FR3108526A1 - Utilisation d’une composition comprenant un agent réducteur, un tensioactif et un composé métallique pour prévenir les dépôts dans les lignes d’échappement comprenant un catalyseur SCR - Google Patents

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Abstract

La présente invention a pour objet l’utilisation, pour prévenir la formation de dépôts et/ou réduire les dépôts dans la conduite acheminant les gaz d’échappement en sortie d’un moteur vers un dispositif de réduction catalytique sélective des oxydes d’azote, d’une composition aqueuse comprenant :- au moins un agent réducteur des oxydes d’azote et/ou au moins un précurseur d’un tel agent, - au moins un tensioactif, et- au moins un composé d’un ou plusieurs métaux choisis parmi les métaux suivants : Fe, Cu, Ni, Co, Zn, Mn, Mg, Ti, V, Sr, Pt, Ce, Ca, Li, Na, et Nb. La présente invention a également pour objet une méthode pour prévenir et/ou réduire de tels dépôts par injection de ladite composition aqueuse dans ladite conduite. Fig 1

Description

Utilisation d’une composition comprenant un agent réducteur, un tensioactif et un composé métallique pour prévenir les dépôts dans les lignes d’échappement comprenant un catalyseur SCR
La présente invention concerne l’utilisation d’une composition particulière, comprenant un agent réducteur des NOx ou un précurseur d’un tel agent, un tensioactif et un composé métallique, pour prévenir la formation de dépôts et/ou réduire les dépôts dans les conduites des gaz d’échappement des moteurs équipés d’un dispositif de réduction catalytique sélective ou « dispositif SCR ».
ETAT DE L'ART ANTERIEUR
Les normes européennes en matière de pollution pour les carburants, notamment les carburants Diesel, en particulier les normes applicables aux véhicules poids lourds, ont conduit les constructeurs de moteurs à mettre en place des systèmes de post-traitements des gaz d'échappement. Ces post-traitements incluent différentes technologies parmi lesquelles on distingue notamment : les dispositifs de réduction catalytique sélective connus sous l’appellation SCR (Selective Catalytic Reduction ou réduction catalytique sélective en français), les dispositifs de recirculation des gaz d'échappement connus sous l’appellation EGR (Exhaust Gas Recirculation ou recirculation de gaz d'échappement en français) et les dispositifs de type filtres à particules couramment dénommés FAP. On peut également citer les systèmes dits SCRoF (SCR on Filter) ou SCRF ou SDPF qui combinent, au sein d’un seul élément, les fonctions de réduction des NOx par SCR et de filtration des particules. Ces divers dispositifs de post-traitement des gaz d'échappement peuvent être installés seuls ou en combinaison, dans la mesure où ils n'agissent pas toujours sur les mêmes polluants présents dans les gaz d'échappement.
Pour répondre aux exigences réglementaires, en particulier à la norme Euro 6, qui s’applique en Europe à tous les véhicules depuis le 1erseptembre 2015, la plupart des constructeurs européens de véhicules automobiles ont opté pour des dispositifs de post-traitement de type SCR en sortie de leurs moteurs, ce post-traitement agissant exclusivement sur la diminution des oxydes d'azote présents dans les gaz. Un autre avantage de cette technique est qu'elle permet, par des réglages optimisés du moteur, une réduction sensible de la consommation du carburant, en particulier par rapport à d’autres systèmes de post-traitement comme les pièges à NOx.
Le post-traitement SCR consiste à réduire les oxydes d'azote NO et NO2(couramment dénommés NOx) sur un dispositif catalytique dans lequel ils sont mis en contact avec un agent réducteur. Ce dispositif contient un catalyseur comprenant un support généralement à base de zéolithes échangées au fer ou au cuivre. Ce catalyseur favorise la réduction des NOx en azote, par réaction avec l’agent réducteur. Un agent réducteur classique est par exemple l’ammoniac (NH3). Pour introduire de l'ammoniac gazeux dans le système de traitement des gaz d'échappement, il est connu de le produire directement dans la conduite acheminant ces gaz au système SCR en vaporisant une solution aqueuse d’un précurseur de cet agent réducteur tel que par exemple l'urée. L’urée, injectée à une température moyenne d’échappement généralement de 150 à 400°C, libère de l’ammoniac grâce à des réactions successives de thermolyse et d’hydrolyse. D’autres composés précurseurs de l’ammoniac peuvent être employés dans des conditions similaires. Un injecteur est usuellement employé pour introduire la solution aqueuse d’urée dans la conduite acheminant les gaz d’échappement au catalyseur SCR, en amont de celui-ci. Un mixer ou mélangeur, installé entre cet injecteur et le catalyseur SCR, peut être utilisé pour améliorer la vaporisation du spray de solution aqueuse d’urée dans le flux de gaz d’échappement. Un exemple de mixer est décrit dans le document SAE 2015-01-1020 (« Advanced Close Coupled SCR Compact Mixer Architecture », Michelin J. et al.).
Deux exemples classiques, mais non limitatifs, de configuration de la ligne de post-traitement SCR sont décrits ci-après. La première, dite configuration « underfloor » ou « sous-plancher », consiste à placer le dispositif de post-traitement SCR en aval du moteur, sous le plancher du véhicule (généralement à plus de 50 cm à 1 m de la sortie de la chambre de combustion). Elle présente l’avantage de pouvoir installer le dispositif de post-traitement dans une zone ou beaucoup d’espace est disponible et ainsi le placer dans des conditions de géométrie plus favorables à une vaporisation de la solution aqueuse d’urée. Une autre configuration dite « close-coupled », consiste à placer le dispositif de post-traitement SCR à proximité immédiate du moteur (généralement à moins de 50 cm de la sortie de la chambre de combustion). Par rapport à la configuration dite « underfloor », cette configuration présente l’avantage de bénéficier de températures plus élevées dans le catalyseur SCR, améliorant son amorçage et son efficacité. En revanche, son inconvénient est que l’espace disponible est plus réduit qu’en configuration « underfloor », ce qui implique que l’injecteur de solution aqueuse d’urée soit placé plus près du mixer et du catalyseur SCR. Cette configuration peut conduire à une moins bonne vaporisation de la solution aqueuse d’urée. Les documents SAE 2014-01-1522 (« Control of a Combined SCR on Filter and Under-Floor SCR System for Low Emission Passenger Cars”, Balland J. et al.) et SAE 2015-01-0994 (“Next Generation All in One Close-Coupled Urea-SCR System”, Kojima H. et al.), ou encore WO2014060987A1 décrivent ces deux types de configuration.
Dans certaines configurations d'installation du dispositif SCR et de l'injection de précurseur d’ammoniac, en particulier dans le cas de l'injection d'urée, les constructeurs ont constaté l'apparition de dépôts dans les conduites d'échappement situées entre l’injecteur et le dispositif SCR. Ces dépôts peuvent être suffisamment importants pour provoquer une obturation partielle voire totale du conduit d'échappement liée à la contre pression à l’échappement et créer ainsi des pertes en puissance du moteur. A configuration d'injection constante, la quantité de dépôts formés est plus grande à basses températures qu'à hautes températures. Ces dépôts, selon les analyses qui ont été faites dans la publication technique SAE 2016-01-2327, sont de nature variable selon la température à laquelle ils ont été formés. Ainsi, aux températures inférieures à 250-300°C, ils sont constitués majoritairement d’urée cristallisée, et sont constitués majoritairement d'acide cyanurique au-delà de 300°C. L’acide cyanurique peut se sublimer et produire à nouveau de l'ammoniac gazeux. Toutefois, cette réaction ne peut se produire qu'à très haute température, supérieure à 450°C. Une telle température est rarement atteinte à cet endroit dans les conduites d'échappement.
