ES2436177T3 - Dispositivo para la evaporación de una solución de urea y agua - Google Patents

Dispositivo para la evaporación de una solución de urea y agua Download PDF

Info

Publication number
ES2436177T3
ES2436177T3 ES10722075T ES10722075T ES2436177T3 ES 2436177 T3 ES2436177 T3 ES 2436177T3 ES 10722075 T ES10722075 T ES 10722075T ES 10722075 T ES10722075 T ES 10722075T ES 2436177 T3 ES2436177 T3 ES 2436177T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
zone
urea
transport channel
development
water
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
ES10722075T
Other languages
English (en)
Inventor
Christian Vorsmann
Jan Hodgson
Sven Schepers
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 ES2436177T3 publication Critical patent/ES2436177T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/08—Preparation of ammonia from nitrogenous organic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/08—Preparation of ammonia from nitrogenous organic substances
    • C01C1/086—Preparation of ammonia from nitrogenous organic substances from urea
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D63/00—Motor vehicles or trailers not otherwise provided for
    • B62D63/02—Motor vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/10—Adding substances to exhaust gases the substance being heated, e.g. by heating tank or supply line of the added substance
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • 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]
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

Dispositivo (1) para la evaporación de una solución de urea y agua, que presenta un canal de transporte (2) parala solución de urea y agua, que se extiende a través de al menos una primera zona (3) y una segunda zona (4) parala introducción de energía térmica, en el que las zonas se pueden calentar de forma separada una de la otra, y elcanal de transporte (2) presenta en la primera zona (3) en primer lugar en una primera región de entrada (11) undesarrollo lineal (7.1) y a continuación un desarrollo (6.1) en forma de meandro y el canal de transporte (2) presentaen la segunda zona (4) en primer lugar en una segunda región de entrada (5) un desarrollo (6.2) en forma demeandro y a continuación un desarrollo lineal (7.2).

