ES2426980T3 - Dispositivo para la evaporación de un agente reactivo - Google Patents

Dispositivo para la evaporación de un agente reactivo Download PDF

Info

Publication number
ES2426980T3
ES2426980T3 ES11182510T ES11182510T ES2426980T3 ES 2426980 T3 ES2426980 T3 ES 2426980T3 ES 11182510 T ES11182510 T ES 11182510T ES 11182510 T ES11182510 T ES 11182510T ES 2426980 T3 ES2426980 T3 ES 2426980T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
heating
temperature
development
evaporation
zone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES11182510T
Other languages
English (en)
Inventor
Rolf BRÜCK
Peter Hirth
Thomas HÄRIG
Marc Brugger
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.)
Vitesco Technologies Lohmar Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH filed Critical Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
Application granted granted Critical
Publication of ES2426980T3 publication Critical patent/ES2426980T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust 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
    • F01N3/18Exhaust 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
    • F01N3/20Exhaust 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
    • F01N3/2066Selective catalytic reduction [SCR]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01BBOILING; BOILING APPARATUS ; EVAPORATION; EVAPORATION APPARATUS
    • B01B1/00Boiling; Boiling apparatus for physical or chemical purposes ; Evaporation in general
    • B01B1/005Evaporation for physical or chemical purposes; Evaporation apparatus therefor, e.g. evaporation of liquids for gas phase reactions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust 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
    • F01N3/18Exhaust 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
    • F01N3/20Exhaust 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
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40Heating elements having the shape of rods or tubes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/40Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a hydrolysis catalyst
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/10Adding substances to exhaust gases the substance being heated, e.g. by heating tank or supply line of the added substance
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/02Heaters using heating elements having a positive temperature coefficient
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

Dispositivo (1) para la evaporación de al menos uno de los siguientes agentes reactivos: a) solución precursora de agente reductor y b) un precursor de agente reductor que comprende al menos una zona de calentamiento (2) que se puede calentar eléctricamente, caracterizadoporque la zona de calentamiento (2) presenta al menos un elemento calefactor (3) que puede ser accionadoeléctricamente con una resistencia calefactora (4), que es auto-reguladora alrededor de una temperatura significativa(30), en el que el elemento calefactor (3) está retenido entre un tubo interior (5) y un tubo exterior (6) y el tubointerior (5) delimita un volumen del evaporador (21), en el que el volumen del evaporador (21) está dispuesto dentrodel tubo interior (5).

Description

Dispositivo para la evaporación de un agente reactivo
Objeto de la presente invención es un dispositivo y un procedimiento para la evaporación de un agente reductor, como especialmente de un precursor de reducción o de una solución precursora de agente reductor. En particular, la invención se puede emplear para la preparación de agentes reductores para la reducción catalítica selectiva (SCR, Selective Catalytic Reduction) de óxido nítrico en gas de escape de motores de combustión interna. En particular, la invención se puede emplear para la evaporación de una solución de agua y urea.
Los gases de escape de motores de combustión interna contienen sustancias, cuya emisión al medio ambiente no es deseada en muchos países. Por ejemplo, los gases de escape de motores de combustión interna contienen con frecuencia óxidos nítricos (NOx), cuya porción en el gas de escape se puede reducir, por una parte, a través de medidas dentro del motor como por ejemplo la selección de un punto de funcionamiento adecuado y, por otra parte, a través de una preparación de los gases de escape. Para la reducción de la porción de óxidos nítricos en el gas de escape de motores de combustión interna se conoce el procedimiento de la reducción catalítica selectiva (SCR, Selective Catalytic Reduction), en el que se emplea un agente reductor, que actúa selectivamente sobre los óxidos nítricos, como por ejemplo amoniaco.
Con frecuencia, se añade amoníaco en forma de precurso de amoníaco, que puede disociar el amoníaco o puede reaccionar en amoniaco. En este caso, se puede añadir regularmente una solución de agua y urea al precursor de agente reductor también en forma de vapor. Tales evaporaciones plantean requerimientos muy altos a la técnica de regulación a emplear, cuando están presentes sistemas fuertemente dinámicos, en los que la porción de óxido nítrico en el gas de escape puede variar rápidamente y, por lo tanto, también la adición de agente reductor debe realizarse muy dinámicamente.
