MXPA06010480A

MXPA06010480A - Aparato y metodo para almacenar y liberar compuestos aromaticos que contienen azufre a partir de una corriente de combustible de un motor de combustion interna.

Info

Publication number: MXPA06010480A
Application number: MXPA06010480A
Authority: MX
Inventors: Peter D Unger; Gary B Zulauf; Russ Johnson; Ronald P Rohrbach; Daniel E Bause; David R Rockwell
Original assignee: Honeywell Int Inc
Priority date: 2004-03-15
Filing date: 2005-03-15
Publication date: 2006-12-19
Also published as: KR20060129532A; EP1725764A1; ZA200607589B; US7785548B2; WO2005103478A1; US20110210051A1; CN100451323C; US20090188244A1; US7410585B2; BRPI0508845A; JP2007529687A; JP2010248523A; US20050236334A1; CA2560061A1; CN1954144A; JP4589961B2

Abstract

Se describe un filtro de combustible para eliminar compuestos que contienen azufre a partir de una corriente de combustible de la combustion interna. En una modalidad, el filtro de combustible comprende al menos una columna que comprende un adsorbente. En una modalidad ejemplar, el adsorbente es capaz de eliminar los compuestos que contienen azufre, especialmente compuestos aromaticos que contienen azufre, a partir de combustibles usados en motores de combustion interna, especialmente combustibles diesel. Tambien se describe un aparato para extender el ciclo de vida de un dispositivo de control de emisiones de post-combustion. En una modalidad ejemplar, el aparato comprende un filtro de combustible para eliminar los compuestos que contienen azufre desde una corriente de combustible de combustion interna y un dispositivo de control de emision. Finalmente, se escribe un metodo para eliminar los compuestos que contienen azufre desde una corriente de combustible de combustion interna. En una modalidad ejemplar, el metodo comprende hacer pasar un combustible a traves de un filtro de combustible capaz de eliminar los compuestos que contienen azufre, almacenar los compuestos eliminados que contienen azufre, liberar una porcion de los compuestos almacenados que contienen azufre, y enviar la porcion a traves del motor y hacia un dispositivo de control de emisiones.

Description

resultado, la presencia de compuestos que contienen azufre en los combustibles usados en los motores de combustión interna pueden tener efectos nocivos luego de las emisiones de salida, especialmente con respecto a las emisiones de óxido nitroso. Este problema es de particular interés en los vehículos de motor y los sistemas estacionarios que emplean motores diesel .