On a également constaté que ces dépôts étaient plus importants dans les conduites présentant des coudes du fait du manque de place dans le véhicule, et lorsque la distance séparant l'injection de la solution d'urée et le premier coude est trop courte, comme dans les configurations « close-coupled » décrites précédemment. L'hypothèse formulée est que dans ce type de configuration, une partie des gouttes d'urée n'a pas le temps de se vaporiser et de se décomposer totalement en ammoniac. Les gouttelettes d’urée se déposent sur la paroi du conduit qui est à une température trop basse pour permettre la décomposition complète en ammoniac gazeux, et elles ne se décomposent que partiellement en formant des dépôts d'acide cyanurique collés à la paroi.
Par ailleurs, on a également constaté qu’en fonction de la configuration de la conduite acheminant les gaz d’échappement au dispositif SCR et de la température, l’urée était susceptible de cristalliser dans la ligne, avec pour conséquence une obstruction de la ligne (voir document SAE 2017-26-0132 (« A Study on the Factors Affecting the Formation of Urea Crystals and Its Mitigation for SCR After-Treatment Systems », Jain A. et al.).
WO 2008/125745 décrit une solution aqueuse comprenant une partie majeure d'un constituant susceptible de libérer de l'ammoniac gazeux au-dessus de 200°C et une partie mineure d'au moins un additif polyfonctionnel dont la HLB varie de 7 à 17 pour limiter la formation des dépôts à base d'acide cyanurique dans tout dispositif de pulvérisation visant le post-traitement des gaz d'échappement, plus particulièrement des dispositifs SCR. Les additifs polyfonctionnels mis en œuvre sont notamment des éthers d’alcools gras polyalcoxylés et des esters d’alcools gras polyalcoxylés.
EP 2337625 décrit un mélange de tensioactifs permettant de réduire le diamètre des gouttelettes d’une solution aqueuse d’urée, et ainsi favoriser sa vaporisation et la transformation de l’urée en ammoniac gazeux dans un système SCR. La solution proposée consiste en un mélange d’alcools gras polyalcoxylés, avec des degrés d’alcoxylation contrôlés.
EP 2488283 décrit des additifs pour solution d’urée du type alcools gras polyalcoxylés particuliers. Ces additifs sont également destinés à favoriser une réduction de la formation des dépôts issus de la décomposition de l’urée dans les systèmes SCR.
Toutefois, la Demanderesse a constaté que les compositions de l’art antérieur ne permettaient pas d’éviter suffisamment les dépôts dans les conduites acheminant les gaz d’échappement au dispositif SCR.
De plus, comme exposé ci-dessus, lorsque la distance entre l’injecteur et le catalyseur SCR est très courte (ligne d’échappement SCR de configuration dite « close-coupled »), cela entraine un brassage d’air plus important et éventuellement un impact sur la température, avec pour conséquence des dépôts plus importants d’urée ou d’acide cyanurique dans le circuit; ces conditions sont plus favorables à l’encrassement du circuit.
Il subsiste donc le besoin de proposer une composition contenant un agent réducteur des NOx ou un précurseur d’un tel agent réducteur, qui présente des propriétés optimisées lors de son utilisation sur une ligne SCR.
On attend notamment de cette composition qu’elle soit capable de prévenir ou de réduire les dépôts dans la ligne SCR, de manière plus efficace que les compositions de l’art antérieur.
On attend également de cette composition qu’elle soit efficace quelle que soit la configuration de la ligne SCR, y compris les configurations comprenant des coudes et / ou les configurations de type « close-coupled ».
OBJET DE L’INVENTION
La Demanderesse a découvert que l’ajout, dans la composition aqueuse contenant un agent réducteur des oxydes d’azote NOx et/ou un précurseur d’un tel agent, d’un tensioactif et d’un composé métallique particulier tel que défini ci-après, permettait d’atteindre les objectifs précités.
De façon surprenante, les inventeurs ont constaté que la présence d’au moins un composé métallique particulier tel que défini ci-après en association avec un tensioactif permettait de formuler des compositions aqueuses comprenant un agent réducteur des NOx ou un précurseur d’un agent réducteur des NOx, tel que de l’urée, qui forment moins de dépôts par rapport aux compositions de l’art antérieur.
La présente invention a ainsi pour objet l’utilisation, pour prévenir la formation de dépôts et/ou réduire les dépôts dans la conduite acheminant les gaz d’échappement en sortie d’un moteur vers un dispositif de réduction catalytique sélective des oxydes d’azote, d’une composition aqueuse comprenant :
- au moins un agent réducteur des oxydes d’azote NOx et/ou au moins un précurseur d’un tel agent,
- au moins un tensioactif, et
- au moins un composé d’un ou plusieurs métaux choisis parmi les métaux suivants : Fe, Cu, Ni, Co, Zn, Mn, Mg, Ti, V, Sr, Pt, Ce, Ca, Li, Na, et Nb.
Par dispositif de réduction catalytique sélective des oxydes d’azote, on désigne un dispositif connu en soi sous la dénomination dispositif SCR pour « Selective Catalytic Reduction » en anglais. Un tel dispositif comprend un catalyseur de Réduction Catalytique Sélective (également désigné catalyseur SCR).
Selon l’invention, ladite composition est utilisée pour prévenir, limiter, empêcher la formation de dépôts dans une ligne d’échappement SCR, et/ou pour réduire voire éliminer les dépôts qui se sont formés dans une ligne d’échappement SCR lors de l’utilisation d’une composition différente de celle décrite dans la présente demande.
Par ligne d’échappement SCR ou ligne SCR on désigne, de manière connue en soi, la conduite qui achemine les gaz d’échappement de la sortie d’un moteur vers un dispositif de réduction catalytique sélective (dispositif SCR).
Le moteur peut être en particulier choisi parmi les moteurs diesels, les moteurs à allumage commandé (incluant les moteurs essence et les moteurs GNV ou gaz naturel pour véhicules), et les moteurs à carburation mixte notamment gazole-gaz. De préférence, le moteur est un moteur diesel.
Selon un mode de réalisation, ladite composition est utilisée pour prévenir la formation de dépôts et/ou réduire les dépôts dans une ligne d’échappement SCR dite « close-coupled ».
L’utilisation selon l’invention permet de prévenir et/ou de réduire les dépôts dans une ligne d’échappement SCR de tout type de moteur, incluant les moteurs embarqués et les moteurs stationnaires. L’invention s’applique notamment tant à des moteurs de poids lourds, d’engins de chantiers ou des tracteurs agricoles qu’à des moteurs de véhicules légers, ainsi qu’à des moteurs employés dans des applications industrielles stationnaires.
