ES2818083T3 - Método para limpiar gas residual de proceso o de escape de motor - Google Patents

Método para limpiar gas residual de proceso o de escape de motor Download PDF

Info

Publication number
ES2818083T3
ES2818083T3 ES15706224T ES15706224T ES2818083T3 ES 2818083 T3 ES2818083 T3 ES 2818083T3 ES 15706224 T ES15706224 T ES 15706224T ES 15706224 T ES15706224 T ES 15706224T ES 2818083 T3 ES2818083 T3 ES 2818083T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
filter
exhaust gas
gas
particulate
waste
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
ES15706224T
Other languages
English (en)
Inventor
Keld Johansen
Maurizio Archetti
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.)
Topsoe AS
Ecospray Technologies SRL
Original Assignee
Haldor Topsoe AS
Ecospray Technologies SRL
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 Haldor Topsoe AS, Ecospray Technologies SRL filed Critical Haldor Topsoe AS
Application granted granted Critical
Publication of ES2818083T3 publication Critical patent/ES2818083T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/04—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust using liquids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation 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
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9459—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts
    • 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]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/66—Regeneration of the filtering material or filter elements inside the filter
    • B01D46/70—Regeneration of the filtering material or filter elements inside the filter by acting counter-currently on the filtering surface, e.g. by flushing on the non-cake side of the filter
    • B01D46/71—Regeneration of the filtering material or filter elements inside the filter by acting counter-currently on the filtering surface, e.g. by flushing on the non-cake side of the filter with pressurised gas, e.g. pulsed air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/66—Regeneration of the filtering material or filter elements inside the filter
    • B01D46/80—Chemical processes for the removal of the retained particles, e.g. by burning
    • B01D46/82—Chemical processes for the removal of the retained particles, e.g. by burning with catalysts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation 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
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/48—Sulfur compounds
    • B01D53/50—Sulfur oxides
    • B01D53/501—Sulfur oxides by treating the gases with a solution or a suspension of an alkali or earth-alkali or ammonium compound
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation 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
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation 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
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
    • B01D53/9418—Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by selective catalytic reduction [SCR] using a reducing agent in a lean exhaust gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation 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
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/944—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or carbon making use of oxidation catalysts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation 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
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9459—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts
    • B01D53/9477—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts with catalysts positioned on separate bricks, e.g. exhaust systems
    • 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
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/063—Titanium; Oxides or hydroxides thereof
    • 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
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/20—Vanadium, niobium or tantalum
    • B01J23/22—Vanadium
    • 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
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/24—Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/30—Tungsten
    • 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
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/44—Palladium
    • 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
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/56—Platinum group metals
    • B01J23/64—Platinum group metals with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/652—Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/6527—Tungsten
    • B01J35/19—
    • B01J35/56—
    • 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
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • 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
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0093—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are of the same type
    • 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
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/011—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more purifying devices arranged in parallel
    • F01N13/017—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more purifying devices arranged in parallel the purifying devices are arranged in a single housing
    • 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
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/087—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits having valves upstream of silencing apparatus for by-passing at least part of exhaust directly to atmosphere
    • 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
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/0232—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles removing incombustible material from a particle filter, e.g. ash
    • 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
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/0233—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles periodically cleaning filter by blowing a gas through the filter in a direction opposite to exhaust flow, e.g. exposing filter to engine air intake
    • 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
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/031—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters having means for by-passing filters, e.g. when clogged or during cold engine start
    • F01N3/032—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters having means for by-passing filters, e.g. when clogged or during cold engine start during filter regeneration only
    • 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
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
    • 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
    • F01N3/105—General auxiliary catalysts, e.g. upstream or downstream of the main catalyst
    • F01N3/106—Auxiliary oxidation catalysts
    • 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
    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy
    • F01N5/04—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy the devices using kinetic energy
    • 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
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F01N9/002—Electrical control of exhaust gas treating apparatus of filter regeneration, e.g. detection of clogging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/206—Ammonium compounds
    • B01D2251/2067—Urea
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/30—Alkali metal compounds
    • B01D2251/304—Alkali metal compounds of sodium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/60—Inorganic bases or salts
    • B01D2251/604—Hydroxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/10—Inorganic absorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/10—Inorganic absorbents
    • B01D2252/103—Water
    • B01D2252/1035—Sea water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1023—Palladium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20707—Titanium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20723—Vanadium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20776—Tungsten
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/915—Catalyst supported on particulate filters
    • B01D2255/9155—Wall flow filters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/30—Sulfur compounds
    • B01D2257/302—Sulfur oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/40—Nitrogen compounds
    • B01D2257/404—Nitrogen oxides other than dinitrogen oxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/60—Heavy metals or heavy metal compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/702—Hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/01—Engine exhaust gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2273/00—Operation of filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D2273/20—High temperature filtration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation 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
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9495—Controlling the catalytic process
    • 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
    • F01N2340/00—Dimensional characteristics of the exhaust system, e.g. length, diameter or volume of the apparatus; Spatial arrangements of exhaust apparatuses
    • F01N2340/06—Dimensional characteristics of the exhaust system, e.g. length, diameter or volume of the apparatus; Spatial arrangements of exhaust apparatuses characterised by the arrangement of the exhaust apparatus relative to the turbine of a turbocharger
    • 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
    • F01N2370/00—Selection of materials for exhaust purification
    • F01N2370/02—Selection of materials for exhaust purification used in catalytic reactors
    • 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
    • F01N2410/00—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device
    • F01N2410/04—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device during regeneration period, e.g. of particle filter
    • 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
    • F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/06—By-pass systems
    • F01N2550/12—By-pass systems of particulate filters
    • 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
    • F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/14—Systems for adding secondary air into exhaust
    • 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
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/04—Sulfur or sulfur oxides
    • 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
    • F01N2590/00—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines
    • F01N2590/02—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines for marine vessels or naval applications
    • 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
    • F01N2590/00—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines
    • F01N2590/08—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines for heavy duty applications, e.g. trucks, buses, tractors, locomotives
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Abstract

