EP2976514A1 - Système de dépollution par réduction catalytique sélective - Google Patents

Système de dépollution par réduction catalytique sélective

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Publication number
EP2976514A1
EP2976514A1 EP14716884.3A EP14716884A EP2976514A1 EP 2976514 A1 EP2976514 A1 EP 2976514A1 EP 14716884 A EP14716884 A EP 14716884A EP 2976514 A1 EP2976514 A1 EP 2976514A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ammonia
wall
trap
housing
urea
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14716884.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Francois Dougnier
Dominique Madoux
Jules-Joseph Van Schaftingen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Plastic Omnium Advanced Innovation and Research SA
Original Assignee
Plastic Omnium Advanced Innovation and Research SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Plastic Omnium Advanced Innovation and Research SA filed Critical Plastic Omnium Advanced Innovation and Research SA
Publication of EP2976514A1 publication Critical patent/EP2976514A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to the trapping of ammonia in a pollution control system for reducing the amount of nitrogen oxides in the exhaust gas of a motor vehicle.
  • SCR selective catalytic reduction
  • NH 3 ammonia
  • ammonia is produced by thermal decomposition of a precursor, usually an aqueous solution of urea.
  • a precursor usually an aqueous solution of urea.
  • the urea solution undergoes over time a decomposition reaction to gaseous ammonia, a reaction which increases with increasing temperature.
  • the gaseous ammonia resulting from this decomposition and which is present inside the tank can pass through the wall of the urea storage tank.
  • this gaseous ammonia will spread outside the tank, that is to say in the air surrounding the tank. This is particularly troublesome.
  • gaseous ammonia is a source of a very pungent odor and is toxic, especially for humans, but also for the environment. It is also corrosive for some metals.
  • the solution described in this document is to route the gaseous ammonia present inside the urea storage tank to a trap external to the urea storage tank, via a transport pipe.
  • the disadvantage of this solution lies in the fact that there is a risk that some of the gaseous ammonia present in the tank is not conveyed to the trap. This portion of ammonia gas can therefore pass through the wall of the tank.
  • the aforementioned solution is not suitable for solving this problem. More generally, the solution of the prior art described above does not allow to trap ammonia that could escape from SCR system components other than the tank, such as for example a urea injection line. . The solution of the prior art also does not make it possible to protect components of the SCR system placed in housings whose walls can be made of materials permeable to ammonia, such as, for example, a copper coil, more commonly called a winding, a motor of a urea pump.
  • the invention aims to trap all or part of the gaseous ammonia generated in an SCR pollution control system wherever it may be annoying.
  • the subject of the invention is a subsystem of a selective catalytic reduction pollution control system intended to reduce the quantity of nitrogen oxides in the exhaust gases of a motor vehicle, characterized in that said subsystem comprises:
  • At least one chamber comprising at least one wall
  • a trap configured to capture gaseous ammonia emanating from this at least one wall or which, if it were not trapped, would emanate from this at least one wall.
  • the subsystem of a pollution control system means a subset of the assembly consisting of all the components of a pollution control system intended to be loaded into the vehicle.
  • Chamber means a volume defined by at least one wall.
  • a second wall delimits a second volume
  • two chambers are delimited.
  • a room is the space between the two walls.
  • a second chamber corresponds to the second volume delimited by the second wall.
  • wall is meant a structure that blocks (at least partially or completely) ammonia. More specifically, this structure has an ammonia permeability of less than 3 g / m 2 per day, for a thickness of 1 mm.
  • the trap is integrated in the wall.
  • the subsystem forms a single block which optimizes the overall volume occupied by the chamber and the trap.
  • the assembly of the chamber and the trap in the pollution control system is also facilitated by this configuration in one block.
  • the chamber contains the trap configured to capture ammonia gas and contains an ammonia-sensitive component.
  • the ammonia-sensitive component is made of copper or one of its alloys, and preferably constitutes a coil of a motor of a urea pump.
  • Ammonia corrodes copper and all its alloys.
  • the onboard systems for storage, distribution and dosing of urea SCR systems can contain ammonia from the decomposition of urea and contain components containing copper. These components are placed in a housing so as not to be in contact with the urea to which they can also be sensitive.
  • the wall of the protective case is not totally impervious to ammonia. This configuration of the invention makes it possible to increase the service life of these components, which makes it possible to prevent the occurrence of functional defects in the pollution control system and confers an economic advantage.
  • the trap is fixedly mounted to the wall in a fixed or removable manner.
  • the trap can be fixed in different modes such as gluing, welding, screwing, or others.
  • the subsystem comprises two chambers, of which a first chamber contains an ammonia trap, said two chambers being separated from each other by at least one wall of a second chamber, so that ammonia contained in the second chamber, leaking by permeability or rupture of said at least one wall, can have no other destination than the first chamber.
  • the ammonia trap comprises at least one of the following elements:
  • a material on which ammonia can be stored by sorption more particularly a salt and even more particularly an alkaline earth metal chloride such as magnesium chloride, and
  • These elements have a high absorption capacity when compared to other absorbent elements such as, for example, activated carbons.
  • absorbent elements such as, for example, activated carbons.
  • the use of these elements makes it possible to obtain traps of smaller volume.
  • the superabsorbent polymer is in the form of a gel resulting from the absorption of water by said polymer (the ammonia being trapped by this water).
  • the wall of the second chamber which separates the two chambers, is a wall common to both chambers.
  • the ammonia trap is in contact with the wall common to both chambers.
  • This configuration makes it possible to improve the capture of ammonia, which is, as soon as the wall separating the two chambers passes, comes into contact with the trap.
  • both chambers have two contiguous walls.
  • Contiguous walls are those that are side by side, separated by a specified distance.
  • the second chamber is adapted to contain an ammonia precursor.
  • the second chamber is adapted to contain urea.
  • the second chamber consists of a urea injection line.
  • the second chamber consists of a urea storage tank.
  • a wall of at least one of the chambers is made of a thermoplastic material.
  • the first chamber contains an ammonia sensitive component.
  • the ammonia-sensitive component is made of copper or one of its alloys, and preferably constitutes a coil or winding of a motor of a urea pump.
  • the second chamber is adapted to contain a compound on which ammonia can be stored by sorption.
  • an alternative technique for providing ammonia in the SCR depollution systems consists in storing the ammonia by sorption on a salt, most often an alkaline earth metal chloride.
  • the storage system includes a reservoir designed to enclose the salt and a heater configured to heat the salt.
  • a heater configured to heat the salt.
  • the invention also makes it possible to secure the SCR depollution systems having such an ammonia storage device. In fact, this configuration makes it possible to trap the ammonia which could suddenly be released from the chamber containing gaseous ammonia in the event of an accidental situation such as a defect or a rupture in the wall of this chamber, thus improving the safety of the SCR depollution system.
  • the European patent application EP2574599 in the name of the applicant describes an example of a tank for storing ammonia by sorption on a salt.
  • Said reservoir comprises a plurality of storage cells communicating with each other and with at least one orifice communicating with a distribution conduit.
  • the cells are cavities capable of containing the compound on which the ammonia is stored by sorption.
  • the subsystem comprises a cell, at least one part of which defines the second chamber.
  • At least one other part of the cell defines the first chamber.
  • This embodiment of the invention simplifies and speeds up the assembly because the two chambers are provided in the form of a single piece. Such a configuration also provides a more compact subsystem.
  • the two chambers comprise between them fluid communication means which, in the event of overpressure in the second chamber or in the case of a desorption operation of the storage means, direct the ammonia towards the first chamber.
  • An overpressure in the second chamber can be generated by excessive heating of the storage means.
  • At least part of the fluidic communication means including the connection between the fluid communication means and the second chamber, is located in the first chamber. This part therefore also benefits from the security system formed by the trap.
  • the fluidic communication means may also be used to evacuate the ammonia stored by sorption on the trap, in order to regenerate it.
  • the trap thus fulfills three functions.
  • the trap is constituted by a matrix that occupies all the free space of the first chamber.
  • the space occupied by the matrix increases with the absorption of ammonia.
  • the matrix is then compressed in the volume of the first chamber, thus limiting the flow of ammonia through the wall.