Se conoce a partir del documento WO-A-00/32914 un dispositivo para el tratamiento posterior de gases de escape de un motor de combustión interna. Al dispositivo se añade un agente reductor a través de una tobera. La tobera comprende una instalación de evaporación con un elemento calefactor de conductor frío auto-regulador para la evaporación del agente reductor. El agente reductor circula alrededor del elemento calefactor de conductor frío autoregulador, para que se evapore el calor producido por el elemento calefactor de conductor frío.
Partiendo de aquí, la invención tiene el cometido de preparar un procedimiento y un dispositivo, con los que es posible una regulación sencilla de la evaporación.
Este cometido se soluciona a través de un dispositivo y un procedimiento con las características de las reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes están dirigidas a desarrollos ventajosos.
El dispositivo de acuerdo con la invención para la evaporación de al menos uno de los siguientes agentes reactivos: a) solución precursora de agente reductor y b) un precursor de agente reductor comprende al menos una zona de calentamiento que se puede calentar eléctricamente. De acuerdo con la invención, la zona de calentamiento presenta al menos un elemento calefactor que puede ser accionado eléctricamente con una resistencia calefactora. La resistencia calefactora es auto-reguladora en torno a una temperatura significativa.
El elemento calefactor (3) está retenido entre un tubo interior (5) y un tubo exterior (6) y el tubo interior (5) delimita un volumen de evaporador (21). El volumen de evaporador (21) está dispuesto dentro del tubo interior (5).
De manera alternativa o adicional, la resistencia calefactora presenta una curva de la resistencia eléctrica en función de la temperatura con al menos un punto de inversión. Por una resistencia calefactora auto-reguladora se entiende una resistencia calefactora, que a través de la modificación de su resistencia eléctrica mantiene una temperatura determinada, la llamada temperatura significativa o nominal. En particular, en este caso se trata de las llamadas resistencias PTC (positive temperature coefficient, coeficiente positivo de la temperatura), que presentan un intervalo de temperatura, en el que la resistencia se eleva fuertemente contra la temperatura, y en particular una zona, en la que este subida se modifica. Por un agente reductor se entiende aquí especialmente un agente reductor para la reducción catalítica selectiva de óxidos nítricos. Especialmente preferido es en este caso el empleo de amoníaco como agente reductor, de manera que el precursor de agente reductor comprende todas las sustancias, que pueden reacción en amoníaco o que pueden disociar el amoniaco. En particular, en este caso se entiende una solución acuosa de al menos un precursor de amoníaco. Por ejemplo, en este caso se puede tratar de soluciones de agua y urea, como se distribuyen bajo el nombre comercial “AdBlue” o, en cambio, también de soluciones de urea y/o formiato de amonio, como se distribuyen, por ejemplo, bajo el nombre comercial “Denoxium”.
En preferencia, el dispositivo de acuerdo con la invención forma parte de un dispositivo para la reducción catalítica selectiva de óxidos nítricos en el gas de escape de un motor de combustión interna, en el que curso abajo del dispositivo para la evaporación está configurado un catalizador SCR. En este caso, con preferencia entre el dispositivo para la evaporación y el catalizador CSR está configurado un catalizador de hidrólisis para la hidrólisis de un precursor de agente reductor en agente reductor. Por un motor de combustión interna se entienden aquí tanto
motores de combustión interna estacionarios como por ejemplo en centrales de calefacción para bloques de viviendas como también motores de combustión interna móviles, por ejemplo en automóviles, aviones y vehículos acuáticos. Con preferencia, el dispositivo de acuerdo con la invención encuentra aplicación en aplicaciones móviles, es decir, en vehículos, automóviles, camiones, turismos, motocicletas, quads, vehículos todo terreno, vehículos acuáticos y aviones.
Por un punto de inversión se entiende un punto en la curva de la resistencia eléctrica en función de la temperatura, en el que el desarrollo modifica su comportamiento de curvatura. En tales lugares, la segunda derivada del desarrollo contra la temperatura es cero.
