KR20110066865A - 특히 내연기관의 배기 가스에 함유된 오염 물질의 처리 방법, 및 이를 사용하는 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 특히 내연기관의 배기 가스 오염 물질을, 선택적 촉매 환원 촉매 수단 (62) 을 갖는 배기 라인 (L) 및 이 오염 물질을 처리하도록 라인에 환원제를 분사하기 위한 분사 수단 (82) 을 포함하는 시스템으로 처리하는 방법에 관한 것이며, 상기 방법은
- 적어도 가스 상태의 암모니아 함유 환원제, 가스 상태의 다른 환원제 및 스팀의 혼합물로 분해하도록 유기태질소 화합물을 가열하는 단계,
- 스팀을 액체 상태의 물로 응축하고 2 개의 환원제 중 하나의 가스 상태의 환원제 및 액체 상태의 다른 환원제를 얻도록 이 혼합물을 압축, 그 후 냉각하는 단계,
- 이러한 가스의 오염 물질을 처리하기 위해 상기 촉매 수단 (62) 과 조합하여 배기 라인 안으로 환원제 중 하나를 분사하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
- 적어도 가스 상태의 암모니아 함유 환원제, 가스 상태의 다른 환원제 및 스팀의 혼합물로 분해하도록 유기태질소 화합물을 가열하는 단계,
- 스팀을 액체 상태의 물로 응축하고 2 개의 환원제 중 하나의 가스 상태의 환원제 및 액체 상태의 다른 환원제를 얻도록 이 혼합물을 압축, 그 후 냉각하는 단계,
- 이러한 가스의 오염 물질을 처리하기 위해 상기 촉매 수단 (62) 과 조합하여 배기 라인 안으로 환원제 중 하나를 분사하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은, 특히 자동차의 내연기관의 배기 가스의 오염 제거 처리를 위해 의도되는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 더 특별하게는, 특히 디젤 형식의 자동 점화 내연기관의 배기 가스에 함유된 오염 물질의 처리 방법에 관한 것이지만, 이는 가스 연료 또는 가솔린, 및 특히 린 (lean) 혼합물로 운전되는 것과 같은, 스파크 점화 엔진을 위한 방법에서는 제외된다.
본 발명은 또한 이러한 방법을 사용하는 배기 가스 오염 제거 처리 시스템에 관한 것이다.
잘 공지된 것과 같이, 이러한 엔진의 배기 가스는 가솔린 또는 가스로 운전되는 엔진에 대한, 미연 탄화수소, 일산화탄소, 더 일반적으로는 NOx 로 나타내는, 질소 산화물 (NO 및 NO2) 과 같은 많은 오염 물질 및 추가적으로는 디젤 형식 엔진에 대한 미립자를 함유한다.
배출 기준을 따르고 환경을 보존하기 위해, 이러한 오염 물질은 배기 가스를 대기 중으로 방출하기 전에 처리되어야만 한다.
잘 공지된 것과 같이, 이는 엔진의 배기 라인에서 순환하는 배기 가스를 처리하는 시스템을 통하여 달성된다.
따라서, 더 일반적으로는 산화 촉매로 나타내는 촉매 수단이 린 혼합물에 의해 운전되는 엔진에 대한 일산화탄소 및 미연 탄화수소를 산화시키는 것을 가능하게 한다.
디젤 엔진 배기 라인에 대하여, 미립자 필터가 배기 가스에 존재하는 미립자를 남아있게 하고 따라서 미립자가 대기 중으로 방출되는 것을 방지하기 위해 이 라인에 구성될 수 있다.
또한 촉매화 필터일 수 있는, 이러한 필터는 모든 그의 여과 능력을 유지하기 위해 주기적으로 재생되어야 한다. 재생 작업은 주로, 일반적으로 필터를 통과하여 흐르는 배기 가스의 포화도를 증가시킴으로써, 필터의 온도를 증가시키는 것으로 이루어진다. 얻어지는 더 높은 온도는 이러한 필터에 남아있는 미립자 물질의 연소를 실행하는 것을 가능하게 한다.