  • the matrix makes it possible to improve the capture of the ammonia which is, as soon as the wall separating the two chambers passes, comes into contact with the trap.
  • the matrix has a thermal insulation function, which prevents the urea solution from reaching a temperature too high to limit the release of ammonia due to its decomposition.
  • the thermal insulation also facilitates the maintenance of the urea solution at a temperature above its crystallization temperature.
  • the invention also relates to a selective catalytic reduction decontamination system comprising a subsystem as described above.
  • the subject of the invention is also a housing for an ammonia sensitive component, said housing being intended to be placed in a selective catalytic reduction pollution control system intended to reduce the amount of nitrogen oxides in the gases.
  • exhaust system of a motor vehicle said housing being characterized in that it comprises at least one wall and a trap configured to capture ammonia gas emanating from this at least one wall or which, if it was not trapped, emanating from this at least one wall.
  • An optional feature of the housing is that it contains an ammonia sensitive device (eg pH paper), so as to reveal that the trap has been served, which can be a way of easily verifying that the component is still protected during a maintenance operation.
  • an ammonia sensitive device eg pH paper
  • caulking agent commonly referred to as "caulking agent”
  • FIG. 1 is a diagrammatic representation of an SCR depollution system comprising a urea storage tank.
  • FIG. 2 is a view of a urea storage tank of an SCR depollution system according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 3 is a view of a urea storage tank of an SCR depollution system according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a view of a urea storage tank of an SCR depollution system according to a third embodiment of the invention.
  • FIG. 5 is a view of a portion of a urea injection line of an SCR depollution system according to a fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 6 is a section along IV - IV of FIG. 7 and FIG. 7 is a section along V - V of FIG.
  • Fig. 8 is a section of a urea storage tank according to a sixth embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic representation of a SCR depollution system comprising a gaseous ammonia storage system.
  • Figure 10 is a view of an ammonia gas storage system according to a seventh embodiment of the invention.
  • Figure 11 is a view of a gaseous ammonia storage system according to an eighth embodiment of the invention.
  • Figure 12 is a view of a gaseous ammonia storage system according to a ninth embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a nitrogen oxides treatment system present in the exhaust line 2 of a vehicle engine 1.
  • the nitrogen oxides are directed to a catalyst 8 in which is placed Selective catalytic reduction SCR.
  • Selective catalytic reduction is achieved by adding ammonia to the exhaust gas.
  • the ammonia necessary for the reduction comes from a solution of urea 4 which is stored in a urea storage tank 3.
  • the urea storage tank 3 is connected to the exhaust line 2 by a urea injection line 5.
  • the urea present in the tank 3 is conveyed to the urea injection line 5 thanks to the action of a urea pump 6 present inside the urea storage tank 3.
  • urea injector 7 Under the action of a urea injector 7, the urea is injected into the exhaust line 2. With time and variations in temperature, part of the urea contained in the tank 3 decomposes into ammonia gaseous. The gaseous ammonia of the reservoir is likely to come into contact with ammonia sensitive components present in the urea storage tank 3.
  • FIG. 2 shows a first embodiment of the invention.
  • a urea storage tank 3 contains a component 9 sensitive to ammonia. This component is placed in a housing 10 delimited by a wall 17 and a cover 11. The wall 17 of the housing and the lid 11 being porous with ammonia, an ammonia trap 12 was placed in the wall 17 of the housing and that of the lid 11 in order to maintain the ammonia concentration below the housing.
  • a threshold value capable of causing corrosion of the component can be determined according to the nature of the component, the temperature or the duration of exposure. This threshold value or these threshold values can be obtained as a result of experiments.
  • the subsystem is constituted by the entire housing 10 which corresponds to the chamber comprising two walls, namely the wall 17 of the housing and the cover 11.
  • Trap 12 is configured to capture ammonia gas emanating from wall 17 or lid 11.
  • the trap can be placed in one or other of the walls of the housing and the cover.
  • the trap 12 is in the form of magnesium chloride particles integrated in the wall 17 of the housing and the cover 11 made of polymer.
  • the wall 17 of the housing has for example a thickness of about 2 mm and has a permeability equal to about 1.25 g / m 2 / day at 80 ° C.
  • the housing 10 has for example a total area of about 300 cm 2 .
  • the protection of the component is ensured by 3 to 6 g of magnesium chloride.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the invention.
  • An ammonia-sensitive component 9 ' is placed in a housing 10' equipped with a lid 11 'and placed close to a urea storage tank 3 delimited by a wall 18.
  • the walls 17' of the housing and 18 of the urea storage tank 3 may be a single wall common to both chambers. These two walls being porous with ammonia, a 12 'ammonia trap was placed inside the tank 3, near the location of the housing 10' to maintain in the housing ammonia concentration below a threshold value capable of causing corrosion component.
  • This threshold value can be determined according to the nature of the component, the temperature or the duration of exposure. This threshold value or these threshold values can be obtained as a result of experiments.
  • the subsystem is constituted by the assembly of the urea storage tank 3 which corresponds to the chamber comprising the wall 18.
  • the trap 12 ' is configured to capture ammonia gas which, if was not trapped, emanating from the wall 18.
  • the trap is provided with a protection 19 limiting the direct contact between the ammonia trap and the liquid phase of the ammonia precursor.
  • the trap 12 ' is mounted integral with the wall 18.
  • the protection of the component is provided for example by 1 to 2 g of magnesium chloride.
  • the walls 17 'of the housing 10' and 18 of the urea storage tank 3 have a total thickness of 2 mm and a permeability equal to 1.25 g / m 2 / day at 80 '. vs.
  • This common wall has for example a surface of 100 cm 2 , or in the case of two superimposed walls, they can be superimposed on a surface of 100 cm 2 .
  • FIG. 4 shows a third embodiment of the invention.
  • a urea storage tank 3 contains an ammonia sensitive component 9. This component is placed in a housing 10 "having a wall 17" and equipped with a lid 11 ". The wall 17 “of the housing and the lid 11" being porous with ammonia, an ammonia trap 12 "was placed in the lid 11" of the housing in order to keep the ammonia concentration below the housing threshold value capable of causing corrosion of the component.
  • This threshold value can be determined according to the nature of the component, the temperature or the duration of exposure. This threshold value or these threshold values can be obtained as a result of experiments.
  • the subsystem is constituted by the entire housing 10 "which corresponds to the first chamber and the urea storage tank 3 which corresponds to the second chamber.
  • the two chambers are separated from each other. on the wall 17 "of the housing 10" which corresponds to a wall of the second chamber
  • the trap 12 " is in the form of a buffer composed of an open cell foam made by example polyethylene, impregnated with magnesium chloride.
  • the wall of the housing 10 has for example a thickness of about 1 mm and has a permeability equal to about 2.5 g / m 2 / day at 80 ° C.
  • the housing 10 has for example a total surface of about 300 cm 2 .
  • FIG. 5 shows a fourth embodiment of the invention.
  • a urea injection line 5 contains an ammonia sensitive component 9.
  • the component 9 "' is placed in a housing 10"' having a wall 17 "', equipped with a lid 11 "'An ammonia trap 12"' was placed in the housing cover.
  • the subsystem is constituted by the entire housing 10 "'which corresponds to the first chamber and the urea injection line 5 which corresponds to the second chamber.
  • the trap 12 "' is in the form of a buffer composed of an open cell foam made by example polyethylene, impregnated with magnesium chloride.
  • the wall 17 "'of the housing 10"' is constituted by polyphthalamide (PPA), for example having a thickness of 1 mm and having an ammonia permeability at ⁇ ' ⁇ of about 1 at 2.5 g / m 2 / day.
  • the casing 10 has, for example, a total area of 300 cm 2.
  • the protection of the component for 40 days is ensured by 2 to 6 g of chloride. magnesium.
  • FIGS. 6 and 7 show a fifth embodiment of the invention.
  • a urea injection line 5 is surrounded over part of its length by a sleeve 13 containing an ammonia trap 14.
  • the subsystem is constituted by the whole of the sleeve 13 which corresponds to the first one. chamber and the urea injection line 5 which corresponds to the second chamber.