Los catalizadores en los absorbedores de NOx sufren típicamente procesos regenerativos diseñados para extender la vida esperada del absorbedor de catalizador/NOx. Un primer tipo de proceso regenerativo se diseña para extraer el NOx en la forma de nitrógeno a partir del absorbedor de NOx. En un segundo tipo de proceso regenerativo, los contaminantes tales como los compuestos que contienen azufre se liberan o eliminan. El último proceso se refiere a veces como desulfuración y típicamente se presenta a altas temperaturas luego el proceso de regeneración de NOx. La exposición repetida a tales altas temperaturas pueden afectar de manera adversa la vida esperada del catalizador. La concentración de los compuestos que contienen azufre presentes en la corriente de combustible impacta directamente qué tan a menudo un adsorbedor NOx debe sufrir la desulfuración. Entre más alta la concentración, más a menudo el catalizador de un adsorbedor de NOx debe sufrir la desulfuración. De manera similar, un adsorbedor de NOx tendrá una esperanza de vida más corta entre más a menudo sufre la desulfuración. Sería ventajoso proporcionar un filtro de combustible capaz de minimizar el efecto adverso de contaminantes de azufre en el adsorbedor de NOx. El arte previo ha intentado proporcionar dispositivos que eliminan los combustibles que contienen azufre de las corrientes de combustible del motor de combustión interna. Por ejemplo, la solicitud patente norteamericana, publicación No. US 2002/0028505 Al, los contenidos de las cuales se incorporan aquí como referencia a la misma, describe un aparato de desulfuración a ser montado en automóviles, que se dispone entre un tanque de combustible y un inyector de un motor, el aparato comprende una combinación de un adsorbente compuestos que contiene azufre para adsorber y concentrar el compuesto que contiene azufre y un agente oxidante o catalizador de oxidación del compuesto que contiene azufre para oxidar el compuesto que contiene azufre adsorbido, el aparato además comprende un medio para recuperar y eliminar el óxido que contiene azufre resultante . Sin embargo, permanece una necesidad para dispositivos, especialmente filtros de combustible, que podrían reducir la cantidad de compuestos que contienen azufre en una corriente de combustible de combustión interna a una concentración deseable, especialmente a concentraciones de 3 ppm o menos . Sería ventajoso si tal filtro de combustible se pudiera regenerar, esto es, podría distribuir algo o todo de los compuestos que contienen azufre almacenados para extender el ciclo de vida o capacidad del filtro de combustible. Sería particularmente ventajoso si tal regeneración pudiera ocurrir sin imponer un efecto nocivo sobre el adsorbedor de NOx o luego de las emisiones de salida del motor. Sería deseable también si tal filtro de combustible pudiera extender el ciclo de vida de los adsorbedores de NOx reduciendo la frecuencia de la desulfuración. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En una modalidad, se describe un filtro de combustible para eliminar los compuestos que contienen azufre de una corriente de combustible de combustión interna, el filtro de combustible que comprende al menos una columna que comprende un adsorbente. En una modalidad ejemplar el adsorbente es capaz de eliminar los compuestos que contienen azufre, especialmente compuestos aromáticos que contienen azufre, a partir de combustibles usados en motores de combustión interna, especialmente combustibles diesel. También se describe un aparato para extender el ciclo de vida de un dispositivo de control de emisiones de post-combustión. En una modalidad ejemplar, el aparato comprende un filtro de combustible para eliminar compuestos