EP2404045A1 - Dispositif et procede de traitement des oxydes d'azote contenus dans des gaz d'echappement - Google Patents

Dispositif et procede de traitement des oxydes d'azote contenus dans des gaz d'echappement

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EP2404045A1
EP2404045A1 EP10708265A EP10708265A EP2404045A1 EP 2404045 A1 EP2404045 A1 EP 2404045A1 EP 10708265 A EP10708265 A EP 10708265A EP 10708265 A EP10708265 A EP 10708265A EP 2404045 A1 EP2404045 A1 EP 2404045A1
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EP
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ammonia
catalyst
precursor
static mixer
reducing agent
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Withdrawn
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EP10708265A
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Maël BOEN
Najat Moral
Karine Lombaert
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Renault SAS
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Renault SAS
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for treating the exhaust gas discharged by an internal combustion engine.
  • the present invention relates to a device and a method for treating nitrogen oxides contained in exhaust gases.
  • increasingly complex gas after-treatment systems are arranged in the exhaust line. These aftertreatment systems make it possible in particular to reduce the emissions of nitrogen oxides in addition to carbon monoxide, unburned hydrocarbons and particles.
  • the invention relates to the treatment of NOx nitrogen oxides, such as NO and NO 2 .
  • Current NOx treatment devices include, for example, NOx traps, reduction catalysts (SCRs), or 3-way catalysts.
  • Reduction catalysts reduce NOx in the presence of a reducing agent.
  • the reducing agent for example urea or ammonia
  • a mixing system is arranged upstream of the reduction catalyst, so that the mixture of exhaust gas and of the reducing agent is as homogeneous as possible. It is thus possible to use an additional element in the exhaust line, in order to create turbulence.
  • Another solution is to increase the distance between the point of injection of the reducing agent and the reduction catalyst. However, increasing the distance increases heat loss, which greatly reduces the efficiency of the catalyst.
  • the ammonia is formed in the exhaust line in two stages. At first, urea undergoes thermolysis for give ammonia and isocyanic acid. Then, the isocyanic acid is hydrolyzed to ammonia and carbon dioxide. However, the hydrolysis of isocyanic acid is sometimes carried out on the upstream part of the reduction catalyst, in particular for temperatures below 220 ° C., which reduces the effective volume of the reduction catalyst for treating NOx, and therefore the efficiency of NOx treatment.
  • NOx treatment devices including static mixers, for example a grid or mixer with fins. These mixers are intended to homogenize the gaseous mixture comprising the exhaust gas and the reducing agent. However, these static mixers do not include catalysts.
  • An object of the invention is to improve the treatment of the exhaust gas.
  • an object of the invention is to increase the NOx treatment efficiency by the reduction catalyst, and in particular to reduce the heat losses upstream of the reduction catalyst.
  • Another object of the invention is to allow the use of the entire volume of the reduction catalyst.
  • a device for treating exhaust gases emitted by an internal combustion engine of a motor vehicle comprising an exhaust line with an ammonia reduction catalyst. and an injector of an ammonia precursor or a reducing agent capable of forming an ammonia precursor, mounted upstream of the reduction catalyst.
  • the device also includes a static mixer mounted between the injector and the reduction catalyst, the static mixer comprising a catalyst for forming ammonia from the precursor of ammonia.
  • precursor of ammonia is understood to mean a chemical molecule that can, by chemical reaction, allow the formation of ammonia.
  • Urea is an example of a precursor of ammonia since the thermolysis reaction of urea makes it possible to form ammonia (and isocyanic acid).
  • isocyanic acid is also a precursor of ammonia since it allows, by hydrolysis reaction with water, to form ammonia (and carbon dioxide).
  • ammonia forming catalyst means a catalyst for the chemical reaction which makes it possible to form ammonia from the precursor.
  • the catalyst for the formation of ammonia will be a catalyst for the thermolysis reaction.
  • the catalyst for ammonia formation will be a catalyst for the hydrolysis reaction.