La temperatura significativa se caracteriza porque el desarrollo de la resistencia eléctrica presenta, a esta temperatura significativa, una modificación significativa de la resistencia. Por una modificación significativa de entiende especialmente una modificación en más de 1 ohmio/Kelvin. Por la temperatura significativa se entiende en el sentido de esta invención la regulación de la temperatura, alrededor de la cual el conductor calefactor autoregulador regula la temperatura. Con preferencia, en este caso la temperatura significativa está en el intervalo de una temperatura de funcionamiento del dispositivo de acuerdo con la invención, es decir, esencialmente en el intervalo de 5 ºC por debajo hasta 5 ºC por encima de la temperatura de funcionamiento. A través del comportamiento del desarrollo a la temperatura significativa se produce en este caso de una manera especialmente ventajosa una auto-regulación del elemento calefactor. Con preferencia, el desarrollo presenta en esta zona y también en la zona del punto de inversión un gradiente positivo. Esto conduce de manera especialmente ventajosa a que exista una resistencia calefactora auto-reguladora, puesto que un gradiente positivo conduce a que en el caso de una elevación de la temperatura, se eleve la resistencia eléctrica. En virtud de la proporcionalidad inversa de la potencia calefactora con respecto a la resistencia, esto conduce a una bajada de la potencia calefactora y, por lo tanto, a una refrigeración en la dirección de la temperatura teórica.
De acuerdo con una configuración ventajosa del dispositivo de acuerdo con la invención, un desarrollo de la resistencia eléctrica en función de la temperatura presenta al menos un punto de inversión y la derivada del desarrollo de la resistencia eléctrica en la zona de la temperatura del punto de inversión presenta una anchura media (FWHM, Full Width Half Maximum, anchura total a media altura) de máximo 40 K (Kelvin).
Esta anchura media conduce a que se pueda realizar un circuito de regulación muy rápido, puesto que esta modificación empinada de la resistencia contra la temperatura conduce a una regulación rápida de una resistencia calefactora eléctrica auto-reguladora. En este caso, se prefiere una anchura media de máximo 20 K, de manera especialmente preferida de máximo 10 K.
De acuerdo con otra configuración ventajosa del dispositivo de acuerdo con la invención, el desarrollo de la resistencia eléctrica presenta una temperatura significativa, que corresponde a una temperatura de funcionamiento de la zona de calentamiento.
De esta manera se consigue que la temperatura de la resistencia calefactora tenga siempre tendencia a alcanzar la temperatura de funcionamiento de la zona de calentamiento. Por una correspondencia de la temperatura significativa con respecto a la temperatura de funcionamiento de la zona de calentamiento se entiende especialmente también que la temperatura significativa se selecciona para que ésta, teniendo en cuenta la configuración constructiva del elemento calefactor, especialmente teniendo en cuenta posibles pérdidas de calor perdido, conduzca a que la zona de calentamiento presente la temperatura de funcionamiento, cuando la resistencia calefactora o bien el elemento calefactor presenta la temperatura significativa. Esto se puede aprovechar también, por ejemplo, para elementos calefactores correspondientes, en los que la temperatura del punto de inversión está por encima de la temperatura de funcionamiento, empleando una disipación de calor selectiva, para que a la temperatura significativa del elemento calefactor corresponda esencialmente la temperatura de funcionamiento de la zona de calentamiento.
De acuerdo con otra configuración ventajosa del dispositivo de acuerdo con la invención, la zona de calentamiento comprende al menos una de las siguientes estructuras:
a) un volumen de evaporador adecuado para la evaporación del agente reactivo y
b) un volumen de calentamiento adecuado para el calentamiento del agente reactivo evaporado.
De esta manera, a través del calentamiento se puede conseguir especialmente también una pirolisis o termólisis al menos parcial, es decir, una descomposición térmica del precursor de agente reductor en agente reductor.
De acuerdo con otra configuración ventajosa del dispositivo de acuerdo con la invención, el desarrollo de la resistencia eléctrica contra la temperatura presenta en la zona de la temperatura significativa un gradiente de más de 1 ohmio por Kelvin.
Esta zona de gradiente se ha revelado como especialmente ventajosa. Un gradiente inferior a 1 ohmio/K conduce a
un comportamiento de regulación demasiado lento de la resistencia calefactora.
De acuerdo con otra configuración ventajosa del dispositivo de acuerdo con la invención, al menos una resistencia eléctrica está configurada por al menos uno de los siguientes materiales:
a) una resistencia-PTC (PTC, Positive Temperature Coefficient, coeficiente positivo de la temperatura);
b) una cerámica de titanato;
c) una cerámica de titanato dotada; y
d) una cerámica de titanato de bario.
Una resistencia PTC incrementa su resistencia con la elevación de la temperatura al menos en ciertas zonas de la temperatura. La cerámica de titanato y especialmente la cerámica de titanato dotada se pueden emplear especialmente en su forma policristalina como resistencia-PTC. Por una cerámica de titanato de bario se entiende especialmente BaTiO3.