Description

Dispositivo para la evaporación de una solución de urea y agua
La presente invención se refiere a un dispositivo para la evaporación de una solución de urea y agua, es decir, en particular a una unidad de evaporación para la generación de una corriente de gas. Un dispositivo de este tipo encuentra aplicación especialmente para la preparación de amoniaco en forma de gas para sistemas de tratamiento posterior de gases de escape para automóviles.
Especialmente en motores de combustión interna Diesel se ha probado añadir al gas de escape generado por el motor de combustión interna urea en solución acuosa directamente o amoníaco después de una hidrólisis externa al gas de escape. En este caso, en procedimientos conocidos se emplea un catalizador de hidrólisis, en el que a partir de la urea se obtiene amoníaco. La solución de urea acuosa es añadida al gas de escape curso arriba de un catalizador de hidrólisis, es transferida al estado gaseoso y es puesta en contacto con el catalizador de hidrólisis. El amoniaco generado en este caso reacciona entonces, por ejemplo, con un llamado catalizador-SCR (Reacción Catalítica Selectiva) además curso abajo en el sistema de escape de gases con los óxidos nítricos contenidos allí para formar nitrógeno molecular y agua.
Durante la evaporación de una solución de urea y agua, la conducción de la temperatura es especialmente difícil. Esto se aplica especialmente cuando las cantidades necesarias de la solución de urea y agua, por una parte, y las temperaturas disponibles en el gas de escape, por otra parte (por ejemplo durante una aplicación móvil) varían fuertemente. Si no se consigue una evaporación completa, se pueden formar productos intermedios, que pueden conducir, dado el caso, a la obstrucción de la unidad de evaporación. Tales subproductos no deseados son, por ejemplo, biuret insoluble en agua, que se forma a partir de ácido isociánico y urea, y ácido cianúrico, que representa el producto de trimerización del ácido isociánico. Durante la evaporación de un precursor de amoníaco, en particular una solución de urea y agua, se observa que la introducción de la temperatura en el líquido debe realizarse muy rápidamente más allá de una zona de temperatura crítica, para evitar la formación de los compuestos no deseados mencionados, que en parte sólo se pueden eliminar con dificultad.
El documento DE 10 2007 058 486 A1 publica un dispositivo para la evaporación de solución de urea y agua. La solución de urea y agua se añade a un canal en un cuerpo de base, de manera que el canal presenta en la sección de evaporación un desarrollo en forma de meandro, en particular para conseguir un dispositivo compacto. Aunque se ha comprobado que el concepto es adecuado para algunos puntos de carga, existen todavía problemas para realizar una buena introducción de calor uniforme también en el caso de diferentes cantidades de transporte en la sección de evaporación y para evitar de esta manera también deposiciones.
Partiendo de aquí, el cometido de la presente invención es solucionar, al menos en parte, los problemas descritos con relación al estado de la técnica. En particular, debe indicarse un dispositivo para la evaporación de una solución de urea y agua, con la que se consigue una evaporación rápida y lo más completa posible de la solución de urea y agua, en el que se reduce claramente sobre todo la formación de los subproductos no deseados. Esto debe poder realizarse especialmente también con los requerimientos fuertemente variable con respecto a las diferentes cantidades de la solución de urea y agua a evaporar. Además, el dispositivo debe ser adecuado para realizar, dado el caso, además de la evaporación, todavía otras posibilidades para el tratamiento del precursor de agente reductor
o bien la conversión en amoníaco.
Estos cometidos se solucionan con un dispositivo de acuerdo con las características de la reivindicación 1 de la patente. Otras características y aplicaciones ventajosas de la invención se indican en las reivindicaciones de patente formuladas de manera dependiente. Hay que indicar que las características indicadas individualmente en las reivindicaciones de patente se pueden combinar entre sí en cualquier manera tecnológicamente conveniente y pueden mostrar otras configuraciones de la invención. La invención se caracteriza y se precisa, además, a través de la descripción, en particular en conexión con las figuras.
El dispositivo de acuerdo con la invención para la evaporación de una solución de urea y agua presenta un canal de transporte para la solución de urea y agua, que se extiende a través de al menos una primera zona y una segunda zona para la introducción de energía térmica, en el que las zonas se pueden calentar de forma separada unas de las otras, y el canal de transporte presenta en la segunda zona en primer lugar en una segunda zona de entrada un desarrollo en forma de meandro y a continuación un desarrollo lineal y el canal de transporte presenta en la primera zona en primer lugar de una zona de entrada un desarrollo lineal y a continuación un desarrollo en forma de meandro.
El dispositivo es con preferencia un componente autónomo, que se puede accionar de forma independiente. A tal fin, el dispositivo puede estar realizado, por ejemplo, a modo de un cartucho con una carcasa autónoma.
En este dispositivo ahora está previsto un canal de transporte para la solución de urea y agua. Es muy especialmente preferido que se prepare exactamente sólo un canal de transporte, a través del cual se conduce la solución de urea y agua a evaporar. Para la evaporación de la solución de urea y agua se ha revelado que es