또한, NOx 처리를 가능하게 하기 위해, 배기 가스는 또한 다른 촉매 수단, 특히 SCR (선택적 촉매 환원) 촉매 형식 촉매를 통과하여 흐른다. SCR 촉매는 환원제의 작용을 통하여 NOx 를 질소로 선택적으로 환원하는 것을 가능하게 한다.
일반적으로 SCR 촉매로부터 상류에 분사되는, 이러한 작용제는 암모니아 또는, 우레아와 같이, 분해를 통하여 암모니아를 발생하는 화합물, 또는 탄화수소 함유 물질로부터의 탄화수소일 수 있다.
이러한 환원제는 배기 가스와 혼합되고, 그 후 이는 예컨대, 이하와 같은 몇몇 가능한 화학적 반응에 따라 SCR 촉매와 배기 가스의 NOx 와 반응한다 :
4NH 3 + 2NO + 2NO 2 → 4N 2 + 6H 2 O 또는 4NH 3 + 4NO + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O.
이러한 적용에 종래적으로 사용되는 환원제의 전구체는 큰 용적으로 저장되어야 하지만, 차량에 이용 가능한 공간은 제한된다. 큰 용적이 필요한데 이는 이러한 전구체가 액체 형태로 저장되고 물에 희석되기 때문이다.
게다가, NOx 환원제로서 암모니아를 사용하는, SCR 촉매는 일반적으로 촉매의 본질에 따라서 180℃ ~ 250℃ 의 활성화 온도 (light-off temperature) 이상에서만 활성적이다. 이러한 온도 미만에서, 그리고 특히 차량의 저온 시동시에, NOx 는 암모니아계 SCR 촉매에 의해 처리되지 않는다.
본 발명은 고체 형태로 저장되거나 또는 높은 밀도의 복합물을 사용함으로써 상기 언급된 단점을 극복하는 것을 가능하게 한다. 이는 복합물이 제한된 용적으로 차량에 배치되는 것을 가능하게 한다.
본 발명은 특히 내연기관의 배기 가스에 함유된 오염 물질의 처리 방법, 및 이를 사용하는 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
따라서 본 발명은, 특히 내연기관의 배기 가스에 함유되는 오염 물질을 상기 가스에 의해 가로질러지는 선택적 촉매 환원 촉매 수단을 갖는 배기 라인 및 상기 오염 물질이 상기 촉매 수단을 통과하여 흐를 때 이 오염 물질을 처리하도록 상기 라인에 환원제를 분사하기 위한 분사 수단을 포함하는 시스템으로 처리하는 방법에 관한 것이며, 상기 방법은
- 적어도 가스 상태의 암모니아 함유 환원제, 가스 상태의 다른 환원제 및 스팀의 혼합물로 분해하도록 유기태질소 (organonitrogen) 화합물을 가열하는 단계,
- 스팀을 액체 상태의 물로 응축하고 2 개의 환원제 중 하나의 가스 상태의 환원제 및 액체 상태의 다른 환원제를 얻도록 이 혼합물을 압축, 그 후 냉각하는 단계,
- 이러한 가스의 오염 물질을 처리하기 위해 적어도 상기 촉매 수단과 조합하여 배기 라인 안으로 환원제 중 하나를 분사하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이 방법은 배기 가스의 오염 물질을 처리하도록 배기 라인에 추가적인 촉매 수단을 위치시키고 상기 추가적인 촉매 수단과 조합하여 다른 환원제를 분사하는 단계로 이루어질 수 있다.
이 방법은 액체 상태의 물을 배기 라인 안으로 분사하는 단계로 이루어질 수 있다.
이 방법은 화합물 수용액을 제조하기 위해 액체 상태의 물을 사용하는 단계로 이루어질 수 있다.
이 방법은 액체 상태의 물을 외측으로 방출하는 단계로 이루어질 수 있다.
이 방법은, 제 1 냉각 수단에 의해, 액체 상태의 물 및 가스 상태의 2 개의 환원제를 얻도록 혼합물을 냉각하고, 그 후 제 2 냉각 수단에 의해, 가스 상태의 환원제 및 액체 상태의 다른 환원제를 얻도록 가스 상태의 2 개의 환원제를 냉각시키는 단계로 이루어질 수 있다.
