmo desempenho pode ser considerado como insatisfatório sob outras condições, como onde se a temperatura do fluxo de exaustão está a cerca de 375 “Cea dosagem de redutor compreende uma C:N de 6:1.

Em geral, há competição para o consumo do(s) redutor(es) por ambas oxidação direta (combustão) e através de redução de NOx. Adicionalmente, há uma troca por razões de C:N mais altas entre disponibilidade aumentada de redutor para redução de NOx e depósitos de carbono mais altos no catalisador. Em temperaturas mais baixas (<350 °C), a taxa de oxidação direta diminui mais rápido do que a taxa de consumo pela redução de NOx. A taxa de dessorção de redutor diminui em temperaturas mais baixas, levando a cobertura de superfície de catalisador pelo redutor a aumentar. Portanto, em temperaturas mais baixas, razões de carbono para NOx mais baixas alcançam, em geral, um desempenho ótimo. Em temperaturas mais altas {>350 °C) a taxa de oxidação direta de redutor aumenta, e a taxa de dessorção de redutor do catalisador aumenta. Portanto, em temperaturas mais altas, as razões de carbono para NOx mais altas têm um desempenho ótimo.

Portanto, é desejável ter um “ponto de acionamento” acionando uma reativação ou regeneração quando um rendimento de NOx previsto a partir do catalisador sob dadas condições de operação se aproxima de um valor predeterminado (em alguma tolerância) como, por exemplo, um limite de regulação.

Em uma realização, um sensor 40 é disposto' para captar um parâmetro de sistema do sistema de tratamento de exaustão 10 e para produzir um sinal 42 correspondente ao parâmetro de sistema. Um controlador 50 é disposto para receber o sinal 42 e para controlar a dosagem do fluxo de redutor 18 com base em pelo menos parte do sinal 42. Entretanto, os pontos de acionamento para as ações do controlador podem ser projetados com base em dados obtidos antes e/ou durante a operação da fonte de exaustão.

Um parâmetro de sistema é qualquer parâmetro que afete a qualidade de exaustão tratada 60 saindo do sistema de tratamento de exaustão 10 após o tratamento de redução de catalisador de NOx 30. Um parâmetro de sistema pode ser um parâmetro in-situ determinado durante a operação da fonte de exaustão 12 e/ou um parâmetro predeterminado baseado nos testes de laboratório. Parâmetro de sistemas podem incluir, por exemplo, parâmetros de composição de fluxo de exaustão 18, parâmetros de temperatura de fluxo de exaustão 18, parâmetros de fluxo de fluxo de exaustão, parâmetros de fonte de exaustão e parâmetros de tempo. Exemplos de uma composição de fluxo de exaustão incluem a concentração de NOx no fluxo de exaustão e velocidade de espaço do catalisador. A Concentração de NOx no fluxo de exaustão pode ser uma concentração de NOx pré-catalisador ou uma concentração de NOx pós-catalisador. Em uma realização particular, uma concentração de NOx pós-catalísador, isto é, a concentração de NOx dos fases a jusante do catalisador, é usada como um parâmetro de sistema. A velocidade de espaço é aqui definida como a razão normalizada de fluxo de exaustão para o volume de catalisador. Em uma realização, uma concentração de NOx predeterminada pode variar na faixa de cerca de 1 ppmV a cerca de 2000 ppmV. Em uma realização, uma velocidade de espaço de catalisador está na faixa de cerca de 1.000 hr-1 a cerca de 200.000 hr-1. Exemplos de um parâmetro de temperatura de fluxo de exaustão 18 inclui a temperatura do catalisador de NOx, e a temperatura do fluxo de exaustão. Em uma realização, a temperatura do catalisador de NOx pode ser aumentada com o uso de um aquecedor 70. Em uma realização, o parâmetro de temperatura de fluxo de exaustão 18 é a temperatura do fluxo de exaustão, O catalisador de NOx 30 pode ser influenciado pela temperatura do fluxo de exaustão e, portanto, muda suas características de redução de NOx com base na temperatura do fluxo de exaustão. Em uma realização, a temperatura de exaustão está entre cerca de 200°C e cerca de 650°C. Exemplos de um parâmetro de fluxo de fluxo de exaustão incluem respectivas taxas de fluxo do fluxo de exaustão, fluxo de redutor, e fluxo de ar. As taxas de fluxo podem ser medidas como taxas de fluxo molares, de massa, ou volumétricas. Em uma realização, a razão de uma taxa de fluxo molar de carbono no fluxo de redutor para a taxa de fluxo molar de nitrogênio em NOx no fluxo de exaustão está entre cerca de 0 e cerca de 12. Exempios de parâmetro de fonte de exaustão incluem velocidade de fonte, torque e fonte de energia.