Un método para eliminar materia particulada en forma de hollín, ceniza, metales y compuestos metálicos, junto con hidrocarburos y óxidos de nitrógeno que están presentes en gas residual de proceso o gas de escape de motor, que comprende las etapas de proporcionar un gas residual de proceso o gas de escape de motor que contiene un agente reductor nitrogenado o añadir el agente reductor nitrogenado al gas residual o de escape; hacer pasar el gas residual o el gas de escape a una temperatura de gas de 225ºC a 550ºC a través de al menos una unidad de filtro que comprende cada una al menos un filtro de partículas en forma de un filtro de flujo de pared y capturar la materia particulada; reducir las cantidades de hollín capturado en el al menos un filtro de partículas y reducir las cantidades de óxidos de nitrógeno e hidrocarburos en el gas residual o de escape mediante reducción catalítica selectiva (RCS) con el agente reductor nitrogenado y mediante oxidación en contacto con al menos un primer catalizador de RCS y oxidación combinado que está recubierto sobre o dentro de las paredes del lado de entrada de gas del filtro de flujo de pared; desconectar periódicamente la al menos una unidad de filtro del flujo del gas residual o de escape; aplicar un pulso neumático en la salida del al menos un filtro de partículas inyectando de manera pulsada aire en la salida de manera inversa al flujo previo del gas de escape y eliminar mediante soplado la materia particulada capturada junto con los metales pesados y compuestos metálicos del al menos un filtro de partículas, aplicar succión en la entrada del al menos un filtro de partículas y transportar la materia particulada y los metales pesados y compuestos metálicos eliminados mediante soplado desde el al menos un filtro de partículas, opcionalmente a través de una unidad de filtro auxiliar externa, a un contenedor, consistiendo el al menos primer catalizador de RCS y oxidación combinado en dióxido de titanio, óxidos de vanadio y wolframio y estando recubierto un segundo catalizador de oxidación que consiste en óxido de vanadio y paladio en forma metálica y/u oxídica y titania o que consiste en óxido de vanadio, óxido de wolframio y paladio en forma metálica y/u oxídica y titania en el lado de salida de gas del al menos un filtro de partículas.