이 방법은 적어도 암모니아를 함유하는 환원제 및 탄화수소 물질을 함유하는 다른 환원제의 혼합물로 유기태질소 화합물을 분해시키도록 유기태질소 화합물을 가열하는 단계로 이루어질 수 있다.
본 발명은 또한 내연기관의 배기 가스에 함유되는 오염 물질을 처리하는 시스템에 관한 것이며, 이 시스템은 상기 가스에 의해 가로질러지는 선택적 촉매 환원 촉매 수단을 갖는 배기 라인 및 상기 오염 물질을 상기 촉매 수단을 통하여 그의 통로에서 처리하기 위해 상기 라인에 환원제를 분사하기 위한 수단을 포함하며, 이 시스템은, 하나는 암모니아 및 스팀을 함유하는 적어도 2 개의 가스 상태의 환원제의 혼합물을 얻기 위해 유기태질소 화합물을 가열하기 위한 수단을 갖는 환원제 제조 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 시스템은 환원제 중 하나를 분사하기 위한 수단과 연관된 추가적인 촉매 수단을 포함할 수 있다.
가스 상태의 다른 환원제는 탄화수소 물질을 포함할 수 있다.
이 시스템은, 액체 상태의 물 및 액체 상태의 적어도 하나의 환원제를 얻는 것을 가능하게 하는, 스팀 및 가스 상태의 2 개의 환원제의 혼합물을 냉각시키기 위한 수단을 포함할 수 있다.
유기태질소 화합물은 암모니아와 적어도 탄화수소 물질로 분해될 수 있는 화합물을 포함할 수 있다.
유기태질소 화합물은 유리하게는 헥사메틸렌테트라민을 포함할 수 있다.
유기태질소 화합물은 아세트산 암모늄을 갖는 암모늄염을 포함할 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 시스템을 나타내는 도면이다.
본 발명의 다른 특성 및 이점은, 비제한적인 실시예로서 주어진, 본 발명에 따른 시스템을 나타내는 첨부된 단일 도면을 참조하여, 이후의 상세한 설명을 읽음으로써 명백해 질 것이다.
배기 가스 오염 제거 처리 시스템은 적어도 2 개의 환원제를 제조하기 위한 장치 (D) 및 이와 연관되는 배기 라인 (L) 을 포함한다.
장치는 바람직하게는 수용액인, 기본 화합물 (12) 을 함유하는 저장 용기 (10) 를 포함하며, 이 화합물은, 가수 분해 또는 열 효과 하에서, 암모니아 및 탄화수소 물질, 더 특별하게는 탄화수소로 분해하는 구체적인 특성을 갖는다.
실시예로서, 이러한 기본 화합물은 유기태질소 화합물일 수 있다. 가수분해 또는 열분해에 의해 얻어지는 화합물 (암모니아와 탄화수소와 같은) 의 분리는 일련의 응축을 통하여 달성될 수 있다.
이러한 화합물은 헥사메틸렌테트라민 (간단하게 HMT, 더 일반적으로는 우로트로파인 (urotropine) 으로 알려져 있음) 또는 아세트산 암모늄과 같은 암모늄염일 수 있다. 이러한 화합물은 유리하게는 고체 형태로 저장될 수 있다. 이는 용기의 크기를 현저하게 줄이고 및/또는 전달되는 화합물의 양을 증가시키는 것을 가능하게 한다.
이러한 용기는 라인 (14) 에 의해 이러한 용기로부터 나오는 기본 화합물을 가열하기 위한 수단 (16) 과 연결된다.
유리하게는, 이러한 가열 수단은, 한편 이러한 화합물에 의해, 그리고 다른 한편, 열 소스 (20) 에 의해 가로질러지는 열 교환기 (18) 로 이루어지고, 여기서 열 소스는 엔진의 배기 가스 (20) 이고, 이는 함유하고 있는 열을 이러한 화합물에 전달한다.
일반적으로 공지된 가열 수단 또는 열 소스의 다른 종류는, 차량의 엔진 냉각수, 엔진의 윤활제, 연소기 (burner), 전기 저항 히터 등으로 간주될 수 있다.
