FI117891B - Pelkistysainekoostumus - Google Patents

Pelkistysainekoostumus Download PDF

Info

Publication number
FI117891B
FI117891B FI20041057A FI20041057A FI117891B FI 117891 B FI117891 B FI 117891B FI 20041057 A FI20041057 A FI 20041057A FI 20041057 A FI20041057 A FI 20041057A FI 117891 B FI117891 B FI 117891B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
composition
enligt
urea
att
composition according
Prior art date
Application number
FI20041057A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20041057A0 (fi
FI20041057A (fi
Inventor
Timo Nissinen
Timo Haermae
Jari Kukkonen
Original Assignee
Kemira Oyj
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 Kemira Oyj filed Critical Kemira Oyj
Priority to FI20041057A priority Critical patent/FI117891B/fi
Publication of FI20041057A0 publication Critical patent/FI20041057A0/fi
Priority to EP05775478A priority patent/EP1786543A1/en
Priority to CA2576502A priority patent/CA2576502C/en
Priority to US11/573,160 priority patent/US7744837B2/en
Priority to PCT/FI2005/000350 priority patent/WO2006013229A1/en
Publication of FI20041057A publication Critical patent/FI20041057A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI117891B publication Critical patent/FI117891B/fi

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066Selective catalytic reduction [SCR]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9436Ammonia
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2251/00Reactants
    • B01D2251/20Reductants
    • B01D2251/206Ammonium compounds
    • B01D2251/2067Urea
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/40Nitrogen compounds
    • B01D2257/404Nitrogen oxides other than dinitrogen oxide
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/14Nitrogen oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Description