L’invention concerne également un procédé ou une méthode pour prévenir la formation de dépôts et/ou réduire les dépôts dans la conduite acheminant les gaz d’échappement en sortie d’un moteur vers un dispositif de réduction catalytique sélective des oxydes d’azote. Cette méthode comprend une étape d’introduction dans ladite conduite d’une composition aqueuse comprenant :
- au moins un agent réducteur des oxydes d’azote NOx et/ou au moins un précurseur d’un tel agent,
- au moins un tensioactif, et
- au moins un composé d’un ou plusieurs métaux choisis parmi les métaux suivants : Fe, Cu, Ni, Co, Zn, Mn, Mg, Ti, V, Sr, Pt, Ce, Ca, Li, Na, et Nb.
La méthode selon l’invention comporte donc une étape d’introduction d’une composition telle que décrite ci-dessus dans la ligne SCR, en amont du dispositif SCR.
De manière avantageuse, la composition employée dans la présente invention est mise en œuvre de la même façon et dans les mêmes équipements que les compositions de l’art antérieur. Cette composition est plus efficace que les compositions de l’art antérieur, notamment les solutions aqueuses d’urée, pour éviter et pour réduire la formation de dépôts dans les lignes SCR, quelle que soient leurs configurations, y compris dans les configurations dites « close-coupled ».
Cette composition n’entraine pas ou peu de moussage lors de sa manipulation et permet donc d’éviter les débordements lors du remplissage du réservoir de stockage. Elle est stable au stockage.
D’autres objets, caractéristiques, aspects et avantages de l’invention apparaîtront encore plus clairement à la lecture de la description et des exemples qui suivent, et au vu de la Figure 1 ci-jointe.
La Figure 1 est une représentation schématique d’un banc d’essais représentatif d’une ligne SCR.
Dans ce qui va suivre, et à moins d’une autre indication, les bornes d’un domaine de valeurs sont comprises dans ce domaine, notamment dans les expressions « compris entre » et « allant de … à …».
Par ailleurs, les expressions « au moins un » et « au moins » utilisées dans la présente description sont respectivement équivalentes aux expressions « un ou plusieurs » et « supérieur ou égal ».
Enfin, de manière connue en soi, on désigne par composé ou groupe en CNun composé ou un groupe contenant dans sa structure chimique N atomes de carbone.
DESCRIPTION DETAILLEE
L’ agent réducteur et/ou le précurseur d’un tel agent
La composition utilisée dans l’invention comprend au moins un agent réducteur des oxydes d’azote et/ou au moins un précurseur d’un agent réducteur des oxydes d’azote.
Par «agent réducteur des oxydes d’azote», on entend un composé capable de réduire au moins partiellement, sinon en totalité, les oxydes d’azote (également dénommés NOx pour désigner les composés NO et NO2) en azote, dans les conditions classiques de fonctionnement d’une ligne SCR, c’est à dire en présence d’un catalyseur SCR et à une température allant de 150 à 400°C. Parmi les agents réducteurs des NOx, on peut citer tout particulièrement l’ammoniac (NH3).
Par « précurseur d’un agent réducteur des NOx » on entend un composé susceptible de libérer un agent réducteur des NOx sous l’effet de la température et/ou par réaction catalytique.
Parmi les précurseurs d'ammoniac, on peut citer l’urée qui par réactions successives de thermolyse et d’hydrolyse produit de l’ammoniac selon un procédé bien connu. La ligne d’échappement SCR peut comprendre, en amont du système catalytique SCR, un catalyseur dont la fonction est de transformer un précurseur d’un agent réducteur des NOx en agent réducteur des NOx, notamment en ammoniac gazeux.
De préférence, l'agent réducteur ou le précurseur de l’agent réducteur est choisi dans la liste constituée par l'urée, l'ammoniaque, le formamide, les sels d'ammonium, notamment le formiate d'ammonium, le carbamate d'ammonium, et les sels de guanidine, notamment le formiate de guanidinium ; et de préférence dans la liste constituée par l'urée et l'ammoniaque.
Selon un mode de réalisation préféré, on utilise de l’urée, qui est un précurseur d’agent réducteur. En effet, l’urée présente l’avantage d’être stable, non volatile, non explosive et non inflammable. Elle peut être transportée sans risque, stockée et manipulée par un opérateur sans formation spécifique.
Dans ce mode de réalisation, la composition présente une teneur en urée allant, de préférence, de 25% à 42% en masse, plus préférentiellement de 30% à 40% en masse, encore plus préférentiellement de 31 à 35% en masse et mieux encore de 32% à 33% en masse, par rapport à la masse totale de la composition. De manière particulièrement préférée, la composition contient de l'urée à une teneur de 32,5 ± 0,7% en masse, en accord avec les spécifications de la norme ISO 22241-1.
Selon une variante particulièrement préférée de ce mode de réalisation, la solution aqueuse selon l’invention est préparée à partir du produit commercial AdBlue®, qui est une solution aqueuse d’urée à 32,5 ± 0,7% en masse. Le terme Adblue® est utilisé dans la présente description pour désigner indifféremment les produits commerciaux bien connus sous les dénominations suivantes : Adblue®, DEF, AUS32, ARLA32.
Toutefois, il entre également dans la portée de la présente invention d’utiliser des compositions aqueuses contenant de l’urée de concentration supérieure à 32,5%, qui peuvent être ensuite diluées juste avant mise en œuvre. Cette variante permet de réaliser des économies lors du transport de ces compositions à base d’urée.
Les tensioactifs
La composition utilisée dans l’invention comprend un ou plusieurs tensioactifs, qui peuvent être en particulier choisis parmi les tensioactifs ioniques, non-ioniques, ou amphotères, solubles dans l’eau.
Les tensioactifs ioniques peuvent être choisis parmi les tensioactifs cationiques et les tensioactifs anioniques, et de préférence parmi les tensioactifs cationiques. Ces derniers comprennent généralement un groupement azoté cationique ou ionisable sous forme cationique. Ils peuvent être notamment choisis parmi les alkylamines et les alkylammonium linéaires, les diamines linéaires, les hétérocycles aromatiques ou saturés contenant un ou plusieurs atomes d’azote, les composés cycliques de type imidazole, les étheramines et les étheramides, les oxyamines et éthoxyamines, pris seuls ou en mélange.
Les tensioactifs amphotères peuvent être notamment choisis parmi les aminoacides et leur dérivés imides ou amides, pris seuls ou en mélange.
Les tensioactifs non ioniques sont de préférence choisis parmi les composés suivants :
a) les éthers d’hydrocarbyle et de mono ou de polyalkylène glycol,
b) les éthers d’hydrocarbyle et de polyol,
c) les esters d’acide gras et de mono ou de polyalkylène glycol,
d) les esters d’acide gras et de mono ou de polyglycérol,
e) et les mélanges de ces composés.
Par « hydrocarbyle », on désigne un groupement choisi parmi un alkyle, un alcényle, un alcynyle, un aryle, un aryle-alkyle ou « aralkyle » ; avantageusement l’hydrocarbyle est un groupement en C1-C50.
Par « alkyle en Ci-Cj» on entend une chaîne hydrocarbonée saturée, linéaire, ramifiée ou cyclique, comprenant de i à j atomes de carbone.
Par « alcényle en Cx-Cy », on entend une chaîne hydrocarbonée, linéaire, ramifiée ou cyclique comportant au moins une double liaison carbone-carbone, et comprenant de x à y atomes de carbone.
Par « alcynyle en Cx-Cy », on entend une chaîne hydrocarbonée linéaire, ramifiée ou cyclique comportant au moins une triple liaison carbone-carbone, et comprenant de x à y atomes de carbone.