De acuerdo con otra configuración ventajosa del dispositivo de acuerdo con la invención, la temperatura significativa del desarrollo está en el intervalo de 140ºC a 180ºC.
De una manera muy especialmente preferida en este caso un intervalo de temperatura está en el intervalo de 140 ºC a 150 ºC. A temperaturas más altas se puede producir un bloqueo de la zona de calentamiento correspondiente, puesto que entonces se desarrollan multiplicadas las reacciones secundarias no deseadas. Especialmente en el caso de empleo de soluciones de agua y urea, se ha revelado como especialmente ventajosa una temperatura de funcionamiento en el intervalo de temperaturas de 140ºC a 150 ºC e intervalos correspondientemente seleccionados de la temperaturas de los puntos de inversión. En este caso, tiene lugar una evaporación esencialmente completa, entendiéndose por una evaporación esencialmente completa en particular una evaporación del 95 % en masa y más de la solución de agua y urea.
De acuerdo con otra configuración ventajosa del dispositivo de acuerdo con la invención, la temperatura significativa del desarrollo es al menos 300 ºC.
En este caso se trata de una manera especialmente ventajosa de una zona de calentamiento, que puede servir para el calentamiento de una solución de precursor de agente reductor ya evaporada o de un precursor de agente reductor. En particular, estas temperaturas conducen a una termólisis y pirolisis al menos parcial, de manera que, dado el caso, un catalizador de hidrólisis configurado curso abajo de la corriente se puede configurar menor o se puede prescindir de éste.
De acuerdo con otra configuración ventajosa del dispositivo de acuerdo con la invención, el dispositivo comprende al menos una resistencia calefactora auto-reguladora.
Por una resistencia calefactora auto-reguladora se entiende una resistencia, que permite sin más técnica de regulación el mantenimiento básico de una temperatura teórica. En particular, los semiconductores-PTC o los conductores fríos-PTC se entienden como resistencias calefactoras auto-reguladoras.
De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se propone también un procedimiento para la evaporación de al menos no de los siguientes medios reactivos; a) una solución de precursor de agente reductor y b) un precursor de agente reductor. En este caso, el agente reactivo se calienta por medio de un elemento calefactor accionado eléctricamente, que comprende al menos una resistencia calefactora eléctrica auto-reguladora en torno a una temperatura significativa, hasta una temperatura teórica, que corresponde a la temperatura significativa.
Un procedimiento de acuerdo con la invención permite de manera ventajosa conseguir una regulación muy sencilla, rápida y efectiva de la potencia calefactora de un evaporador para un precursor de agente reductor y/o una solución de precursor de agente reductor.
De acuerdo con una configuración preferida del procedimiento de acuerdo con la invención, al menos una resistencia calefactora es auto-reguladora.
Es especialmente preferida una realización del procedimiento, en la que la temperatura teórica está en el intervalo de 140 ºC a 180 ºC, de manera especialmente preferida en el intervalo de 140 ºC a 150 ºC, especialmente en el caso de evaporación de una solución de agua y urea.
Estas temperaturas teóricas se han revelado como especialmente ventajosas, puesto que aquí tiene lugar una evaporación esencialmente completa de la solución de precursor de agente reductor, sin que tenga lugar la formación de deposiciones a través de reacciones secundarias en la zona de calentamiento.
De acuerdo con otra configuración ventajosa del procedimiento de acuerdo con la invención, la temperatura teórica es al menos 300 ºC.
Tal temperatura se ha revelado como especialmente ventajosa para el calentamiento de una solución evaporada de precursor de agente reductor y con ello una termólisis y/o pirolisis al menos parcial del precursor de agente reductor en agente reductor.
De acuerdo con otea configuración ventajosa del procedimiento de acuerdo con la invención, el agente reactivo comprende al meno una de las siguientes sustancias:
a)
urea ((NH2)2(CO);
b)
formiato de amonio (HCOONH4);
c)
carbamato de amonio (H2NCOONH4);
d)
carbonato de amonio (NH4)2CO3);
e)
bicarbonato de amonio (NH4HCO3);
f)
oxalato de amonio ((NH4)2(C2O4));
g)
hidróxido de amonio (NH4OH);
h)
ácido ciánico (HOCN);
i)
ácido cianúrico (C3H3N3O3);
j)
ácido isociánico (HNCO);
k)
amoniaco (NH3); y
l)
un precursor de amoniaco.
En particular, demás de al menos una de estas sustancias, se pueden emplear también derivados de estas sustancias. En este caso se prefieren, además de urea, también sustancias que provocan una reducción del punto de fusión de una solución de agua y urea.