, 117891
Pelkistysainekoostumus
Tekniikan ala 4
Keksintö liittyy poistokaasujen typenoksidien katalyyttiseen pelkistykseen ja kos-5 kee siinä käytettävää ureaa ja muita aineita sisältävää pelkistysainekoostumusta. Koostumusta voidaan käyttää erityisesti polttoprosessien, kuten dieselpolttopro-sessien, pakokaasujen katalyyttisessä käsittelyssä esimerkiksi ajoneuvoissa.
Taustaa
Polttoprosessien poistokaasujen typenoksidit (ΝΟχ) muodostavat merkittävän ym-10 päristöhaitan, ja niiden päästöille on asetettu tiukentuvia rajoituksia. Erityisen tiukkoja vaatimuksia asetetaan dieselajoneuvoille, erityisesti ammattikäytössä oleville raskaille dieselajoneuvoille. Euroopassa vuonna 2005 voimaan astuvan Euro IV päästönormin mukaan raskaiden dieselmoottorien NOx-päästö saa olla enintään 3,5 g/kWh ja 2008 voimaan astuvan Euro V normin mukaan enintään 2 g/kWh.
15 Typenoksidien määrää poistokaasuissa voidaan vähentää näitä oksideja pelkistämällä. Tähän voidaan periaatteessa käyttää muun muassa ammoniumtyppeä sisältäviä yhdisteitä, kuten ammoniakkia, ureaa, ammoniumkarbamaattia, ammonium- - karbonaattia, ammoniumbikarbonaattia, ammoniumformiaattia, ammoniumase-taattia, ammoniumoksalaattia tai ammoniumhydroksidia.
♦ · · * * · : 20 Merkittävänä teknisenä vaihtoehtona typenoksidien poistossa käytetään selektiivisiä]: tä katalyyttistä pelkistystä (SCR-tekniikka), jossa typenoksidit pelkistetään katalyy- ·:··: tin ja pelkistävän aineen avulla typeksi ja vedeksi. Pelkistimenä on käytetty ennen kaikkea ammoniakkia ja ureaa. Pelkistyslämpötila on ollut yleensä 265-425 °C, tyypillisesti 300-400 °C. Katalyyttinä on käytetty esimerkiksi V205-Ti02-katalyyttiä.
*··** 25 SCR-tekniikan etuna on myös se, että sen avulla voidaan vähentää moottorin polt- ’ toaineen kulutusta. Tällöin voidaan nimittäin käyttää korkeampia polttolämpötiloja, joissa palaminen on täydellisempää mutta joissa typenoksideja muodostuu enem-män.
··· • ·
Ajoneuvojen SCR-tekniikassa ammoniakki ja ammoniakkivesi ovat ongelmallisia :]]]: 30 käyttöturvallisuuden vuoksi. Tämän vuoksi on edullista käyttää esimerkiksi ureaa, joka on lähes vaaratonta. Urea on edullista myös siksi, että se sisältää edellä mai- *"j nittuihin ammoniumsuoloihin verrattuna kaksi kertaa enemmän typpeä moolia • · • * * · · τ 2 117891 kohti. Urean vesiliuos onkin hyvin tarkoituksenmukainen typenoksidien poistoaine.
Urea liuotetaan tavallisesti noin 32,5 paino-%:ksi liuokseksi (esim. VDA:n käyttämä tuotenimi AdBlue), jolloin liukoisuus on riittävän suuri ja liuoksen lämpötilakes-tävyys alhaisin (-11 °C). Eurooppalaiset autonvalmistajat ovatkin päätyneet tähän 5 tekniikkaan täyttääkseen tiukentuvat vaatimukset (Selective Catalytic Reduction,
Final Report, ACEA 23, June 2003).
Pohjois-Euroopan ja yleensä kylmempien alueiden ongelmana kuitenkin on, että ulkoilman lämpötila on usein alle -11 °C, jolloin urealiuoksen jäätymisriski on ilmeinen. Jäätymisongelmia pienennetään asentamalla erilaisia lämpösaattoja ja 10 vastuksia, joilla jäätyminen ensisijaisesti pyritään estämään tai joilla jäätynyt urealiuos sulatetaan takaisin nesteeksi. Urealiuokseen onkin ehdotettu lisättäväksi erilaisia lisäaineita erityisesti jäätymispisteen alentamiseksi.