que contienen azufre de una corriente de combustible de combustión interna, un motor de combustión interna, un dispositivo de control de emisiones de post-combustión, un conducto hueco que conecta el filtro, el motor y el dispositivo de control de emisiones. Un filtro que elimina el azufre capaz de eliminar, almacenar y liberar compuestos que contienen azufre, en donde el filtro es capaz de distribuir algo o todo de los compuestos que contienen azufre almacenado durante un ciclo de regeneración de un dispositivo de control de emisiones, en donde la liberación de los compuestos que contienen azufre sucede durante la regeneración y se presenta sin imponer un efecto nocivo sobre el adsorbedor de NOx o sobre las emisiones de salida o desecho del motor. Un sistema para extender los periodos de tiempo entre los ciclos de regeneración de un dispositivo de control de emisiones, el sistema comprende: un filtro de combustible para eliminar, almacenar y liberar compuestos que contienen azufre a partir de una corriente de combustible; un motor de combustión interna en comunicación fluida con el sistema de combustible y el filtro de combustible; un dispositivo de control de emisión en comunicación fluida con una corriente de salida del motor de combustión interna; y un medio para controlar la liberación de los compuestos que contienen azufre almacenado . Finalmente, se describe un método para eliminar los compuestos que contienen azufre de una corriente de combustible de combustión interna. En una modalidad ejemplar, el método comprende hacer pasar un fluido a través de un filtro de combustible capaz de eliminar los compuestos que contienen azufre, almacenar los compuestos que contienen azufre eliminados, eliminar una porción de los compuestos que contienen azufre almacenados, y enviar la porción liberada a través del motor y hacia un dispositivo de control de emisión de post-combustión. DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 proporciona una ilustración esquemática de una modalidad del filtro de combustible descrito, que comprende una sola columna. La figura 2 ilustra otra modalidad del filtro de combustible descrito, que comprende una sola columna con un lecho de guarda o seguridad. La figura 3 ilustra una modalidad alternativa del filtro de combustible descrito de la figura 2 , que comprende una sola columna con un lecho de guarda o seguridad. La figura 4 proporciona una ilustración esquemática de otra modalidad del filtro de combustible descrito, que comprende una sola columna con lechos duales de guarda o seguridad . La figura 5 proporciona una ilustración esquemática de aún otra modalidad del filtro de combustible descrito, que comprende columnas duales con un sólo lecho de guarda o seguridad . La figura 6 proporciona una ilustración esquemática de otra modalidad del filtro de combustible descrito, que comprende columnas duales con lechos duales de seguridad. La figura 7 ilustra una modalidad alternativa del filtro de combustible descrito de la figura 6, que comprende columnas duales con lechos duales de seguridad. La figura 8 es una gráfica que ilustra la mezcla de gas de entrada en el inicio de la etapa 5. La figura 9 es una gráfica que ilustra la mezcla de gas de salida en el inicio de la etapa 5. La figura 10 es una gráfica que ilustra la actividad de la trampa de NOx empobrecido (LNT) al inicio de la etapa 3. La figura 11 es una gráfica que ilustra la actividad de la trampa de NOx empobrecido (LNT) al final de la etapa 3. La figura 12 es una gráfica que ilustra la actividad de la trampa de NOx empobrecido (LNT) al inicio de la etapa 5. La figura 13 es una gráfica que ilustra la actividad de la trampa de NOx empobrecido (LNT) al final de la etapa 5.