Par « aryle en Cx-Cy », on entend un groupe fonctionnel qui dérive d’un composé hydrocarboné aromatique comprenant de x à y atomes de carbone. Ce groupe fonctionnel peut être monocyclique ou polycyclique. A titre illustratif, un aryle en C6-C18peut être le phényle, le naphtalène, l’anthracène, le phénanthrène et le tétracène.
Par « aralkyle en Cx-Cy »,on entend un composé hydrocarboné aromatique, de préférence monocyclique, substitué par au moins une chaîne alkyle linéaire ou ramifiée et dont le nombre total d’atomes de carbone du cycle aromatique et de ses substituants va de x à y atomes de carbone. A titre illustratif un aralkyle en C7-C18peut être choisi dans le groupe formé par le benzyle, le tolyle et le xylyle.
Par polyol, on entend au sens de la présente invention un composé hydrocarboné oxygéné comprenant au moins deux fonctions alcool. Les polyols peuvent éventuellement contenir une ou plusieurs autres fonctions oxygénées, comme par exemple une fonction acétal, un pont éther, un groupement ester.
Par acide gras, on désigne de manière connue en soi un acide carboxylique comprenant une chaine alkyle ou alcényle linéaire ou ramifiée en C4-C30, de préférence en C8-C30.
a) Les éthers d’ hydrocarbyle et de mono ou de polyalkylène glycol
Les éthers d’hydrocarbyle et de mono ou de polyalkylène glycol peuvent être des mono éthers ou des diéthers, selon que la chaine polyalkylène glycol est substituée sur une ou deux extrémités par un groupement hydrocarbyle.
Les éthers d’hydrocarbyle et de mono ou de polyalkylène glycol sont avantageusement choisis parmi ceux comprenant un groupement hydrocarbyle en C1-C50et de 1 à 60 unités alkylène glycol.
Les éthers d’hydrocarbyle et de mono ou de polyalkylène glycol sont plus préférentiellement choisis parmi les composés suivants :
• les monoéthers d’hydrocarbyle mono- ou poly-alcoxylés de formule (I) : R-(Y)n-OH ;
• les di-éthers d’hydrocarbyle mono- ou poly-alcoxylés de formule (II) : R-(Y)m-OR’ ;
• les di-éthers d’hydrocarbyle mono- ou poly-alcoxylés de formule (III) : HO-(Y)n-R"-(Y’)m-OH ;
• et les mélanges de ces composés.
Dans les formules (I) à (III) ci-avant R et R’ représentent indépendamment des groupements alkyle ou alcényle ou alcynyle ou aryle ou aralkyle en C3-C40; R" représente un groupement alcane diyle ou alcène diyle ou alcyne diyle ou un di-radical aryle ou un di-radical aralkyle en C3-C40.
Pour faciliter la description, on emploiera dans la suite la même désignation de radical alkyle ou alcényle ou alcynyle ou aryle ou aralkyle pour un mono radical (R, R’) et pour un di-radical (R").
Dans les formules (I) à (III) ci-avant Y et Y’ sont des groupements choisis indépendamment l’un de l’autre parmi les groupes suivants: –(O-CH2-CH2)-, –(O-CH(CH3)-CH2)- et –(O-CH2-CH2-CH2)-.
Dans un même composé de formule (I), (II) ou (III), les groupements Y, respectivement Y’, peuvent être tous identiques ou peuvent être différents. Par exemple, -(Y)n- peut représenter un copolymère à motifs oxyde d’éthylène et oxyde de propylène, comme par exemple un copolymère à blocs.
De préférence, dans les formules (I) à (III), les groupements Y, respectivement Y’, sont tous identiques.
De façon encore préférée, dans les formules (I) à (III), les groupements Y, respectivement Y’, sont tous l’oxyde d’éthylène de formule –(O-CH2-CH2)-.
Dans les formules (I) à (III) ci-avant n, m représentent le degré d’alcoxylation de la molécule, et désignent indépendamment l’un de l’autre un nombre entier allant de 1 à 60, avantageusement de 1 à 30, encore mieux de 1 à 20. Plus préférentiellement, n et m varient de 3 à 15, encore mieux de 5 à 12.
Avantageusement, dans la formule (III) les groupements Y et Y’ représentent –(O-CH2-CH2)- et n=m.
Selon un premier mode de réalisation, dans les formules (I), (II) et (III), avantageusement R, R’ et R" sont choisis parmi les groupes alkyle et alcényle, linéaires ou ramifiées, de préférence linéaires.
Encore plus avantageusement, R, R’ et R" sont choisis parmi les groupes alkyles en C5-C32, plus préférentiellement en C8-C30.
Les composés de formule (I) peuvent être tout particulièrement choisis parmi les alcools gras linéaires ou ramifiés polyalcoxylés comprenant de 4 à 30 atomes de carbone, de préférence 8 à 30 atomes de carbone, mieux 10 à 24 atomes de carbone ; et de 5 à 12 motifs oxyde d’éthylène et/ou oxyde de propylène, de préférence oxyde d’éthylène.
Parmi les composés de formule (I) disponibles commercialement on peut citer les produits de la gamme Marlipal®et ceux de la gamme Surfaline®.
Selon un second mode de réalisation, dans les formules (I), (II) et (III), R, R’ et R" sont choisis parmi les alcynyles en C4-C50.
Avantageusement, ce mode de réalisation concerne la formule (III), dans laquelle R" est un alcynyle en C4-C50.
Par exemple, selon ce mode de réalisation, le composé de formule (III) peut être représenté par la formule (IV) ci-dessous :
(IV)
dans laquelle R1, R2, R3, R4 représentent indépendamment les uns des autres H ou un groupe alkyle en C1-C20et x et y représentent indépendamment l’un de l’autre un nombre entier allant de 1 à 60, de préférence de 1 à 30.
Un exemple d’un produit commercial répondant à cette formule est le Surfynol 104®commercialisé par la société Air Products.
Selon un troisième mode de réalisation, dans les formules (I), (II) et (III), R, R’ et R" sont choisis parmi les groupes aralkyles comprenant de 9 à 30 atomes de carbone.
De préférence, ce mode de réalisation concerne la formule (I), dans laquelle R représente un groupement choisi parmi les aralkyles comprenant de 9 à 30 atomes de carbone.
De manière plus préférée, R est choisi parmi les para-alkylphényles comprenant un groupement alkyle en C1-C24, plus préférentiellement en C3-C20, et mieux encore en C5-C18.
Selon ce mode de réalisation, le composé de formule (I) peut être représenté par la formule (V) ci-dessous :
(V)
dans laquelle R5 représente un groupement alkyle en C1-C24, de préférence en C3-C20, mieux encore en C5-C18, et x représente un nombre entier allant de 1 à 50, de préférence de 1 à30.
Un exemple d’un tel composé est le produit Dynol 800®commercialisé par la société Air Products, qui répond à la formule suivante :
Les composés de formule (I) peuvent être avantageusement des mélanges obtenus par réaction d’alcools R-OH avec n unités d’oxyde d’éthylène et/ou d’oxyde de propylène. n représente le nombre de moles d’oxyde d’alkylène que l’on a fait réagir avec une mole d’alcool R-OH.