Kirjallisuudesta löytyy maininta etanolin [F. F. Mao et ai. "Urea-ethanol-water solution for diesel NOx control Using Urea", 6th Diesel Engine Emissions Reduction 15 (DEER) Workshop August 20-24] ja propyleeniglykolin [Lambert et al. "Application of Organic Freeze-Point Depressant in Aqueous Urea Solution: Effect of Nox Reduction", SAE2003-01-0775] käytöstä dieselpolttoprosessin pakokaasujen typenoksidien pelkistyksessä käytettävän ureavesiliuoksen jäätymisenestoaineena.
Lisäksi on yleisesti tunnettua karboksyylihappojen käyttö urealiuosten jäätymispis-20 teen alentamiseen. Tätä on kuvattu esimerkiksi julkaisussa GB 111936. Julkaisun US 6387336 mukaan esimerkiksi ammoniumformiaatti ei kuitenkaan sovellu käytettäväksi SCR-prosessissa käytettävän urealiuoksen jäätymispisteen alentamiseen : '·· johtuen varsinkin sen korrodoivista ominaisuuksista.
• * # * · • · *
Keksinnön yleinen kuvaus • · ··· ·:**: 25 Nyt on keksitty itsenäisten patenttivaatimusten mukaisesti pelkistysainekoostumus ··· ja sen käyttö. Epäitsenäisissä vaatimuksissa esitetään eräitä keksinnön edullisia to- • · « # .···. teutustapoja. ^ · *»·
Koostumus sisältää ureaa, ammoniumformiaattia ja vettä. Urean pitoisuus on 20-t;j· 40 %, kuten 25-35 %, erityisesti 30-35 %, koostumuksen painosta. Ammonium- 30 formiaatin pitoisuus on 19-40 %, kuten 25-35 %, erityisesti 30-35 %, koostumuk- .·, sen painosta. Koostumus voi olla esimerkiksi liuos tai dispersio.
• · · • · · Tästä koostumuksesta voidaan saada enemmän ammoniakkia kuin vastaavasta *. määrästä 32,5-prosenttista urealiuosta. Ammoniakkia voidaan saada yli 0,18 kg/kg •**i koostumusta, kuten yli 0,21 kg/kg, erityisesti yli 0,24 kg/kg.
• · 9 • 9 * · i • 99' 3 117891
Koostumus voi sisältää myös muita tarvittavia lisäaineita, kuten korroosionestoai-neita, esimerkiksi alkoholia, kuten propanolia tai propargyylialkoholia, tai muita tunnettuja orgaanisten suolojen ja happojen korroosionestoaineita, kuten sul-foniumyhdisteitä ja alkyyliammoniumyhdisteitä. Yleensä pyritään lisäaineita kui-5 tenkin välttämään, sillä ne saattavat haitata katalyytin toimintaa tai lyhentää sen käyttöikää.
Koostumusta voidaan käyttää esimerkiksi pelkistysprosessissa, jossa lämpötilan yläraja voi olla esimerkiksi 700 °C, kuten 550 °C, erityisesti 450 C, erityisemmin 350 °C, erityistoimin 250 °C. Alaraja voi olla esimerkiksi 120 °C, kuten 150 °C.
10 Keksinnön etuna on erityisesti toimivuus alhaisissa lämpötiloissa kuten välillä 120-250 °C. Katalysaattorina voi olla mikä tahansa SCR-tekniikkaan soveltuvaa katalysaattori, joka kykenee toiminaan kyseisessä lämpötilassa ja on riittävän tehokas ja kestävä käyttöolosuhteissa. Edullisesti katalysaattorina voidaan käyttää esimerkiksi V2O5-WO3-, zeoliitti-tai V205-Ti02-katalyyttiä sopivassa rakenteessa.
15 Käyttökohteena voivat olla ajoneuvot, erityisesti dieselajoneuvot, kuten kevyet ajoneuvot (esim. henkilöautot, kevyet pakettiautot), raskaat ajoneuvot (esim. raskaat pakettiautot, kuorma-autot, rekat) ja työkoneet (esim. metsätyökoneet, kaivoskoneet). Varsinaisten ajoneuvojen lisäksi keksintöä voidaan käyttää myös esimerkiksi laivoissa.