La figura 14 es una gráfica del % de eficiencia de conversión contra el número de la etapa al inicio de la operación normal para la secuencia de prueba de línea base. La figura 15 es una gráfica del % de eficiencia de conversión contra el número de la etapa al final de la operación normal para la secuencia de prueba de línea base. La figura 16 es una gráfica del % de eficiencia de conversión contra el número de la etapa al inicio de la operación normal para la secuencia de prueba de alta concentración de azufre . La figura 17 es una gráfica del % de eficiencia de conversión contra el número de la etapa al final de la operación normal para la secuencia de prueba de alta concentración de azufre . La figura 18 es una ilustración esquemática de un motor de combustión interna y el adsorbedor de NOx con un filtro de combustible de acuerdo con las modalidades ejemplares de la presente invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES EJEMPLARES Se describe un filtro de combustible que es capaz de eliminar el compuesto que contiene azufre de la corriente de combustible de un motor de combustión interna a una concentración igual o menor que 3 ppm y almacenar el compuesto que contiene azufre eliminado. El filtro es capaz de regeneración porque al menos una porción del compuesto que contiene azufre almacenado se libera cuando la capacidad de almacenamiento del filtro se reduce. Como se usa aquí, el filtro pretende describir un filtro de combustible diseñado para eliminar y posteriormente liberar los compuestos que contienen azufre encontrado en los combustibles. Se entiende que de acuerdo con las modalidades ejemplares, se proporciona un filtro de combustible separado para eliminar los contaminantes del combustible (por ejemplo, un filtro de combustible para eliminar compuestos que no son de azufre o típicos) . Alternativamente, un solo filtro de combustible configurado tanto para eliminar como liberar los compuestos que contienen azufre y se contempla la filtración de otros contaminantes para estar dentro del alcance de las modalidades alternativas de la presente invención. Las formas singulares "un" , "uno" y "el" incluyen referentes plurales a menos que se establezca claramente en el contexto de otra forma. "Opcional" u "opcionalmente" significa que el evento o circunstancia descrita posteriormente puede o no puede presentarse, y que la descripción incluye instancias donde el evento se presenta y casos donde no. El modificador "aproximadamente" usado en conexión con una cantidad es incluyente del valor establecido y tiene el significado indicado por el contexto (por ejemplo, incluye el grado de error asociado con medición de la cantidad particular) . Se puede usar el filtro de combustible descrito con los motores de combustión interna empleado tanto en los vehículos de motor y sistemas estacionarios. Los ejemplos ilustrativos de sistemas estacionarios incluyen generadores y plantas de energía. Los ejemplos ilustrativos de vehículos de motor incluye automóviles, camiones, botes, artefactos de agua personales, semi-camiones, dispositivos de construcción tales como bulldozers o explanadoras y grúas, pequeños dispositivos de motor tales como cortadoras de césped y tractores, y similares, en donde el filtro de combustible de remoción de azufre es parte de un sistema a bordo. Una modalidad ejemplar es una aplicación vehicular en donde el filtro para eliminar azufre es parte de un sistema de control de emisiones en donde el filtro libera los compuestos que contienen azufre capturados en la corriente de combustible durante un proceso de regeneración de un adsorbedor NOx, en donde la regeneración del adsorbedor NOx se conduce de acuerdo con las tecnologías conocidas para aquellos hábiles en las técnicas relacionadas. Los motores de combustión interna se pueden energizar por cualquier combustible orgánico adecuado. En una modalidad, el combustible será gasolina o combustible diesel . En una modalidad ejemplar, el combustible será combustible diesel.