  • the static mixer makes it possible to prepare the gaseous mixture supplying the reduction catalyst, so as to improve the operation of the latter.
  • the static mixer makes it possible, on the one hand, to homogenize the mixture of exhaust gas and reducing agent, and on the other hand to produce, within the gaseous mixture, the ammonia used by the reduction catalyst. to treat NOx.
  • the reducing agent is an aqueous solution of urea
  • the thermolysis of urea makes it possible to produce only one mole of ammonia and one mole of isocyanic acid per mole of urea, while the combination of thermolysis and hydrolysis gives two moles of ammonia per mole of urea.
  • the isocyanic acid is a precursor of ammonia and the static mixer may comprise a catalyst for the hydrolysis reaction of isocyanic acid so that the gas mixture leaving the static mixer is immediately ready to be treated by the reduction catalyst, and does not require a fraction of the reduction catalyst to effect the hydrolysis of isocyanic acid.
  • the reduction catalyst then serves only to treat the NOx.
  • the static mixer also makes it possible to reduce the distance between the reducing agent injector and the reduction catalyst, thus limiting the thermal losses of the exhaust gases during their circulation in the exhaust line.
  • the precursor of ammonia comprises isocyanic acid and the ammonia forming catalyst comprises a hydrolysis catalyst comprising iron, copper and / or titanium oxide.
  • the hydrolysis catalyst comprises TiO4, an iron-associated zeolite as a promoter and / or a copper-associated zeolite as a promoter.
  • the catalyst is selected to have significant catalytic activity for the hydrolysis reaction of isocyanic acid.
  • a very active catalyst will eventually reduce the volume of the static mixer, and thus further reduce heat losses, as well as pressure drops.
  • the static mixer may comprise a foam having open pores and coated with the ammonia forming catalyst.
  • the foam with open pores is, for example, a ceramic foam or a metal foam.
  • the foam with open pores makes it possible to efficiently mix the exhaust gas and the reducing agent while limiting the pressure drop in the exhaust line.
  • the static mixer may comprise at least two foams provided with open pores and arranged in an adjoining manner.
  • foams with open pores can be separated by spacers.
  • the use of several foams may make it possible to modify the characteristics of the static mixer, for example its specific surface area and / or its volume.
  • the reducing agent is urea.
  • an ammonia precursor or a reducing agent capable of forming a precursor of ammonia is injected, and then
  • the exhaust gas and the ammonia precursor are mixed, and the ammonia precursor is reacted to form the ammonia, and then
  • a catalytic reduction of the gases by ammonia is carried out.
  • the reducing agent is urea and thermolysis of the urea is carried out before hydrolyzing the isocyanic acid to form the ammonia.
  • the internal combustion engine 1 comprises, for example, at least one cylinder 3, an intake manifold 4, an exhaust manifold 5, an exhaust gas recirculation circuit 6 provided with an exhaust gas recirculation valve 7, and an exhaust system. turbo compression 8.
  • the exhaust gas treatment device 2 comprises, for example, an exhaust line, an oxidation catalyst 9, a particulate filter 10 mounted downstream of the oxidation catalyst 9, and a reduction catalyst (in particular English: Selective Catalytic Reduction SCR) 1 1 mounted downstream of the particulate filter 10.
  • the two catalysts 9, 1 1 are connected in series on the exhaust line, with a particulate filter 10 mounted between the two.
  • a reducing agent injector 12 and a static mixer 13 are mounted on the exhaust line between the particulate filter 10 and the reduction catalyst 1 1.
  • the reducing agent injector 12 is mounted upstream. of the static mixer 13.
  • the oxidation catalyst 9 is used to treat, in particular, carbon monoxide CO and unburned hydrocarbons HC contained in the exhaust gases.
  • the catalyst 9 makes it possible to oxidize carbon monoxide to CO 2 carbon dioxide, and unburned hydrocarbons to carbon dioxide and water.
  • the reduction catalyst 11 is designed to effectively treat the NOx contained in the exhaust gas.
  • the reduction catalyst 11 may be selected to catalyze the NOx reduction reaction with ammonia.