Description

DESCRIPCIÓN
Método para limpiar gas residual de proceso o de escape de motor
La presente invención se refiere a un método para la eliminación de materia particulada en forma de ceniza, hollín, metales pesados, metales y compuestos metálicos y óxidos de nitrógeno (NOx) que están presentes en gas residual de proceso o gas de escape de motor. En particular, la invención es útil para la eliminación de estos componentes de gases residuales de proceso de la producción de cemento o vidrio y gas de escape de motores que se hacen funcionar con fuelóleo pesado.
Estos gases que contienen partículas contienen muy a menudo una pluralidad de contaminantes, por ejemplo, NOx, compuestos orgánicos volátiles (COV), SO2, CO, Hg, NH3, hidrocarburos poliaromáticos (HPA), dioxinas y furanos, en concentraciones que tienen que reducirse dependiendo de la legislación local. Para este propósito están disponibles varios métodos convencionales.
El hollín y la ceniza normalmente se capturan y se eliminan haciendo pasar el gas a través de uno o más filtros dispuestos en el sistema de escape o de ventilación. Tras un cierto tiempo en funcionamiento, las cantidades capturadas de hollín y ceniza provocan una caída de presión creciente a través de los filtros y es necesario regenerar los filtros quemando el hollín y eliminando por soplado la ceniza y otra materia particulada inorgánica con aire comprimido o mediante un proceso manual.
Los sistemas de filtros de partículas conocidos están desarrollados para gases residuales y de escape con un contenido relativamente bajo de compuestos de azufre y materia particulada. Estos sistemas no pueden emplearse para, por ejemplo, motores marítimos alimentados con fuelóleo pesado, el denominado combustible para uso marítimo, y gas residual de proceso con un alto contenido de materia particulada, por ejemplo, de la producción de cemento y vidrio. El documento WO2013/179266A1 se refiere a un aparato de filtrado de partículas para motores diésel marinos y a un método de funcionamiento y regeneración de dicho aparato que tiene lugar principalmente por medio de un pulso a contracorriente de aire comprimido que fluye al interior de los medios de filtrado.
El combustible para uso marítimo contiene compuestos poliaromáticos e hidrocarburos muy pesados. El combustible está contaminado considerablemente con compuestos, que no se queman y terminan como ceniza en el escape. Los contaminantes adicionales contenidos en el combustible para uso marítimo incluyen no solo sales de metales solubles en agua, sodio (Na), potasio (K), calcio (Ca), hierro (Fe), sulfatos de metales (MeSO4) y varios otros, sino también los metales solubles en combustible, vanadio (V), plomo (Pb), níquel (Ni) y otros.
La disminución de contaminantes gaseosos como NOx, VOC, HPA, dioxinas y furanos puede llevarse a cabo de manera efectiva mediante el contacto con un catalizador. En particular, los catalizadores a base de óxido de vanadio son catalizadores usados comúnmente para la reducción de NOx mediante la reducción selectiva de NOx con NH3 en aplicaciones estacionarias y de automoción.
El objeto general de la invención es proporcionar un método para la disminución de materia particulada en forma de ceniza y hollín junto con la eliminación de NOx y COV de gas residual o de escape, método que garantice una limpieza efectiva y un funcionamiento continuo, incluso cuando sea necesario regenerar un filtro de partículas empleado en el método.
Tal como se ha comentado anteriormente, la materia particulada en gases residuales de procesos y los gases de escape de motor contienen ceniza inorgánica adicional que no puede quemarse y por tanto se acumulará en el filtro a lo largo del tiempo y generará una caída de presión. En consecuencia, la ceniza inorgánica y las cantidades restantes de hollín tienen que eliminarse invirtiendo periódicamente el sentido de flujo del gas de escape a través del filtro o eliminando mediante soplado la ceniza y el hollín mediante inyección impulsada de aire.
Características esenciales de la invención son una eliminación continua de impurezas gaseosas junto con una regeneración de hollín pasiva de filtros de partículas catalizando los filtros con un catalizador que es activo en la reducción catalítica selectiva (RCS) de NOx y que al mismo tiempo acelera la combustión de hollín y la oxidación de COV, mejorando de ese modo el proceso de filtración manteniendo baja la caída de presión a través de los filtros de partículas y eliminando mediante soplado de manera periódica y efectiva la materia particulada mediante inyección pulsada de aire en la salida de los filtros.
En resumen, la invención proporciona un método para la eliminación de materia particulada en forma de hollín, ceniza, metales y compuestos metálicos, junto con hidrocarburos y óxidos de nitrógeno que están presentes en gas residual de proceso o gas de escape de motor, según la reivindicación 1, que comprende las etapas de
proporcionar un gas residual de proceso o gas de escape de motor que contiene un agente reductor nitrogenado o añadir el agente reductor nitrogenado al gas residual o de escape;