Uma medida de desempenho de catalisador em um dado ponto no tempo em determinadas condições de operação é o depósito de materiais carbonáceos no catalisador de NOx. Durante a operação da fonte de exaustão, os materiais carbonáceos como carbono são depositados no catalisador. A quantidade de material carbonáceo depositada (também chamada “carga de carbono”) pode ser estimada ao medir alguns ou todos os parâmetros de sistema e correlacionar esses parâmetros e carga de carbono aos dados previamente desenvolvidos sob condições controladas, como em laboratório, por exemplo. Uma média de tempo estimada de carga de carbono pode prever uma desativação de catalisador ou diminuição na eficiência de catalisador. Em uma realização, a carga de carbono do catalisador é uma medida de desativação de catalisador. Uma estratégia de dosagem que alcança a conversão deseja de NOx com uma penalidade de combustível pesado mínima baseado nas condições de operação pode ser estimada e controlada com o uso do controlador.

Alguns dados que relatam ao carregamento de carbono de um catalisador podem ser obtidos em testes controlados. As condições de exaustão podem ser simuladas no laboratório e o desempenho de catalisador pode ser documentado em diferentes condições de operação. Pontos de acionamento podem ser formulados com base na análise de carga de carbono em diferentes condições nos testes de laboratórios. As informações obtidas a partir de sensores acerca do parâmetro de sistemas durante a operação da fonte de exaustão podem auxiliar a julgar as condições de operação e a carga de carbono e, por meio disso, o desempenho de catalisador e a desativação.

Estratégias de dosagem diferentes podem ser aplicadas ao fluxo de redutor para aumentar a ativação de catalisador. A estratégia de dosagem inclui a mudança de um ou mais dentre a taxa de dosagem do primeiro redutor, taxa de dosagem do segundo redutor, razão do segundo redutor para o primeiro redutor, taxa de fluxo do primeiro redutor, e taxa de fluxo do segundo redutor. Em uma realização, uma vez que o controlador recebe os sinais de parâmetro de sistema, o controlador determina qual estratégia de dosagem rende a conversão desejada na penalidade de combustível pesado mínima para cada conjunto de condições de operação como velocidade de espaço, temperatura, concentração de oxigênio e carga de carbono.

Uma reativação periódica ou baseada em necessidade do catalisador de NOx 30 durante a operação pode ser realizada ao seguir diferentes métodos. Um exemplo de um método para estimar o desempenho do catalisador de NOx 30 é manter as bases de dado de referência e usa o parâmetro de sistemas medido durante a operação para comparação. Por exempla, uma base de dados de referência que relata vários parâmetros de sistema e a carga de carbono naquelas condições pode ser mantida. Outra base de dados de referência que relata os efeitos de reativação de segundos redutores diferentes no catalisador de NOx 30 pode ser mantida. Os parâmetros de sistema durante o serviço são medidos e usados como dados para estimar a carga de carbono e para determinar a estratégia de dosagem apropriada ao comparar os dados medidos com as bases de dados referenciais.

Em uma realização, o catalisador pode ser regenerado ao aumentar a temperatura do catalisador a um nível que é suficiente para dessorver ou oxidizar materiais carbonáceos depositados sobre o catalisador 30. A temperatura do catalisador pode ser aumentada, por exemplo, ao aquecer diretamente o catalisador 30 ou por aumentar a temperatura dos gases que entram em contato com o catalisador 30. Em uma realização, um aquecedor 70 é empregado para aquecer um catalisador 30 e/ou os gases. A temperatura pode ser aumentada para uma quantidade predeterminada de tempo, para limpas a superfície do catalisador. Exemplos de temperaturas nas quais o catalisador HC-SCR pode ser regenerado incluem, mas não se limitam a, entre aproximadamente 400°C a 600°C, 425°C a 500°C, e 440°C a 460°C. Em uma realização, o catalisador é regenerado ao operar em estratégia de dosagem modificada e temperatura aumentada simultaneamente por um período de tempo predeterminado. Por exemplo, a dosagem pode ser controlada para estar acerca da razão de 3:1 de oxigenato para combustível enquanto a temperatura experimentada pelo catalisador está na faixa de cerca 400°C a cerca de 600°C. Isso pode melhorar a oxidação de materiais carbonáceos a partir da superfície de catalisador e, por meio disso, realizar uma regeneração eficaz.