  • the two chambers are separated from each other by the wall of the urea injection line 5 which corresponds to the wall of the second chamber.
  • the trap consists of magnesium chloride crystals.
  • the wall is made of polyamide 66 (PA 66) and has, for example, an ammonia permeability of about 0.5 g / m 2 / day at 40% for a thickness of about 1 mm.
  • the coated surface is about 125 cm 2 .
  • about 0.25 g of ammonia is emitted in 40 days (about 1000 hours) through the wall of the urea injection line.
  • about 0.25 g of magnesium chloride can entrap this amount of ammonia.
  • the amount of magnesium chloride forming the trap in such an embodiment is about 0.5 to 2 g.
  • FIG. 8 A urea storage tank 3 is surrounded by an envelope containing an ammonia trap 16.
  • the subsystem is constituted by the assembly of the casing 15 which corresponds to the first chamber and the reservoir 3.
  • urea storage that corresponds to the second chamber.
  • the two rooms are separated from each other by the wall urea storage tank 3 which corresponds to the wall of the second chamber.
  • the trap consists of a matrix of magnesium chloride.
  • the wall is made of high density polyethylene (HDPE) and has, for example, an ammonia permeability at 80 ° C. of approximately 1.5 g / m 2 / day for a thickness of about 1 mm.
  • HDPE high density polyethylene
  • the protection for 40 days can be provided for example by 14 g of magnesium chloride.
  • the trap contains for example 15 to 25 g of magnesium chloride.
  • FIG. 9 shows schematically an example of a selective catalytic reduction scrubber system SCR comprising a gaseous ammonia storage system.
  • the invention is not limited to such an example of a gas storage SCR system.
  • the engine 21 of the vehicle is controlled by an electronic computer 22.
  • the engine 21 cooperates with an SCR system 23.
  • the exhaust gases 41 are directed to an ammonia injection module 31, in which the ammonia 72 is mixed with the exhaust gases 41.
  • the ammonia / exhaust gas mixture 43 then passes through an SCR catalyst 32 which allows the reduction of nitrogen oxides (NOx) by ammonia.
  • the exhausted exhaust gas 44 is then directed to the exhaust outlet.
  • NOx nitrogen oxides
  • the SCR system 23 includes an ammonia storage system.
  • the storage system 25 comprises a cell 54 in which is stored a compound 52, for example a solid (and preferably a salt).
  • the ammonia is stored by sorption on the solid 52.
  • the storage system 25 also includes a control device 24 in charge of controlling a heater 53 for heating the solid 52 so as to release the ammonia.
  • the cell 54 is connected to a metering module 51, via a distribution conduit 27.
  • the metering module 51 is controlled by the control device 24.
  • the control device 24 is able to estimate the ammonia pressure in the storage system 25. If a difference is found between the estimated pressure and a set pressure supplied by the electronic computer 22, the control device 24 can adjust the heating power of the heater 53 to compensate for this difference.
  • the tank 54 is equipped with a temperature measuring device 26.
  • FIG. 10 shows a seventh embodiment of the invention in a selective catalytic reduction scrubber system SCR comprising a gaseous ammonia storage system.
  • a cell 54 which contains a compound 52 on which the ammonia is stored by sorption, is surrounded by an envelope 63 which defines a chamber according to the invention which contains an ammonia trap 62.
  • a distribution duct 27 connected to the cell 54 leads to a three-way valve 60.
  • the excess ammonia is diverted to a conduit 61 which is connected to the envelope 63 which contains the trap 62.
  • the subsystem consists of the entire envelope 63 which corresponds to the first chamber and the cell 54 which corresponds to the second chamber. .
  • the envelope 63 and the cell 54 are separated from each other by the wall of the cell 54 which corresponds to the wall of the second chamber.
  • the distribution duct 27, the three-way valve 60 and the duct 61 constitute fluid communication means within the meaning of the invention.
  • the cell 54 has a volume of 500 ml.
  • Trap 62 is constituted by a matrix of magnesium chloride.
  • the thermal activation of the desorption results in the emission of about 1 g of ammonia, which results in an overpressure of about 4 bars in the cell 54.
  • the system is closed, all of the desorbed ammonia is directed to the trap.
  • 0.93 g of magnesium chloride is required for trapping about 1 g of ammonia. Nevertheless it is for example advantageous to provide the trap with 5 g of magnesium chloride in order to effectively absorb all of the ammonia discharged abruptly.
  • desorption of ammonia is carried out with a rate of about 3.5 mg / s about 12.6 g of ammonia in 1 hour.
  • about 11.9 g of magnesium chloride are required to absorb this amount of ammonia.
  • a trap containing 12 g of magnesium chloride provides protection against such an accidental situation for about 1 hour.
  • FIG. 11 shows an eighth embodiment of the invention in a selective catalytic reduction abatement system SCR comprising a gaseous ammonia storage system.
  • Three identical cells 54a, 54b and 54c of 500 ml each are all surrounded by a single envelope 59 which contains an ammonia trap 58.
  • the first consists of the entire envelope 59 which corresponds to the first chamber and the cell 54a which corresponds to the second chamber.
  • the second is constituted by the entire envelope 59 which corresponds to the first chamber and the cell 54b which corresponds to the second chamber.
  • the third is constituted by the entire envelope 59 which corresponds to the first chamber and the cell 54c which corresponds to the second chamber.
  • the envelope 59 is separated from the cells 54a, 54b and 54c by the walls of the latter, which correspond for each subsystem, to the wall of the second chamber.
  • a distribution duct 27 connected to the cells 54a, 54b and 54c is equipped with a pressure relief valve 56.
  • the excess ammonia is diverted to a conduit 57 which is connected to the envelope 59 which contains the trap 58.
  • the distribution duct 27, the pressure relief valve 56 and the duct 57 constitute means of fluid communication in the sense of the invention. As for the previous figure, we find the three functions of the trap.
  • Trap 58 is constituted by a matrix of magnesium chloride.
  • the thermal activation of the desorption results in the emission of about 1 g of ammonia into each cell 54a, 54b and 54c, which results in an overpressure of about 4000 hPa in each cell.
  • the system is closed, all of the desorbed ammonia is directed to the trap.
  • About 2.79 g of magnesium chloride are necessary for trapping about 3 g of ammonia from the three cells.
  • the desorption of the ammonia is carried out with a flow rate of approximately 3.5 mg / s about 12.6 g of ammonia in 1 hour.
  • a flow rate of approximately 3.5 mg / s about 12.6 g of ammonia in 1 hour.
  • 11.9 g of magnesium chloride are needed to absorb this amount of ammonia.
  • a trap containing approximately 12 g of magnesium chloride makes it possible, for example, to protect against such an accidental situation for approximately 1 hour.
  • FIG. 12 depicts a ninth embodiment of the invention in a selective catalytic reduction pollution control system SCR comprising a gaseous ammonia storage system.
  • One cell 70 contains two compartments 74 and 73 separated from each other by a partition 71.
  • the compartment 74 contains a compound 52 on which the ammonia is stored by sorption.
  • a distribution duct 27 connected to the compartment 74 leads to a three-way valve 60.
  • the excess ammonia is diverted to a duct 61 which is connected to the compartment 73 which contains a trap 62.
  • the subsystem is constituted by the whole of the compartment 73 which corresponds to the first chamber and compartment 74 which corresponds to the second chamber.
  • the compartment 74 has a volume of 500 ml.
  • Trap 62 is constituted by a matrix of magnesium chloride.
  • the thermal activation of the desorption results in the emission of about 1 g of ammonia, which results in an overpressure of about 4000 hPa in the compartment 74.
  • the system is closed , all of the desorbed ammonia is directed to the trap.
  • 0.93 g of magnesium chloride are necessary for trapping about 1 g of ammonia.
  • the desorption of the ammonia is carried out with a flow rate of approximately 3.5 mg / s or approximately 12, 6 g of ammonia in 1 hour.
  • a flow rate of approximately 3.5 mg / s or approximately 12, 6 g of ammonia in 1 hour.
  • 11.9 g of magnesium chloride are needed to absorb this amount of ammonia.