hacer pasar el gas residual o el gas de escape a una temperatura de gas de 225°C a 550°C a través de al menos una unidad de filtro que comprenden cada una al menos un filtro de partículas y capturar la materia particulada; reducir las cantidades de hollín capturado en el al menos un filtro de partículas y reducir las cantidades de óxidos de nitrógeno e hidrocarburos en el gas residual o de escape mediante reducción catalítica selectiva (RCS) con el agente reductor nitrogenado y mediante oxidación en contacto con un catalizador de RCS y de oxidación combinado que está dispuesto en el filtro de partículas;
desconectar periódicamente la al menos una unidad de filtro del flujo del gas residual o de escape;
aplicar un pulso neumático en la salida del al menos un filtro de partículas inyectando de manera pulsada aire en la salida de manera inversa al flujo previo del gas de escape y eliminar mediante soplado la materia particulada capturada junto con los metales pesados del al menos un filtro de partículas, aplicar succión en la entrada del al menos un filtro de partículas, y transportar la materia particulada y los metales pesados eliminados mediante soplado del al menos un filtro de partículas, opcionalmente a través de una unidad de filtro auxiliar externa, a un contenedor, consistiendo el catalizador de RCS y de oxidación combinado en dióxido de titanio, óxidos de vanadio y wolframio.
A continuación, se dan a conocer realizaciones preferidas. Estas realizaciones pueden emplearse o bien cada una sola o bien en combinación de las mismas.
Los filtros de partículas para su uso en la invención están hechos preferiblemente de carburo de silicio, cordierita, mullita, titanato de aluminio o metal sinterizado.
Los filtros para su uso en la invención están conformados como filtros de flujo de pared, que garantizan la máxima eficiencia de limpieza, pero pueden emplearse otros tipos de filtro.
El catalizador está recubierto sobre y/o dentro de las paredes de filtro.
El material catalíticamente activo es una composición catalizadora que consiste en un óxido de vanadio, óxido de wolframio y titania, denominada en lo sucesivo “el catalizador de V/W/Ti”.
El término “un óxido de vanadio” u “óxido de vanadio” se refiere a
óxido de vanadio(II) (monóxido de vanadio), VO; u
óxido de vanadio(III) (sesquióxido o trióxido de vanadio), V2O3; u
óxido de vanadio(IV) (dióxido de vanadio), VO2; u
óxido de vanadio(V) (pentóxido de vanadio), V2O5.
Preferiblemente, el óxido de vanadio para su uso en la invención comprende o consiste en óxido de vanadio(V) (pentóxido de vanadio), V2O5.
El wolframio tiene varios estados de oxidación, y por tanto óxidos:
óxido de wolframio(III)
óxido de wolframio(IV)
óxido de wolframio(VI)
pentóxido de wolframio.
Un óxido de wolframio preferido para su uso en la invención comprende o consiste en óxido de wolframio (VI), WO3. El término “titania” se refiere a dióxido de titanio (TiO2).
Este catalizador es activo tanto en la eliminación de hidrocarburos (COV) como en la eliminación de NOx mediante la reacción RCS con NH3.
El catalizador de RCS de V/W/Ti está recubierto sobre el lado de entrada de gas y dentro de las paredes de un filtro de flujo de pared, mientras que una composición catalizadora adicional que consiste en óxido de vanadio y paladio en forma metálica y/u oxídica y titania u óxido de vanadio, óxido de wolframio y paladio en forma metálica y/u oxídica y titania está recubierta en el lado de salida de gas del filtro de flujo de pared.
La ventaja de dotar el lado de salida del filtro de un catalizador de V/W/Ti/Pd o uno de V/Ti/Pd es un menor deslizamiento de amoniaco y monóxido de carbono del filtro.
Tal como se mencionó anteriormente, una característica esencial adicional de la invención es la eliminación de la materia particulada atrapada formada durante la combustión del fuelóleo pesado. Los filtros de partículas tienen que limpiarse periódicamente cortando el flujo de gas de escape a los filtros.
Preferiblemente, el gas residual o de escape se hace pasar a través de más de una unidad de filtro. Todas las unidades de filtro pueden entonces limpiarse en un bucle de limpieza cíclico mediante el método según la invención tal como se describe más detalladamente a continuación. El motor puede seguir en funcionamiento continuo porque al menos una unidad de filtro sigue en modo de filtración.
Durante la limpieza de los filtros de partículas se inyecta aire de manera inversa al flujo previo del gas de escape a una duración de pulso de inyección de entre 10 y 600 ms, preferiblemente 300 ms.
En el ciclo de limpieza, un filtro de partículas o una sección de una unidad de filtro (el 5-50% de toda la superficie de filtrado) puede cerrarse en la salida y se inyecta el aire en la salida mediante una válvula o boquilla, por ejemplo, montada en o cerca de una válvula de cierre. De ese modo, la eliminación mediante soplado de materia particulada que comprende ceniza, hollín no quemado y metales pesados, metales, compuestos metálicos atrapados en el filtro de partículas es incluso más eficiente debido al menor volumen de pulso de aire inyectado en el filtro de partículas en comparación con una manera, en la que la salida está abierta. En el último caso, el pulso de aire se propaga a través de toda la unidad de filtro que rodea el/los filtro(s) de partículas y por tanto limita el efecto de limpieza.