Los detalles y configuraciones publicados para el dispositivo de acuerdo con la invención se pueden aplicar y transferir al procedimiento de acuerdo con la invención. Los detalles y configuraciones publicados para el procedimiento de acuerdo con la invención se pueden aplicar y transferir para el dispositivo de acuerdo con la invención.
A continuación se explica en detalle la invención con la ayuda de los dibujos adjuntos, sin que esté limitada a los ejemplos de realización mostrados allí. Se muestra de forma esquemática lo siguiente:
La figura 1 muestra un primer ejemplo de realización de un dispositivo de acuerdo con la invención en la sección transversal.
La figura 2 muestra de forma esquemática un dispositivo de acuerdo con la invención como parte de un dispositivo para la reducción catalítica selectiva.
La figura 3 muestra un segundo ejemplo de realización de un dispositivo de acuerdo con la invenció en la sección transversal.
La figura 4 muestra un desarrollo ejemplar de la resistencia contra la temperatura; y
La figura 5 muestra el desarrollo de una derivada del desarrollo de la resistencia contra la temperatura.
La figura 1 muestra un dispositivo 1 acuerdo con la invención para la evaporación de un agente reactivo. El dispositivo 1 comprende una zona de calentamiento 2, que se puede calentar eléctricamente. La calefacción eléctrica se realiza a través de al menos un elemento calefactor 3 con una resistencia calefactora 4. El elemento calefactor 3 está retenido entre un tubo interior 5 y un tubo exterior 6. Además de la resistencia calefactora 4, el elemento calefactor 3 puede comprender un material de aislamiento eléctrico 7, es decir, un aislador eléctrico. Los tubos 5, 6 están conectados, respectivamente, con diferentes polos 8, 9 de una alimentación de corriente. En el elemento calefactor 3 se trata de un elemento calefactor auto-regulador, como se explica en detalle más adelante con referencia a las figuras 4 y 5.
La figura 2 muestra de forma esquemática el dispositivo 1 de acuerdo con la invención como parte de un
dispositivo 10 para la reducción catalítica selectiva de óxidos de nitrógeno en el gas de escape de un motor de combustión interna 11. El dispositivo 10 para la reducción catalítica comprende, además del dispositivo 1 de acuerdo con la invención, para la evaporación de al menos un agente reactivo un depósito 12 y un medio de transporte 13. En el depósito 12 se almacena el agente reactivo, es decir, especialmente una solución de agua y urea y se transfiere a través del medio de transporte 13 hacia el dispositivo 1 para la evaporación. En el dispositivo 1 para la evaporación se realiza una evaporación al menos parcial, con preferencia esencialmente completa de la solución de agua y urea. Esta solución de agua y urea evaporada se conduce hacia un catalizador de hidrólisis 14, en el que tiene lugar una hidrólisis de la urea en amoniaco. El gas que contiene entonces amoníaco es introducido a través de una alimentación 15 en el conducto de escape de gases 16 del motor de combustión interna 10. En la zona de la alimentación 15 está dispuesto opcionalmente un medio de guía 17, por medio del cual se puede conseguir una introducción mejorada de la mezcla de gas que contiene amoníaco. Curso arriba de la corriente de la alimentación 15 está configurado un catalizador de oxidación 18, por medio del cual se puede conseguir una oxidación de monóxido de nitrógeno (NO) en dióxido de nitrógeno (NO2). De esta manera se eleva adicionalmente la tasa de conversión de los óxidos nítricos.
Curso debajo de la corriente de la alimentación 15 está configurado un catalizador-SCR 19, sobre el que tiene lugar la reducción catalítica selectiva de los óxidos nítricos. Desde el catalizador-CR sale una corriente de gas de escape 20 purificada. Los catalizadores 14, 18, 19 están configurados con preferencia sobre cuerpos de soporte de catalizadores, en particular sobre cuerpos de panal de abejas en forma de una estratificación catalíticamente activa.
La figura 3 muestra de forma esquemática un segundo ejemplo de realización de un dispositivo 1 de acuerdo con la invención para la evaporación de un agente reactivo. Las partes iguales que en la figura 1 están designadas con los mismos signos de referencia. A diferencia del primer ejemplo de realización, aquí la resistencia calefactora 4 del elemento calefactor 3 forma una capa, que rellena todo el espacio entre el tubo interior 5 y el tubo exterior 6. También aquí el tubo interior 5 y el tubo exterior 6 están conectados con polos 8, 9 correspondientes de una alimentación de tensión eléctrica. A través de un volumen del evaporador 21 circula en este caso el agente reactivo a evaporar o bien el agente reactivo ya evaporado.