  • the catalyst 11 may be copper based on a porous zeolite matrix, or else based on iron on a matrix porous zeolite, based on vanadium or based on mixed oxides.
  • the injector 12 introduces a reducing agent into the exhaust line.
  • the purpose of the reducing agent is to facilitate the reduction of NOx by the reduction catalyst 1 1.
  • the reducing agent may be, for example, urea, ammonia or any other chemical capable of forming ammonia. when introduced into the exhaust line.
  • the compounds capable of forming ammonia are urea and isocyanic acid. Insofar as urea also forms isocyanic acid, it is considered, for the rest of the description, that the reducing agent is urea.
  • the isocyanic acid can undergo, in a second step, a hydrolysis reaction in the form of:
  • a static mixer 13 is mounted downstream of the injector 12 and upstream of the reduction catalyst 1 1.
  • the static mixer 13 makes it possible on the one hand to homogenize the exhaust gas / ammonia mixture, and on the other hand to catalyze the hydrolysis reaction of isocyanic acid.
  • An homogeneous mixture comprising in particular two moles of ammonia per one mole of urea injected is then obtained at the inlet of the reduction catalyst 11.
  • the reduction catalyst can then catalyze only the NOx treatment reactions, and is no longer useful for the hydrolysis reaction of isocyanic acid.
  • the distance required between the injector 12 and the reduction catalyst 1 1 can be reduced, which reduces the thermal losses of the gases in the exhaust line and therefore increases the efficiency of NOx reduction reactions.
  • the static mixer 13 may comprise an open pore foam which, on the one hand, allows the exhaust gas to pass through it and, on the other hand, creates turbulence leading to the homogenization of the gases.
  • a compromise between efficiency and pressure drop must be chosen. This compromise may depend in particular on the volume of open-pore foam, the technical characteristics of the foam (such as the porosity, the average pore diameter, the pore distribution, the specific surface area), and the pore impregnation mass.
  • a static mixer comprising a plurality of open-pore foams arranged adjacently in the direction of circulation of the exhaust gases. These foams can also be separated by spacers or not.
  • the open pore foam is impregnated with catalyst for the hydrolysis of isocyanic acid which is injected by the injector 12 or which is formed by thermolysis of the urea injected by the injector 12.
  • the catalyst may be based on copper on a porous zeolite matrix, based on iron on a porous matrix of zeolite, based on vanadium or based on mixed oxides such as TiO4.
  • the impregnation will be chosen so as to withstand the operating conditions, in particular so as not to sinter under normal operating conditions.
  • the material of the foam is chosen according to the operating conditions to which it must be resistant, in particular the temperature reached, the corrosion, the vibrations, etc.
  • the foam can thus comprise materials of the ceramic type, or even metal.
  • the metal foam may be electrically powered, for example by an electronic control means (not shown), so as to increase the temperature of the gases passing through the foam. It is thus possible to increase the efficiency of the reduction catalyst 11 or to provide the heat required for the compounds capable of forming ammonia, for example by the reaction of thermolysis and hydrolysis of the urea, when the temperature of the gases it's not enough.
  • the exhaust gas treatment device 2 may also have a different layout of the processing means.
  • the particulate filter 10 may be disposed downstream of the reduction catalyst 11, or it may be realized, with the reduction catalyst 11, in the form of a single element noted SCRF (in English: "Selective Catalytic Reduction
  • the injector 12 and the static mixer 13 are mounted downstream of the oxidation catalyst 9, and upstream of the reduction catalyst and the particulate filter.
  • the exhaust gas treatment device 2 thus allows improved treatment of NOx, while maintaining a small footprint and a low cost of use.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de traitement des gaz d'échappement émis par un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, comprenant une ligne d' échappement avec un catalyseur de réduction (11) par l'ammoniac et un injecteur (12) d'un précurseur de l'ammoniac ou d'un agent réducteur capable de former un précurseur de l'ammoniac, monté en amont du catalyseur de réduction (11). Le dispositif comporte également un mélangeur statique (13), monté entre l'injecteur (12) et le catalyseur de réduction (11), le mélangeur statique (13) comprenant un catalyseur de formation de l' ammoniac à partir du précurseur de l'ammoniac.