20 Koostumuksessa on merkittävästi enemmän aktiivista ammoniakkia kuin tavan- i
omaisessa 32,5-prosenttisessa urealiuoksessa. Näin liuosta tarvitaan vähemmän, mistä on monenlaista hyötyä. Esimerkiksi liuoksessa, joka sisältää 30 % ureaa ja : 35 % ammoniumformiaattia, on 44 % enemmän ammoniakkia kuin 32,5- I
.*"·.* prosenttisessa urealiuoksessa.
• φ • · · “**: 25 Ajoneuvoissa, erityisesti kevyissä ajoneuvoissa, on usein vaikeaa löytää tilaa pel- ··· kistysainesäiliölle, syöttö la itteisto i I le ja katalysaattoreille. Näin pelkistysainesäiliön .1. koosta joudutaan tinkimään, mikä luonnollisesti lyhentää täyttöväliä. Nyt voidaan kuitenkin käyttää pienempiä säiliöitä ja annostelujärjestelmiä täyttöväliä kuiten- " , kaan lyhentämättä. Tästä on merkittävää hyötyä erityisesti pienissä ajoneuvoissa.
·“; 30 Kun täyttöväli saadaan riittävän pitkäksi, esimerkiksi huoltovälin pituiseksi, on SCR-pelkistyksen käyttö hyvin vaivatonta ja pelkistysliuosten logistiikka voidaan • tehdä helpoksi. Näin vähentyy myös vaara siitä, ettei pelkistystä mukavuussyistä .···. käytetäkään.
• · • * · • * * * • · · * » · • · * 4 117891
Ellei haluta pienentää säiliötä, voidaan vastaavasti ajaa samalla säiliöllä pitempi matka. Tästä on erityistä hyötyä raskaissa ajoneuvoissa, joissa koostumuksen kulutus on suurempaa.
Esimerkiksi samalla määrällä liuosta, joka sisältää 30 % ureaa ja 35 % ammoni-5 umformiaattia, voidaan ajaa 54 % pidempi matka kuin tavanomaisella 32,5-prosenttisella urealiuoksella.
Kun pelkistysainekoostumusta tarvitaan vähemmän, myös katalyyttipintaa tarvitaan vähemmän, jolloin katalysaattorin kokoa voidaan pienentää.
Myös koostumuksen kuljetuskustannukset pienenevät. Tämä koskee sekä koostuit) muksen kuljetusta jakelupisteisiin että kuljetusta käyttökohdeajoneuvoon annosteltuna.
Koostumuksen jäätymispiste on alhaisempi kuin vastaavan määrän ammoniakkia sisältävän puhtaan urealiuoksen. On myös havaittu, että ammoniumformiaattia sisältävät liuokset jäätyvät hitaammin kuin puhtaat urealiuokset. Myös ammonium-15 formiaattiliuoksen tilavuuden lisäys jäätymisessä on pienempi kuin urealiuoksen. Näin koostumuksen käsittely kylmissä oloissa on helpompaa paitsi varsinaisessa käytössä myös kuljetuksessa, varastoinnissa ja jakelussa. Myös jäätymisestä aiheutuva laitteistojen, kuten säiliöiden, letkujen, syöttölaitteiden ja mittarien, rik-koutumisvaara on pienempi.
20 Keksinnön mukaisella koostumuksella pelkistys voidaan suorittaa erittäin hyvillä : ’** konversioilla myös alhaisissa lämpötiloissa. Esimerkiksi urealiuokseen lisättynä • · ·.: ;1 ammoniumformiaatti parantaa NOx:n konversiota esimerkiksi lämpötila-alueella 150-550 °C, etenkin alueella 150-250 °C. Tämä on edullista etenkin kylmäkäynnis- * · · tyksen jälkeen, jolloin moottorin, pakokaasujen ja katalysaattorin lämpötilat ovat 25 alhaiset. Tällainen pelkistysprosessi soveltuu käytettäväksi esimerkiksi dieselpolt-toprosessin pakokaasujen puhdistamiseen. Dieselajoneuvoissa tehokkaasta puh- * φ *···' distuksesta myös alhaisissa lämpötiloissa on erityistä hyötyä. Esimerkiksi monet kaupunkibussit ja pienemmät ajoneuvot kulkevat pitkiä aikoja hyvin alhaisissa moottorilämpötiloissa, kun ajetaan pienillä tehoilla ja pysähdytään usein.