Ao regenerar o catalisador periodicamente, ou quando a atividade do catalisador for reduzida para abaixo de um determinado nível exigido, de acordo com as realizações descritas aqui, a vida útil geral e o desempenho do catalisador podem ser melhorados.

Em uma realização, um método de tratamento de exaustão é fornecido. O método compreende a produção de um fluxo de exaustão 16 a partir de uma fonte de exaustão 12 e injeta um ftuxo de redutor 18 a partir de uma fonte de redutor 14 para o fluxo de exaustão 18. A fonte de redutor 14 compreende um primeiro redutor e segundo redutor. Conforme descrito anteriormente, a fonte de redutor 14 pode ser uma combinação de locais de armazenamento diferentes para os redutores diferentes. A fonte de redutor 14 pode incluir um ou mais locais de armazenamento (tanques) para redutores ou pode incluir um ou mais pontos de origem para o fornecimento contínuo de redutores. A fonte de redutor 14 pode ser projetada para fornecer dois ou mais redutores. Em uma realização, os locais de armazenamento diferentes da fonte de redutor 14 podem existir separadamente uns dos outros no interior do sistema de tratamento de exaustão 10. Em outra realização, os locais de armazenamento da fonte de redutor 14 podem coexistir, por exemplo, onde os primeiro e segundo redutores devem ser armazenados como uma mistura, em um local de armazenamento. Um catalisador de redução de óxido de nitrogênio (NOx) 30 é disposto para receber o fluxo de exaustão 16 e o fluxo de redutor 18. Um sensor 40 é operado para captar um parâmetro de sistema relacionado à carga de carbono do catalisador 30 que produz um sinal 42 correspondente ao parâmetro de sistema e enviar o sinal 42 a um controlador 50. O controlador 50 controla a dosagem do fluxo de redutor 18 com base, pelo menos, em parte do sinal 42.

Em uma realização, o sensor 40 é operado para avaliar um parâmetro de sistema e um controlador 50 é operado para receber e analisar sinais 42 vindo do sensor 40 e reduzir NOx na exaustão ao ajustar a dosagem do fluxo de redutor 18. O sensor 40 pode se comunicar com a fonte de exaustão 12, fonte de redutor 14, catalisador de NOx 30, gases de exaustão pós-tratamento de NOx 60, e/ou controlador 50.

Em uma realização, o controlador 50 controla a dosagem ao mudar a razão do segundo redutor para o primeiro redutor. Normalmente, em uma realização que inclui um combustível como primeiro redutor e um oxigenato como segundo redutor, a razão do segundo redutor para o primeiro redutor no fluxo de redutor é aumentada para diminuir a cara de carbono no catalisador. Em uma realização, o controlador 50 leva uma razão do segundo redutor para o primeiro redutor no fluxo de redutor a ser maior do que 0,5 quando uma carga de carbono estimada excede um valor predeterminado. Em outra realização, o controlador 50 leva uma razão do segundo redutor para o primeiro redutor no fluxo de redutor a ser maior do que 3 quando uma carga de carbono estimada excede um valor predeterminado.