  • a trap containing about 12 g of magnesium chloride provides protection against such an accidental situation for about 1 hour.
  • the embodiments may also be modified in the form of the trap (matrix, salt in crystalline form, etc.).
  • the trap may contain another salt such as, for example, strontium chloride or calcium chloride. It can alternatively be constituted by super-absorbent polymers filled with water.

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Abstract

Il est proposé un boîtier (10) pour un composant (9) sensible à l'ammoniac dans un système de dépollution par réduction catalytique sélective. Ce boîtier comprend d'une part une paroi (17) et d'autre part un piège (12) configuré pour capter de l'ammoniac gazeux émanant de la paroi ou qui, s'il n'était pas piégé, émanerait de la paroi.

Description

Système de dépollution par réduction catalytique sélective
La présente invention concerne le piégeage d'ammoniac dans un système de dépollution destiné à réduire la quantité d'oxydes d'azote dans les gaz d'échappement d'un véhicule à moteur.
Les oxydes d'azote présents dans les gaz d'échappement des véhicules, notamment Diesel, peuvent être éliminés par un système de dépollution mettant en œuvre une technique de réduction catalytique sélective (généralement appelée SCR ou «Sélective Catalytic Réduction»). Selon cette technique, des doses d'ammoniac (NH3) sont injectées dans la ligne d'échappement en amont d'un catalyseur sur lequel les réactions de réduction ont lieu.
Actuellement, l'ammoniac est produit par décomposition thermique d'un précurseur, généralement une solution aqueuse d'urée. Dans les systèmes embarqués de stockage d'urée, la solution d'urée subit au cours du temps une réaction de décomposition en ammoniac gazeux, réaction qui augmente lorsque la température s'élève. Dans certains cas, l'ammoniac gazeux issu de cette décomposition et qui est présent à l'intérieur du réservoir, peut passer à travers la paroi du réservoir de stockage d'urée. Ainsi, il existe un risque que cet ammoniac gazeux se répande à l'extérieur du réservoir, c'est-à-dire dans l'air entourant le réservoir. Ceci est particulièrement gênant.
En effet, l'ammoniac gazeux est source d'une odeur très âcre et est toxique, en particulier pour l'homme, mais également pour l'environnement. Il est de plus corrosif pour certains métaux.
Il est donc nécessaire de piéger les vapeurs d'ammoniac générées de manière volontaire ou accidentelle et qui sont susceptibles de sortir du réservoir.
On connaît déjà, du document EP 1 911 508, un dispositif destiné à piéger l'ammoniac généré à l'intérieur d'un réservoir de stockage d'urée d'un système de dépollution SCR.
La solution décrite dans ce document consiste à acheminer l'ammoniac gazeux présent à l'intérieur du réservoir de stockage d'urée vers un piège externe au réservoir de stockage d'urée, par l'intermédiaire d'une tubulure de transport. Cependant, l'inconvénient de cette solution réside dans le fait qu'il existe un risque qu'une partie de l'ammoniac gazeux présent dans le réservoir ne soit pas acheminée vers le piège. Cette partie d'ammoniac gazeux peut donc passer à travers la paroi du réservoir.
Par ailleurs, il existe également un risque de fuite d'ammoniac au niveau de la tubulure de transport. Or, la solution précitée n'est pas adaptée pour résoudre ce problème. Plus généralement, la solution de l'art antérieur décrite ci-dessus ne permet pas de piéger de l'ammoniac qui pourrait s'échapper de composants du système SCR autres que le réservoir, tels que par exemple une ligne d'injection d'urée. La solution de l'art antérieur ne permet pas non plus de protéger des composants du système SCR placés dans des boîtiers dont les parois peuvent être réalisées en matériaux perméables à l'ammoniac, tels que par exemple, un serpentin en cuivre, plus couramment appelé bobinage, d'un moteur d'une pompe d'urée.
L'invention vise à piéger tout ou partie de l'ammoniac gazeux généré au sein d'un système de dépollution SCR partout où il peut être gênant.
A cet effet, l'invention a pour objet un sous-système d'un système de dépollution par réduction catalytique sélective, destiné à réduire la quantité d'oxydes d'azote dans les gaz d'échappement d'un véhicule à moteur, caractérisé en ce que ledit sous-système comprend :
- au moins une chambre comprenant au moins une paroi et
- un piège configuré pour capter de l'ammoniac gazeux émanant de cette au moins une paroi ou qui, s'il n'était pas piégé, émanerait de cette au moins une paroi.
On entend par sous-système d'un système de dépollution un sous-ensemble de l'ensemble constitué par tous les éléments constitutifs d'un système de dépollution destinés à être embarqués dans le véhicule.
On entend par chambre un volume délimité par au moins une paroi. Ainsi, dans le cas où, à l'intérieur d'un premier volume délimité par une première paroi, une deuxième paroi délimite un deuxième volume, deux chambres sont délimitées. Une chambre correspond à l'espace entre les deux parois. Une deuxième chambre correspond au deuxième volume délimité par la deuxième paroi.
On entend par paroi une structure qui fait barrage (au moins partiellement ou totalement) à l'ammoniac. Plus précisément, cette structure présente une perméabilité à l'ammoniac inférieure à 3 g / m2 par jour, pour une épaisseur de 1 mm.
De façon optionnelle, le piège est intégré dans la paroi.
Dans l'invention, le sous-système forme un seul bloc ce qui permet d'optimiser le volume global occupé par la chambre et le piège. Le montage de la chambre et du piège dans le système de dépollution est également facilité par cette configuration en un bloc.
En première variante, la chambre contient le piège configuré pour capter l'ammoniac gazeux et contient un composant sensible à l'ammoniac.
De façon préférentielle, le composant sensible à l'ammoniac est en cuivre ou un de ses alliages, et constitue de préférence un serpentin d'un moteur d'une pompe d'urée.
L'ammoniac attaque par corrosion le cuivre et tous ses alliages. Or, les systèmes embarqués de stockage, distribution et dosage d'urée des systèmes de dépollution SCR peuvent contenir de l'ammoniac issu de la décomposition de l'urée et comportent des composants contenant du cuivre. Ces composants sont placés dans un boîtier afin de ne pas être en contact avec l'urée à laquelle ils peuvent être également sensibles. Cependant la paroi du boîtier de protection n'est pas totalement imperméable à l'ammoniac. Cette configuration de l'invention permet d'accroître la durée de vie de ces composants, ce qui permet de prévenir la survenue de défauts fonctionnels dans le système de dépollution et confère un avantage économique.
Dans une deuxième variante, le piège est monté solidaire à la paroi de façon fixe ou amovible.
Le caractère amovible de la fixation du piège à la paroi permet de remplacer le piège, par exemple lorsqu'il est saturé en ammoniac.
Le piège peut être fixé selon différents modes tels que le collage, la soudure, le vissage, ou autres.
De façon avantageuse, le sous-système comprend deux chambres, dont une première chambre contient un piège à ammoniac, lesdites deux chambres étant séparées l'une de l'autre par au moins une paroi d'une deuxième chambre, de sorte que de l'ammoniac contenu dans la deuxième chambre, fuyant par perméabilité ou par rupture de ladite au moins une paroi, ne peut avoir d'autre destination que la première chambre.
Avantageusement, le piège à ammoniac comprend au moins l'un des éléments suivants :
- un matériau sur lequel de l'ammoniac peut être stocké par sorption, plus particulièrement un sel et encore plus particulièrement un chlorure de métal alcalino-terreux comme du chlorure de magnésium, et
- un polymère super-absorbant.
Ces éléments présentent une grande capacité d'absorption si on les compare à d'autres éléments absorbants tels que par exemple les charbons actifs. L'emploi de ces éléments permet donc d'obtenir des pièges de plus petit volume.
Ils présentent également l'avantage de ne pas être dangereux pour l'environnement. Enfin, ces éléments sont caractérisés par une capacité de piégeage de l'ammoniac sur un terme relativement long.
De manière avantageuse, le polymère super-absorbant se présente sous la forme d'un gel résultant de l'absorption d'eau par ledit polymère (l'ammoniac étant piégé par cette eau).