Description

Dispositif et procédé de traitement des oxydes d'azote contenus dans des gaz d'échappement
La présente invention concerne un dispositif et un procédé de traitement des gaz d'échappement rejetés par un moteur à combustion interne. En particulier, la présente invention concerne un dispositif et un procédé de traitement des oxydes d' azote contenus dans des gaz d'échappement. Afin de répondre à la baisse des seuils admis pour les émissions de gaz polluants des véhicules automobiles, des systèmes de post-traitement des gaz de plus en plus complexes sont disposés dans la ligne d' échappement. Ces systèmes de post-traitement permettent de réduire notamment les émissions d' oxydes d' azote en plus du monoxyde de carbone, des hydrocarbures imbrûlés et des particules.
Plus précisément, l' invention concerne le traitement des oxydes d' azote NOx, tels que NO et NO2. Les dispositifs actuels de traitement des NOx comprennent par exemple des pièges à NOx, des catalyseurs de réduction (SCR), ou des catalyseurs 3 voies . Les catalyseurs de réduction permettent de réduire les NOx en présence d'un agent réducteur. L' agent réducteur, par exemple de l'urée ou de l' ammoniac, est introduit dans la ligne d'échappement, en amont du catalyseur de réduction. Afin d' optimiser l' efficacité de traitement des NOx, un système de mélange est disposé en amont du catalyseur de réduction, afin que le mélange de gaz d' échappement et de l' agent réducteur soit le plus homogène possible. Il est ainsi possible d'utiliser un élément additionnel dans la ligne d'échappement, afin de créer des turbulences . Une autre solution est d' augmenter la distance entre le point d' injection de l' agent réducteur et le catalyseur de réduction. Cependant, l' augmentation de la distance augmente les pertes thermiques, ce qui réduit fortement l' efficacité du catalyseur.
Par ailleurs, dans le cas de l' injection d'une solution d'urée par exemple, l' ammoniac est formé dans la ligne d'échappement en deux temps. Dans un premier temps, l'urée subit une thermolyse pour donner de l' ammoniac et de l' acide isocyanique. Puis, l' acide isocyanique est hydrolyse en ammoniac et en dioxyde de carbone. Or, l'hydrolyse de l' acide isocyanique est parfois réalisée sur la partie amont du catalyseur de réduction, notamment pour des températures inférieures à 22O0C, ce qui réduit le volume efficace du catalyseur de réduction pour traiter les NOx, et donc l'efficacité du traitement des NOx.
Il existe des dispositifs de traitement des NOx comprenant des mélangeurs statiques, par exemple une grille ou un mélangeur possédant des ailettes. Ces mélangeurs ont pour but d'homogénéiser le mélange gazeux comprenant les gaz d' échappement et l' agent réducteur. Cependant, ces mélangeurs statiques ne comprennent pas de catalyseurs .
Un but de l' invention est d' améliorer le traitement des gaz d'échappement. En particulier, un but de l'invention est d' augmenter l'efficacité de traitement des NOx par le catalyseur de réduction, et notamment de réduire les pertes thermiques en amont du catalyseur de réduction.
Un autre but de l' invention est de permettre l'utilisation du volume entier du catalyseur de réduction.
A cet effet, dans un mode de réalisation, il est proposé un dispositif de traitement des gaz d' échappement émis par un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, comprenant une ligne d'échappement avec un catalyseur de réduction par l' ammoniac et un injecteur d'un précurseur de l' ammoniac ou d'un agent réducteur capable de former un précurseur de l' ammoniac, monté en amont du catalyseur de réduction. Le dispositif comporte également un mélangeur statique monté entre l' injecteur et le catalyseur de réduction, le mélangeur statique comprenant un catalyseur de formation de l' ammoniac à partir du précurseur de l' ammoniac.