Los compuestos que contienen azufre eliminados por el filtro de combustible descrito pueden ser en general cualquier compuesto que contiene azufre, normalmente encontrado en combustibles dirigidos para uso en motores de combustión interna. En una modalidad ejemplar, el compuesto que contiene azufre eliminado por el filtro descrito será un compuesto aromático que contiene azufre. Los compuestos que contienen azufre ilustrativos eliminados por el filtro de combustible descrito incluyen benzotiofeno, dibenzotiofeno y derivados de los mismos. Los filtros de combustible descritos pueden eliminar uno o más de tales compuestos de una corriente de combustible . El filtro de combustible descrito y el método se pueden usar en combinación con combustibles disponibles comercialmente, ya sea combustibles con "alta" concentración de azufre o "baja" concentración de azufre. En una modalidad, las corrientes de combustible no filtradas pueden comprender concentraciones de azufre desde aproximadamente 6 ppm a 500 ppm. En otra modalidad, los filtros descritos y el método se pueden usar con corrientes de combustible no filtradas que tienen concentraciones de azufre desde aproximadamente 15 ppm o menos. En una modalidad ejemplar, los filtros descritos y el método se pueden usar con corrientes de combustible no filtradas que tienen concentraciones de azufre desde aproximadamente 9 ppm o menos. En una modalidad, los filtros descritos y el método se pueden usar con las corrientes de combustible no filtradas que tienen concentraciones de azufre desde aproximadamente 6 ppm a aproximadamente 15 ppm. En una modalidad, el método descrito resultará en corrientes de combustible filtrado que tienen una concentración reducida de azufre, especialmente concentraciones de azufre de 3 ppm o menos . En una modalidad ejemplar, el filtro de combustible comprenderá al menos una columna que comprende un adsorbente . Como se ilustra en la figura 1, al menos una columna 10 tendrá una primera abertura 10 a través de la cual el combustible no filtrado entrará a la columna 10 y una segunda abertura 14 a través de la cual el combustible filtrado saldrá de la columna 10. Durante la operación normal del filtro de combustible, la concentración de un compuestos que contiene azufre en el combustible que sale de la abertura 14 será menos que la concentración del compuestos que contiene azufre en el combustible que entra a la abertura 12. Los adsorbentes ilustrativos incluyen una o más de carbón activado, zeolitas, arcilla, arcilla ácida, arcilla activa, gel de sílice, dióxido de silicio, alúmina, óxido de aluminio, material poroso de sílice mesoporosa (FSM) , mezclas de las mismas, y similares. En una modalidad, el adsorbente comprenderá al menos uno de alúmina u óxido de aluminio. En una modalidad ejemplar, el adsorbente consistirá de alúmina. En otra modalidad ejemplar, el filtro de combustible descrito comprenderá además al menos un lecho 16 de seguridad como se ilustra ya sea en la figura 2 o figura 3. Como se ilustra en la figura 2, al menos un lecho 16 de seguridad puede tener una primera abertura 18 a través de la cual entra el combustible al lecho de seguridad, y una segunda abertura 20 a través de la cual sale el combustible del lecho de seguridad. En esta modalidad, el lecho 16 de seguridad se conectará a al menos una columna 10 via un conducto 22 hueco a través del cual el combustible puede pasar y transferirse. Alternativamente, en otra modalidad como se ilustra en la figura 3, al menos un lecho 16 de seguridad se puede unir de manera contigua a la columna 10 tal que el combustible entre a través de la primera abertura 16, pase a través de tanto el lecho 16 de seguridad como de la columna 10, y salga posteriormente a través de la segunda abertura 14 de la columna 10. En otra modalidad ilustrada en la figura 4, el filtro de combustible descrito puede comprender al menos una columna 10 que se ha enlazado a dos lechos 24 y 26 de seguridad vía los conductos 28 y 30. En esta modalidad, el combustible entrante puede entrar a uno o ambos de los lechos 24 y 26 de guarda o seguridad. Después de salir desde uno o ambos de los lechos 24 y 26 de guarda, el combustible se transferirá a la columna 10 vía el conducto 30. En esta modalidad, el combustible que entra a la columna 10 pasará a través de la primera abertura 12 y sale de la columna 10 vía la segunda abertura 14. En otra modalidad ilustrada en la figura 5, el filtro de combustible puede comprender columnas duales 32 y 34 y un solo lecho 44 de seguridad. Las columnas duales 32 y 34 tienen respectivamente primeras aberturas 36 y 38 a través de la cuales puede entrar el combustible, y segundas aberturas 40 y 42 a través de la cuales puede salir el combustible. Un solo lecho 44 de seguridad está conectado a las columnas 32 y 34 duales vía el conducto 46. El conducto 46 en una modalidad, tendrá los conductos 48 y 50 arreglados de tal manera que el combustible puede entrar en una o ambas columnas 32 y 34, ya sea secuencial o simultáneamente. Finalmente, como se ilustra en las figuras 6 y 7, el filtro de combustible descrito puede comprender dos lechos 52 y 54 de seguridad y dos columnas 56 y 58. Como se discutió arriba con respecto a la modalidad de la figura 2, los lechos 52 y 54 de seguridad se pueden conectar respectivamente a las columnas 56 y 58 vías los conductos 60 y 62. Alternativamente, los lechos 52 y 54 de seguridad se pueden unir directamente a las columnas 56 y 58 sin el uso de conductos huecos. Como se discutió arriba con respecto a las figuras 4 y 5, el combustible puede entrar en uno o ambos lechos 52 y 54 de seguridad así como una o ambas columnas 56 y 58. Además, para el filtro de combustible descrito, la invención proporciona un método para eliminar un compuestos que contiene azufre de una corriente de combustible para combustión interna. El método comprende eliminar el compuesto que contiene azufre desde un combustible haciendo pasar el combustible a través de un filtro de combustible capaz de eliminar un compuesto que contiene azufre, almacenar el compuesto que contiene azufre eliminado, liberar una porción del compuesto del compuesto que contiene azufre almacenado, y enviar la porción a un dispositivo de control de emisión. Un compuesto que contiene azufre se elimina de una corriente de combustible conforme el combustible se hace pasar a través del filtro de combustible descrito. En una modalidad ejemplar, el compuesto que contiene azufre se elimina conforme el combustible se hace pasar a través de al menos una columna que comprende un adsorbente como se discutió arriba. El compuesto que contiene azufre eliminado desde una corriente de combustible por el filtro de combustible descrito se almacenará por el filtro de combustible. En una modalidad ejemplar, el compuesto que contiene azufre eliminado se almacenará en al menos una columna que comprende el adsorbente .