En variante, la paroi de la deuxième chambre, qui sépare les deux chambres, est une paroi commune aux deux chambres.
De façon optionnelle, le piège à ammoniac est en contact avec la paroi commune aux deux chambres.
Cette configuration permet d'améliorer la captation de l'ammoniac qui est, dès le passage de la paroi séparant les deux chambres, mis en contact avec le piège.
Optionnellement, les deux chambres ont deux parois contiguës. On entend par contiguës des parois qui sont côte à côte, séparées par une distance spécifiée.
En variante, la deuxième chambre est adaptée pour contenir un précurseur d'ammoniac.
De façon préférentielle, la deuxième chambre est adaptée pour contenir de l'urée. De façon optionnelle, la deuxième chambre consiste en une ligne d'injection d'urée. De façon optionnelle, la deuxième chambre consiste en un réservoir de stockage d'urée.
Avantageusement, une paroi d'au moins une des chambres est réalisée en un matériau thermoplastique.
En variante, la première chambre contient un composant sensible à l'ammoniac.
De façon préférentielle, le composant sensible à l'ammoniac est en cuivre ou un de ses alliages, et constitue de préférence un serpentin ou bobinage d'un moteur d'une pompe d'urée.
De façon préférentielle, la deuxième chambre est adaptée pour contenir un composé sur lequel de l'ammoniac peut être stocké par sorption.
En effet, une technique alternative de mise à disposition d'ammoniac dans les systèmes de dépollution SCR consiste à stocker l'ammoniac par sorption sur un sel, le plus souvent un chlorure de métal alcalino-terreux. Généralement dans ce cas, le système de stockage comprend un réservoir conçu pour renfermer le sel et un dispositif de chauffage configuré pour chauffer le sel. Ainsi, en chauffant le sel on libère l'ammoniac. L'invention permet également de sécuriser les systèmes de dépollution SCR disposant d'un tel dispositif de stockage d'ammoniac. En effet, cette configuration permet de piéger l'ammoniac qui pourrait se dégager soudainement de la chambre contenant de l'ammoniac gazeux en cas de situation accidentelle telle qu'un défaut ou une rupture dans la paroi de cette chambre, améliorant ainsi la sécurité du système de dépollution SCR.
La demande de brevet européen EP2574599 au nom de la demanderesse décrit un exemple de réservoir destiné à stocker l'ammoniac par sorption sur un sel. Ledit réservoir comprend une pluralité d'alvéoles de stockage communiquant entre elles et avec au moins un orifice communiquant avec un conduit de distribution. Les alvéoles sont des cavités susceptibles de contenir le composé sur lequel l'ammoniac est stocké par sorption.
En variante, le sous-système comprend une alvéole dont au moins une partie définit la deuxième chambre.
Optionnellement, au moins une autre partie de l'alvéole définit la première chambre. Ce mode de réalisation de l'invention permet de simplifier et d'accélérer le montage car les deux chambres sont fournies sous la forme d'une seule pièce. Une telle configuration permet également de fournir un sous-système plus compact.
Avantageusement, les deux chambres comprennent entre elles des moyens de mise en communication fluidique qui, en cas de surpression dans la deuxième chambre ou en cas d'opération de désorption des moyens de stockage, dirigent l'ammoniac vers la première chambre.
Une surpression dans la deuxième chambre peut être générée par un chauffage excessif des moyens de stockage.
Ainsi, une partie au moins des moyens de mise en communication fluidique, incluant le raccord entre les moyens de mise en communication fluidique et la deuxième chambre, est localisée dans la première chambre. Cette partie bénéficie par conséquent également du système de sécurité formé par le piège.
Les moyens de mise en communication fluidique peuvent également être utilisés pour évacuer l'ammoniac stocké par sorption sur le piège, afin de régénérer celui-ci.
Dans cette configuration, le piège remplit donc trois fonctions.
De façon avantageuse, le piège est constitué par une matrice qui occupe tout l'espace libre de la première chambre.
L'espace occupé par la matrice augmente avec l'absorption d'ammoniac. La matrice est alors comprimée dans le volume de la première chambre, limitant ainsi le flux d'ammoniac à travers la paroi.
La matrice permet d'améliorer la captation de l'ammoniac qui est, dès le passage de la paroi séparant les deux chambres, mis en contact avec le piège.
La matrice exerce une fonction d'isolation thermique, ce qui permet d'empêcher que la solution d'urée n'atteigne une température trop élevée afin de limiter le dégagement d'ammoniac dû à sa décomposition. L'isolation thermique facilite également le maintien de la solution d'urée à une température supérieure à sa température de cristallisation. Enfin, en cas de stockage d'ammoniac par sorption sur un sel, la matrice permet de maintenir le sel à une température stable afin d'optimiser le contrôle de la libération d'ammoniac par chauffage.
L'invention a également pour objet un système de dépollution par réduction catalytique sélective comprenant un sous-système tel que décrit précédemment.
Enfin, l'invention a aussi pour objet un boîtier pour un composant sensible à l'ammoniac, ledit boîtier étant destiné à être placé dans un système de dépollution par réduction catalytique sélective destiné à réduire la quantité d'oxydes d'azote dans les gaz d'échappement d'un véhicule à moteur, ledit boîtier étant en caractérisé en ce qu'il comprend au moins une paroi et un piège configuré pour capter de l'ammoniac gazeux émanant de cette au moins une paroi ou qui, s'il n'était pas piégé, émanerait de cette au moins une paroi.
Toutes les variantes envisagées pour le sous-système s'appliquent au boîtier. Une caractéristique optionnelle du boîtier est qu'il contient un dispositif sensible à l'ammoniac (par exemple du papier pH), de manière à révéler que le piège a servi, ce qui peut être une façon de vérifier facilement que le composant est toujours protégé à l'occasion d'une opération de maintenance.
Une autre caractéristique optionnelle avantageuse est la présence d'un agent de calfeutrage (désigné couramment « caulking agent ») dans la paroi pour étanchéifier les éventuelles fissures et ainsi réduire, voire éliminer, les fuites d'ammoniac.
L'invention sera mieux comprise à la lecture des figures annexées, qui sont fournies à titre d'exemples et ne présentent aucun caractère limitatif, dans lesquelles :
La figure 1 est une représentation schématique d'un système de dépollution SCR comportant un réservoir de stockage d'urée.
La figure 2 est une vue d'un réservoir de stockage d'urée d'un système de dépollution SCR selon un premier mode de réalisation de l'invention.
La figure 3 est une vue d'un réservoir de stockage d'urée d'un système de dépollution SCR selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.
La figure 4 est une vue d'un réservoir de stockage d'urée d'un système de dépollution SCR selon un troisième mode de réalisation de l'invention.
La figure 5 est une vue d'une portion d'une ligne d'injection d'urée d'un système de dépollution SCR selon un quatrième mode de réalisation de l'invention.
Les figures 6 et 7 sont des vues d'une ligne d'injection d'urée selon un cinquième mode de réalisation de l'invention. La figure 6 est une section selon IV - IV de la figure 7 et la figure 7 est une section selon V - V de la figure 6.
La figure 8 est une section d'un réservoir de stockage d'urée selon un sixième mode de réalisation.
La figure 9 est une représentation schématique d'un système de dépollution SCR comprenant un système de stockage d'ammoniac gazeux.
La figure 10 est une vue d'un système de stockage d'ammoniac gazeux selon un septième mode de réalisation de l'invention.
La figure 11 est une vue d'un système de stockage d'ammoniac gazeux selon un huitième mode de réalisation de l'invention.
La figure 12 est une vue d'un système de stockage d'ammoniac gazeux selon un neuvième mode de réalisation de l'invention.
Dans les figures 1 à 8, les composants qui sont identiques sont désignés par les mêmes numéros de référence.