On entend par « précurseur de l' ammoniac » une molécule chimique pouvant permettre, par réaction chimique, la formation d' ammoniac . L'urée est un exemple de précurseur de l' ammoniac puisque la réaction de thermolyse de l'urée permet de former de l' ammoniac (et de l' acide isocyanique) . De même, l' acide isocyanique est également un précurseur de l' ammoniac puisqu'il permet, par réaction d'hydrolyse avec de l' eau, de former de l' ammoniac (et du dioxyde de carbone).
De plus, on entend par « catalyseur de formation de l' ammoniac » un catalyseur de la réaction chimique qui permet de former l' ammoniac à partir du précurseur. Dans le cas de l'urée, le catalyseur de formation de l' ammoniac sera un catalyseur de la réaction thermolyse. Dans le cas de l' acide isocyanique, le catalyseur de formation de l' ammoniac sera un catalyseur de la réaction d'hydrolyse.
Le mélangeur statique permet de préparer le mélange gazeux alimentant le catalyseur de réduction, de manière à améliorer le fonctionnement de ce dernier. En particulier, le mélangeur statique permet d'une part d'homogénéiser le mélange de gaz d' échappement et d' agent réducteur, et d' autre part de produire, au sein du mélange gazeux, l' ammoniac utilisé par le catalyseur de réduction pour traiter les NOx. Notamment, dans le cas où l' agent réducteur est une solution aqueuse d'urée, la thermolyse de l'urée ne permet de produire qu'une mole d' ammoniac et une mole d' acide isocyanique pour une mole d'urée, alors que la combinaison de la thermolyse et de l'hydrolyse permet d' obtenir deux moles d' ammoniac pour une mole d'urée. Ainsi, l' acide isocyanique est un précurseur de l' ammoniac et le mélangeur statique peut comprendre un catalyseur de la réaction d'hydrolyse de l' acide isocyanique de façon à ce que le mélange gazeux sortant du mélangeur statique soit de suite prêt à être traité par le catalyseur de réduction, et ne nécessite pas une fraction du catalyseur de réduction pour effectuer l'hydrolyse de l' acide isocyanique. Le catalyseur de réduction sert alors uniquement à traiter les NOx. Par ailleurs, le mélangeur statique permet également de réduire la distance entre l'injecteur d' agent réducteur et le catalyseur de réduction, limitant ainsi les pertes thermiques des gaz d' échappement lors de leur circulation dans la ligne d' échappement.
Préférentiellement, le précurseur de l' ammoniac comprend l' acide isocyanique et le catalyseur de formation de l' ammoniac comprend un catalyseur d'hydrolyse comportant du fer, du cuivre et/ou de l' oxyde de titane. En particulier, le catalyseur d'hydrolyse comprend du TiO4, une zéolithe associée au fer comme promoteur et/ou une zéolithe associée au cuivre comme promoteur.
Le catalyseur est choisi de manière à présenter une activité catalytique importante pour la réaction d'hydrolyse de l' acide isocyanique. En particulier, un catalyseur très actif permettra de réduire éventuellement le volume du mélangeur statique, et donc de diminuer encore les pertes thermiques, ainsi que les pertes de charge.
Le mélangeur statique peut comprendre une mousse pourvue de pores ouverts et revêtue du catalyseur de formation de l' ammoniac. La mousse pourvue de pores ouverts est par exemple une mousse en céramique ou une mousse métallique.
La mousse pourvue de pores ouverts permet d' effectuer un mélange efficace des gaz d' échappement et de l' agent réducteur, tout en limitant la perte de charge dans la ligne d' échappement.
Selon un autre mode de réalisation, le mélangeur statique peut comprendre au moins deux mousses pourvues de pores ouverts et disposées de manière adj acente. De plus, les mousses pourvues de pores ouverts peuvent être séparées par des entretoises. L'utilisation de plusieurs mousses peut permettre de modifier les caractéristiques du mélangeur statique, par exemple sa surface spécifique et/ou son volume.