Alternativamente, la salida de cada filtro de partículas puede estar abierta durante el ciclo de limpieza usando un pulso de inyección de aire más potente. La ventaja de esta realización es la simplicidad y una disposición de filtro más compacta.
Durante el pulso de inyección neumático al interior del filtro de partículas que debe limpiarse, una corriente de aire de limpieza con una alta concentración de materia particulada sale del lado de entrada del filtro de partículas y la corriente de aire se captura mediante un sistema de succión apropiado. La corriente de aire que contiene la materia particulada eliminada mediante soplado se transporta entonces lejos de la entrada del filtro de partículas a través de una tubería de succión, dotada opcionalmente de una rejilla perforada instalada en o cerca de la entrada del filtro de partículas. La tubería de succión está conectada a una fuente de succión, por ejemplo, una bomba de succión, que se activa durante o después de que el pulso de aire se inyecte en la salida del filtro de partículas.
La materia particulada puede aspirarse en la tubería de succión a través de un filtro de baja temperatura auxiliar externo o un filtro de alta temperatura auxiliar o ambos, opcionalmente catalizado con un catalizador de combustión de hollín tal como se describió anteriormente. De ese modo, la materia particulada eliminada de los filtros de partículas principales y contenida en la corriente de aire de limpieza se separa de la corriente en el/los filtro(s) auxiliar(es) y entonces se descarga en un contenedor de almacenamiento para su desecho futuro.
La fuente de succión puede estar hecha alternativamente mediante una bomba de succión externa dotada de un filtro auxiliar pequeño. El filtro auxiliar recoge la partícula portada en la corriente de aire en la línea de flujo de gas de succión.
Alternativamente, la corriente de succión también puede crearse utilizando la caída de presión a través del/de los filtro(s) de partículas. En esta realización, la tubería de succión conecta el lado de entrada de gas de escape de la(s) unidad(es) de filtro o del/de los filtro(s) de partículas con el lado de salida de gas de escape de la(s) unidad(es) de filtro o del/de los filtro(s) de partículas y la materia particulada eliminada mediante soplado del/de los filtro(s) de partículas se aspira a través de un filtro auxiliar instalado en la tubería de succión. Cuando el ciclo de limpieza está en pausa, la materia particulada capturada puede eliminarse del filtro auxiliar.
La presión aplicada en la tubería de succión tiene que ser suficientemente baja para garantizar un transporte eficiente de materia particulada en la tubería de succión.
Preferiblemente, la presión en la tubería de succión está en el intervalo de 30-300 mbar por debajo de la presión dentro de los filtros de partículas.
En una realización adicional de la invención, el aire para la inyección pulsada se extrae de un tanque acumulador con aire comprimido a una presión de 4 a 10 bar abs, preferiblemente 6,5 bar abs.
Todavía en una realización, la(s) unidad(es) está(n) dispuesta(s) en un recipiente a presión aguas arriba de un turbocompresor de motor. El gas de escape puede hacerse pasar entonces a través de la(s) unidad(es) de filtro a una presión de entre 0 y 3 bar abs.
La temperatura de combustión de hollín puede mantenerse en esta realización a un nivel más óptimo de aproximadamente 400°C sin calentamiento de gas de escape adicional. Como ventaja adicional, la caída de presión a través del/de los filtro(s) de partículas se reduce cuando aumentan la presión del gas de escape y la temperatura. Esto da como resultado ventajosamente un volumen de filtro de partículas disminuido requerido para una filtración efectiva y facilita, por ejemplo, una instalación de reajuste en barcos con espacio limitado para el tratamiento de gas de escape.
Una característica adicional de la invención tal como se dio a conocer anteriormente es la posibilidad de eliminar óxidos de azufre que se forman en gases residuales de proceso y cuando que se quema fuelóleo pesado en un motor. El catalizador de RCS y oxidación aguas arriba en los filtros es resistente a los compuestos de azufre y tiene un potencial de oxidación de SO2 a SO3 limitado, que por tanto facilita el uso de un lavador químico de SOX para la eliminación de SO2 y SO3.
Por tanto, en una realización adicional el método comprende la etapa adicional de reducir las cantidades de óxidos de azufre contenido en el gas sometiendo a lavado químico el gas en un bucle abierto o cerrado, aguas abajo de la al menos una unidad de filtro con un líquido de lavado químico que comprende una disolución alcalina acuosa o una disolución alcalina en agua de mar. En el líquido de lavado químico alcalino, los óxidos de azufre se convierten en sulfatos o sulfitos de metal alcalino inocuos. De ese modo, los óxidos de azufre se eliminan casi completamente de los gases residuales sin neblina de ácido sulfúrico alguna y se almacena una disolución gastada de baja turbidez transparente para su desecho posterior.