On se réfère maintenant à la figure 1 dans laquelle est représenté un système de traitement d'oxydes d'azote présents dans la ligne d'échappement 2 d'un moteur de véhicule 1 . Les oxydes d'azote sont dirigés vers un catalyseur 8 dans lequel est mise en œuvre la réduction catalytique sélective SCR. La réduction catalytique sélective est obtenue par ajout d'ammoniac aux gaz d'échappement. Dans l'exemple de la figure 1 , l'ammoniac nécessaire à la réduction provient d'une solution d'urée 4 qui est stockée dans un réservoir 3 de stockage d'urée. Le réservoir 3 de stockage d'urée est relié à la ligne d'échappement 2 par une ligne d'injection d'urée 5. L'urée présente dans le réservoir 3 est acheminée jusqu'à la ligne d'injection d'urée 5 grâce à l'action d'une pompe à urée 6 présente à l'intérieur du réservoir 3 de stockage d'urée. Sous l'action d'un injecteur 7 d'urée, l'urée est injectée dans la ligne d'échappement 2. Avec le temps et les variations de température, une partie de l'urée contenue dans le réservoir 3 se décompose en ammoniac gazeux. L'ammoniac gazeux du réservoir est susceptible de rentrer en contact avec des composants sensibles à l'ammoniac présents dans le réservoir 3 de stockage d'urée.
On a représenté en figure 2 un premier mode de réalisation de l'invention. Un réservoir 3 de stockage d'urée contient un composant 9 sensible à l'ammoniac. Ce composant est placé dans un boîtier 10 délimité par une paroi 17 et un couvercle 11 . La paroi 17 du boîtier et le couvercle 11 étant poreux à l'ammoniac, un piège à ammoniac 12 a été placé dans la paroi 17 du boîtier et celle du couvercle 11 afin de maintenir dans le boîtier la concentration en ammoniac en-dessous d'une valeur seuil capable d'entraîner la corrosion du composant. Cette valeur seuil peut être déterminée en fonction de la nature du composant, de la température ou de la durée d'exposition. Cette valeur seuil ou ces valeurs seuil peuvent être obtenues à la suite d'expérimentations. Dans cet exemple, le sous-système est constitué par l'ensemble du boîtier 10 qui correspond à la chambre comprenant deux parois, à savoir la paroi 17 du boîtier et le couvercle 11 . Le piège 12 est configuré pour capter de l'ammoniac gazeux émanant de la paroi 17 ou du couvercle 11 . De façon alternative, le piège peut être placé dans l'une ou l'autre des parois du boîtier et du couvercle. Dans ce mode de réalisation, le piège 12 se présente sous la forme de particules de chlorure de magnésium intégrées dans la paroi 17 du boîtier et du couvercle 11 en polymère. Dans un mode de réalisation particulier, la paroi 17 du boîtier a par exemple une épaisseur d'environ 2 mm et présente une perméabilité égale à environ 1 ,25 g/m2/jour à 80 'C. Dans ce mode de réalisation particulier, le boîtier 10 présente par exemple une surface totale d'environ 300 cm2. Dans ce mode de réalisation, la protection du composant est assurée par 3 à 6 g de chlorure de magnésium.
On a représenté en figure 3 un deuxième mode de réalisation de l'invention. Un composant 9' sensible à l'ammoniac est placé dans un boîtier 10' équipé d'un couvercle 11 ' et placé à proximité d'un réservoir 3 de stockage d'urée délimité par une paroi 18. Les paroi 17' du boîtier et 18 du réservoir 3 de stockage d'urée peuvent être une seule paroi commune aux deux chambres. Ces deux parois étant poreuses à l'ammoniac, un piège à ammoniac 12' a été placé à l'intérieur du réservoir 3, à proximité de l'emplacement du boîtier 10' afin de maintenir dans le boîtier la concentration en ammoniac en-dessous d'une valeur seuil capable d'entraîner la corrosion du composant. Cette valeur seuil peut être déterminée en fonction de la nature du composant, de la température ou de la durée d'exposition. Cette valeur seuil ou ces valeurs seuil peuvent être obtenues à la suite d'expérimentations. Dans cet exemple, le sous-système est constitué par l'ensemble du réservoir 3 de stockage d'urée qui correspond à la chambre comprenant la paroi 18. Le piège 12' est configuré pour capter de l'ammoniac gazeux qui, s'il n'était pas piégé, émanerait de la paroi 18. Le piège est muni d'une protection 19 limitant le contact direct entre le piège à ammoniac et la phase liquide du précurseur d'ammoniac. Dans ce mode de réalisation, le piège 12' est monté solidaire à la paroi 18. Dans ce mode de réalisation, la protection du composant est assurée par exemple par 1 à 2 g de chlorure de magnésium. Dans un mode particulier de réalisation, les parois 17' du boîtier 10' et 18 du réservoir 3 de stockage d'urée, présentent une épaisseur totale de 2 mm et une perméabilité égale à 1 ,25 g/m2/jour à 80 'C. Cette paroi commune a par exemple une surface de 100 cm2, ou dans le cas de deux parois superposées, celles-ci peuvent se superposer sur une surface de 100 cm2.
On a représenté en figure 4 un troisième mode de réalisation de l'invention. Un réservoir 3 de stockage d'urée contient un composant 9" sensible à l'ammoniac. Ce composant est placé dans un boîtier 10" ayant une paroi 17" et équipé d'un couvercle 11 ". La paroi 17" du boîtier et le couvercle 11 " étant poreux à l'ammoniac, un piège à ammoniac 12" a été placé dans le couvercle 11 " du boîtier afin de maintenir dans le boîtier la concentration en ammoniac en-dessous d'une valeur seuil capable d'entraîner la corrosion du composant. Cette valeur seuil peut être déterminée en fonction de la nature du composant, de la température ou de la durée d'exposition. Cette valeur seuil ou ces valeurs seuil peuvent être obtenues à la suite d'expérimentations. Dans cet exemple, le sous-système est constitué par l'ensemble du boîtier 10" qui correspond à la première chambre et du réservoir 3 de stockage d'urée qui correspond à la deuxième chambre. Les deux chambres sont séparées l'une de l'autre par la paroi 17" du boîtier 10" qui correspond à une paroi de la deuxième chambre. Dans ce mode de réalisation, le piège 12" se présente sous la forme d'un tampon composé d'une mousse à cellules ouvertes faite par exemple en polyéthylène, imprégnée de chlorure de magnésium. Dans un mode de réalisation particulier, la paroi du boîtier 10" a par exemple une épaisseur d'environ 1 mm et présente une perméabilité égale à environ 2,5 g/m2/jour à 80 °C. Dans ce mode de réalisation particulier, le boîtier 10" présente par exemple une surface totale d'environ 300 cm2. Dans ce mode de réalisation, la protection du composant est assurée par 6 à 12 g de chlorure de magnésium. On a représenté en figure 5 un quatrième mode de réalisation de l'invention. Une ligne d'injection d'urée 5 contient un composant 9"' sensible à l'ammoniac. Comme dans le mode de réalisation précédent, le composant 9"' est placé dans un boîtier 10"' ayant une paroi 17"', équipé d'un couvercle 11 "'. Un piège à ammoniac 12"' a été placé dans le couvercle du boîtier. Dans cet exemple, le sous-système est constitué par l'ensemble du boîtier 10"' qui correspond à la première chambre et de la ligne d'injection d'urée 5 qui correspond à la deuxième chambre. Les deux chambres sont séparées l'une de l'autre par la paroi 17"' du boîtier 10"' qui correspond à une paroi de la deuxième chambre. Le piège 12"' se présente sous la forme d'un tampon composé d'une mousse à cellules ouvertes faite par exemple en polyéthylène, imprégnée de chlorure de magnésium. Dans un mode de réalisation particulier, la paroi 17"' du boîtier 10"' est constituée par du polyphtalamide (PPA), a par exemple une épaisseur de 1 mm et présente une perméabilité à l'ammoniac à δΟ'Ό d'environ 1 à 2,5 g/m2/jour. Dans ce mode de réalisation particulier, le boîtier 10"' présente par exemple une surface totale de 300 cm2. Dans ce mode de réalisation, la protection du composant pendant 40 jours (environ 1000 heures) est assurée par 2 à 6 g de chlorure de magnésium.