이러한 교환기는 다른 라인 (22) 에 의해 가열된 화합물의 압축기 (24) 로 연결된다. 이러한 압축기는 라인 (26) 에 의해 고온 압축된 화합물을 냉각시키기 위한 제 1 수단 (28) 중 하나에 연결된다.
이러한 제 1 냉각 수단은, 실시예로서, 라인 (26) 으로부터의 고온 압축된 화합물 및 외부의 신선한 공기 (32) 와 같은 냉각 유체에 의해 가로질러지는 교환기의 형태인 냉각기 (30) 를 포함한다.
냉각된 화합물에 대한 분리 수단 및 제 1 저장소를 형성하는 폐쇄된 탱크 (34) 가 라인 (36) 에 의해 이러한 냉각기에 연결된다. 이러한 탱크는 2 개의 출구 라인 (38, 40) 을 포함한다. 가스 출구 라인으로 나타내는, 가스 형태의 유체를 위한 출구 라인 (38) 이 이러한 탱크의 상부 부분에서 시작하고, 수성 액체 출구 라인으로 나타내는, 액체 상태의 유체를 위한 다른 출구 라인 (40) 이 이러한 탱크의 바닥부에서 시작된다.
가스 출구 라인 (38) 은, 여기서 또한 외부 공기인, 냉각 유체 (46) 가 쓸고 지나가게 되는 다른 냉각기 (44) 를 갖는 제 1 수단과 유리하게는 유사한 제 2 냉각 수단 (42) 으로 유도된다.
이 냉각기는 차례로 라인 (48) 에 의해, 분리 수단 및 제 2 저장소를 형성하는 폐쇄된 통 (50) 에 연결되고, 이 통은 또한 통의 상부 부분에 위치되는 가스 유체 출구 라인 (52) 과 이러한 통의 하부 부분에 위치되는 액체 유체 출구 라인 (54) 인, 2 개의 출구 라인을 포함한다.
바람직하게는, 이러한 통의 2 개의 출구 라인 (52 및 54) 에는, 여기서 라인 (52) 에 배치되는 액체 계량 펌프 (56) 및 라인 (54) 에 배치되는 가스 계량 펌프 (58) 인 유체 순환 제어 수단이 각각 제공된다.
유사하게는, 탱크 (34) 의 수성 액체 출구 라인 (40) 은 코크 (cock), 밸브, 계량 펌프 등의 형태일 수 있는 유체 순환 제어 수단을 포함한다.
도면에서 나타낸 실시예에서, 장치 (D) 는 대기로의 방출을 위한 출구 (화살표 S) 와 내연기관의 연료 혼합물의 연소의 결과인 가스를 위한 입구 (화살표 A) 사이의, 배기 라인 (L) 에서 순환하는 배기 가스의 오염 제거 처리를 위한 시스템에 속한다.
배기 라인은 환원제로서 암모니아를 사용하는 SCR 촉매 (62) 를 수용하는 배기 튜브 (60) 를 포함한다.
이러한 SCR 촉매는 대기 (화살표 S) 로의 오염 제거된 배기 가스의 방출을 위한 배기 튜브에 연결되는 처리된 가스 출구 박스 (68) 와 엔진으로부터 나오는 배기 가스를 위한 입구 박스 (66) 를 갖는 관형 케이싱 (64) 을 포함한다.
케이싱 (64) 은 입구 및 출구 박스 사이에 배치되는 필터 지지부 (70) 를 갖는다. 바람직하게는 일체식인, 이러한 본체는 지지부를 포함하며 하나 이상의 촉매 반응 물질이 이러한 배기 가스의 NOx 에 작용하도록 설정된다.
바람직하게는, 추가적인 SCR 촉매 (72) 가 이러한 튜브에 SCR 촉매 (62) 와 배기 가스 출구 (화살표 S) 사이에 배치된다. 이러한 추가적인 촉매는 바람직하게는 관형 케이싱 (74), 제 1 SCR 촉매 (62) 의 출구 박스 (68) 에 배기 튜브 (60) 의 일부에 의해 연결되는 입구 박스 (76) 및 대기 (화살표 S) 로의 오염 제거된 배기 가스의 방출을 위한 이러한 배기 튜브에 연결되는 출구 박스 (78) 를 포함한다.