ventajoso que la solución de urea y agua sea preacondicionada en primer lugar a una temperatura media, por ejemplo en un intervalo de temperaturas por encima de 100 ºC, pero por debajo de 200 ºC, antes de que se introduzca realmente la energía térmica necesaria para la evaporación. Por este motivo, el canal de transporte atraviesa al menos dos zonas, en las que la energía térmica se puede introducir con diferentes dimensiones y regulables de forma separada una de la otra en el canal de transporte. Se ha revelado en este caso que es especialmente crítica la transición desde la primera zona hacia la segunda zona, en la que tiene lugar en último término la evaporación. Las diferencias de la calidad en esta zona tienen su origen en que durante una aplicación móvil deben transferirse en cada caso diferentes cantidades de transporte en el evaporador al estado gaseoso. Las cantidades de transporte varían en este caso tan fuertemente que solamente la conducción de la temperatura no puede conducir duraderamente a la prevención de los subproductos no deseados. Las cantidades de transporte o bien las cantidades de evaporación de la solución de urea y agua alcanzan según las necesidades y la motorización hasta 125 ml/min [mililitros por minuto]. Los efectos de Leidenfrost, refrigeraciones locales demasiado fuertes, introducción demasiado reducida de calor en la solución de urea y agua, solamente son aquí algunos efectos pronunciados, que han dificultado una evaporación en el caso de una modificación repentina de la temperatura durante la transición desde la primera zona hasta la segunda zona. Esto se aplica especialmente para transportes de hasta15 ml/min. y muy especialmente hasta 2 ml/min.
Para la consecución de un resultado claramente mejorado de la evaporación y para la reducción de la inclinación al bloqueo el canal de transporte durante este funcionamiento estacionario se ha encontrado que es prometedor configurar el canal de transporte en la segunda zona en primer lugar en forma de meandro y a continuación lineal. Con un desarrollo en forma de meandro se describe aquí especialmente que el canal de transporte se extiende no lineal en la región de entrada de la segunda zona (por ejemplo, a lo largo de un eje longitudinal), sino que presenta con preferencia una pluralidad de serpentinas, bucles, vueltas o similares. Durante la circulación de la solución de urea y agua en esta zona se consigue, en virtud del cambio de dirección forzado, un contacto intensivo con la pared del canal de transporte y una mezcla a fondo de la solución de urea y agua, lo que conduce a una evaporación más rápida y más completa.
Además, se considera ventajoso que el canal de transporte presenta en la segunda zona en una segunda región de entrada un desarrollo en forma de meandro. Esto significa, por ejemplo, que la segunda zona está realizada con tres regiones, a saber, una región de entrada, una región central y una región de salida, presentando el canal de transporte una forma de desarrollo sucesiva directamente adyacente entre sí: desarrollo en forma de meandro, desarrollo lineal, desarrollo en forma de meandro. Además, se prefiere que las dos regiones individuales tengan diferente longitud, en particular, la segunda región central está realizada más larga que la segunda región de entrada, que está realizada de nuevo con preferencia más larga que la segunda región de salida. Dado el caso, para cada región puede estar previsto un elemento calefactor separado, pero también es posible que varios elementos calefactores se extiendan sobre una región.
Además, se ha reconocido que es ventajoso que esté realizada una región de transición desde la primera zona hasta la segunda zona del canal de transporte con una sección transversal incrementada. La sección transversal del canal puede estar realizada, por ejemplo, en el intervalo de 0,2 mm2 a 30 mm2, estando realizado el canal de transporte en la región de transición con preferencia con una sección transversal del canal de 10 mm2 a 16 mm2, en particular de aproximadamente 12 mm2. También esta capacidad de expansión de la solución de urea y agua inmediatamente antes de la entrada en la segunda zona se ha revelado como ventajosa para la prevención de subproductos no deseados.
El canal de transporte presenta en la primera zona en primer lugar en una primera región de entrada un desarrollo lineal y a continuación un desarrollo en forma de meandro. Con preferencia, esta primera zona presenta exactamente sólo dos regiones, de manera que el canal de transporte pasa directamente desde el desarrollo lineal al desarrollo en forma de meandro. Se prefiere que la primera región de entrada y la primera región de salida tengan aproximadamente la misma longitud y estén previstos, respectivamente, elementos calefactores eléctricos que pueden ser accionados de forma separada.
Además, se considera también ventajoso que la primera zona y la segunda zona estén unidas entre sí por medio de un tubo que comprende el canal de transporte. Esto significa, con otras palabras, que la primera zona y la segunda zona estén separadas con preferencia térmicamente esencialmente una de la otra, para que se puedan ajustar de forma precisa las temperaturas deseadas en la primera zona y en la segunda zona. De esta manera, se puede conseguir en la zona de transición entre la primera zona y la segunda zona un salto significativo de la temperatura, que favorece de la misma manera la evaporación sin subproductos no deseados. Por lo tanto, mientras que, por ejemplo, el canal de transporte en la primera zona y en la segunda zona está conectado a través de una capa de transmisión de calor (por ejemplo, un cuerpo de aluminio o granulado de cobre) con los elementos calefactores, el canal de transporte en la zona de transición está configurado con un tubo, que está realizado, por ejemplo aislante de calor.
La invención se desarrollar también porque el canal de transporte está formado con un capilar, que está dispuesto en contacto conductor de calor con al menos un elemento calefactor eléctrico. El capilar es, por ejemplo, un