La figura 4 muestra a modo de ejemplo un desarrollo 22 de una resistencia 11 en unidades arbitrarias contra la temperatura T en unidades arbitrarias. En este caso se trata de la resistencia R de la resistencia calefactora 4. A medida que se incrementa la temperatura T se eleva fuertemente en este caso el desarrollo 22 hacia una primera zona de meseta 23 en una zona de gradiente 24. La transición desde la primera zona de meseta 23 hacia la zona ascendente 24 corresponde a una temperatura significativa 30. Después de la zona de gradiente 24 se conecta a temperaturas todavía más elevadas una segunda zona de meseta. El desarrollo 22 presenta en la zona de gradiente 24 un punto de inversión 26, que se encuentra a una temperatura 27 del punto de inversión 26. La temperatura significativa 30 corresponde de acuerdo con la invención a una temperatura teórica, en la que el agente reactivo se evapora.
Esta temperatura teórica está en este caso para soluciones de agua y urea con preferencia para la evaporación en el intervalo de 140 a 150 ºC y para una termólisis o bien pirolisis al menos parcial de la solución de agua y urea está a temperaturas de 350 ºC y más.
La figura 5 muestra de forma esquemática una derivada 28 del desarrollo 22 de acuerdo con la temperatura. A la temperatura 27 del punto de inversión 26 existe un máximo en la derivada 28. La derivada 28 presenta aquí una anchura media (FWHM, Full Width Half Maximum, anchura total a media altura) de 40 Kelvin y menos. A la temperatura significativa 30 existe un gradiente fuerte de la subida. A tal fin, las resistencias calefactoras 4 se configuran de materiales correspondientes como, por ejemplo conductores-PTC. Un ejemplo de un material correspondiente es una cerámica de titanato dotada con átomos extraños.
El procedimiento de acuerdo con la invención y el dispositivo de acuerdo con la invención 1 para la evaporación de un agente reactivo permiten de una manera ventajosa posibilitar una regulación sencilla de un proceso de evaporación especialmente de una solución de agua y urea para la preparación de agente reductor especialmente en el proceso SCR. Las resistencias calefactoras 3 empleadas presentan una temperatura significativa 30, que corresponde a una temperatura de regulación de la resistencia calefactora. A través de un desarrollo 22 correspondientemente empinado en esta zona se puede prescindir de otra electrónica de regulación.
Lista de signos de referencia
Dispositivo para la evaporación de un agente reactivo
2 3 4 5 6 7
Zona de calentamiento Elemento calefactor Resistencia calefactora Tubo interior Tubo exterior Material de aislamiento eléctrico
6
8
Polo positivo
9
Masa
10
Dispositivo para la reducción catalítica selectiva
11
Motor de combustión interna
5
12 Depósito
13
Medio de transporte
14
Catalizador de hidrólisis
15
Alimentación
16
Conducto de escape de gases
10
17 Medio de guía
18
Catalizador de oxidación
19
Catalizador-SCR
20
Corriente de gas de escape
21
Volumen del evaporador
15
22 Desarrollo
23
Primera zona de meseta
24
Zona de gradiente
25
Segunda zona de meseta
26
Punto de inversión
20
27 Temperatura del punto de inversión
28
Derivada
29
Anchura media

Claims (6)

  1. REIVINDICACIONES
    1.- Dispositivo (1) para la evaporación de al menos uno de los siguientes agentes reactivos: a) solución precursora de agente reductor y b) un precursor de agente reductor que comprende al menos una zona de calentamiento (2) que se puede calentar eléctricamente, caracterizado
    porque la zona de calentamiento (2) presenta al menos un elemento calefactor (3) que puede ser accionado eléctricamente con una resistencia calefactora (4), que es auto-reguladora alrededor de una temperatura significativa (30), en el que el elemento calefactor (3) está retenido entre un tubo interior (5) y un tubo exterior (6) y el tubo interior (5) delimita un volumen del evaporador (21), en el que el volumen del evaporador (21) está dispuesto dentro del tubo interior (5).
  2. 2.- Dispositivo (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que un desarrollo (22) de la resistencia eléctrica presenta, en función de la temperatura, al menos un punto de inversión (26) y la derivada del desarrollo (22) de la resistencia eléctrica presenta en la zona de la temperatura (27) del punto de inversión (26) una anchura media de máximo 40 (Kelvin).