케이싱 (74) 은 또한, 바람직하게는 일체식인, 필터 지지부 (80) 를 포함하며, 이는 SCR 촉매 (62) 로부터 나오는 배기 가스의 NOx 에 작용하도록 화학적으로 활성적이다.
유리하게는, 이러한 추가적인 촉매는 환원제로서 탄화수소 물질을 사용함으로써 NOx 에 작용하는 특별한 특성을 갖는다.
대안적으로는, 이러한 추가적인 SCR 촉매는 이러한 필터의 발열반응 (exotherm) 및/또는 NOx 에 작용하도록 하나 이상의 촉매 반응 물질로 함침된 필터 지지부를 포함하는 촉매화 미립자 필터 또는 미립자 필터에 의해 교체될 수 있다. 이러한 경우, 탄화수소 물질은 이러한 필터에 존재하는 미립자 물질의 연소를 위해 요구되는 발열반응을 발생시키고 및/또는 촉매화 미립자 필터에 저장되는 NOx 를 환원하는데 사용된다.
이하의 설명의 나머지 부분에서, 단지 실시예로서, 배기 라인 (L) 이, 배기 가스 입구 (화살표 A) 와 배기 가스 출구 (화살표 S) 사이에서 이러한 순서로, 메인 촉매로서 나타내는 SCR 촉매 (62), 및 추가적인 SCR 촉매 (72) 를 갖는 것으로 간주한다.
단독 도면에 나타낸 것과 같이, 가스 상태의 유체를 통 (50) 의 외부로 전달하는 출구 라인 (52) 은 메인 촉매 (62) 의 입구 박스 (66) 로부터 상류에 위치되는 배기 튜브 (60) 의 일부의 암모니아 함유 환원제를 위한 분사 지점 (82) 에서 끝나고, 따라서 암모니아 함유 환원제를 위한 분사 수단을 형성한다. 배기 라인 안으로 탄화수소계 환원제를 공급하기 위한 수단을 형성하기 위해, 액체 유체 출구 라인 (54) 은 배기 튜브 (60) 의 분기 연결부 (84) 에서 끝난다. 이러한 분기 연결부는 메인 촉매 출구 박스 (68) 와 추가적인 촉매 입구 박스 (76) 사이에 배치된다. 수성 액체 출구 라인 (40) 은, 출구 박스 (78) 와 배기 가스 출구 (화살표 S) 사이에, 추가적인 촉매로부터 하류에 배치되는 연결 파이프 (86) 에서 끝나고, 이러한 라인에 이 액체를 위한 흡기 수단을 형성한다.
본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 상기 언급된 라인은 이에 대응하는 박스 안에서 끝날 수 있다. 따라서, 액체 유체 출구 라인 (52) 은 메인 촉매 (62) 의 입구 박스 (66) 안에서 끝날 수 있고, 가스 상태의 유체 출구 라인 (54) 은 추가적인 촉매 (72) 의 입구 박스 (76) 안에서 끝날 수 있고 수성 액체 출구 라인 (40) 은 이러한 추가적인 촉매의 출구 박스 (78) 안에서 끝날 수 있다.
수성 액체 출구 라인 (40) 의 출구는, 도면에 점선 (40a) 으로 나타낸 것과 같이, 또한 자유로울 수 있어서, 해당 액체를 외측으로 방출하거나, 또는 이를 함유하는 화합물과 혼합하기 위해 용기 (10) 에 연결된다 (40b).
설명은 이제 용기 (10) 에 담긴 화합물 (12) 이 헥사메틸렌테트라민 (HMT) 수용액 (C6H12N4 + H2O) 인 실시예를 기본으로 계속된다.
HMT 는, 용이하게 저장되도록, 초기에 고체 상태, 바람직하게는 작은 펠릿 (대략 10 ㎜) 의 형태이다. 이러한 HMT 는 따라서 용기 (10) 에 공급되는 수용액을 얻기 위해 물과 혼합될 수 있다.