componente autónomo, en particular a modo de un tubito. Según el tratamiento que se desee de la solución de urea y agua en este dispositivo, el capilar puede estar realizado con un material correspondiente y/o con una rugosidad superficial correspondiente. Si el capilar debe cumplir, por ejemplo, también una función hidrolítica, la rugosidad superficial puede estar en el intervalo de 4 a 20 !m [micrómetros], estando formado el capilar entonces con preferencia con titanio. No obstante, también se prefiere que el canal de transporte tenga precisamente en la segunda región de entrada con el desarrollo en forma de meandro una rugosidad superficial reducida, en particular inferior a 10 !m o incluso inferior a 5 !m. Como elementos calefactores eléctricos se proponen especialmente resistencias calefactoras auto-reguladoras, las llamadas resistencias-PTC (PTC: Coeficiente Positivo de Temperatura). Por ello se entiende un coeficiente positivo de temperatura que permite trabajar al conductor calefactor de forma auto-reguladora alrededor de una temperatura teórica. Tales resistencias calefactoras autoreguladoras se construyen, por ejemplo, de materiales cerámicos, como por ejemplo cerámicas de titanato de bario y/o polímeros dotados. Tales resistencias calefactoras auto-reguladoras permiten una activación sencilla. En este caso, los elementos calefactores eléctricos no están con preferencia en contacto directo con el capilar o bien con el canal de transporte, sino que está prevista una capa de transmisión de calor, en la que están incrustados el elemento calefactor eléctrico y el capilar. Esta capa de transmisión de calor comprende con preferencia cobre y/o aluminio.
Para el funcionamiento del dispositivo descrito aquí de acuerdo con la invención se propone que la solución de urea y agua en la primera zona sea precalentada a una temperatura en el intervalo de 100 ºC a 180 ºC y se evapore en la segunda zona a una temperatura en el intervalo de 420 ºC a 490 ºC. Por consiguiente, se propone aquí un procedimiento de calefacción de (sólo) dos fases, que se caracteriza por un salto de temperatura de más de 200 ºC. El procedimiento es especialmente adecuado para evaporar cantidades muy pequeñas de solución de urea y agua, por ejemplo con un caudal medio de hasta 10 ml/min. Pero precisamente estas cantidades aparecerán siempre de nuevo durante la aplicación móvil del dispositivo, de manera que aquí se indica la zona de carga crítica. Solamente a través de la estructura de acuerdo con la invención se consigue evitar con seguridad, con estos caudales pequeños, un bloqueo del canal de transporte.
La invención encuentra aplicación especialmente en un automóvil que presenta un control y un sistema de escape de gases con un sistema de adición de agente reductor, en el que el sistema de adición de agente reductor presenta al menos un dispositivo de acuerdo con la invención y está instalado el control para la realización del procedimiento de acuerdo con la invención para una adición intermitente de agente reductor. De acuerdo con ello, el dispositivo se emplea al menos para la evaporación de solución de urea y agua, que (dado el caso después de entrar en contacto con un catalizador de hidrólisis como amoníaco) se añade al gas de escape en el estado gaseoso. Por consiguiente, el dispositivo sirve especialmente para la evaporación externa de gases de escape (e hidrólisis) de la solución de urea y agua. El amoníaco (agente reductor) que aparece en el dispositivo o bien en el sistema de escape de gases permite en el sistema de escape de gases una conversión de óxidos nítricos no deseados en presencia de un llamado catalizador-SCR. El procedimiento-SCR se conoce, de manera que se prescinde de indicaciones detalladas. Con respecto a la realización del procedimiento se indica todavía que una adición “intermitente” significa especialmente que no se consigue un flujo continuo de agente reductor hacia el sistema de escape de gases, sino que se añaden en cada caso, en instantes predeterminados, cantidades dosificadas del agente reductor o bien de la solución de urea y agua.
La invención así como el entorno técnico se explican a continuación con la ayuda de las figuras. Hay que indicar que la invención no está limitada al objeto de las figuras. Se muestra esquemáticamente lo siguiente:
La figura 1 muestra una variante de realización preferida del dispositivo de acuerdo con la invención.
La figura 2 muestra una posibilidad para la integración del dispositivo en un sistema de gases de escape móvil, y
La figura 3 muestra la introducción de la temperatura en un dispositivo de acuerdo con la invención en la solución de urea y agua.
La figura 1 muestra una configuración preferida del dispositivo de acuerdo con la invención para la evaporación de una solución de urea y agua. En este caso, el dispositivo 1 está constituido con dos zonas y cinco elementos calefactores independientes, estando configuradas la primera zona 3 y la segunda zona 4 asimétricamente.
La solución de urea y agua a evaporar entra, por ejemplo, por la izquierda en el dispositivo 1 a través del canal de transporte 2. El canal de transporte 2 está realizado en este caso en una primera región de entrada 11 con un desarrollo lineal 7, antes de que el canal de transporte 2 pase en un desarrollo 6 en forma de meandro en la zona de la región de salida 19 inmediatamente adyacente. Dentro de esta primera zona 3, lo mismo que más tarde en la segunda zona 4, el canal de transporte 2 está formado con un capilar 13, que está incrustado en una capa de transmisión de calor 29 (representada aquí rayada). En esta capa de transmisión de calor 29 están previstos también los elementos calefactores 14, estando ilustrado aquí en la figura 1 que tanto la primera región de entrada 11 como también la primera región de salida 19 tienen, respectivamente, un elemento calefactor 14 regulable de forma separada. En la variante de realización mostrada aquí, la primera región de entrada 11 y la primera región de
salida 19 están realizadas aproximadamente de la misma longitud, estando las dos regiones inmediatamente adyacentes y no estando previstas otras regiones en la primera zona 3. Tanto en la primera región de entrada como también en la primera región de salida 19 se ajusta por medio de los elementos calefactores 14 la misma temperatura, especialmente en una ventana de temperatura muy estrecha, como por ejemplo de 110 ºC a 120 ºC.
Después de abandonar la primera zona 3, la solución de urea y agua preacondicionada circula en la dirección de transporte 25 a través de la región de transición 9, estando formando aquí el canal de transporte 2 con un tubo 12. Aquí se puede reconocer bien que esta región de transición 9 está realizada con la capa de transmisión de calor 29, de manera que aquí se consigue una separación estricta de la temperatura entre la primera zona 3 y la segunda zona 4.