En una modalidad especialmente ejemplar, el compuesto que contiene azufre eliminado se almacenará en el adsorbente. Se apreciará que a través de la vida de un motor de combustión interna, el filtro de combustible descrito eliminará una cantidad del compuesto que contienen azufre . En algún punto, el adsorbente puede ser incapaz de almacenar cualquier compuesto que contiene azufre adicional aunque se desea almacenamiento adicional. En tal punto, se puede regenerar el filtro de combustible descrito. Los ejemplos no limitantes para determinar cuando el filtro del fluido se ha vuelto saturado con los compuestos que contienen azufre son: medir vía los detectores el contenido de azufre del combustible antes y después del filtro de combustible en donde la medición del azufre es igual o cercano a aquellos de la medición que entra al filtro, indicará que el filtro no está eliminando el azufre del combustible; proporcionar detectores para determinar cuanto azufre está poniendo el motor en la corriente de salida; proporcionar detectores en el tanque de almacenamiento del combustible para determinar la línea base en partes por millón del azufre en el combustible del vehículo; y proporcionar detectores de presión antes y después del filtro de combustible, en donde cualquiera de los métodos antes mencionados se facilitan a través del microprocesador o controlador y varios detectores que se comunican entre sí como se ilustra en la figura 18. La regeneración del filtro de combustible como se usa aquí se refiere a la liberación de al menos una porción del compuesto que contiene azufre. Tal liberación o regeneración se puede completar por uno o más métodos . En una modalidad ejemplar, la regeneración del filtro de combustible puede ser realizada por el calentamiento del filtro de combustible a una temperatura elevada. En una modalidad, al menos una columna del filtro de combustible se calentará por un elemento de calentamiento (ilustrado en la figura 18) en donde ya sea el miembro adsorbente del filtro de combustible, el combustible o ambos se calientan a una temperatura que es mayor que la temperatura de operación normal más alta de la corriente de combustible, en donde los compuestos que contienen azufre capturado, se liberarán en la corriente de combustible. En una modalidad ejemplar, el elemento de calentamiento es un elemento de calentamiento de tipo resistivo en donde una corriente o voltaje aplicado desde un suministro de energía se usa para incrementar la temperatura del combustible o el material adsorbente para liberar los compuestos que contienen azufre capturado. Por supuesto, se contemplan otros dispositivos de calentamiento equivalentes para usarse en modalidades ejemplares de la presente invención. En una modalidad ejemplar, al menos una columna del filtro de combustible se calentará a una temperatura que es igual o mayor que aproximadamente 100 °C. En otra modalidad, al menos una columna del filtro de combustible se calentará a una temperatura que es igual o menor que el punto de ebullición del combustible. En otra modalidad, el filtro de combustible se puede regenerar por el uso de una corriente de combustible calentado o por desplazamiento por un solvente diferente del combustible, en donde el solvente se libera de un depósito de solvente en comunicación fluida con la corriente de combustible y es capaz de liberar los compuestos que contienen azufre capturado del número de adsorbente. En una modalidad ejemplar, el solvente se libera del depósito y luego se recaptura por un filtro adecuado o alternativamente el solvente es un material capaz de ser consumido por el motor de combustión interna sin dañar el mismo o los dispositivos de control de emisión asociado. La porción del compuesto que contiene azufre almacenado liberado por la regeneración del filtro de combustible se envía a través de un motor de combustión interna y en el dispositivo de control de emisión, un dispositivo de control de emisión de post-combustión. El dispositivo de control de emisión como se usa aquí se refiere a adsorbedores de óxido de nitrógeno o "NOx" usados para eliminar los óxidos de nitrógeno desde las corrientes de salida de ambos motores de combustión móvil o interna estacionaria. En una modalidad, el dispositivo de control de emisiones será una trampa de NOx empobrecido o LNT. La "post-combustión" se refiere a un dispositivo colocado para recibir los productos de combustión de un motor de combustión interna, es decir, localizada corriente abajo del motor de combustión interna. En una modalidad ejemplar, la porción de liberación se enviará a través del motor y hacia el dispositivo de control de emisión de modo que entre al dispositivo de control de emisión a un tiempo u operación en el ciclo de operación del dispositivo cuando se minimiza el efecto de la concentración incrementada de azufre. Un ejemplo no limitante de tal tiempo de operación se ilustra en el Ejemplo y Figuras adjuntos. En otra modalidad, la porción se puede enviar a través del motor y hacia un dispositivo de emisión de post-combustión tal como un adsorbedor de NOx a un tiempo durante su ciclo que es menos sensible a altos niveles de' azufre. Un ejemplo no limitante de tal tiempo de operación se ilustra en el Ejemplo y la Figura anexos. En una modalidad más preferida, la porción de compuesto que contiene azufre liberada por la regeneración del filtro de combustible descrito se enviará al adsorbedor de NOx a un tiempo cuando el adsorbedor de NOx y/o el catalizador del adsorbedor de NOx sufra un proceso regenerativo ya sea para el NOx o la desulfuración.