Préférentiellement, l' agent réducteur est de l'urée.
Selon un autre aspect, il est proposé un procédé de traitement des gaz d' échappement émis par un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, dans lequel :
- on injecte un précurseur de l' ammoniac ou un agent réducteur capable de former un précurseur de l' ammoniac, puis
- on mélange les gaz d' échappement et le précurseur de l' ammoniac, et on fait réagir le précurseur de l' ammoniac de manière à former l' ammoniac, puis
- on effectue une réduction catalytique des gaz par l' ammoniac. Avantageusement, l' agent réducteur est de l'urée et on réalise une thermolyse de l'urée avant d'hydrolyser l' acide isocyanique pour former l' ammoniac. D' autres avantages et caractéristiques apparaîtront à l' examen de la description détaillée d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, et de la figure annexée sur laquelle est illustré, en coupe, un exemple de dispositif de traitement de gaz d'échappement.
Sur la figure annexée, on a représenté, de manière très schématique, la structure générale d'un moteur à combustion interne 1 et d'un dispositif de traitement des gaz d' échappement 2. Le moteur à combustion interne 1 comprend, par exemple, au moins un cylindre 3, un collecteur d' admission 4, un collecteur d' échappement 5, un circuit de re-circulation des gaz d' échappement 6 muni d'une vanne de recirculation des gaz d' échappement 7, et un système de turbo compression 8.
Le dispositif de traitement des gaz d'échappement 2 comprend, par exemple, une ligne d'échappement, un catalyseur d' oxydation 9, un filtre à particules 10 monté en aval du catalyseur d' oxydation 9, et un catalyseur de réduction (en anglais : Sélective Catalytic Réduction SCR) 1 1 monté en aval du filtre à particules 10. Autrement dit, les deux catalyseurs 9, 1 1 sont montés en série sur la ligne d'échappement, avec un filtre à particules 10 monté entre les deux.
Par ailleurs, un injecteur d' agent réducteur 12 et un mélangeur statique 13 sont montés sur la ligne d'échappement, entre le filtre à particules 10 et le catalyseur de réduction 1 1. L' injecteur d' agent réducteur 12 est monté en amont du mélangeur statique 13. Le catalyseur d' oxydation 9 est utilisé pour traiter notamment le monoxyde de carbone CO et les hydrocarbures imbrûlés HC contenus dans les gaz d' échappements . En particulier, le catalyseur 9 permet d' oxyder le monoxyde de carbone en dioxyde de carbone CO2, et les hydrocarbures imbrûlés en dioxyde de carbone et en eau. Le catalyseur de réduction 1 1 est conçu pour traiter efficacement les NOx contenus dans les gaz d' échappement. En particulier, le catalyseur de réduction 1 1 peut être choisi de manière à catalyser la réaction de réduction des NOx par l' ammoniac. Par exemple, le catalyseur 1 1 peut être à base de cuivre sur une matrice poreuse en zéolithe, ou bien encore à base de fer sur une matrice poreuse de zéolithe, à base de vanadium ou bien encore à base d' oxydes mixtes .
Afin d' améliorer l' efficacité de traitement des NOx par le catalyseur de réduction 1 1 , l'injecteur 12 introduit dans la ligne d'échappement un agent réducteur. L' agent réducteur a pour but de faciliter la réduction des NOx par le catalyseur de réduction 1 1. L' agent réducteur peut être par exemple de l'urée, de l' ammoniaque ou tout autre produit chimique capable de former de l' ammoniac lors de son introduction dans la ligne d'échappement. Parmi les composés capables de former de l' ammoniac, il existe notamment l'urée et l' acide isocyanique. Dans la mesure où l'urée forme également de l' acide isocyanique, on considère, pour la suite de la description, que l' agent réducteur est l'urée. Lors de l' injection dans la ligne d'échappement, l'urée (stockée sous forme liquide) se vaporise au contact des gaz d'échappement, puis subit une réaction de thermolyse lorsque la température est supérieure à 1520C. La réaction de thermolyse s' écrit sous la forme :
(NH2)2CO → NH3 + HNCO. Ainsi, une mole d'urée permet de produire une mole d' ammoniac et une mole d' acide isocyanique.