Em uma primeira realização, a carga de carbono é estimada pelo controlador 50 com base em informações de um parâmetro de sistema recebidas a partir do sensor 40 e com o uso das informações de parâmetro de sistema como dados para estimar a carga de carbono correspondente e a estratégia de dosagem exigida ao usar correlações precarregadas na forma de funções de transferência ou tabelas de busca. Em uma realização, a carga de carbono é estimada ao analisar o sinal correspondente a um parâmetro de sistema que compreende um parâmetro de composição de fluxo de exaustão, um parâmetro de temperatura de fluxo de exaustão, um parâmetro de fluxo de exaustão, e um parâmetro de fonte de exaustão, um parâmetro de tempo, ou qualquer combinação desses parâmetros. A regeneração é um evento temporário quando comparado à reativação e é usado para “recuperar" o catalisador para permitir que o catalisador funcione mais eficientemente se comparado ao estado preregeneração do catalisador. Na regeneração, o segundo redutor promove a queima dos depósitos no catalisador e iimpa as áreas de catalisador para reação com os gases de exaustão. Em uma realização, a regeneração é executada ao passar uma quantidade significativa de segundo redutor por um certo período de tempo, de modo que a reação entre o segundo redutor e a carga de carbono leve à queima de carbono. Em uma realização adicional, o segundo redutor é usado somente por um tempo estimado. Durante esse tempo, o segundo redutor funciona como um redutor assim como um regenerador químico. Em uma realização, uma regeneração é realizada por um ponto fixo no tempo. Em uma realização, a duração calculada de tempo para a regeneração nessa faixa de cerca de 10 minutos a cerca de 60 minutos. A decisão de reativar ou regenerar um catalisador em quaiquer dada situação pode depender de certas condições. A penalidade de combustível pesado é um dos fatores a serem considerados para decidir entre a reativação ou regeneração. O segundo redutor usado para a reativação pode ser o mesmo ou diferente do segundo redutor usado para a regeneração. Se o mesmo redutor for usado como um segundo redutor para a reativação assim como para a regeneração, a quantidade de combustível usada em um certo período de tempo pode ser um fator a se considerar. Se os redutores usados forem diferentes em cada caso, então o custo do segundo redutor junto com a capacidade de tanque pode ser comparado para decidir a favor de um método em vez de outro. Os fatores como tipo de catalisador e carga de carbono do catalisador também pode ser considerado na escolha entre reativação ou regeneração do catalisador em um dado ponto do tempo.

Uma reativação do catalisador pode ser realizada de maneira intermitente ou de maneira contínua. De maneira contínua, uma pequena quantidade de segundo redutor ou oxigenato pode ser fornecida ao longo do primeiro redutor ou combustível pela operação da fonte de exaustão. A razão de redutores ou taxas de fiuxo dos redutores pode ser variada de modo que a conversões de NOx desejada sejam realizadas em pontos diferentes no tempo durante a operação.