Partiendo de esta región de transición 9, la solución de urea y agua afluye en la dirección de la circulación 25 a la segunda zona 4. La segunda zona 4 está realizada de nuevo con los elementos calefactores 14 que pueden ser accionados por separado, que están incrustados de la misma manera que el canal de transporte con el capilar 13 en la capa de transmisión de calor 29. De acuerdo con la invención, la solución de urea y agua circula en primer lugar a través de una segunda región de entrada 5, en la que el canal de transporte 2 presenta un desarrollo 6 en forma de meandro. A continuación está prevista una segunda región central 20, en la que el canal de transporte 2 es lineal. A continuación sigue todavía una segunda zona de salida 8, en la que aquí el canal de transporte 2 está provisto de nuevo con un desarrollo en forma de meandro.
En la estructura propuesta aquí se puede reconocer que la primera zona 3 y la segunda zona 4 están constituidas desiguales o bien asimétricas. Además, se puede reconocer que también la estructura de la segunda zona 4 propiamente dicha, especialmente con respecto a la configuración de la segunda región de entrada 5, de la segunda región central 20 y de la segunda región de salida 8, está realizada desigual, es decir, asimétrica. Aunque la estructura del canal de transporte 2 en la segunda zona 4 está configurada asimétrica, sin embargo pueden estar previstos tres elementos calefactores 14 adyacentes, que puede ser accionados de manera independiente entre sí, de manera que varios elementos calefactores 14 actúan especialmente sobre la segunda región central 20. Esto no es un problema, porque con todos los tres elementos calefactores 14 se ajusta esencialmente la misma temperatura (por ejemplo, 440 ºC – 470 ºC).
La figura 2 muestra de forma esquemática un automóvil 15 con un motor 21. El gas de escape generado en el motor 21 se descarga a través de un sistema de escape de gases 17 al medio ambiente, siendo tratados los gases de escape todavía en el sistema de escape de gases 17 para reducir al mínimo la salida de sustancias nocivas al medio ambiente. El sistema de escape de gases 17 en la figura 2 muestra un catalizador 22 individual, en particular un catalizador-SCR, siendo alimentado al gas de escape un agente reductor antes de la incidencia sobre este catalizador 22. El agente reductor es aquí, por ejemplo, urea en forma de vapor o bien cuando ya ha tenido lugar una hidrólisis, amoníaco en forma de vapor. Para la inyección de este agente reductor se emplea especialmente el dispositivo 1 descrito de acuerdo con la invención. Por lo tanto, aquí el automóvil 15 está realizado con un sistema de adición e agente reductor 18 para el sistema de escape de gases 17. El sistema de adición de agente reductor 18 comprende, por ejemplo, un depósito 23 para la solución de urea y agua así como una unidad de transporte 24, que puede conducir, de acuerdo con las necesidades, el agente reductor hasta el dispositivo 1 o bien hasta el sistema de escape de gases 17. Para una dosificación acorde con las necesidades de agente reductor está previsto, además, un control 16, con el que se realiza el funcionamiento del dispositivo 1 y/o de la unidad de transporte 24. Para este funcionamiento se pueden procesar, dado el caso, también informaciones para el funcionamiento del motor 21, de la misma manera que otros valores de medición o resultados de cálculo con relación a los ciclos en el sistema de escape de gases.
Por último, la figura 3 debe ilustrar todavía que con la ayuda del dispositivo se consigue una modificación brusca de la temperatura. El diagrama ilustra la temperatura 27 de la solución de urea y agua durante la circulación a través de la primera zona 3 y de la segunda zona 4. Característica especial de este tratamiento de la temperatura es que en la región de transición corta entre la primera zona 3 y la segunda zona 4 se realiza un salto significativo de la temperatura 28. De esta manera, se puede limitar claramente la formación de subproductos no deseados.
La invención encuentra aplicación especialmente para la evaporación de una solución de urea y agua (como también se conoce con el nombre comercial AdBlue), antes de que ésta sea puesta en contacto con el gas de escape. Dado el caso, en el marco del dispositivo se puede realizar también una hidrólisis, de manera que ya en el dispositivo se convierte la urea en amoníaco, de modo que solamente se añade el amoniaco al gas de escape. Pero en principio también es posible añadir el vapor de urea directamente al gas de escape, resultando allí amoníaco a través de una termólisis. También es posible una hidrólisis interna del gas de escape, pudiendo emplearse un catalizador correspondiente.
La invención tiene especialmente a la vista la adición de pequeñas cantidades del agente reductor o bien de la solución de urea y agua. Aquí se había constatado que se establecen una evaporación insuficiente y una tendencia alta al bloqueo en el funcionamiento de unidades de evaporación convencionales. Evidentemente, el dispositivo está también en condiciones de realizar caudales mayores de agente reductor, como aparecen para la aplicación móvil
en automóviles, de manera que éstos son más bien no críticos. El dispositivo mostrado se puede constituir, además, muy compacto, por ejemplo a modo de un cartucho, de manera que éste se puede alojar economizando espacio en el sistema de escape de gases, dado el caso también como conjunto complementario.
Lista de signos de referencia
1 Dispositivo 2 Canal de transporte 3 Primera zona 4 Segunda zona 5 Segunda región de entrada 6 desarrollo en forma de meandro 7 Desarrollo lineal 8 Segunda región de salida 9 Zona de transición 10 Sección transversal 11 Primera región de entrada 12 Tubo 13 Capilar 14 Elemento calefactor 15 Automóvil 16 Control 17 Sistema de escape de gases 18 Sistema de adición de agente reductor 19 Primera región de salida 20 Segunda región central 21 Motor 22 Catalizador 23 Depósito 24 Unidad de transporte 25 Dirección de transporte 26 Temperatura 27 Tiempo 28 Salto de temperatura 29 Capa de transmisión de calor