Par ailleurs, à une température supérieure à 1280C et en présence d'un catalyseur, l' acide isocyanique peut subir, dans un deuxième temps, une réaction d'hydrolyse s ' écrivant sous la forme :
HNCO + H2O → NH3 + CO2. Lorsqu'une solution d'urée est injectée dans les gaz d'échappement en amont d'un catalyseur de réduction, la solution d'urée s ' évapore et subit une thermolyse. Cependant, la réaction d'hydrolyse n' a lieu le plus souvent qu' au niveau du catalyseur de réduction, en raison d'une température dans la ligne d' échappement trop faible. Cela empêche d'une part le traitement des NOx par la partie du catalyseur qui catalyse la réaction d'hydrolyse. D ' autre part, à l'entrée du catalyseur de réduction, la solution d'urée n' a pas encore produit la moitié des moles d' ammoniac qui peuvent être formées à partir des moles d'urée. On a donc une efficacité moins élevée du catalyseur de réduction. Un mélangeur statique 13 est monté en aval de l'injecteur 12 et en amont du catalyseur de réduction 1 1. Le mélangeur statique 13 permet d'une part d'homogénéiser le mélange gaz d'échappement/ammoniac, et d' autre part de catalyser la réaction d'hydrolyse de l' acide isocyanique. On obtient alors, à l' entrée du catalyseur de réduction 1 1 , un mélange homogène comprenant notamment deux moles d' ammoniac pour une mole d'urée injectée. Le catalyseur de réduction peut alors catalyser uniquement les réactions de traitement des NOx, et n' est plus utile à la réaction d'hydrolyse de l' acide isocyanique. Par ailleurs, grâce à l' efficacité du mélangeur statique, la distance nécessaire entre l'injecteur 12 et le catalyseur de réduction 1 1 peut être réduite, ce qui diminue les pertes thermiques des gaz dans la ligne d' échappement et donc augmente l'efficacité des réactions de réduction des NOx. Le mélangeur statique 13 peut comprendre une mousse à pores ouverts qui, d'une part, permet aux gaz d' échappement de la traverser et, d' autre part, crée des turbulences conduisant à l'homogénéisation des gaz. En particulier, un compromis entre efficacité et perte de charge doit être choisi. Ce compromis peut dépendre notamment du volume de mousse à pores ouverts, des caractéristiques techniques de la mousse (telles que la porosité, le diamètre moyen des pores, la distribution des pores, la surface spécifique), et de la masse d'imprégnation des pores . Ainsi, on peut par exemple opter pour un mélangeur statique comprenant plusieurs mousses à pores ouverts, disposées de manière adjacente dans le sens de circulation des gaz d'échappement. Ces mousses peuvent également être séparées par des entretoises ou non.
La mousse à pores ouverts est imprégnée de catalyseur pour l'hydrolyse de l' acide isocyanique qui est injecté par l' injecteur 12 ou qui est formé par thermolyse de l'urée injecté par l' injecteur 12. Le catalyseur peut être à base de cuivre sur une matrice poreuse en zéolithe, à base de fer sur une matrice poreuse de zéolithe, à base de vanadium ou bien encore à base d' oxydes mixtes tels que TiO4. Par ailleurs, l'imprégnation sera choisie de manière à résister aux conditions de fonctionnement, notamment de manière à ne pas se fritter dans les conditions normales de fonctionnement. Le matériau de la mousse est choisi en fonction des conditions de fonctionnement auxquelles il doit être résistant, notamment la température atteinte, la corrosion, les vibrations, etc. La mousse peut ainsi comprendre des matériaux de type céramique, ou bien encore métalliques.