  3. 3.- Dispositivo (1) de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que el desarrollo de la resistencia eléctrica presenta una temperatura significativa, que corresponde a una temperatura de funcionamiento de la zona de calentamiento (2).
  4. 4.- Dispositivo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la zona de calentamiento (2) comprende al menos una de las siguientes estructuras: a) un volumen de evaporador (21) adecuado para la evaporación del agente reactivo y
    b) un volumen de calentamiento adecuado para el calentamiento del agente reactivo evaporado. 5.-Dispositivo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el desarrollo (22) presenta en la zona de la temperatura significativa (30) un gradiente de más de 1 (ohmio por Kelvin).
  5. 6.- Dispositivo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la al menos una resistencia (4) está configurada a partir de al menos uno de los siguientes materiales: a) una resistencia-PTC; b) una cerámica de titanato; c) una cerámica de titanato dorada;
    d) una cerámica de titanato de bario. 7.- Dispositivo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la temperatura significativa (30) del desarrollo está en el intervalo de 140 ºC a 180 ºC.
  6. 8.-Dispositivo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la temperatura significativa (30)
    del desarrollo es al menos 300 ºC. 9.- Dispositivo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que comprende al menos una resistencia calefactora auto-reguladora.
ES11182510T 2006-10-02 2007-09-14 Dispositivo para la evaporación de un agente reactivo Active ES2426980T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006047042A DE102006047042A1 (de) 2006-10-02 2006-10-02 Vorrichtung und Verfahren zum Verdampfen eines Reaktionsmittels
DE102006047042 2006-10-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2426980T3 true ES2426980T3 (es) 2013-10-28

Family

ID=38924458

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES11182510T Active ES2426980T3 (es) 2006-10-02 2007-09-14 Dispositivo para la evaporación de un agente reactivo

Country Status (10)

Country Link
US (1) US8357332B2 (es)
EP (2) EP2399663B1 (es)
JP (1) JP5213866B2 (es)
KR (1) KR20090063231A (es)
CN (1) CN101522289B (es)
DE (1) DE102006047042A1 (es)
ES (1) ES2426980T3 (es)
PL (1) PL2399663T3 (es)
RU (1) RU2451539C2 (es)
WO (1) WO2008040628A1 (es)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008063809B4 (de) * 2008-12-19 2011-05-12 Hjs Emission Technology Gmbh & Co. Kg Abgasreinigungsanlage sowie Verfahren zum Betrieb einer Abgasreinigungsanlage
DE102009036620A1 (de) * 2009-08-07 2011-02-10 Epcos Ag Funktionsmodul und Verfahren zur Herstellung des Funktionsmoduls
DK2457670T3 (en) * 2010-11-30 2017-09-25 Oticon As Method and apparatus for low pressure plasma induced coating
DE102012110585A1 (de) * 2012-11-06 2014-05-08 Emitec Denmark A/S Vorrichtung zur Bereitstellung eines flüssigen Additivs und Verfahren zum Heizen des Additivs
EP2929242B1 (en) 2012-12-05 2018-10-24 Kim, No Eul Electrode boiler with electrodes unit
CN109012175A (zh) 2013-03-22 2018-12-18 日本碍子株式会社 还原剂喷射装置、废气处理装置以及废气处理方法
DE102016223578A1 (de) * 2016-11-28 2018-05-30 Continental Automotive Gmbh Vorrichtung zur Verdampfung eines Fluids
CN110557852A (zh) * 2018-06-01 2019-12-10 爱普科斯电子元器件(珠海保税区)有限公司 加热模块
FR3092364B1 (fr) * 2019-02-04 2021-01-01 Cpt Group Procédé d’injection d’ammoniac sous forme gazeuse dans une ligne d’échappement de moteur thermique
CN116425174A (zh) * 2023-03-09 2023-07-14 西安西热锅炉环保工程有限公司 一种碳酸氢铵流化床热解制氨系统及方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4477715A (en) * 1982-07-19 1984-10-16 Technar Incorporated PTC thermistor controlled electric diesel fuel heater