Claims (8)

  1. REIVINDICACIONES
    1 Un método para eliminar materia particulada en forma de hollín, ceniza, metales y compuestos metálicos, junto con hidrocarburos y óxidos de nitrógeno que están presentes en gas residual de proceso o gas de escape de motor, que comprende las etapas de
    proporcionar un gas residual de proceso o gas de escape de motor que contiene un agente reductor nitrogenado o añadir el agente reductor nitrogenado al gas residual o de escape;
    hacer pasar el gas residual o el gas de escape a una temperatura de gas de 225°C a 550°C a través de al menos una unidad de filtro que comprende cada una al menos un filtro de partículas en forma de un filtro de flujo de pared y capturar la materia particulada;
    reducir las cantidades de hollín capturado en el al menos un filtro de partículas y reducir las cantidades de óxidos de nitrógeno e hidrocarburos en el gas residual o de escape mediante reducción catalítica selectiva (RCS) con el agente reductor nitrogenado y mediante oxidación en contacto con al menos un primer catalizador de RCS y oxidación combinado que está recubierto sobre o dentro de las paredes del lado de entrada de gas del filtro de flujo de pared; desconectar periódicamente la al menos una unidad de filtro del flujo del gas residual o de escape;
    aplicar un pulso neumático en la salida del al menos un filtro de partículas inyectando de manera pulsada aire en la salida de manera inversa al flujo previo del gas de escape y eliminar mediante soplado la materia particulada capturada junto con los metales pesados y compuestos metálicos del al menos un filtro de partículas,
    aplicar succión en la entrada del al menos un filtro de partículas y transportar la materia particulada y los metales pesados y compuestos metálicos eliminados mediante soplado desde el al menos un filtro de partículas, opcionalmente a través de una unidad de filtro auxiliar externa, a un contenedor, consistiendo el al menos primer catalizador de RCS y oxidación combinado en dióxido de titanio, óxidos de vanadio y wolframio y estando recubierto un segundo catalizador de oxidación que consiste en óxido de vanadio y paladio en forma metálica y/u oxídica y titania o que consiste en óxido de vanadio, óxido de wolframio y paladio en forma metálica y/u oxídica y titania en el lado de salida de gas del al menos un filtro de partículas.
  2. 2. - El método según la reivindicación 1, en el que el cuerpo del al menos un filtro de partículas está preparado a partir de carburo de silicio, cordierita, mullita, titanato de aluminio o metal sinterizado.
  3. 3. - El método según la reivindicación 1 o 2, en el que el aire se inyecta de manera pulsada con una duración de pulso de inyección de entre 10 y 600 ms, preferiblemente 300 ms.
  4. 4. - El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el aire para la inyección pulsada se extrae de un tanque acumulador con aire comprimido a una presión de 4 a 10 bar abs, preferiblemente 6,5 bar abs.
  5. 5. - El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la al menos una unidad de filtro está dispuesta en un recipiente a presión aguas arriba de un turbocompresor de motor.
  6. 6. - El método según la reivindicación 5, en el que el gas de escape se hace pasar a través de la al menos una unidad de filtro a una presión de entre 0 y 3 bar abs.
  7. 7. - El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende la etapa adicional de una reducción catalítica selectiva adicional de óxidos de nitrógeno en el gas residual o de escape aguas abajo de la al menos una unidad de filtro.
  8. 8. - El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende la etapa adicional de reducir las cantidades de óxidos de azufre contenidos en el gas de escape sometiendo a lavado químico el gas con una disolución alcalina o agua en un bucle abierto o cerrado, aguas abajo de la al menos una unidad de filtro.
ES15706224T 2014-08-25 2015-02-23 Método para limpiar gas residual de proceso o de escape de motor Active ES2818083T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2014/067985 WO2016029926A1 (en) 2014-08-25 2014-08-25 Method and system for the removal of particulate matter and heavy metals from engine exhaust gas
PCT/EP2015/053698 WO2016030025A1 (en) 2014-08-25 2015-02-23 Method for cleaning process off- or engine exhaust gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2818083T3 true ES2818083T3 (es) 2021-04-09

Family

ID=51392270

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES15706224T Active ES2818083T3 (es) 2014-08-25 2015-02-23 Método para limpiar gas residual de proceso o de escape de motor

Country Status (8)