Les composés de formule (II) peuvent être avantageusement des mélanges obtenus par réaction de composés alcools R-OH avec m unités d’oxyde d’éthylène et/ou d’oxyde de propylène suivis d’une réaction d’étherification avec un composé alcool R’-OH. m représente le nombre de moles d’oxyde d’alkylène que l’on a fait réagir avec une mole d’alcool R-OH.
Les composés de formule (III) peuvent être avantageusement obtenus par réaction d’un diol HO- R"-OH avec (n+m) unités d’oxyde d’éthylène et/ou d’oxyde de propylène. Avantageusement dans la formule (III) : n=m. (m+n) représente le nombre de moles d’oxyde d’alkylène que l’on a fait réagir avec une mole de diol HO-R"-OH.
Les composés de formule (I), (II) et (III) sont généralement sous forme de mélanges de composés présentant des degrés d’alcoxylation variés.
b) Les éthers d’ hydrocarbyle et de polyols
Les éthers d’hydrocarbyle et de polyols sont avantageusement choisis parmi les éthers issus d’un alcool comportant un groupe alkyle ou alcényle en C1-C50, de préférence en C3-C40, plus avantageusement en C5-C32, encore mieux en C8-C30, et d’un polyol.
Les polyols auxquels il est ici fait référence sont différents des mono et des polyalkylène glycols.
Avantageusement, selon une première variante, le polyol est choisi parmi les composés appartenant à la famille des glucides et leurs oligomères. En particulier, le polyol est choisi parmi les composés glucidiques cycliques, comme par exemple les oligomères de glucopyranose. L’invention concerne notamment les éthers d’hydrocarbyle et de polyglucoside cyclique.
Parmi les éthers d’hydrocarbyle et de polyglucoside cyclique on peut citer les alkyl polyglucosides tels que le produit commercialisé sous le nom Triton CG650®par la société Dow Chemical.
Avantageusement, selon une seconde variante, le polyol est le glycérol ou un oligomère de glycérol, par exemple un oligomère comprenant 2 à 30 unités glycérol, de préférence de 3 à 20 unités glycérol.
c) Les esters d’acide gras et de mono ou de polyalkylène glycol
Les esters d’acides gras et de mono ou de polyalkylène glycol sont des molécules résultant de la condensation d’au moins un acide gras avec 1 à 60 unités alkylène glycol, préférentiellement 1 à 50 unités alkylène glycol. Avantageusement, ils sont issus de la réaction d’un acide gras avec 1 à 50 unités éthylène glycol.
Les acides gras sont généralement des molécules comprenant une chaine alkyle ou alcényle, porteuse à son extrémité d’une fonction acide carboxylique, et comprenant 4 à 30 atomes de carbone, de préférence en 8 à 30 atomes de carbone, plus avantageusement 8 à 24 atomes de carbone.
Le groupement acide gras peut être une molécule unique ou un mélange correspondant à la distribution en acides gras d’une huile animale ou végétale.
Parmi les acides gras, on peut citer de façon non limitative, un acide gras saturé tel que l'acide n-caproïque, l'acide caprylique, l'acide n-caprique, l'acide laurique, l'acide myristique, l'acide palmitique, l'acide stéarique, l'acide isostéarique, l'acide arachidique ou un acide gras insaturé tel que l'acide palmitoléique, l'acide oléique, l'acide linoléique, l'acide linolénique, l'acide arachidonique ou l'acide docosahexaénoïque.
Les esters d’acides gras et de mono ou de polyalkylène glycol comprennent avantageusement de 3 à 50, encore mieux de 5 à 40 unités oxyde d’alkylène. Encore mieux, les esters d’acides gras et de mono ou de polyalkylène glycol comprennent de 3 à 50, avantageusement de 5 à 40 unités oxyde d’éthylène.
Comme exemples d’esters d’acides gras et de polyalkylène glycols on peut citer le produit DUB S PEG 30S (stéarate de PEG-30) commercialisé par la société Stéarinerie Dubois.
d) Les esters d’acide gras et de mono ou de polyglycérol
Les esters d’acides gras et de mono ou de polyglycérol sont des molécules résultant de la condensation d’au moins un acide gras avec 1 à 60 unités alkylène glycol, préférentiellement 1 à 50 unités glycérol.
Les acides gras sont identiques à ceux décrits au point c) ci-dessus.
Les esters d’acides gras et de mono ou de polyglycérol comprennent avantageusement de 3 à 50, encore mieux de 5 à 40 unités glycérol.
Comme exemples d’esters d’acides gras et de polyglycérol on peut citer le produit Polyaldo 10-1-0 KFG®(laurate de polyglycérol) commercialisé par la société LONZA.
Selon un mode de réalisation préféré, le ou les tensioactifs sont choisis parmi les tensioactifs non ioniques. On préfère tout particulièrement employer un ou plusieurs tensioactifs choisis parmi les éthers d’hydrocarbyle et de mono ou de polyalkylène glycol, et plus préférentiellement parmi les monoéthers d’hydrocarbyle mono- ou poly-alcoxylés de formule (I) :
R-(Y)n-OH, dans laquelle :
R représente un groupement alkyle, alcényle ou alcynyle en C3-C40, de préférence en C8-C30, encore plus préférentiellement en C10-C24;
Y est choisi parmi : –(O-CH2-CH2)-, –(O-CH(CH3)-CH2)- et –(O-CH2-CH2-CH2)- ; et de préférence Y désigne –(O-CH2-CH2)- ;
n est un nombre entier allant de 1 à 60, de préférence de 1 à 30, plus préférentiellement de 1 à 20, mieux de de 3 à 15, encore mieux de 5 à 12.
Le ou les tensioactifs sont avantageusement présents à une teneur totale allant de 5 à 10 000 ppm en masse, de préférence de 50 à 5 000 ppm en masse, plus préférentiellement de 100 à 2 500 ppm en masse, et mieux encore de 200 à 1000 ppm en masse, par rapport à la masse totale de la composition.
Les composés métalliques
La composition utilisée dans l’invention comprend au moins un composé d’un ou plusieurs métaux choisis parmi les métaux suivants : Fe, Cu, Ni, Co, Zn, Mn, Mg, Ti, V, Sr, Pt, Ce, Ca, Li, Na, et Nb.
Un tel composé est dénommé ci-après composé métallique.
Selon un mode de réalisation préféré, la composition comprend au moins un composé d’un ou plusieurs métaux choisis parmi Fe, Cu, Ce et Sr, et plus préférentiellement parmi Fe et Cu.
Ledit composé métallique peut être choisi parmi les composés organométalliques, les composés métalliques inorganiques, et les mélanges de tels composés.
Selon un mode de réalisation préféré, le composé métallique est un composé métallique ionique, organique ou inorganique, de préférence soluble dans la composition aqueuse.
Les composés ioniques peuvent être choisis parmi les sels métalliques d’anions inorganiques, notamment parmi les fluorures, les chlorures, les bromures, les iodures, les oxydes, les hydroxyoxydes, les nitrates, les sulfates, les phosphates, les hydrures, les carbonates, les nitrates et nitrures des métaux précités.
On peut par exemple citer les carbonates métalliques basiques, en particulier les carbonates métalliques basiques des métaux suivants : Cu, Co, Ni, Zn, Mg, Mn ; de préférence Cu.