• · · • · 30 On myös havaittu, että ammoniumformiaatin lisääminen urealiuokseen vähentää •V.: katalysaattorin likaantumista. Näin katalysaattorin käyttöikä pitenee.
• · • · • • · · » · · - *··· • · · • 1 1 · 117891 5
Keksinnön mukaisesti voidaan ajoneuvossa käytettävä pelkistysainekoostumus optimoida käyttöolosuhteiden (esim. lämpötila), ajoneuvotyypin ja kulloisessakin käytössä sopivan täyttövälin suhteen.
Keksinnön koostumusta käytettäessä on ajoneuvossa pelkistysainekoostumussäi-5 liö. Koostumusta syötetään syöttölaitteiston (pumppu, putkisto, suuttimet jne.) kautta pakokaasulinjassa olevalle SCR-katalysaattorille. SCR-katalysaattorin lisäksi järjestelmä voi sisältää esihapetus-, hydrolyysi- ja jälkihapetuskatalysaattorit.
Päinvastoin kuin edellä viitatussa US-patentissa 6387336 on todettu, on myös havaittu, ettei ammoniumformiaatin käyttö seoksissa aiheuta erityisiä korroosio-10 ongelmia tällaisessa prosessissa laitteistoihin käytettävissä materiaaleissa, kuten ruostumattomissa teräksissä ja muoveissa.
Mahdollisena haittana voisi olla lisääntynyt C0/C02-päästö. Syntyvä CO voidaan kuitenkin tehokkaasti hapettaa jälkihapetuskatalysaattorilla.
Ammoniumformiaattia sisältävän liuoksen käyttöturvallisuus on yhtä hyvä kuin pel-15 kän urealiuoksen. Myös ympäristövaikutukset ovat olennaisesti samat.
Eräitä keksinnön piirteitä kuvataan seuraavassa lähemmin vielä esimerkkien avulla.
Esimerkki 1
Tehtiin erilaisia urean ja ammoniumformiaatin vesiliuoksia. Oheisessa taulukossa 1 esitetään liuosten koostumukset, ureasta ja ammoniumformiaatista saatavan am- ; 20 moniakin kokonaismäärä, liuoksen tiheys ja mitattu jäätymispiste.
• # * · • f · ··· * • · · • · • · · ····· ♦ · ., * • · · ··♦*·' * · · : : • · · • ...
• * · · • * · • · • · · « • · • · # * « · • · ··* • · * * * # • · · ·*♦· ··
• I
• · • · · 6 117891
Lisäksi esitetään, kuinka pitkään 40 l:n säiliöllä voidaan ajaa ja vastaavasti kuinka iso säiliö tarvitaan 10 000 km:n ajoon. Referenssinä käytettävää pelkistysliuosta 1 (urea) kuluu 0,25 1/100 km. Tämä perustuu 2,5 I:n dieselmoottorilla suoritettuihin tutkimuksiin (Lueders H et ai., An Urea Lean NOx Catalyst System for Light Duty 5 Diesel Engines, SÄE 952493, 1995). NH3/NOx-syöttösuhde on 1,0.
Taulukko 1 ______
Nro Amm. Urea NH3 Tiheys Jäät.p. Matka Liuosmä form. (24 °C) 40 l:n ärä tankilla 10000 km:iin
p% p-% kg/kg kg/dm3 °C km I
1 _ 32,5 0,18 1,09 -11 16000 25 2 18,9 23,5 0,18 1,11 -25 16279 24,6 3 10 30 0,19 1,11 -11..-15 16828 23,8 4 20 30 0,22 1,14 -11..-15 20275 19,7 5 30__30 0,25 1,16 -11..-15 23202 17,2 6 1 35 1 30 0,26 1,17 -11..-15 24711 16,2 ~ Nähdään, että esimerkiksi liuoksessa 6, joka sisältää ureaa 30 % ja ammonium-formiaattia 35 %, on 44 % enemmän ammoniakkia kuin pelkkä urealiuos 1. Jäätymispiste on kuitenkin alempi kuin urealiuoksella. Vastaavasti samalla määrällä 10 tätä liuosta tullaan toimeen 54 % pidemmän matkan kuin urealiuoksella.