Country Link
US (2) US20170211441A1 (es)
EP (2) EP3194736A1 (es)
JP (2) JP2017528637A (es)
KR (2) KR20170043514A (es)
CN (2) CN106605045A (es)
CA (2) CA2954013A1 (es)
ES (1) ES2818083T3 (es)
WO (2) WO2016029926A1 (es)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016150805A1 (en) * 2015-03-23 2016-09-29 Haldor Topsøe A/S Method and system for the removal of particulate matter from engine exhaust gas or process equipment
US10294839B2 (en) * 2015-04-13 2019-05-21 Illinois Valley Holding Company Engine exhaust emissions treatment system
JP6419388B2 (ja) 2015-08-14 2018-11-07 オリオン エンジニアード カーボンズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング プロセス（ＰＲＯＣＥＳＳ）排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ）流から、粒子状物質（ＰＡＲＴＩＣＵＬＡＴＥ ＭＡＴＴＥＲ）の除去のための方法およびシステム
IT201600115059A1 (it) * 2016-11-15 2018-05-15 Mario Lisanti Metodo e apparato per la rigenerazione di filtri antiparticolato e dispositivi catalizzatori
CN108889297B (zh) 2018-07-31 2020-12-29 包头稀土研究院 Scr催化剂及其制备方法和应用
US11085358B2 (en) * 2019-06-04 2021-08-10 Deere & Company Cooling and debris mitigation systems for work vehicle powertrains
CN110295986A (zh) * 2019-07-03 2019-10-01 河北工业大学 一种柴油机尾气处理装置和方法
CN110942208B (zh) * 2019-12-10 2023-07-07 萍乡市恒升特种材料有限公司 一种碳化硅泡沫陶瓷的最优生产条件确定方法
CN111921294B (zh) * 2020-10-19 2021-01-12 山东中航天业科技有限公司 一种可实现脱硫脱硝除尘一体化的金属滤筒
CN117101300A (zh) * 2023-08-25 2023-11-24 深圳市睿维盛环保科技有限公司 VOCs废气处理系统

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2900548B2 (ja) * 1990-07-12 1999-06-02 旭硝子株式会社 ディーゼル排気ガス浄化装置
JP2932758B2 (ja) * 1991-05-15 1999-08-09 旭硝子株式会社 ディーゼルエンジン微粒子処理装置
JPH0517111U (ja) * 1991-08-12 1993-03-05 いすゞ自動車株式会社 エンジンの排気ガス浄化装置
US5390492A (en) * 1992-02-21 1995-02-21 Northeastern University Flow-through particulate incineration system coupled to an aerodynamically regenerated particulate trap for diesel engine exhaust gas
JP2878113B2 (ja) * 1994-04-18 1999-04-05 日野自動車工業株式会社 逆洗式パティキュレート捕集装置
WO1999010632A1 (en) * 1997-08-29 1999-03-04 Ceramem Corporation Diesel exhaust aftertreatment system and process
JP3335611B2 (ja) * 2000-07-03 2002-10-21 有限会社 ナサオート 排気ガス浄化装置
JP2001227332A (ja) * 2000-02-16 2001-08-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 船舶の排ガス脱硝システム
CN1201071C (zh) * 2000-03-29 2005-05-11 丰田自动车株式会社 内燃机的废气净化装置
CN2459443Y (zh) * 2000-07-07 2001-11-14 清华大学 一种反向喷气再生柴油机碳烟过滤器
US6989045B2 (en) * 2002-04-12 2006-01-24 Illinois Valley Holding Co. Apparatus and method for filtering particulate and reducing NOx emissions
US20060021335A1 (en) * 2004-07-29 2006-02-02 Caterpillar, Inc. Exhaust treatment system having particulate filters
JP4319816B2 (ja) * 2002-08-29 2009-08-26 株式会社三五 内燃機関の排気ガス浄化装置
JP2004285881A (ja) * 2003-03-20 2004-10-14 Isuzu Motors Ltd ディーゼルエンジンの排気浄化装置
DE602004005107T2 (de) * 2003-07-02 2007-06-28 Haldor Topsoe A/S Verfahren und Filter zur katalytischen Behandlung von Dieselabgasen
US7229597B2 (en) * 2003-08-05 2007-06-12 Basfd Catalysts Llc Catalyzed SCR filter and emission treatment system
JP4392217B2 (ja) * 2003-10-08 2009-12-24 日野自動車株式会社 マフラの支持構造
TWM266609U (en) * 2004-07-16 2005-06-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Electrical connector assembly
US7419532B2 (en) * 2004-10-05 2008-09-02 Caterpillar Inc. Deposition system and method
CN100395435C (zh) 2005-06-29 2008-06-18 清华大学 逆向喷气再生的壁流式金属网板柴油车排气微粒捕集器
CN101479447A (zh) * 2006-07-11 2009-07-08 博格华纳公司 在涡轮增压器前有后处理装置的增强的发动机空气通气系统
JP2009052440A (ja) * 2007-08-24 2009-03-12 Hitachi Plant Technologies Ltd 舶用排ガス処理装置
JP4995689B2 (ja) * 2007-10-26 2012-08-08 日野自動車株式会社 排気浄化装置
US20100224062A1 (en) * 2009-03-05 2010-09-09 Ronald Patterson Caustic-assisted seawater scrubber system
US8241403B2 (en) * 2009-06-08 2012-08-14 Catalytic Solutions, Inc. Apparatus and method for regenerating a carbon filter
US8347611B2 (en) * 2009-12-23 2013-01-08 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for emission system control
US8096125B2 (en) 2009-12-23 2012-01-17 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for emission system control
WO2012041455A1 (en) * 2010-10-01 2012-04-05 Haldor Topsøe /S Method and system for the removal of particulate matter in engine exhaust gas
CN201908706U (zh) * 2010-11-21 2011-07-27 高玉琴 颗粒过滤装置及配套的压缩空气气源和颗粒收集装置
JP5839663B2 (ja) * 2011-07-05 2016-01-06 日野自動車株式会社 排ガス浄化装置
WO2013127473A1 (en) * 2012-03-02 2013-09-06 Haldor Topsøe A/S Method and system for the removal of noxious compounds from engine exhaust gas
JP6074912B2 (ja) * 2012-05-11 2017-02-08 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法
JP2013241859A (ja) * 2012-05-18 2013-12-05 Isuzu Motors Ltd 排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法
ITMI20120952A1 (it) * 2012-06-01 2013-12-02 Ecospray Technologies S R L Apparato filtrante anti-particolato per motori diesel marini e metodo di funzionamento e rigenerazione di detto apparato
EP3330504B1 (en) * 2012-11-07 2022-09-21 Johnson Matthey Public Limited Company Catalised substrate
GB201302686D0 (en) * 2013-02-15 2013-04-03 Johnson Matthey Plc Filter comprising three-way catalyst
US9387438B2 (en) * 2014-02-14 2016-07-12 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Modular system for reduction of sulphur oxides in exhaust