SU1602254A1 (ru) * 1988-10-10 1992-06-30 Предприятие П/Я Г-4816 Способ изготовлени позисторов на основе титаната бари
SU1746125A1 (ru) * 1990-03-06 1992-07-07 Опытное конструкторско-технологическое бюро по интенсификации тепломассообменных процессов Института технической теплофизики АН УССР Устройство дл перегрева пара
RU2040737C1 (ru) * 1992-08-10 1995-07-25 Государственная академия нефти и газа им.И.М.Губкина СПОСОБ ОЧИСТКИ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ ОТ NOx И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
RU2113890C1 (ru) * 1997-05-20 1998-06-27 Государственная академия нефти и газа им.И.М.Губкина Способ очистки дымовых газов от оксидов азота
DE19818448A1 (de) * 1998-04-24 1999-10-28 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur katalytischen Reduzierung von Stickoxiden im Abgas einer Verbrennungsanlage
JPH11319491A (ja) * 1998-05-20 1999-11-24 Meidensha Corp 脱硝装置
DE19855385A1 (de) * 1998-12-01 2000-06-08 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zum Nachbehandeln von Abgasen einer Brennkraftmaschine
DE19918728A1 (de) * 1999-04-24 2000-12-14 Bayer Ag Verfahren und Vorrichtung zum Eindampfen von Polymerlösungen thermoplastischer Polymere
JP3869314B2 (ja) * 2002-03-29 2007-01-17 バブコック日立株式会社 排ガス脱硝装置およびこれに用いる尿素気化器
DE20216509U1 (de) * 2002-10-22 2004-02-26 Eichenauer Heizelemente Gmbh & Co. Kg Elektrische Heizeinrichtung
JP2005344597A (ja) * 2004-06-02 2005-12-15 Hitachi Ltd エンジン用排気ガス処理装置
JP4430524B2 (ja) * 2004-12-14 2010-03-10 株式会社日立製作所 エンジン用排気処理装置および処理方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20090226356A1 (en) 2009-09-10
JP5213866B2 (ja) 2013-06-19
EP2061580B1 (de) 2013-03-06
KR20090063231A (ko) 2009-06-17
PL2399663T3 (pl) 2013-11-29
RU2451539C2 (ru) 2012-05-27
EP2399663B1 (de) 2013-06-26
EP2061580A1 (de) 2009-05-27
CN101522289A (zh) 2009-09-02
US8357332B2 (en) 2013-01-22
EP2399663A1 (de) 2011-12-28
DE102006047042A1 (de) 2008-04-03
CN101522289B (zh) 2012-05-23
WO2008040628A1 (de) 2008-04-10
RU2009116661A (ru) 2010-12-10
JP2010506077A (ja) 2010-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2426980T3 (es) Dispositivo para la evaporación de un agente reactivo
ES2381133T3 (es) Procedimiento y dispositivo para proporcionar una corriente de gas que comprende un agente reductor
ES2373467T3 (es) Procedimiento y dispositivo de tratamiento del gas de escape de un motor de combustión interna.
US20100170233A1 (en) System for Admixing a Reducing Agent to an Exhaust Gas Flow of an Internal-Combustion Engine
ES2344480T3 (es) Dispositivo para la reduccion de los oxidos nitricos en los gases de escape de motores de combustion interna.
JP2009537725A (ja) 内燃機関の排気ガスの処理装置
US9759106B2 (en) Reducing agent injection device, exhaust gas treatment device and exhaust gas treatment method
US8281573B2 (en) Evaporation unit for producing gaseous ammonia and device and motor vehicle having an evaporation unit
CN109681302B (zh) 混合装置
ES2436177T3 (es) Dispositivo para la evaporación de una solución de urea y agua
JP5323686B2 (ja) 混合気の供給方法および供給装置
KR20090037398A (ko) 가스 혼합물을 제공하는 방법 및 장치
JP2008267682A (ja) 流体加熱装置ならびにそれを備えた排気後処理装置
CN109996938A (zh) 用于蒸发流体的装置
CN110822420B (zh) 燃烧室结构组合件
BRPI0900652B1 (pt) Motor de combustão interna com um sistema de gás de escape
JP2010019079A (ja) 排ガス浄化装置
ES2252140T3 (es) Procedidmiento y convertidor para la conversion catalitica de combustible.
US20160281563A1 (en) Exhaust system for an internal combustion engine of a motor vehicle and method for operating an exhaust system
US11499457B1 (en) Electrically heated catalyst for vehicle exhaust system
KR100857511B1 (ko) 바이패스관을 이용한 질소산화물 저감장치
JP2012505337A (ja) 気体アンモニアを発生するための蒸発器ユニットを作動する方法
US20190078484A1 (en) Diesel exhaust fluid system