.. Esimerkki 2 • · • · * • : Oheisessa taulukossa 2 esitetään esimerkkiä 1 vastaavat laskelmat raskaalle ajo- .···! neuvolle, jonka referenssipelkistysliuoksen 1 (urea) kulutus on 1,5 1/100 km. Sa- rakkeessa 7 esitetään 100 l:n tankilla saavutettava matka.
15
Taulukko 2____________ '
Nro Amm.form. Urea NH3 Tiheys Jäät.p. Matka Liuosmäärä
(24 °C) 100 l:n IOOOO
tankilla km:iin 9 • * »
_____P0/° P-% kg/kg kg/dm3 eC km I
— 1___32,5 0,18 1,09 -11~ 6667 ~ 150 :.V 2__18,9 23,5 0,18 1,11 -25 6783 147 C!: . 3____30 0,19 1,11 -11..-15 7012__143 li. 4__20__30 0,22 1,14 -11..-15 8448__118 *::! 5__30 3Q____0,25 1,16 -11..-15 9668 103 • · - • · 7 117891 I 6 I 35 I 30 I 0,26 [ 1,17 | -11..-15 | 1Q296 I 97 1 Nähdään esimerkiksi, että liuosta 6 tarvitaan 10000 km:n ajoon 35 % vähemmän kuin urealiuosta 1.
Esimerkki 3.
5
Tehtiin erilaisia urea-ammoniumformiaattiliuoksia ja mitattiin niiden jäätymispiste ja määritettiin jäätymisestä aiheutuva tilavuuden muutos.
• · • · • · • · · • ♦ · • · · · • · · • · • t • · · • · ··· ·1 2 3·· • · · * · • · * 1 1 • · 1 *»·· • · · ' • 1 • I • ♦ · • · • f ·
'.J
2 • · · • 1 » « • 1 · m 3 • · · · • · · • · ...
* Φ • · · 8 117891
Taulukko 3 _____
Ominaisuus Yksikkö Amm.fomi. Amm.for Amm.fomiTl Urea 32,5 % 40% m. 19,0 12,6% % Urea
Urea 26,5% _____23,5 %____ Jäätymispiste °C - 35__-2A__^1Z__-11
Tiheys (20°C) kg/dm3 1,095 1,113 1,106__1,090
Laajentuminen % 5,8 6,0 6,4 6,9 (+20 ->-35°0 ____
Laajentuminen (20 °C -> - 35 °C ) tarkoittaa sitä montako prosenttia tilavuus kasvaa kun 20-C-asteinen liuos jäätyy umpijäähän. Jään tiheys = 0,918 kg/dm3. Ha-5 valttiin, että ammoniumformiaatin lisääminen urean joukkoon laskee jäätymispistettä ja pienentää jäätymisestä aiheutuvaa tilavuuden muutosta. Havaittiin myös, että ammoniumformiaatin lisääminen hidastaa jäätymisprosessia. Käytännön etuna on se, että lisäämällä ammoniumformiaattia urean joukkoon, voidaan liuoksen jää-tymisriskiä vähentää ja samanaikaisesti pienentää liuoksen jäätymisessä aiheutu-10 via ongelmia jäijestelmässä, kuten putkiston rikkoontumista, säiliön ja syöttölaites-ton särkymistä jne.
Esimerkki 4
Tehtiin dieselmoottorilla ammoniumformiaatin ja urean vesiliuoksilla (20%/20%) pelkistyskokeita konversion ja liuoksen väkevyyden optimoimisksi. Pelkistysliuokset 15 syötettiin pakoputkistoon ennen SCR katalysaattoria.
# · ♦ * * .
: Käytettäessä pelkkää ureaa havaittiin visuaalisesti sekä katalysaattorissa että pa- koputkistossa saostumia. Saostumat ovat ureaa ja urean polymerisoitumistuottei- ta. Nämä saostumat luonnollisesti heikentävät katalysaattorin tehokkuutta ja siten ·*· typenoksidien konversiota typeksi ja vedeksi.
···· * • · · • · **··* 20 Kokeissa havaittiin myös, että ammoniumformiaatin osuuden lisääminen seokseen vähensi pakoputklston ja katalysaattorin saostumia. Käytettäessä pelkkää ammo-niumformiaatti-vesiliuosta ei saostumia havaittu lainkaan.
··· : : **.* Ammoniumformiaatin käytön etuna on siis SCR-katalysaattorin puhtaana pysymi- • « :,V nen. Katalysaattorin käyttöiän autossa pitäisi olla pitkä eli samaa luokkaa kuin au- :”J: 25 ton käyttöikä. Katalysaattorin puhdistaminen tai uusiminen lisää auton käyttäjän \ kustannuksia.
··· *·«« • · · * · • ·