Claims (8)

  1. REIVINDICACIONES
    1.- Dispositivo (1) para la evaporación de una solución de urea y agua, que presenta un canal de transporte (2) para la solución de urea y agua, que se extiende a través de al menos una primera zona (3) y una segunda zona (4) para la introducción de energía térmica, en el que las zonas se pueden calentar de forma separada una de la otra, y el
    5 canal de transporte (2) presenta en la primera zona (3) en primer lugar en una primera región de entrada (11) un desarrollo lineal (7.1) y a continuación un desarrollo (6.1) en forma de meandro y el canal de transporte (2) presenta en la segunda zona (4) en primer lugar en una segunda región de entrada (5) un desarrollo (6.2) en forma de meandro y a continuación un desarrollo lineal (7.2).
  2. 2.- Dispositivo (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el canal de transporte (2) presenta en la segunda 10 zona (4) en una segunda región de salida (8) un desarrollo (6.3) en forma de meandro.
  3. 3.- Dispositivo (1) de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que el canal de transporte (2) está realizado en una región de transición (9) desde la primera zona (3) hacia la segunda zona (4) con una sección transversal (10) incrementada.
  4. 4.-Dispositivo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la primera zona (3) y la segunda 15 zona (4) están unidas por medio de un tubo (12) que comprende el canal de transporte (2).
  5. 5.- Dispositivo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el canal de transporte (2) está formado con un capilar (13), que está dispuesto en contacto conductor de calor con al menos un elemento calefactor eléctrico (14).
  6. 6.- Procedimiento para el funcionamiento de un dispositivo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,
    20 en el que la solución de urea y agua en la primera zona (3) está precalentada a una temperatura en el intervalo de 100 ºC a 180 ºC y se evapora en la segunda zona (4) a una temperatura en el intervalo de 420 ºC a 490 ºC.
  7. 7.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación anterior, en el que la solución de urea y agua es accionada con un caudal de hasta 10 ml/min.
  8. 8.- Automóvil (15), que comprende un control (16) y un sistema de escape de gases (17) con un sistema de adición
    25 de agente reductor (18), en el que el sistema de adición de agente reductor (18) presenta al menos un dispositivo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, y el control (16) está instalado para la realización del procedimiento para una adición intermitente de agente reductor.
ES10722075T 2009-06-17 2010-05-26 Dispositivo para la evaporación de una solución de urea y agua Active ES2436177T3 (es)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009025135 2009-06-17
DE102009025135A DE102009025135A1 (de) 2009-06-17 2009-06-17 Vorrichtung zur Verdampfung einer Harnstoff-Wasser-Lösung
PCT/EP2010/057222 WO2010145924A1 (de) 2009-06-17 2010-05-26 Vorrichtung zur verdampfung einer harnstoff-wasser-lösung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2436177T3 true ES2436177T3 (es) 2013-12-27