Les carbonates métalliques basiques peuvent en particulier être choisis parmi les composés de la famille notée 05.BA selon la classification de Nickel-Strunz. De préférence, les carbonates métalliques basiques sont choisis dans la liste constituée par le carbonate de cuivre basique de formule chimique Cu3(CO3)2(OH)2, le carbonate de cuivre basique de formule chimique Cu2(CO3)(OH)2, le carbonate de nickel basique de formule chimique Ni2(CO3)(OH)2, le carbonate de cuivre et nickel basique de formule chimique (Cu,Ni)2(CO3)(OH)2, et plus préférentiellement parmi les carbonates de cuivre basiques de formules Cu3(CO3)2(OH)2et Cu2(CO3)(OH)2, et plus préférentiellement encore le carbonate de cuivre basique de formule Cu2(CO3)(OH)2.
Les composés ioniques peuvent être choisis parmi les sels métalliques d’anions organiques, notamment parmi les formiates, les acétates, les citrates, les fumarates, les succinates, les nitrilotriacétates des métaux précités.
Les composés métalliques ioniques peuvent être sous forme d’ions métalliques ligandés ou chélatés.
Ainsi, le composé métallique ionique peut contenir un ou plusieurs ligand(s) de nature monodentée, bidentée ou polydentée. Le ou les ligand(s) peuvent notamment appartenir à l'une des familles suivantes: acides amino ou polyaminocarboxyliques, aryl- et arylalkylsulfonates, phosphonates, aminoalcools, ou acides polycarboxyliques.
De même, le composé métallique ionique peut contenir un ou plusieurs agent(s) complexant(s) organique(s). Le ou les agent(s) complexant(s) peuvent notamment être choisis parmi les acides polyaminocarboxyliques, les acides polycarboxyliques, et les acides sulfoniques,, tels que par exemple les composés suivants : DETPA ou DTPA (acide diéthylènetriamine pentacétique), EDTA (acide éthylènediamine tétracétique), HEDTA ou HEEDTA (acide N-(2-hydroxyéthyl) éthylènediamine-triacétique), MGDA (acide méthylglycine diacétique), EDDHA (N,N'-Ethylènebis(2-[2- hydroxyphenyl]glycine), NTA (acide nitrilotriacétique), GLDA (acide N,N-bis(carboxyméthyl)-L-glutamique), ODS (acide oxy-disuccinique), EDDS (acide éthylènediamine-N-N' -disuccinique), IDA (acide iminodiacétique), EGDTA (acide éthylèneglycol tétracétique), Tiron (acide 4,5-dihydroxy-1,3-benzenedisulfonique), et leurs sels, notamment ammonium ; et les mélanges de ces composés.
Le ou les agent(s) complexant(s) sont de préférence présents en excès molaire par rapport à la quantité stœchiométrique du composé. En effet, la mise en œuvre d’agent complexant en quantité surstœchiométrique permet entre autres de stabiliser la composition. Ceci est d’autant plus important que naturellement le pH des solutions aqueuses d’urée a tendance à augmenter au cours du temps, ce qui induit progressivement un changement d’équilibre dans la complexation des sels métalliques et la possible sédimentation d’hydroxydes métalliques. L’excès molaire par rapport au métal (i.e.surstœchiométrie) en agent complexant est préférentiellement compris entre 2 et 200%, de manière très préférée entre 4 et 100%, de manière encore plus préférée entre 10% et 100%, pour garantir la stabilité en solution des cations métalliques sous forme complexée.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, le ou les composé(s) métallique(s) sont choisis parmi les composés métalliques ioniques, organiques ou inorganiques.
Parmi les composés métalliques ioniques inorganiques, on préfère tout particulièrement employer les carbonates métalliques basiques, et notamment le carbonate de cuivre basique de formule Cu2(CO3)(OH)2.
Parmi les composés métalliques ioniques organiques, on préfère tout particulièrement employer ceux contenant un ou plusieurs agent(s) complexant(s) organique(s), de préférence choisis parmi les acides polyamino polycarboxyliques tels que notamment le DETPA ou DTPA (acide diéthylènetriamine pentacétique) et l’EDTA (acide éthylènediamine tétracétique). Dans un mode de réalisation, le métal est présent dans un tel composé métallique ionique organique sous forme d’un sel qui peut être notamment choisi parmi les formiates, acétates, citrates, fumarates, succinates et nitrates.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, lesdits composés métalliques contiennent le ou les agent(s) complexant(s) organique(s) en excès molaire de 2 à 200%, de préférence de 4 à 100%, de manière encore plus préférée de 10% à 100%, par rapport à la quantité stoechiométrique. Selon un mode de réalisation également préféré, lesdits composés métalliques contiennent en outre des cations ammonium NH4 +.
Le ou les composés métalliques sont préférentiellement présents dans la composition en quantité telle que la teneur en métal ou métaux correspondant(s) est comprise entre 10 et 10 000 ppm, de préférence entre 20 et 5 000, plus préférentiellement entre 30 et 500 ppm, et plus préférentiellement encore entre 50 et 100 ppm en masse, par rapport à la masse totale de la composition.
Les autres constituants
La composition aqueuse peut en option contenir un ou plusieurs autres composés, différents des agents réducteurs des oxydes d’azote- et de leurs précurseurs, des tensioactifs et des composés métalliques décrits ci-avant.
La composition peut comprendre, de manière non limitative, un ou plusieurs additifs anti-mousse, un ou plusieurs fluides organiques miscibles ou non à l’eau tels que par exemple des alcools, des polyols, des fluides paraffiniques.
Comme exemple d’additif anti-mousse on peut citer par exemple le produit Foam Ban 3588 G®(solution aqueuse à base de siloxane) commercialisé par la société Munzing.
La composition et ses modes de réalisation
La composition utilisée dans la présente invention est une composition aqueuse, c’est-à-dire que son composant principal est l’eau. La teneur en eau de la composition est de préférence comprise dans la gamme allant de 50 à 90 en masse, de préférence de 60 à 80 en masse, et mieux encore de 65 à 70% en masse, par rapport à la masse totale de la composition.
La composition peut être préparée de manière usuelle par mélange de ses constituants, de préférence à température ambiante, typiquement dans une plage de température allant en général de 10 à 60°C.
Selon un mode de réalisation préféré, la composition aqueuse est préparée à partir d’une solution aqueuse préformulée d’urée, comme par exemple une composition commerciale connue sous le nom d’AdBlue®comprenant 32,5% massique d’urée.
Un premier mode de réalisation consiste à ajouter le ou les tensioactif(s) et le ou les composé(s) métallique(s) à cette solution aqueuse préformulée d’urée, en quantité requise pour atteindre les teneurs définies ci-avant.
Un second mode de réalisation consiste à ajouter à cette solution aqueuse préformulée d’urée une composition aqueuse concentrée d’urée additivée. Selon ce mode de réalisation, la composition aqueuse concentrée d’urée additivée comprend le ou les tensioactif(s) et le ou les composé(s) métallique(s) à des teneurs très supérieures à celle de la composition aqueuse finale introduite dans la ligne SCR, dans une solution aqueuse d’urée, de préférence à une teneur de 32,5% massique d’urée. Le mélange des deux compositions en un ratio approprié pour obtenir les teneurs finales souhaitées est réalisé juste avant l’injection dans la ligne SCR.
Les mêmes modes de réalisation peuvent être mis en œuvre à partir d’une solution aqueuse préformulée d’un autre précurseur que l’urée.