대안이 단지 그리고 필요할 때에 물에 펠릿을 용해시키는 단계로 이루어질 수 있고, 이는 저장 용적의 감소의 이점을 제공한다.
이러한 용해를 위해 요구되는 물은, 이하에 설명되는 것과 같이 장치 그 자체로부터 나올 수 있다.
이러한 수용액은 먼저 260℃ 에 근접한 최소 온도로 가열되고, 그리고 바람직하게는 가수 분해 동안 교환기 (18) 를 통과하여 흐름으로써 탄화수소 물질의 균열 또는 반응 온도 미만의 온도로 가열된다.
얻어지는 혼합물은 스팀과 연관된 가스 상태의 포름알데히드 (H2CO) 및 암모니아 (NH3) 를 함유한다. 얻어지는 혼합물은 그 후 압축되기 위해 라인 (22) 을 통하여 압축기 (24) 로 보내어 진다. 바람직하게는, 이러한 압축 범위는 4 ~ 10 바이다.
압축된 혼합물은 그 후 냉각기 (30) 를 통과함으로써 혼합물의 압력에 따라 약 150℃ ~ 약 180℃ 의 온도로 냉각된다. 냉각은 스팀을 응축하고 물 (H2O) 의 액체 상태 및 포름알데히드와 암모니아의 혼합물 (NH3 + H2CO) 을 포함하는 가스 상태의 2 개의 상태의 혼합물을, 라인 (36) 을 통하여 탱크 (34) 안으로 공급하는 효과를 갖는다.
탱크 (34) 에서, 2 개의 상태는 분리되고 이러한 탱크의 바닥부에 담겨 있는 물은 수성 액체 출구 라인 (40) 을 통하여 방출된다. 이러한 물은 그 후 원하는 수용액을 얻도록 안에 들어있는 HMT 펠릿의 적어도 일부를 용해하기 위해 라인 (40b) 을 통하여 용기 (10) 안으로 공급되거나, 또는 자유 액체 출구 라인 (40a) 을 통하여 외측으로, 또는 연결 파이프 (86) 를 통하여 배기 튜브로 보내어진다. 유체 순환 제어 수단 (59) 은 레벨이 탱크 (34) 에서 불충분할 때 라인의 물 순환을 정지시키고 및/또는 원하는 양의 HMT 수용액을 얻도록 용기 (10) 에 보내어지는 물의 양을 조절하는 것을 가능하게 한다.
물론, 후자의 경우 및 분해로부터의 물이 회수되더라도, 충분한 용적의 물이 용기에 담겨 있는 HMT 를 용해하기 위해 먼저 탱크 (34) 에 공급된다.
유체 순환 제어 수단 (59) 은 또한 물을 연결 파이프 (86) 를 통하여 배기 튜브에 및/또는 자유 액체 출구 라인 (40a) 을 통하여 외측에 보내고 및/또는 물을 라인 (40b) 을 통하여 용기 (10) 안으로 공급하는 것을 가능하게 하도록 설계될 수 있다.
이러한 탱크의 정상부에 담겨 있는 가스 상태의 혼합물은 가스 출구 라인 (38) 을 통하여 제 2 냉각기 (44) 로 방출되고 이를 통과하여 흘러서 이 혼합물은 주위 온도 근처로 냉각된다.
냉각은 증기 상태의 탄화수소를 액체 상태로 응축하는 것을 가능하게 한다.
이러한 냉각기의 출구에서, 라인 (48) 은, 냉각기 (44) 에서의 냉각에 의한 액체 상태의 탄화수소 (포름알데히드 (H2CO)), 및 가스 상태의 암모니아 (NH3) 인, 2 개의 상태의 혼합물을 통 (50) 을 향하여 전달한다. 이러한 2 개의 상태는 이러한 통에서 바닥에서는 액체 상태의 탄화수소로 및 그의 상부 부분에서는 가스 상태의 암모니아로 분리된다.