On a représenté en figures 6 et 7 un cinquième mode de réalisation de l'invention. Une ligne d'injection d'urée 5 est entourée sur une partie de sa longueur par un manchon 13 contenant un piège à ammoniac 14. Dans cet exemple, le sous-système est constitué par l'ensemble du manchon 13 qui correspond à la première chambre et de la ligne d'injection d'urée 5 qui correspond à la deuxième chambre. Les deux chambres sont séparées l'une de l'autre par la paroi de la ligne d'injection d'urée 5 qui correspond à la paroi de la deuxième chambre. Dans ce mode de réalisation, le piège est constitué par des cristaux de chlorure de magnésium. Dans un mode de réalisation particulier, la paroi est constituée par du polyamide 66 (PA 66) et présente par exemple une perméabilité à l'ammoniac d'environ 0,5 g/m2/jour à 40 ^ pour une épaisseur d'environ 1 mm. Dans ce mode de réalisation particulier, pour une ligne d'injection d'urée d'environ 4 mm de diamètre et d'environ 1 m de longueur, la surface recouverte est d'environ 125 cm2. Dans ce mode de réalisation, environ 0,25 g d'ammoniac sont émis en 40 jours (environ 1000 heures) à travers la paroi de la ligne d'injection d'urée. Environ 0,25 g de chlorure de magnésium peuvent assurer le piégeage de cette quantité d'ammoniac. Dans ce mode de réalisation particulier, la quantité de chlorure de magnésium formant le piège dans un tel mode de réalisation est d'environ 0,5 à 2 g. On a représenté en figure 8 un sixième mode de réalisation. Un réservoir 3 de stockage d'urée est entouré par une enveloppe 15 contenant un piège à ammoniac 16. Dans cet exemple, le sous-système est constitué par l'ensemble de l'enveloppe 15 qui correspond à la première chambre et du réservoir 3 de stockage d'urée qui correspond à la deuxième chambre. Les deux chambres sont séparées l'une de l'autre par la paroi du réservoir 3 de stockage d'urée qui correspond à la paroi de la deuxième chambre. Dans ce mode de réalisation, le piège est constitué par une matrice de chlorure de magnésium. Dans un mode de réalisation particulier, la paroi est constituée par du Polyéthylène Haute Densité (PEhd) et présente par exemple une perméabilité à l'ammoniac à 80°C d'environ 1 ,5 g/m2/jour pour une épaisseur d'environ 1 mm. Dans un mode de réalisation particulier, pour une épaisseur d'environ 4 mm et une surface de réservoir d'environ 1 m2, la protection pendant 40 jours (environ 1000 heures) peut être assurée par exemple par 14 g de chlorure de magnésium. En pratique dans ce mode de réalisation, le piège contient par exemple 15 à 25 g de chlorure de magnésium.
Dans les figures 9 à 12, les composants qui sont identiques sont désignés par les mêmes numéros de référence.
On a représenté de façon schématique en figure 9 un exemple de système de dépollution par réduction catalytique sélective SCR comprenant un système de stockage d'ammoniac gazeux. L'invention n'est pas limitée à un tel exemple de système SCR à stockage gazeux. Le moteur 21 du véhicule est piloté par un calculateur électronique 22. Le moteur 21 coopère avec un système SCR 23. A la sortie du moteur, les gaz d'échappement 41 sont dirigés vers un module d'injection 31 d'ammoniac, dans lequel l'ammoniac 72 est mélangé aux gaz d'échappement 41 . Le mélange ammoniac/gaz d'échappement 43 traverse ensuite un catalyseur SCR 32 qui permet la réduction des oxydes d'azote (NOx) par l'ammoniac. Les gaz d'échappement dépollués 44 sont ensuite dirigés vers la sortie d'échappement.
Le système SCR 23 comprend un système de stockage 25 d'ammoniac. Le système de stockage 25 comprend une alvéole 54 dans laquelle est stocké un composé 52, par exemple un solide (et de préférence un sel). L'ammoniac est stocké par sorption sur le solide 52. Le système de stockage 25 comprend également un dispositif de contrôle 24 en charge de commander un dispositif de chauffage 53 pour chauffer le solide 52 de manière à libérer l'ammoniac. L'alvéole 54 est reliée à un module de dosage 51 , via un conduit de distribution 27. Le module de dosage 51 est piloté par le dispositif de contrôle 24. Le dispositif de contrôle 24 est apte à estimer la pression d'ammoniac dans le système de stockage 25. Si un écart est constaté entre la pression estimée et une pression de consigne fournie par le calculateur électronique 22, le dispositif de contrôle 24 peut ajuster la puissance de chauffe du dispositif de chauffage 53 pour compenser cet écart. Le réservoir 54 est équipé d'un dispositif de mesure de température 26.
On a représenté en figure 10 un septième mode de réalisation de l'invention dans un système de dépollution par réduction catalytique sélective SCR comprenant un système de stockage d'ammoniac gazeux. Une alvéole 54, qui contient un composé 52 sur lequel l'ammoniac est stocké par sorption, est entourée par une enveloppe 63 qui délimite une chambre selon l'invention qui contient un piège à ammoniac 62. Un conduit de distribution 27 relié à l'alvéole 54 mène à une valve à trois voies 60. En cas de surpression dans l'avéole 54 et de non sollicitation par le dispositif de contrôle 24 pour une décharge d'ammoniac, vers le composant situé en aval de l'alvéole 54, à savoir, dans cet exemple, le dispositif de mesure de température 26, l'ammoniac en excès est dérouté vers un conduit 61 qui est relié à l'enveloppe 63 qui contient le piège 62. Dans cet exemple, le sous-système est constitué par l'ensemble de l'enveloppe 63 qui correspond à la première chambre et de l'alvéole 54 qui correspond à la deuxième chambre. L'enveloppe 63 et l'alvéole 54 sont séparées l'une de l'autre par la paroi de l'alvéole 54 qui correspond à la paroi de la deuxième chambre. Le conduit de distribution 27, la valve à trois voies 60 et le conduit 61 constituent des moyens de mise en communication fluidique au sens de l'invention. On retrouve les trois fonctions déjà mentionnées pour le piège : la sécurisation de la deuxième chambre et d'une partie des moyens de mise en communication fluidique, ainsi que la gestion de la surpression et de la désorption. Dans ce mode de réalisation, l'alvéole 54 a un volume de 500 ml. Le piège 62 est constitué par une matrice de chlorure de magnésium.
Dans un mode de réalisation particulier, l'activation thermique de la désorption aboutit à l'émission d'environ 1 g d'ammoniac, ce qui se traduit par une surpression d'environ 4 Bars dans l'alvéole 54. Lorsque le système est fermé, l'ensemble de l'ammoniac désorbé est dirigé vers le piège. Par exemple, 0,93 g de chlorure de magnésium sont nécessaires au piégeage d'environ 1 g d'ammoniac. Néanmoins il est par exemple avantageux de munir le piège de 5 g de chlorure de magnésium afin d'absorber efficacement l'ensemble de l'ammoniac déchargé brutalement.
En cas de situation accidentelle telle qu'un défaut ou une rupture dans la paroi de l'alvéole 54, à une température de 40 qC, la désorption de l'ammoniac s'effectue avec un débit d'environ 3,5 mg/s soit environ 12,6 g d'ammoniac en 1 heure. Dans ce mode de réalisation particulier, environ 11 ,9 g de chlorure de magnésium sont nécessaires pour absorber cette quantité d'ammoniac. Par exemple, un piège contenant 12 g de chlorure de magnésium permet d'assurer la protection vis-à-vis d'une telle situation accidentelle pendant eviron 1 heure.
Enfin, si l'on vise à piéger l'ammoniac issu d'une désorption sur une longue durée, c'est-à-dire la totalité de l'ammoniac contenu dans l'alvéole 54, un piège contenant par exemple 300 g de chlorure de magnésium est nécessaire.