Em uma realização, o controlador 50 muda a dosagem para o fluxo de redutor quando uma carga de carbono estimada é maior do que um valor predeterminado de cerca de 1 % em peso do catalisador. Em uma realização, o controlador 50 muda a dosagem para o fluxo de redutor quando uma carga de carbono estimada é maior do que um valor predeterminado de cerca de 5 % em peso do catalisador. Em uma realização, quando a carga de carbono estiver na faixa de cerca de 1 a cerca de 5% em peso, o controlador 50 controla a dosagem para reativar o catalisador. Em uma realização, quando a carga de carbono for maior do que 5 % em peso do catalisador, o controlador 50 controla a dosagem para regenerar o catalisador. A dosagem pode ser alcançada por variar a razão do segundo redutor e do primeiro redutor através de mudança da taxa de fluxo do primeiro redutor e/ou segundo redutor. A Figura 2 mostra um mapa de processo exemplificador de um tratamento de exaustão que emprega o sensor 40 e o controlador 50. O parâmetro de sistemas (condições de operação) são monitorados ou continua ou periodicamente para avaliar a carga de carbono no catalisador 30, em antecipação a um sínai de acionamento. Quando o controlador 50 recebe um sinal de acionamento 42, o controlador calcula a estratégia de dosagem ótima. Com base na estratégia de dosagem e relações de parâmetro predeterminado, o controlador decide se o processo de reativação é o suficiente para reativar o catalisador e alcançar o desempenho de redução de NOx exigido do mesmo ou se um regeneração é necessária. Em uma realização, a decisão sobre usar ou regenerar é baseada na carga de carbono estimada no catalisador 30. Em uma realização, se a carga de carbono for maior que cerca de 5 % em peso do catalisador 30, uma regeneração é selecionada pelo controlador 50 através de uma reativação. Se for encontrado que a reativação é suficiente, o controlador 50 inicia uma estratégia de dosagem eleita para a reativação e os parâmetros de sistema são monitorados pelos sensores para avaliar a carga de carbono. Se for encontrado que uma regeneração é preferível para o desempenho eficaz do catalisador, o controlador 50 inicia uma estratégia de dosagem eleita para a regeneração e o parâmetro de sistemas são monitorados pelos sensores para avaliar a carga de carbono. Em uma realização, a regeneração pode ser terminada ao se retirar a estratégia de dosagem eleita para a regeneração. A terminação pode ser baseada no tempo que passou durante a regeneração ou baseado em uma diminuição estimada em carga de carbono. O tempo de regeneração e os níveis de dosagem são calculados e administrados pelo controlador 50 enquanto o sensor 40 continua a monitorar os parâmetros de sistema para produzir retorno acerca do desempenho do catalisador para o controlador 50, Em uma realização, a temperatura do fluxo de exaustão 16 ou uma combinação do fluxo de exaustão 16 e do fluxo de redutor 18 é controlada pelo controlador 50 ao usar um aquecedor 70. Espera-se que a carga de carbono do catalisador 30 diminua e espera-se que a regeneração do catalisador aumente ao aumentar a temperatura do ambiente do catalisador. Dependendo do catalisador envolvido e sua zona de temperatura de atividade ótima, a reativação do catalisador também pode ser auxiliada pelo incremento de temperatura. Em uma realização, a temperatura de um fluxo de exaustão 16 fluindo para o catalisador 30 é controlada para estar na faixa de cerca de 450°C a cerca de 650°C. Em uma realização, o controlador 50 ativa o aquecedor e/ou a dosagem de fluxo de redutor 18, dependendo da carga de carbono no catalisador 30 e/ou penalidade de combustível pesado calculada para a reativação ou regeneração do catalisador 30.

Em uma realização, a temperatura do fluxo de exaustão 16 é aumentada para maior do que cerca de 400°C, junto com o controle de dosagem. A dosagem alterada e/ou aumento da temperatura pode ter efeito por um período de tempo predeterminado. O período de tempo também varia, dependendo da temperatura do fluxo de exaustão ou catalisador e dosagem designada do fluxo de redutor. Por exemplo, em uma realização, com o uso de prata em alumina mesoporosa como o catalisador de NOx, se o aumento de temperatura for mais do que cerca de 550°C, então o período de tempo para a regeneração é menor do que cerca de 30 minutos. De modo similar, se a razão de oxigenato para combustível for maior do que 5, o período de tempo exigido para a regeneração é tipicamente menor do que cerca de 30 minutos.

Uma vantagem técnica dessa invenção sobre o uso de apenas um redutor altamente ativo, como etanol, é que menos redutor pode ser exigido porque o combustível do motor, como diesel, já a bordo, pode ser usado em temperaturas de exaustão mais altas. Esse sistema também pode ter vantagens sobre um sistema que usa apenas combustível de motor, porque pode alcançar conversões de NOx mars altas a temperaturas mais baixas ao injetar menos diesel e mais etanol. Além disso, conforme o catalisador 30 perde atividade com o tempo, a conversão de NOx pode ser aumentada ao injetar uma proporção maior de etanol.

As realizações descritas aqui são exemplos de composição, sistema, e métodos que têm elementos correspondentes aos elementos da invenção citada nas reivindicações. Essa descrição escrita pode permitir que aqueles de habilidade comum na técnica fabriquem e façam uso das realizações que têm elementos alternativos que, da mesma forma, correspondem aos elementos da invenção citados nas reivindicações. O escopo da invenção inclui, portanto, a composição, sistema e métodos que não diferem da linguagem literal das reivindicações, e incluem, ainda, outras composições e artigos com diferenças insubstanciais da linguagem literal das reivindicações. Embora somente determinadas características da invenção tenham sido ilustradas e descritas aqui, muitas modificações e alterações podem ser feitas pelos versados na técnica. As reivindicações em anexo abrangem todas as tais modificações e mudanças.