L’utilisation
La composition aqueuse selon l’invention est utilisée pour prévenir la formation de dépôts et/ou réduire les dépôts dans la conduite acheminant les gaz d’échappement en sortie d’un moteur vers un dispositif de réduction catalytique sélective des oxydes d’azote ou dispositif SCR.
A cet effet, elle est injectée dans ladite conduite, en aval du moteur et en amont du dispositif SCR. Cette introduction est typiquement réalisée en pompant la composition à partir d’un ou plusieurs réservoirs et en l’injectant au moyen d’un ou plusieurs injecteurs, qui permettent de pulvériser la composition dans le flux des gaz d’échappement. Ces dispositifs sont connus en soi.
L’utilisation selon l’invention vise à prévenir ou réduire les dépôts dans la conduite d’échappement SCR. Ces dépôts sont typiquement des dépôts de composés azotés, contenant le ou les agent(s) réducteur(s) des oxydes d’azote et/ou leur(s) précurseur(s), et/ou des produits de décomposition desdits précurseurs. L’invention vise tout particulièrement à prévenir et/ou réduire les dépôts d’urée et/ou d’acide cyanurique, et plus particulièrement les dépôts d’acide cyanurique.
Comme indiqué ci-avant, l’utilisation selon l’invention permet de réduire ou d’éviter ces dépôts quelle que soit la conformation de la ligne SCR. L’invention est particulièrement, mais non limitativement, adaptée pour les lignes d’échappement SCR dites « close-coupled » et « underfloor » telles que décrites ci-avant.
Comme exposé ci-avant la composition injectée dans la ligne SCR est pompée à partir d’un ou plusieurs réservoirs de stockage classiques, connus en soi.
Selon une première variante, tous les composants de la composition selon l’invention, notamment le ou les agent(s) réducteur(s) des oxydes d’azote et/ou leur(s) précurseur(s), le ou les composé(s) métallique(s) et le ou les tensioactif(s) sont formulés dans une même composition aqueuse aux teneurs souhaitées, et cette composition est introduite dans un unique réservoir.
Selon une seconde variante, on formule une première composition aqueuse intermédiaire comprenant le ou les agent(s) réducteur(s) des oxydes d’azote et/ou leur(s) précurseur(s), aux teneurs souhaitées dans la composition finale résultant du mélange des deux compositions intermédiaires. Cette première composition intermédiaire est introduite dans un premier réservoir. On formule également une seconde composition aqueuse intermédiaire concentrée additivée, comprenant le ou les agent(s) réducteur(s) des oxydes d’azote et/ou leur(s) précurseur(s) aux teneurs souhaitées dans la composition finale résultant du mélange des deux compositions intermédiaires, ainsi que le ou les tensioactif(s) et le ou les composé(s) métallique(s) en teneur plus concentrée que la teneur souhaitée dans ladite composition finale.
Cette seconde composition est introduite dans un second réservoir, distinct du premier réservoir. Les deux réservoirs alimentent un même système d’injection, permettant le mélange des deux compositions intermédiaires. Un véhicule comprenant deux réservoirs pour la mise en œuvre d’une telle variante est décrit notamment dans EP2541012.
La méthode
La méthode (ou procédé) selon l’invention permet de prévenir la formation de dépôts et/ou de réduire les dépôts dans la conduite acheminant les gaz d’échappement en sortie d’un moteur vers un dispositif de réduction catalytique sélective des oxydes d’azote.
De préférence, le moteur est un moteur diesel.
Cette méthode comprend une étape d’introduction d’une composition aqueuse telle que décrite ci-dessus dans ladite conduite, en aval du moteur et en amont du dispositif SCR. Cette introduction est typiquement réalisée en pompant la composition à partir d’un ou plusieurs réservoirs et en l’injectant dans ladite conduite au moyen d’un ou plusieurs injecteurs, comme décrit ci-avant.
Les exemples ci-après sont donnés à titre d’illustration de l’invention, et ne sauraient être interprétés de manière à en limiter la portée.
EXEMPLES
Méthode d’essais :
Les essais ont été réalisés sur un banc de tests SCR 1 dont la configuration est représentée sur la Figure 1. Une composition aqueuse C est pulvérisée via un injecteur 2 situé légèrement en retrait par rapport au flux 3 des gaz d’échappement. Les gouttelettes de solution 4 viennent ensuite s’impacter sur un mélangeur 5 afin de faciliter leur homogénéisation et la réaction d’hydrolyse de l’urée dans le flux de gaz chauds. La ligne d’échappement est alimentée en air par un générateur d’air chaud (non représenté), la température des gaz et leur débit sont contrôlés. Des thermocouples (non représentés) placés au niveau de l’injecteur, en sortie de ligne et à proximité de la ligne permettent le suivi des conditions thermiques au cours de l’essai.
Les conditions opératoires de l’essai sont résumées dans le tableau 1 ci-dessous :
Durée [h] 2,5
Débit d’air [L/min] 500
Débit de composition C [g/h] 60
Température injecteur [°C] 250
Afin d’évaluer les performances de chaque composition aqueuse C, on a comparé la masse de dépôts recueillie sur les deux zones suivantes : la zone « injecteur » (nez/porte-injecteur) et la zone « mélangeur » (amont/mixeur/aval).
Les dépôts ont donc été recueillis et pesés sur les zones « injecteur » et « mélangeur » de la ligne SCR. La masse totale des dépôts récoltés pour chaque essai a été déterminée.
Compositions testées :
On a utilisé comme composition de base une solution aqueuse commerciale à 32,5% massique d’urée AdBlue®, conforme à la norme ISO 22241.
Dans cette composition de base dénommée C0 ont été ajoutés :
- un tensioactif T à une teneur de 425 ppm en masse, et
- différents composés métalliques, en une teneur telle que la quantité de métal soit de 80 ppm en masse.
On a ainsi obtenu les compositions C1 à C5, qui se différencient par la nature des composés métalliques ajoutés, comme détaillé dans le tableau 2 ci-dessous. La quantité de composé métallique ajoutée a été déterminée pour conduire à une teneur en métal de 80 ppm en masse dans chaque composition.
Composition Composé métallique Nom générique
C0 - -
C1 [EDTA.Cu] (NH4)2 Complexe EDTA cuivre ammonium
C2 [EDTA.Fe] NH4.NH4OH Complexe EDTA fer III ammonium
C3 [DTPA.Fe] (NH4)2 Complexe DTPA fer III ammonium
C4 Fe(NO3)3,9H2O+ 2eq EDTA 4 Na Nitrate de Fer III nonahydrate
+ EDTA tétrasodique ratio molaire 1:2
C5 Cu2(CO3)(OH)2 Carbonate de cuivre II basique
Le tensioactif T incorporé dans les compositions C1 à C5 est un mélange d’alcools gras polyéthoxylés, disponible commercialement auprès de la société Arkema sous le nom Surfaline®1308L à 85% en masse de matière active. Ces alcools gras polyéthoxylés sont des monoéthers d’hydrocarbyle polyoxyéthylénés répondant à la formule (I) définie ci-avant, et comprenant entre 1 et 20 unités dérivées de l’éthylène glycol et dont le groupement hydrocarbyle est un groupement alkyle en C8-C30.
500 ppm du produit commercial Surfaline®1308L ont été utilisés pour chaque composition, ce qui correspond à une teneur en tensioactif de 425 ppm en masse.