가스 상태의 암모니아는 액체 계량 펌프 (58) 가 작동될 때, 특히 차량의 계산기와 같은 제어 수단의 효과 하에서, 가스 상태 유체 출구 라인 (52) 을 통하여 촉매 (62) 로부터 상류인 지점 (82) 에서 배기 라인 안으로 분사된다.
따라서 이러한 암모니아는 고온의 배기 가스와 혼합된다. 따라서 형성되는 혼합물은 메인 SCR 촉매를 통과하여 흐를 때 배기 가스의 NOx 와 반응하고, 따라서 NOx 오염 제거 처리를 제공한다.
유사하게는, 가스 계량 펌프 (56) 가 작동될 때, 액체 탄화수소가 액체 유체 라인 (54) 을 통하여 추가적인 촉매 (72) 의 상류인 배기 라인에 분기 연결부 (84) 를 통하여 보내어 진다.
튜브 (60) 안으로 분사되는 탄화수소는 메인 SCR 촉매로부터 나오는 배기 가스와 접촉하여 기화된다. 이러한 기화된 탄화수소는 추가적인 SCR 촉매를 통과하여 흐를때 환원되지 않은 NOx 와 반응함으로써 배기 가스와 혼합된다. 따라서 이는 NOx 오염 제거 처리를 마무리 짓는 것을 가능하게 한다.
가스 상태의 암모니아 및/또는 액체 상태의 탄화수소는, 하나의 계량 펌프 및/또는 다른 계량 펌프가 엔진 운전 상태와 관련하여 활성적이지 않을 때 그 이후의 사용을 위해 가스 어큐뮬레이터 (90) 및 액체 어큐뮬레이터 (92) 인, 어큐뮬레이터 (accumulator) 에 선택적으로 저장될 수 있다.
추가적인 SCR 촉매 (72) 를 액체 출구 라인 (54) 으로부터의 탄화수소 환원제와 또한 반응하는 산화 촉매화 미립자 필터로 교체하는 것이 가능하다.
이러한 경우, 탄화수소는 촉매에 의해 산화된다. 이러한 반응은 필터에 포집되는 입자의 연소를 개시하는데 사용되는 발열반응을 발생시킨다.
2 개의 촉매가 전략에 따라, 일반적으로 엔진 저온 시동을 위해 사용될 수 있는 것이 지적될 수 있고, 단지 종래의 SCR 촉매 (72) 는 배기 가스 온도가 메인 SCR 촉매 (62) 의 작동을 시작하기에 불충분할 때 출구 라인 (54) 으로부터의 탄화수소와 함께 사용된다. 이러한 가스의 온도가 충분해지자 마자 (약 200℃), 메인 SCR 촉매 (62) 는 출구 라인 (52) 에 의해 전달되는 암모니아와 반응함으로써 활성적으로 되고 추가적인 SCR 촉매 (72) 는 가스 계량 펌프 (56) 를 비활성화시킴으로써 비작동하게 될 수 있다.
물론, 압축기 (24), 계량 펌프 (56, 58) 및 제어 수단 (59) 은 엔진 계산기와 같은 어떠한 수단에 의해, 이러한 계산기의 챠트에 함유된 다양한 오염 제거 전략에 따라 작동되도록 제어된다.
본 발명은 설명된 실시예로 제한되지 않고 이는 본 발명에 의해 커버되는 어떠한 변형예 또는 동등물을 포함한다.
특히, 당업자는 용기 (50) 에서 액체 형태의 암모니아와 가스 형태의 다른 환원제를 얻는 것을 초래하는, 용기 (10) 의 다른 종류의 화합물을 사용하는 것이 고려될 수 있다.
이러한 경우, 액체 출구 라인 (54) 은 분사 지점 (82) 에서 끝나고 가스 출구 라인 (52) 은 분기 연결부 (84) 에서 끝난다.