Reivindicações

Claims (50)

1. SISTEMA DE TRATAMENTO DE EXAUSTÃO caracterizado pelo fato de que compreende: uma fonte de exaustão; uma fonte de redutor disposta para injetar um fluxo de redutor em um fluxo de exaustão a partir da fonte de exaustão, sendo que a fonte de redutor compreende um primeiro redutor e um segundo redutor; um catalisador de redução de óxído de nitrogênio (NOx) disposto para receber o fiuxo de exaustão e o fluxo de redutor; um sensor disposto para captar um parâmetro de sistema relacionado ao carregamento de carbono do catalisador e produzir um sinal correspondente ao parâmetro de sistema; e um controlador disposto para receber o sinal e para controlar a dosagem do fluxo de redutor com base, pelo menos em parte, no sinal.

2. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador é disposto para controlar a dosagem ao variar a razão do segundo redutor para o primeiro redutor, uma taxa de fluxo do primeiro redutor, uma taxa de fluxo do segundo redutor, ou uma combinação de qualquer um dos anteriores.

3. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o primeiro redutor compreende diesel, biodiesei, diesel de enxofre ultra baixo, combustível de Fischer-Tropsch, querosene, ou qualquer combinação dos mesmos.

4. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o segundo redutor compreende etanol, metanol, álcool de isopropila, n-propanol, n-butanol, metil éter de tert-butila, E85, gasolina, ou qualquer combinação dos mesmos.

5. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para levar uma razão do segundo redutor para o primeiro redutor no fluxo de redutor a ser maior do que 0,5 quando uma carga de carbono estimada exceder um valor predeterminado.

6. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para levar uma razão do segundo redutor para o primeiro redutor no fluxo de redutor a ser maior do que 3 quando uma carga de carbono estimada exceder um valor predeterminado.

7. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o valor predeterminado é maior do que cerca de 1 % em peso do catalisador.

8. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o parâmetro de sistema relacionado à carga de carbono compreende um parâmetro de composição de fiuxo de exaustão, um parâmetro de temperatura de fluxo de exaustão, um parâmetro de fluxo de fluxo de exaustão, um parâmetro de fonte de exaustão, um parâmetro de tempo ou uma combinação dos mesmos.

9. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o parâmetro de composição de fluxo de exaustão compreende uma concentração de NOx no fluxo de exaustão e uma velocidade de espaço do catalisador.

10. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o valor de concentração de NOx predeterminado está na faixa de 1 a 2000 ppmV.

11. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a velocidade de espaço do catalisador está entre 1000 hr-1 e 200.000 hr-1.

12. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o parâmetro de temperatura de fluxo de exaustão compreende a temperatura do catalisador e a temperatura do fluxo de exaustão.

13. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a temperatura de exaustão está entre cerca de 200°C e cerca de 650 °C.

14. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o parâmetro de fluxo de exaustão compreende uma taxa de fluxo molar, de massa, e volumétrico do fluxo de exaustão, fluxo de redutor, e fluxo de ar.

15. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que uma razão da taxa de fluxo molar de carbono no fluxo de redutor para a taxa de fluxo molar de nitrogênio em NOx no fluxo de exaustão está entre 0 e 12.

16. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os parâmetros de fonte de exaustão compreende velocidade de fonte, torque, e potência de fonte.

17. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro redutor é um combustível e o segundo redutor é um oxigenato.

18. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o segundo redutor compreende etanoi.

19. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o catalisador compreende um catalisador de redução catalítica seletiva de hidrocarboneto (HC-SCR).

20. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o catalisador compreende prata e um substrato de óxido metálico padronizado.

21. SISTEMA DE TRATAMENTO DE EXAUSTÃO caracterizado pelo fato de que compreende: uma fonte de exaustão; uma fonte de redutor que compreende um primeiro local de armazenamento e um segundo local de armazenamento, em que o primeiro local de armazenamento é disposto para injetar um combustível na fonte de exaustão e é, ainda, configurado para injetar combustível em um fluxo de exaustão emitido a partir da fonte de exaustão e o segundo local de armazenamento disposto para injetar um oxigenato no fluxo de exaustão; um catalisador de redução de óxido de nitrogênio disposto para receber o fluxo de exaustão, combustível e o oxigenato; um sensor disposto para captar um parâmetro de sistema relacionado à carga de carbono do catalisador e produzir um sinal; e um controlador disposto para receber o sinal, comparar o sinal com pontos predeterminados, estimar a carga de carbono e aumentar a razão de oxigenato para combustível no fluxo de exaustão, por um período de tempo calculado, em que o parâmetro de sistema é uma concentração de NOx pós-catalisador, uma velocidade de espaço do catalisador, a temperatura do catalisador, a temperatura do fluxo de exaustão, uma taxa de fluxo do fluxo de exaustão ou combinações dos mesmos.

22. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o primeiro local de armazenamento compreende um combustível que compreende diesel, biodiesel, diesel de enxofre ultra baixo, combustível de Fischer-Tropsch, querosene ou qualquer combinação dos mesmos.

23. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o segundo lugar de armazenamento compreende um oxigenato que compreende etanol, metanol, álcool de isopropila, n-propanol, n-butanol, metil éter de tert-butila, gasolina, E85, ou quaisquer combinações dos mesmos.

24. StSTEMA, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado peio fato de que a razão de oxigenato para combustível é maior do que 3.

25. SISTEMA DE TRATAMENTO DE EXAUSTÃO caracterizado pelo fato de que compreende: uma fonte de exaustão; uma fonte de redutor disposta para injetar um fluxo de redutor em um fluxo de exaustão a partir do fluxo de exaustão, sendo que a fonte de redutor compreende um primeiro redutor e um segundo redutor; um catalisador de redução de óxido de nitrogênio (NOx) disposto para receber o fluxo de exaustão e o fluxo de redutor; um sensor disposto para captar um parâmetro de sistema relacionado à carga de carbono do catalisador e produzir um sinal correspondente ao parâmetro de sistema; e um controlador disposto a receber o sinal e para controlar a temperatura do fluxo de exaustão e a dosagem do fluxo de redutor com base em pelo menos parte do sinal.

26. MÉTODO DE TRATAMENTO DE EXAUSTÃO caracterizado pelo fato de que compreende: produzir um fluxo de exaustão; injetar um fluxo de redutor ao fluxo de exaustão a partir de uma fonte de redutor que compreende um primeiro redutor e um segundo redutor; dispor um catalisador de redução de óxido de nitrogênio (NOx) para receber o fluxo de exaustão e o fluxo de redutor; captar um parâmetro de sistema relacionado à carga de carbono do catalisador e produzir um sinal correspondente ao parâmetro de sistema e enviar o sinal a um controlador; e controlar uma dosagem do fluxo de redutor com base em pelo menos parte do sinal.

27. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que o controlador controla a dosagem ao variar uma razão do segundo redutor para o primeiro redutor, uma taxa de fluxo do primeiro redutor, uma taxa de fluxo do segundo redutor, ou uma combinação de qualquer um dos anteriores.

28. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que o primeiro redutor compreende diesel, biodiesel, dieseí de enxofre ultra baixo, combustível de Fischer-Tropsch, querosene, ou qualquer combinação dos mesmos.

29. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que o segundo redutor compreende etanoi, metanol, álcool de isopropila, n-propanol, n-butanol, metil éter de tert-butila, E85, gasolina ou quaisquer combinações dos mesmos.

30. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que o controlador controla uma razão do segundo redutor para o primeiro redutor no fluxo de redutor para ser maior do que 0,5 quando uma carga de carbono estimada exceder um valor predeterminado.

31. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que o controlador controla uma razão do segundo redutor para o primeiro redutor no fluxo de redutor para ser maior do que 3 quando uma carga de carbono estimada exceder um valor predeterminado.

32. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que o valor predeterminado é maior do que cerca de 1 % em peso do catalisador.

33. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado peio fato de que a carga de carbono é estimada pela análise do sinal correspondente a um parâmetro de sistema que compreende um parâmetro de composição de fluxo de exaustão, um parâmetro de temperatura de fluxo de exaustão, um parâmetro de fluxo de fluxo de exaustão, um parâmetro de fonte de exaustão, um parâmetro de tempo, ou uma combinação dos mesmos.

34. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que o parâmetro de composição de fluxo de exaustão compreende uma concentração de NOx no fluxo de exaustão e uma velocidade de espaço do catalisador.

35. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que o parâmetro de temperatura de fluxo de exaustão compreende uma temperatura do catalisador e uma temperatura do fluxo de exaustão.

36. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de que o parâmetro de temperatura de fluxo de exaustão está entre cerca de 200°C e cerca de 650°C.

37. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que o parâmetro de fluxo de exaustão compreende uma taxa de fluxo molar, de massa, e volumétrico do fluxo de exaustão, fluxo de combustível e fluxo de ar.

38. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que uma razão da taxa de fluxo molar de carbono no fluxo de redutor para a taxa de fluxo molar de nitrogênio em NOx no fluxo de exaustão está entre 0 e 12.

39. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que os parâmetros de fonte de exaustão compreendem velocidade de fonte, torque, e potência de fonte.

40. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que a razão do segundo redutor para o primeiro redutor no fluxo de redutor é aumentada para diminuir a carga de carbono.

41. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que o primeiro redutor é um combustível e o segundo redutor é um oxigenato.

42. MÉTODO DE TRATAMENTO DE EXAUSTÃO caracterizado pelo fato de que compreende: dispor uma fonte de exaustão; dispor uma fonte de redutor que compreende um primeiro iocai de armazenamento e um segundo local de armazenamento e produzir um fluxo de redutor; injetar um combustível a partir do primeiro local de armazenamento para a fonte de exaustão; produzir um fluxo de exaustão a partir da fonte de exaustão; injetar um combustível a partir do primeiro local de armazenamento no fluxo de exaustão; dispor um catalisador de redução de óxido de nitrogênio (NOx) para receber o fluxo de exaustão e o fluxo de redutor; captar um parâmetro de sistema relacionado à carga de carbono do catalisador e produzir um sinal correspondente ao parâmetro de sistema e enviar o sinal a um controlador; comparar o sinal a um valor predeterminado; estimar a carga de carbono; injetar um oxigenato a partir do segundo local de armazenamento para o fluxo de exaustão; e regular uma razão de oxigenato para combustível no fluxo de exaustão por um período de tempo calculado, em que o parâmetro de sistema é uma concentração de NOx pós-catalisador, uma velocidade de espaço do catalisador, a temperatura do catalisador, a temperatura do fluxo de exaustão, uma taxa de fluxo do fluxo de exaustão, ou quaisquer combinações dos mesmos.

43. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que a razão de oxigenato para combustível é regulada para ser maior do que 0,5.

44. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 43, caracterizado pelo fato de que o valor predeterminado é maior do que cerca de 1% em peso do catalisador.

45. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 43, caracterizado pelo fato de que a razão de oxigenato para combustível é regulada para ser maior do que 3.

46. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 45, caracterizado pelo fato de que o valor predeterminado é maior do que cerca de 5% em peso do catalisador.

47. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que o período calculado de tempo está na faixa de cerca de 10 minutos a cerca de 60 minutos.

48. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que o parâmetro de temperatura de fluxo de exaustão está entre cerca de 200°C e cerca de 650°C.

49. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 48, caracterizado pelo fato de que o parâmetro de temperatura de fluxo de exaustão para o catalisador está na faixa de cerca de 450°C a cerca de 650°C.

50. MÉTODO DE TRATAMENTO DE EXAUSTÃO caracterizado pelo fato de que compreende: dispor uma fonte de exaustão; dispor uma fonte de redutor que compreende um primeiro local de armazenamento e um segundo local de armazenamento e produzir um fluxo de red utor; injetar um combustível a partir do primeiro local de armazenamento para a fonte de exaustão; produzir um fluxo de exaustão a partir da fonte de exaustão; injetar um combustível a partir do primeiro local de armazenamento no fluxo de exaustão; dispor um catalisador de redução de óxido de nitrogênio (NOx) para receber o fluxo de exaustão e o fluxo de redutor; captar uma concentração de NOx pós-catalisador e enviar o sinal correspondente à concentração de NOx pós-catalisador a um controlador; comparar o sinal com um ponto limite predeterminado de concentração de NOx pós-catalisador; determinar o momento quando a concentração de NOx pós-catalisador excede o ponto limite; e regenerar o catalisador ao injetar um oxigenato a partir do segundo local de armazenamento no fluxo de exaustão por um período de tempo calculado.