Claims (17)

1. Reduktionsmedelskomposition för att tillsättas tili en katalytisk reduk- tionsprocess för kväveoxider i ett fordons avgaser, kännetecknad av att reduk-tionsmedelskompositionen innehäller 20-40 % urea av kompositionens vikt, 20-40 % ammoniumformiat av kompositionens vikt och vatten. • · : *·· 20 2. Komposition enligt patentkrav 1, kännetecknad av att den innehäller : 25-40 % urea av kompositionens vikt. • · f · 1 • « · • · * · ··*
1. Pelkistysainekoostumus lisättäväksi ajoneuvon poistokaasujen typenoksidien katalyyttiseen pelkistysprosessiin, tunnettu siitä, että pelkistysainekoostumus sisältää ureaa 20-40 % koostumuksen painosta, ammonium- 5 formiaattia 20-40 % koostumuksen painosta ja vettä.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että se sisältää ureaa 25-40 % koostumuksen painosta.
3. Komposition enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknad av att den in- nehäller 30-35 % urea av kompositionens vikt. *::: 25 « · • ·
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että se sisältää ureaa 30-35 % koostumuksen painosta.
4. Komposition enligt nägot av patentkraven 1-3, kännetecknad av att , den innehäller 25-40 % ammoniumformiat av kompositionens vikt. * · · • · · • · * • · * :···*' 5. Komposition enligt patentkrav 4, kännetecknad av att den innehäller 30 30-35 % ammoniumformiat av kompositionens vikt. · • · • . 6. Komposition enligt nägot av patentkraven 1-4, kännetecknad av att man kan frän den erhälla ammoniak för reduktionsprocessen i en mängd över 0,18 kg/kg av kompositionen. 35 117891 : 11 ' '
4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että se sisältää ammoniumformiaattia 25-40 % koostumuksen painosta.
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että se sisältää ammoniumformiaattia 30-35 % koostumuksen painosta.
6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen koostumus, tunnettu siitä, 15 että siitä voidaan saada pelkistysprosessiin ammoniakkia yli 0,18 kg/kg koostumusta.
7. Komposition enligt patentkrav 6, kännetecknad av att man kan frän den erhllla ammoniak för reduktionsprocessen i en mängd över 0,21 kg/kg av kompositionen.
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että siitä voidaan saada pelkistysprosessiin ammoniakkia yli 0,21 kg/kg koostumusta. • · • ♦ · • ♦ ♦
8. Komposition enligt patentkrav 7, kännetecknad av att man kan frän den erhälla ammoniak för reduktionsprocessen i en mängd över 0,24 kg/kg av kompositionen.
8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että siitä ****’. 20 voidaan saada pelkistysprosessiin ammoniakkia yli 0,24 kg/kg koostumusta. * ·
9. Komposition enligt nägot av föregäende patentkrav, kännetecknad 10 av att den är för att tillsättas tili en selektiv katalytisk reduktionsprocess.
9. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen koostumus, tunnet-tu siitä, että se on tarkoitettu lisättäväksi selektiiviseen katalyyttiseen pelkistys- ·· · prosessiin.
9 117891
10. Komposition enligt nägot av föregäende patentkrav, kännetecknad av att den dessutom innehäller tillsatsmedel, säsom korrosionsskyddsmedel.
10. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen koostumus, tunnet-25 tu siitä, että se sisältää lisäksi lisäaineita, kuten korroosionestoaineita. * · ··· *· *i 11. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukaisen koostumuksen käyttö ajoneuvon poistokaasujen selektiivisessä katalyyttisessä typenoksidien pelkistyk- ·:··: sessä. • · · • · **** 12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen käyttö dieselajoneuvon poistokaa- 30 sujen katalyyttisessä typenoksidien pelkistyksessä. 117891
11. Användning av en komposition enligt nägot av föregäende patentkrav vid selektiv katalytisk reduktion av kväveoxider frän ett fordons avgaser.
12. Användning enligt patentkrav 11 vid katalytisk reduktion av kväveoxider frän ett dieselfordons avgaser. 20
13. Användning enligt patentkrav 11 eller 12 vid reduktion av kväveoxider .. frän avgaserna av ett lätt fordon, ett tungt fordon eller en arbetsmaskin. • ·· • · • · * :y : 14. Användning enligt patentkrav 13 vid reduktion av kväveoxider frän ett 25 lätt fordons avgaser. ···· • ·
13. Patenttivaatimuksen 11 tai 12 mukainen käyttö kevyen ajoneuvon, raskaan ajoneuvon tai työkoneen poistokaasujen typenoksidien pelkistyksessä.
14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen käyttö kevyen ajoneuvon poisto-kaasujen typenoksidien pelkistyksessä.
15. Användning enligt nägot av patentkraven 11-14 vid en reduktionspro- cess, varvid temperaturens Övre gräns är 700 °C, säsom 550 °C, särskilt 450 °C, i synnerhet 350 °C, företrädesvis 250 °C. 30 • · · .*··. 16. Användning enligt patentkrav 15, varvid temperaturens nedre gräns är 120 °C, säsom 150 °C. • « • · · ♦ ··' • ·
15. Jonkin patenttivaatimuksen 11-14 mukainen käyttö pelkistysprosessis- sa, jossa lämpötilan yläraja on 700 °C, kuten 550 °C, erityisesti 450 C, erityisemmin 350 °C, erityisimmin 250 °C
16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen käyttö, jossa lämpötilan alaraja on 120 °C, kuten 150 °C.
17. Jonkin patenttivaatimuksen 11-16 mukainen käyttö pelkistysainesäili- ön tilavuuden pienentämiseksi tai pelkistysainesäiliön täyttövälin pidentämiseksi.
17. Användning enligt nägot av patentkraven 11-16 för att minska voly- 35 men hos reduktionsmedlets behällare eller för att förlänga päfyllnadsintervallen för .···. reduktionsmedelsbehällaren. • · • * ·
FI20041057A 2004-08-04 2004-08-04 Pelkistysainekoostumus FI117891B (fi)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20041057A FI117891B (fi) 2004-08-04 2004-08-04 Pelkistysainekoostumus
EP05775478A EP1786543A1 (en) 2004-08-04 2005-08-03 Reducing agent composition
CA2576502A CA2576502C (en) 2004-08-04 2005-08-03 Reducing agent composition
US11/573,160 US7744837B2 (en) 2004-08-04 2005-08-03 Reducing Agent Composition
PCT/FI2005/000350 WO2006013229A1 (en) 2004-08-04 2005-08-03 Reducing agent composition