Claims (15)
- 배기 가스에 의해 가로질러지는 선택적 촉매 환원 촉매 수단 (62) 을 갖는 배기 라인 (L) 및 상기 오염 물질이 상기 촉매 수단을 통과하여 흐를 때 이 오염 물질을 처리하도록 상기 라인에 환원제를 분사하기 위한 분사 수단 (82) 을 포함하는 시스템으로 특히 내연기관의, 배기 가스에 함유되는 오염 물질을 처리하는 방법에 있어서, 상기 방법은 :
- 적어도 가스 상태의 암모니아 함유 환원제, 가스 상태의 다른 환원제 및 스팀의 혼합물로 분해하도록 유기태질소 화합물을 가열하는 단계,
- 스팀을 액체 상태의 물로 응축하고 2 개의 환원제 중 하나의 가스 상태의 환원제 및 액체 상태의 다른 환원제를 얻도록 이 혼합물을 압축, 그 후 냉각하는 단계,
- 이러한 가스의 오염 물질을 처리하기 위해 적어도 상기 촉매 수단 (62) 과 조합하여 배기 라인 안으로 환원제 중 하나를 분사하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오염 물질의 처리 방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 방법은 배기 가스의 오염 물질을 처리하도록 배기 라인에 추가적인 촉매 수단 (72) 을 위치시키고 상기 추가적인 촉매 수단과 조합하여 다른 환원제를 분사하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오염 물질의 처리 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 방법은 액체 상태의 물을 배기 라인 안으로 분사하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오염 물질의 처리 방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 화합물 수용액을 제조하기 위해 액체 상태의 물을 사용하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오염 물질의 처리 방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 외측에 액체 상태의 물을 방출하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오염 물질의 처리 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 방법은, 제 1 냉각 수단 (28) 에 의해, 액체 상태의 물 및 가스 상태의 2 개의 환원제를 얻도록 혼합물을 냉각하고, 그 후 제 2 냉각 수단 (42) 에 의해, 가스 상태의 환원제 및 액체 상태의 다른 환원제를 얻도록 가스 상태의 2 개의 환원제를 냉각시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오염 물질의 처리 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 방법은 유기태질소 화합물을 적어도 암모니아를 함유하는 환원제 및 탄화수소 물질을 함유하는 다른 환원제의 혼합물로 분해시키도록 유기태질소 화합물을 가열하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오염 물질의 처리 방법.
- 내연기관의 배기 가스에 함유되는 오염 물질 처리 시스템으로서, 상기 시스템은 상기 가스에 의해 가로질러지는 선택적 촉매 환원 촉매 수단 (62) 을 갖는 배기 라인 (L) 및 상기 오염 물질을 상기 촉매 수단을 통하여 그의 통로에서 처리하기 위해 상기 라인에 환원제를 분사하기 위한 분사 수단 (82) 을 포함하는 오염 물질 처리 시스템에 있어서, 상기 시스템은, 하나는 암모니아 및 스팀을 함유하는, 적어도 2 개의 가스 상태의 환원제의 혼합물을 얻도록 유기태질소 화합물을 가열하기 위한 수단 (16) 을 갖는 환원제 제조 장치 (D) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염 물질 처리 시스템.
- 제 8 항에 있어서, 상기 시스템은 환원제 중 하나를 분사하기 위한 분사 수단 (84) 과 연관된 추가적인 촉매 수단 (72) 을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 오염 물질 처리 시스템.
- 제 8 항에 있어서, 상기 가스 상태의 2 개의 환원제 중 다른 하나는 탄화수소 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 오염 물질 처리 시스템.
- 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 액체 상태의 물 및 액체 상태의 적어도 하나의 환원제를 얻는 것을 가능하게 하는, 스팀 및 가스 상태의 2 개의 환원제의 혼합물을 냉각시키기 위한 수단 (28, 42) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 오염 물질 처리 시스템.
- 제 8 항에 있어서, 상기 유기태질소 화합물은 암모니아 및 적어도 탄화수소 물질로 분해될 수 있는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 오염 물질 처리 시스템.
- 제 8 항에 있어서, 상기 유기태질소 화합물은 헥사메틸렌테트라민 (C6H12N4) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 오염 물질 처리 시스템.
- 제 8 항에 있어서, 상기 유기태질소 화합물은 암모늄염을 포함하는 것을 특징으로 하는 오염 물질 처리 시스템.
- 제 14 항에 있어서, 상기 암모늄염은 아세트산 암모늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 오염 물질 처리 시스템.
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