Family

ID=42642775

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES10722075T Active ES2436177T3 (es) 2009-06-17 2010-05-26 Dispositivo para la evaporación de una solución de urea y agua

Country Status (12)

Country Link
US (1) US8915066B2 (es)
EP (1) EP2443064B1 (es)
JP (1) JP5662432B2 (es)
KR (1) KR101439708B1 (es)
CN (1) CN102459081B (es)
DE (1) DE102009025135A1 (es)
DK (1) DK2443064T3 (es)
ES (1) ES2436177T3 (es)
IN (1) IN2012DN00391A (es)
PL (1) PL2443064T3 (es)
RU (1) RU2545357C2 (es)
WO (1) WO2010145924A1 (es)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014019427A1 (de) 2014-02-14 2015-08-20 Deutz Aktiengesellschaft Verfahren zur Reinigung von Dieselmotorenabgasen
DE102014001879A1 (de) 2014-02-14 2015-08-20 Deutz Aktiengesellschaft Brennkraftmaschine
DE102014001880A1 (de) 2014-02-14 2015-08-20 Deutz Aktiengesellschaft Verfahren zum Reinigen von Dieselmotorenabgassen
EP3164581B1 (de) * 2014-07-02 2018-08-29 Arte Reverse Engineering Gbr Heizeinrichtung für eine vorrichtung zur aufnahme und bereitstellung von flüssigem reduktionsmittel
US9644515B2 (en) * 2015-03-24 2017-05-09 Cummins Emission Solutions, Inc. Gaseous ammonia injection system
DE102018208643A1 (de) * 2018-05-30 2019-12-05 Röchling Automotive SE & Co. KG Kfz-Tankbaugruppe und Entnahmemodul mit einem porösen Förderkörper
DE102018210622A1 (de) * 2018-06-28 2020-01-02 Dr Pley Engineering & Consulting (Bucharest) Srl Reaktor zur thermohydrolyse von harnstoff
CN114315650A (zh) * 2021-12-10 2022-04-12 青岛科技大学 连续生产二甲脲的方法及系统

Family Cites Families (17)