Dans le cas d'une mousse métallique, il est également possible d'utiliser le mélangeur statique comme moyen de chauffage. Ainsi, la mousse métallique peut être alimentée électriquement, par exemple par un moyen de contrôle électronique (non-représenté), de manière à augmenter la température des gaz qui traversent la mousse. On peut ainsi augmenter l' efficacité du catalyseur de réduction 1 1 ou bien fournir la chaleur nécessaire aux composés capables de former de l' ammoniac, par exemple par la réaction de thermolyse et d'hydrolyse de l'urée, lorsque la température des gaz n' est pas suffisante. Alternativement, le dispositif de traitement des gaz d'échappement 2 peut également présenter une disposition différente des moyens de traitements . Ainsi, le filtre à particules 10 peut être disposé en aval du catalyseur de réduction 1 1 , ou bien peut être réalisé, avec le catalyseur de réduction 1 1 , sous la forme d'un seul élément noté SCRF (en anglais : « Sélective Catalytic Réduction
Filter ») . Dans les deux cas, l' injecteur 12 et le mélangeur statique 13 sont montés en aval du catalyseur d' oxydation 9, et en amont du catalyseur de réduction et du filtre à particules .
En complément, il est également possible d' augmenter l'isolation thermique de la ligne d'échappement, afin de maintenir une température suffisante dans le catalyseur de réduction 1 1 , notamment durant des périodes de ralenti. De même, l'utilisation de substrats présentant une faible inertie thermique, pour le catalyseur d' oxydation 9, le filtre à particules 10 et/ou le catalyseur de réduction 1 1 , peut permettre de diminuer le temps de chauffe du catalyseur de réduction
1 1.
Le dispositif de traitement des gaz d'échappement 2 permet ainsi un traitement amélioré des NOx, tout en conservant un encombrement réduit et un coût d'utilisation limité.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de traitement des gaz d' échappement émis par un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, comprenant une ligne d' échappement avec un catalyseur de réduction
( 1 1 ) par l' ammoniac et un injecteur ( 12) d'un précurseur de l' ammoniac ou d'un agent réducteur capable de former un précurseur de l' ammoniac, monté en amont du catalyseur de réduction ( 1 1 ), caractérisé en ce que le dispositif comporte également un mélangeur statique ( 13) monté entre l' injecteur ( 12) et le catalyseur de réduction
( 1 1 ), le mélangeur statique ( 13) comprenant un catalyseur de formation de l' ammoniac à partir du précurseur de l' ammoniac.
2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel le précurseur de l' ammoniac comprend de l' acide isocyanique et dans lequel le catalyseur de formation de l' ammoniac comprend un catalyseur d'hydrolyse comportant du fer, du cuivre et/ou de l' oxyde de titane.
3. Dispositif selon la revendication précédente dans lequel le catalyseur d'hydrolyse comprend du TiO4, une zéolithe associée au fer comme promoteur et/ou une zéolithe associée au cuivre comme promoteur.
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel le mélangeur statique ( 13) comprend une mousse pourvue de pores ouverts et revêtue du catalyseur de formation de l' ammoniac.
5. Dispositif selon la revendication précédente dans lequel la mousse pourvue de pores ouverts est une mousse en céramique ou une mousse métallique.
6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5 dans lequel le mélangeur statique ( 13) comprend au moins deux mousses pourvues de pores ouverts et disposées de manière adj acente.
7. Dispositif selon la revendication précédente dans lequel les mousses pourvues de pores ouverts sont séparées par des entretoises .
8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel l' agent réducteur est de l'urée.
9. Procédé de traitement des gaz d'échappement émis par un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, dans lequel :
- on injecte un précurseur de l' ammoniac ou un agent réducteur capable de former un précurseur de l' ammoniac, puis
- on mélange les gaz d' échappement et le précurseur de l' ammoniac, et on fait réagir le précurseur de l' ammoniac de manière à former l' ammoniac, puis
- on effectue une réduction catalytique des gaz par l' ammoniac.
10. Procédé selon la revendication 9 dans lequel l' agent réducteur est de l'urée et dans lequel on réalise une thermolyse de l'urée avant d'hydrolyser l' acide isocyanique pour former l' ammoniac .
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