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20041057A FI117891B (fi) 2004-08-04 2004-08-04 Pelkistysainekoostumus
FI20041057 2004-08-04

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20041057A0 FI20041057A0 (fi) 2004-08-04
FI20041057A FI20041057A (fi) 2006-02-05
FI117891B true FI117891B (fi) 2007-04-13

Family

ID=32922090

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20041057A FI117891B (fi) 2004-08-04 2004-08-04 Pelkistysainekoostumus

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7744837B2 (fi)
EP (1) EP1786543A1 (fi)
CA (1) CA2576502C (fi)
FI (1) FI117891B (fi)
WO (1) WO2006013229A1 (fi)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008209405A (ja) * 2007-01-30 2008-09-11 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd アンモニア発生量の測定方法およびアンモニア発生量の測定装置
FI120966B (fi) 2007-02-15 2010-05-31 Kemira Oyj Menetelmä pelkistysainekoostumuksen valmistamiseksi
DE102008002357A1 (de) 2008-06-11 2009-12-17 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Nachbehandlung des Abgases einer Brennkraftmaschine
EP2153880A1 (en) * 2008-07-31 2010-02-17 Urea Casale S.A. Process and plant for the production of a urea solution for use in SCR process for reduction of Nox
US8661785B2 (en) * 2011-04-15 2014-03-04 Ford Global Technologies, Llc System and method for liquid reductant injection
CN102213126B (zh) * 2011-05-24 2013-02-06 辽宁润迪精细化工有限公司 一种低温尿素还原剂组合物
CN102213124B (zh) * 2011-05-24 2013-02-06 辽宁润迪精细化工有限公司 一种超低温尿素还原剂组合物
CN102213125A (zh) * 2011-05-24 2011-10-12 辽宁润迪精细化工有限公司 一种改善低温性能的尿素还原剂组合物
US8518354B2 (en) 2011-07-29 2013-08-27 Deere & Company Diesel exhaust fluid formulation having a high ammonium content and a low freezing point
EP2620213A1 (en) 2012-01-27 2013-07-31 Paul Scherrer Institut Catalyst for the conversion of liquid ammonia precursor solutions to gaseous ammonia avoiding the formation of undesired side products
US9387438B2 (en) 2014-02-14 2016-07-12 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Modular system for reduction of sulphur oxides in exhaust
CN104128090A (zh) * 2014-08-03 2014-11-05 长春市永畅实业有限责任公司 一种满足车辆低温去除氮氧化物的还原剂
CN108404665A (zh) * 2018-02-02 2018-08-17 杨耀辉 车用尿素液及其制备方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB111936A (en) 1917-01-10 1917-12-20 Charles Hurst Ltd Improvements in Sparking Plugs for Internal Combustion Engines and the like.
GB1111936A (en) * 1966-01-28 1968-05-01 Distillers Co Yeast Ltd De-icer composition
JPH02203923A (ja) 1989-01-30 1990-08-13 Hitachi Zosen Corp 窒素酸化物の接触還元方法
US5116584A (en) * 1991-04-05 1992-05-26 Energy And Environmental Research Corporation Methods for enlarging the useful temperature window for NOx reduction in combustion systems
JP3992083B2 (ja) 1993-05-11 2007-10-17 バブコック日立株式会社 固体還元剤を用いる排煙脱硝方法および装置
JPH08323151A (ja) 1995-06-05 1996-12-10 Tokyo Gas Co Ltd NOx含有排ガスの浄化方法
DE19728343C5 (de) 1997-07-03 2013-02-21 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion
FI116897B (fi) * 2003-02-04 2006-03-31 Kemira Oyj Ammoniumformiaatin käyttö pelkistysprosessissa

Also Published As

Publication number Publication date
US7744837B2 (en) 2010-06-29
EP1786543A1 (en) 2007-05-23
CA2576502A1 (en) 2006-02-09
WO2006013229A1 (en) 2006-02-09
FI20041057A0 (fi) 2004-08-04
US20090010829A1 (en) 2009-01-08
CA2576502C (en) 2013-01-29
FI20041057A (fi) 2006-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2576502C (en) Reducing agent composition
Hirata et al. Development of urea-SCR system for heavy-duty commercial vehicles
CN1245244C (zh) 减少选择催化还原系统中氮氧化物排放的方法及其设备
CN100366327C (zh) 还原废气中氮氧化物的催化方法和还原剂组合物
US10695719B2 (en) Producing ammonium carbamate and reducing nitrogen oxides
US7930878B2 (en) Method and apparatus for rapidly thawing frozen NOx reductant
Miller et al. The development of urea-SCR technology for US heavy duty trucks
CN104395572B (zh) 排气净化装置、液体还原剂或者其前体的解冻方法
KR20090092847A (ko) 차량의 배기 가스 중의 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 구아니디늄 포르메이트 수용액의 용도
CN101084053A (zh) 配量系统及用于运行配量系统的方法
CN104847460A (zh) 用于净化柴油发动机废气的方法
EP1836379A1 (en) System for storing an additive and for injecting it into engine exhaust gases
CN205047281U (zh) 后处理系统
CN102213124A (zh) 一种超低温尿素还原剂组合物
CN107327332A (zh) 基于固体储氨材料的sscr系统
CN111335988A (zh) 内燃机
CN102720575A (zh) 单级余热方式储氨供氨的后处理控制单元
CA2678079C (en) A method for the preparation of a reducing agent composition
US9181832B2 (en) Exhaust aftertreatment system where an activator material is added to the reductant fed to the catalytic converter
JP2000026834A (ja) 内燃機関排出ガス浄化用還元剤組成物
Hesser et al. SCR technology for NOx reduction: series experience and state of development
JP2008265803A (ja) 高品位尿素水の簡易供給装置とその装置を用いた高品位尿素水の供給方法
CN202832726U (zh) 一种单级余热方式储氨供氨的系统
JP2007113484A (ja) 高品位尿素水の簡易供給装置とその装置を用いた高品位尿素水の供給方法
Yadav AdBlue: An Overview

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 117891

Country of ref document: FI

PC Transfer of assignment of patent

Owner name: TAMINCO FINLAND OY

MM Patent lapsed