* 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
IT1232670B (it) * 1989-09-15 1992-03-02 Snam Progetti Procedimento per la purificazione delle acque reflue prodotte dagli impianti di produzione dell'urea.
DE69708627T2 (de) * 1997-09-20 2002-08-08 Urea Casale Sa Verfahren zur kombinierten Erzeugung von Ammoniak und Harnstoff
KR100560984B1 (ko) * 1998-05-11 2006-03-16 지멘스 악티엔게젤샤프트 산소가 함유된 기체 매질 내 질소 산화물을 선택적 촉매환원시키기 위한 장치 및 방법
DE60025780T2 (de) * 2000-10-09 2006-11-09 Urea Casale S.A. Vorrichtung zur Zersetzung von Karbamat und zum Strippen von Ammoniak sowie Kohlendioxid aus Harnstofflösungen
DE10342003A1 (de) * 2003-09-05 2005-03-31 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Aufbereitung einer Reduktionsmittel-Vorprodukt-Lösung zur Abgasnachbehandlung
DE102005023956A1 (de) * 2005-05-20 2006-11-23 Universität Stuttgart Kompakter Totalverdampfer
JP4341587B2 (ja) * 2005-06-09 2009-10-07 カシオ計算機株式会社 反応装置
DE102006023147A1 (de) * 2006-05-16 2008-01-10 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Verfahren und Vorrichtung zum Bereitstellen eines gasförmigen Stoffgemisches
DE102006023148A1 (de) * 2006-05-16 2007-11-22 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Vorrichtung zur Aufbereitung von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine
JP4912189B2 (ja) * 2007-03-14 2012-04-11 Ｕｄトラックス株式会社 エンジンの排気浄化装置
RU2478821C2 (ru) * 2007-05-16 2013-04-10 Эмитек Гезельшафт Фюр Эмиссионстехнологи Мбх Испарительное устройство для получения газообразного аммиака на транспортном средстве и способ изготовления такого устройства
DE102007058486A1 (de) * 2007-12-04 2009-06-10 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Verdampfervorrichtung zur mobilen Ammoniakgas-Erzeugung und Verfahren zur Herstellung einer solchen
CN101959567B (zh) * 2008-02-29 2014-06-04 排放技术有限公司 用于产生气态氨的蒸发单元
JP2011516770A (ja) * 2008-02-29 2011-05-26 エミテック ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンス テクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング 少なくとも１つの還元剤前駆体および／または還元剤を含むガスを生成するための蒸発装置
DE602008000877D1 (de) * 2008-03-28 2010-05-06 Magneti Marelli Spa Haltevorrichtung für einen Injektor in einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine
DE102008051168A1 (de) * 2008-10-10 2010-04-15 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Verfahren zum Betreiben einer Verdampfungseinheit zur Erzeugung gasförmigen Ammoniaks

Also Published As

Publication number Publication date
PL2443064T3 (pl) 2014-01-31
US8915066B2 (en) 2014-12-23
WO2010145924A1 (de) 2010-12-23
EP2443064A1 (de) 2012-04-25
CN102459081A (zh) 2012-05-16
RU2545357C2 (ru) 2015-03-27
US20120110986A1 (en) 2012-05-10
EP2443064B1 (de) 2013-09-04
RU2012101206A (ru) 2013-08-27
DK2443064T3 (da) 2013-11-25
KR20120027529A (ko) 2012-03-21
KR101439708B1 (ko) 2014-09-12
DE102009025135A1 (de) 2010-12-23
IN2012DN00391A (es) 2015-08-21
JP2012530093A (ja) 2012-11-29
CN102459081B (zh) 2014-06-25
JP5662432B2 (ja) 2015-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2436177T3 (es) Dispositivo para la evaporación de una solución de urea y agua
ES2373467T3 (es) Procedimiento y dispositivo de tratamiento del gas de escape de un motor de combustión interna.
ES2426980T3 (es) Dispositivo para la evaporación de un agente reactivo
US8281573B2 (en) Evaporation unit for producing gaseous ammonia and device and motor vehicle having an evaporation unit
ES2381133T3 (es) Procedimiento y dispositivo para proporcionar una corriente de gas que comprende un agente reductor
JP5635705B2 (ja) 還元体蒸発表面をペルチェ素子によって温める車両用の排気後処理装置及び方法
JP4799498B2 (ja) 断熱した試薬投与デバイス
US8991158B2 (en) Device, having a system heating unit, for providing a reducing agent, heat transfer method and motor vehicle
US20100170233A1 (en) System for Admixing a Reducing Agent to an Exhaust Gas Flow of an Internal-Combustion Engine
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
KR101031199B1 (ko) 가스 혼합물을 제공하는 방법 및 장치
JP2009537723A (ja) 混合気の供給方法および供給装置
JP2009537725A (ja) 内燃機関の排気ガスの処理装置
CN107002539B (zh) 用于净化内燃发动机排气的排气净化部件
US8107799B2 (en) Evaporator device for mobile anhydrous ammonia production, motor vehicle and method for producing such an evaporator device
BRPI0900652B1 (pt) Motor de combustão interna com um sistema de gás de escape
JP2018115596A (ja) 排ガス浄化システム
US20110219756A1 (en) Method for operating an evaporation unit for producing gaseous ammonia and motor vehicle having an evaporation unit
CN109488420B (zh) 柴油机排气处理液系统
EP3354328B1 (en) A system and method for purifying gas
EP3091207B1 (en) Dosing module with integrated heat pipe
KR20080075638A (ko) 우레아 에스씨알 시스템의 튜브 가열구조