Also Published As

Publication number Publication date
CA2955211C (en) 2020-06-02
CN106574536A (zh) 2017-04-19
US10286360B2 (en) 2019-05-14
KR20170043514A (ko) 2017-04-21
JP2017528637A (ja) 2017-09-28
EP3194737A1 (en) 2017-07-26
CA2955211A1 (en) 2016-03-03
WO2016029926A1 (en) 2016-03-03
KR102266312B1 (ko) 2021-06-18
EP3194737B1 (en) 2020-06-17
CA2954013A1 (en) 2016-03-03
US20170216771A1 (en) 2017-08-03
KR20170041726A (ko) 2017-04-17
JP2017532479A (ja) 2017-11-02
WO2016030025A1 (en) 2016-03-03
US20170211441A1 (en) 2017-07-27
CN106605045A (zh) 2017-04-26
JP6571761B2 (ja) 2019-09-04
EP3194736A1 (en) 2017-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2818083T3 (es) Método para limpiar gas residual de proceso o de escape de motor
JP6403355B2 (ja) エンジン排気ガスから微粒子物質の煤、灰及び重金属を除去するための方法及びシステム
CN106133288B (zh) 使用含有高浓度硫成分的低质燃料的船舶用柴油发动机的排气净化装置
ES2792679T3 (es) Filtro de bujía cerámico catalizado y método de limpieza de gases residuales o de escape de proceso
KR101608720B1 (ko) 배기가스 정화장치
CN104437084A (zh) 一种船舶内燃机尾气脱硫脱硝方法
JP6745813B2 (ja) エンジン排ガス又はプロセス装置から粒状物質を除去するための方法及びシステム
JP3694309B1 (ja) 排ガス浄化装置
JPH04247218A (ja) 排気ガス処理方法および装置
KR101516251B1 (ko) 세라믹필터가 구비된 필터부를 포함하는 배기가스 유해물질 동시 저감시스템
JP4499581B2 (ja) 排ガス浄化装置および方法
WO2023186965A1 (en) A process for catalytic filtration of sulfur-containing gases using selective catalytic reduction
JP2007056769A (ja) 排気ガス浄化装置
KR102107657B1 (ko) 배기가스 정화 장치
JP2017008772A (ja) 脱硝脱硫装置及びそれを用いた陸舶産業用内燃機関
TW201634111A (zh) 經催化之陶瓷燭式過濾器及用於排氣或廢氣之清潔方法