Résultats:
La masse totale des dépôts récoltés sur les deux zones (zone «injecteur» et zone «mélangeur») pour chaque essai, c’est-à-dire en injectant dans le banc SCR chacune des compositions C0 et C1 à C5 ci-avant, est détaillée dans le tableau 3 ci-dessous.
Composition Composé métallique Quantité totale dépôts (mg) Dépôts zone mélangeur (mg) Dépôts zone injecteur (mg)
C0 - 686 578 108
C1 [EDTA.Cu] (NH4)2 98 20 78
C2 [EDTA.Fe] NH4.NH4OH 247 136 111
C3 [DTPA.Fe] (NH4)2 231 149 82
C4 Fe(NO3)3,9H2O+ 2eq EDTA 4 Na 214 129 85
C5 Cu2(CO3)(OH)2 496 422 74
Ces résultats montrent que l’utilisation des compositions C1 à C5 selon l’invention permet de réduire la formation de dépôts, par rapport à l’utilisation de la composition comparative C0.
Les analyses effectuées sur ces dépôts ont permis de montrer que ceux-ci sont essentiellement constitués d’urée et de produits de décomposition de l’urée.

Claims (15)

  1. Utilisation, pour prévenir la formation de dépôts et/ou réduire les dépôts dans la conduite acheminant les gaz d’échappement en sortie d’un moteur vers un dispositif de réduction catalytique sélective des oxydes d’azote, d’une composition aqueuse comprenant :
    - au moins un agent réducteur des oxydes d’azote NOx ou au moins un précurseur d’un tel agent,
    - au moins un tensioactif, et
    - au moins un composé d’un ou plusieurs métaux choisis parmi les métaux suivants : Fe, Cu, Ni, Co, Zn, Mn, Mg, Ti, V, Sr, Pt, Ce, Ca, Li, Na, et Nb.
  2. Utilisation selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'agent réducteur ou le précurseur de l’agent réducteur est choisi dans la liste constituée par l'urée, l'ammoniaque, le formamide, les sels d'ammonium, et les sels de guanidine; et de préférence dans la liste constituée par l'urée et l'ammoniaque ; et plus préférentiellement le précurseur de l’agent réducteur est l’urée.
  3. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la composition contient de l’urée, à une teneur allant de 25% à 42% en masse, de préférence de 30% à 40% en masse, plus préférentiellement de 31 à 35% en masse et mieux encore de 32% à 33% en masse, par rapport à la masse totale de la composition ; et plus préférentiellement encore de 32,5 ± 0,7% en masse, par rapport à la masse totale de la composition.
  4. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la composition comprend au moins un composé d’un ou plusieurs métaux choisis parmi Fe, Cu, Ce et Sr, et plus préférentiellement parmi Fe et Cu.
  5. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la composition comprend au moins un composé d’un ou plusieurs métaux choisis parmi les composés métalliques ioniques, organiques ou inorganiques.
  6. Utilisation selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le ou les composé(s) métallique(s) ionique(s) sont choisis parmi les composés métalliques ioniques inorganiques, plus préférentiellement parmi les carbonates métalliques basiques, et notamment le carbonate de cuivre basique de formule Cu2(CO3)(OH)2.
  7. Utilisation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le ou les composé(s) métallique(s) ionique(s) sont choisis parmi les composés métalliques ioniques organiques, contenant de préférence un ou plusieurs agent(s) complexant(s) organique(s) choisis parmi les acides polyaminocarboxyliques, les acides polycarboxyliques, et les acides sulfoniques, plus préférentiellement parmi les acides polyamino polycarboxyliques tels que notamment le DETPA ou DTPA (acide diéthylènetriamine pentacétique) et l’EDTA (acide éthylènediamine tétracétique).
  8. Utilisation selon la revendication 7, caractérisée en ce que le ou les composé(s) métallique(s) ionique(s) contiennent le ou les agent(s) complexant(s) organique(s) en excès molaire de 2 à 200%, de préférence de 4 à 100%, de manière encore plus préférée de 10% à 100%, par rapport à la quantité stoechiométrique.
  9. Utilisation selon l’une des revendications 7 et 8, caractérisée en ce que le ou les composé(s) métallique(s) ionique(s) contiennent en outre des cations ammonium NH4 +.
  10. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le ou les tensioactifs sont choisis parmi les tensioactifs ioniques, non-ioniques, ou amphotères, solubles dans l’eau ; et de préférence parmi les tensioactifs non ioniques choisis parmi les composés suivants :
    a) les éthers d’hydrocarbyle et de mono ou de polyalkylène glycol,
    b) les éthers d’hydrocarbyle et de polyol,
    c) les esters d’acide gras et de mono ou de polyalkylène glycol,
    d) les esters d’acide gras et de mono ou de polyglycérol, et
    e) les mélanges de ces composés.
  11. Utilisation selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le ou les tensioactifs sont choisis parmi les monoéthers d’hydrocarbyle mono- ou poly-alcoxylés de formule (I) :
    R-(Y)n-OH, dans laquelle :
    R représente un groupements alkyle, alcényle ou alcynyle en C3-C40; de préférence en C8-C30, encore plus préférentiellement en C10-C24;
    Y est choisi parmi : –(O-CH2-CH2)-, –(O-CH(CH3)-CH2)- et –(O-CH2-CH2-CH2)- ; et de préférence –(O-CH2-CH2)- ;
    n est un nombre entier allant de 1 à 60, de préférence de 1 à 30, plus préférentiellement de 1 à 20, mieux de de 3 à 15, encore mieux de 5 à 12.
  12. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le ou les tensioactifs sont présents à une teneur totale allant de 5 à 10 000 ppm en masse, de préférence de 50 à 5 000 ppm en masse, plus préférentiellement de 100 à 2 500 ppm en masse, et mieux encore de 200 à 1000 ppm en masse, par rapport à la masse totale de la composition.
  13. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le ou les composé(s) d’un ou plusieurs métaux sont présents dans la composition en quantité telle que la teneur en métal ou métaux correspondant(s) est comprise entre 10 et 10 000 ppm, de préférence entre 20 et 5 000, plus préférentiellement entre 30 et 500 ppm, et plus préférentiellement encore entre 50 et 100 ppm en masse, par rapport à la masse totale de la composition.
  14. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, pour prévenir ou réduire les dépôts de composés azotés contenant le ou les agent(s) réducteur(s) des oxydes d’azote et/ou leur(s) précurseur(s), et/ou des produits de décomposition desdits précurseurs, et plus particulièrement pour prévenir ou réduire les dépôts d’urée et/ou d’acide cyanurique.
  15. Méthode pour prévenir la formation de dépôts et/ou réduire les dépôts dans la conduite acheminant les gaz d’échappement en sortie d’un moteur vers un dispositif de réduction catalytique sélective des oxydes d’azote, caractérisée en ce qu’elle comprend une étape d’introduction dans ladite conduite d’une composition aqueuse comprenant :
    - au moins un agent réducteur des oxydes d’azote NOx et/ou au moins un précurseur d’un tel agent,
    - au moins un tensioactif, et
    - au moins un composé d’un ou plusieurs métaux choisis parmi les métaux suivants : Fe, Cu, Ni, Co, Zn, Mn, Mg, Ti, V, Sr, Pt, Ce, Ca, Li, Na, et Nb.
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