On a représenté en figure 11 un huitème mode de réalisation de l'invention dans un système de dépollution par réduction catalytique sélective SCR comprenant un système de stockage d'ammoniac gazeux. Trois alvéoles identiques 54a, 54b et 54c de 500 ml chacune sont toutes trois entourées d'une même enveloppe 59 qui contient un piège à ammoniac 58. Dans cet exemple, on considère trois sous-systèmes. Le premier est constitué par l'ensemble de l'enveloppe 59 qui correspond à la première chambre et de l'alvéole 54a qui correspond à la deuxième chambre. Le deuxième est constitué par l'ensemble de l'enveloppe 59 qui correspond à la première chambre et de l'alvéole 54b qui correspond à la deuxième chambre. Le troisième est constitué par l'ensemble de l'enveloppe 59 qui correspond à la première chambre et de l'alvéole 54c qui correspond à la deuxième chambre. L'enveloppe 59 est séparée des alvéoles 54a, 54b et 54c par les parois de ces dernières, qui correspondent pour chaque sous-système, à la paroi de la deuxième chambre. Un conduit de distribution 27 relié aux alvéoles 54a, 54b et 54c est équipé d'une soupape de surpression 56. En cas de surpression dans les alvéoles 54a, 54b et 54c et de non sollicitation par le dispositif de contrôle 24 pour une décharge d'ammoniac vers le composant situé en aval des alvéoles 54a, 54b et 54c, à savoir, dans cet exemple, le dispositif de mesure de température 26, l'ammoniac en excès est dérouté vers un conduit 57 qui est relié à l'enveloppe 59 qui contient le piège 58. Le conduit de distribution 27, la soupape de surpression 56 et le conduit 57 constituent des moyens de mise en communication fluidique au sens de l'invention. Comme pour la figure précédente, on retrouve les trois fonctions du piège. Le piège 58 est constitué par une matrice de chlorure de magnésium.
Dans un mode de réalisation particulier, l'activation thermique de la désorption aboutit à l'émission d'environ 1 g d'ammoniac dans chaque alvéole 54a, 54b et 54c, ce qui se traduit par une surpression d'environ 4000 hPa dans chaque alvéole. Lorsque le système est fermé, l'ensemble de l'ammoniac désorbé est dirigé vers le piège. Environ 2,79 g de chlorure de magnésium sont nécessaires au piégeage des environ 3 g d'ammoniac issus des trois alvéoles. Néanmoins il est avantageux de munir le piège par exemple de 15 g de chlorure de magnésium afin d'absorber efficacement l'ensemble de l'ammoniac déchargé brutalement.
En cas de situation accidentelle telle qu'un défaut ou une rupture dans la paroi d'une des alvéoles, à une température de 40^, la désorption de l'ammoniac s'effectue avec un débit d'environ 3,5 mg/s soit environ 12,6 g d'ammoniac en 1 heure. Par exemple 11 ,9 g de chlorure de magnésium sont nécessaires pour absorber cette quantité d'ammoniac. Un piège contenant environ 12 g de chlorure de magnésium permet par exemple d'assurer la protection vis-à-vis d'une telle situation accidentelle pendant environ 1 heure.
Enfin, si l'on vise à piéger l'ammoniac issu d'une désorption sur une longue durée, c'est-à-dire la totalité de l'ammoniac contenu dans les alvéoles 54a, 54b et 54c, un piège contenant par exemple 900 g de chlorure de magnésium est nécessaire.
On a représenté en figure 12 un neuvième mode de réalisation de l'invention dans un système de dépollution par réduction catalytique sélective SCR comprenant un système de stockage d'ammoniac gazeux. Une alvéole 70 contient deux compartiments 74 et 73 séparés l'un de l'autre par une cloison 71 . Le compartiment 74 contient un composé 52 sur lequel l'ammoniac est stocké par sorption. Un conduit de distribution 27 relié au compartiment 74 mène à une valve à trois voies 60. En cas de surpression dans le compartiment 74 et de non sollicitation par le dispositif de contrôle pour une décharge d'ammoniac vers le composant situé en aval du conteneur 70, dans cet exemple le dispositif de mesure de température 26, l'ammoniac en excès est dérouté vers un conduit 61 qui est relié au compartiment 73 qui contient un piège 62. Dans cet exemple, le sous-système est constitué par l'ensemble du compartiment 73 qui correspond à la première chambre et du compartiment 74 qui correspond à la deuxième chambre. Comme pour les deux figures précédentes, on retrouve les trois fonctions du piège, bien que, dans cet exemple, la paroi séparant les deux chambres n'entoure pas entièrement l'autre chambre. Dans ce mode de réalisation, le compartiment 74 a un volume de 500 ml. Le piège 62 est constitué par une matrice de chlorure de magnésium.
Dans un mode de réalisation particulier, l'activation thermique de la désorption aboutit à l'émission d'environ 1 g d'ammoniac, ce qui se traduit par une surpression d'environ 4000 hPa dans le compartiment 74. Lorsque le système est fermé, l'ensemble de l'ammoniac désorbé est dirigé vers le piège. Par exemple 0,93 g de chlorure de magnésium sont nécessaires au piégeage d'environ 1 g d'ammoniac. Néanmoins il est avantageux de munir le piège par exemple de 5 g de chlorure de magnésium afin d'absorber efficacement l'ensemble de l'ammoniac déchargé brutalement.
En cas de situation accidentelle telle qu'un défaut ou une rupture dans la cloison 71 , à une température de 40 ^, la désorption de l'ammoniac s'effectue avec un débit d'environ 3,5 mg/s soient environ 12,6 g d'ammoniac en 1 heure. Par exemple 11 ,9 g de chlorure de magnésium sont nécessaires pour absorber cette quantité d'ammoniac. Un piège contenant environ 12 g de chlorure de magnésium permet d'assurer la protection vis-à-vis d'une telle situation accidentelle pendant environ 1 heure.
Enfin, si l'on vise à piéger l'ammoniac issu d'une désorption sur une longue durée, c'est-à-dire la totalité de l'ammoniac contenu dans le compartiment 74, un piège contenant environ 300 g de chlorure de magnésium est nécessaire.
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés et d'autres modes de réalisation apparaîtront clairement à l'homme du métier. Il est notamment possible de modifier les deux premiers modes de réalisation représentés en figures 2 et 3 pour ajouter au moins un deuxième piège dans une partie du boîtier située à l'opposé du premier piège.
Les modes de réalisation peuvent également être modifiés dans la forme du piège (matrice, sel sous forme cristalline, ...). Le piège peut contenir un autre sel comme par exemple du chlorure de strontium ou du chlorure de calcium. Il peut alternativement être constitué par des polymères super-absorbants gorgés d'eau.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Boîtier pour un composant sensible à l'ammoniac, ledit boîtier étant destiné à être placé dans un système de dépollution par réduction catalytique sélective destiné à réduire la quantité d'oxydes d'azote dans les gaz d'échappement d'un véhicule à moteur, ledit boîtier étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins une paroi et un piège configuré pour capter de l'ammoniac gazeux émanant de cette au moins une paroi ou qui, s'il n'était pas piégé, émanerait de cette au moins une paroi.
2. Boîtier selon la revendication précédente, dans lequel le piège est intégré dans la paroi.
3. Boîtier selon la revendication 1 , dans lequel le piège est monté solidaire à la paroi de façon fixe ou amovible.
4. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le piège à ammoniac comprend au moins l'un des éléments suivants :
- un matériau sur lequel de l'ammoniac peut être stocké par sorption, plus particulièrement un sel et encore plus particulièrement un chlorure de métal alcalino- terreux comme du chlorure de magnésium, et
- un polymère super-absorbant.
5. Boîtier selon la revendication précédente, dans lequel le polymère superabsorbant se présente sous la forme d'un gel résultant de l'absorption d'eau par ledit polymère.
6. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, contenant un dispositif sensible à l'ammoniac.
7. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par la présence d'un agent de calfeutrage dans la paroi pour étanchéifier les éventuelles fissures et ainsi réduire, voire éliminer, les fuites d'ammoniac.
8. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le composant sensible à l'ammoniac est un bobinage d'un moteur d'une pompe d'urée.
9. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit boîtier étant caractérisé en ce qu'il est placé dans un réservoir de stockage d'urée du système de dépollution par réduction catalytique sélective.
10. Boîtier selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, ledit boîtier étant caractérisé en ce qu'il est placé dans une ligne d'injection d'urée du système de dépollution par réduction catalytique sélective.
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