Los catalizadores en los adsorbedores de NOx sufren típicamente el proceso regenerativo diseñado para incrementar la eficiencia del catalizador/adsorbedor de NOx. Un primer tipo de proceso regenerativo se diseña para convertir los óxidos de nitrógeno a nitrógeno. En un segundo tipo de proceso regenerativo, los contaminantes tales como los compuestos que contienen azufre se evacúan. El proceso posterior se refiere algunas veces como desulfuración y se presenta típicamente a altas temperaturas tales como aquellas descritas en el Ejemplo anexo. Por supuestos, se entiende que las modalidades ejemplares de la presente invención puede incluir temperaturas mayores o menores que aquellos ilustrados en el Ejemplo y las Figuras anexas . En una modalidad ejemplar, la porción del compuesto que contiene azufre liberado por la regeneración del filtro de combustible descrito se enviará al adsorbedor de NOx a un tiempo cuando el adsorbedor de NOx y/o el catalizador del adsorbedor de NOx sufre un proceso regenerativo que resulta en la remoción o eliminación de ácidos nitrosos vía la reducción.

En una modalidad ejemplar, la porción del compuesto que contiene azufre liberado por la regeneración del filtro de combustible descrito se enviará a un adsorbedor NOx a un tiempo cuando el adsorbedor de NOx y/o el catalizador de NOx sufre un proceso regenerativo que resulta en la liberación de compuestos que contienen azufre, es decir, la desulfuración. En una modalidad ejemplar, la liberación de la porción y su envío al dispositivo de control de emisión ocurrirá a través de un periodo corto de tiempo en relación al periodo de regeneración del filtro de combustible. En una modalidad ejemplar, el periodo de regeneración del filtro de combustible se aproxima al periodo de regeneración del dispositivo de control de emisión. De acuerdo con las modalidades ejemplares de la presente invención, el periodo de regeneración del dispositivo de control de emisión se maximizará conforme el filtro de combustible reducirá la cantidad de azufre que se deposita en el adsorbedor de NOx entonces, los periodos de regeneración pueden ser menos frecuentes y a intervalos más largos . También se describen aquí un método y un aparato para extender el ciclo de vida de un dispositivo 70 de control de emisión en comunicación fluida con la salida de un motor 72 de combustión interna. Este aparato o sistema incluye el filtro de combustible descrito para eliminar y almacenar los compuestos que contienen azufre desde una corriente de combustible de la combustión interna ilustrado esquemáticamente en la figura 18. Como se ilustra, el motor de combustión interna recibe el combustible de un tanque 74 de almacenamiento de combustible vía el filtro de combustible. Un ejemplo no limitante de un aparato, método o medio para monitorear y controlar la liberación de los compuestos que contienen azufre almacenado en la corriente de combustible como se ilustra en la figura 18. En una modalidad, el dispositivo de control de emisiones es un dispositivo de control de emisiones de post-combustión que recibe los productos gaseosos de combustión de la cámara de combustión del motor de combustión interna. En una modalidad ejemplar, el aparato, el método o medio para monitorear y controlar la liberación de compuestos que contienen azufre es un aparato de control a bordo que comprende una pluralidad de detectores 78 que proporciona cada uno señales a un microprocesador o controlador 80 que comprende la lógica programable que se configura para recibir señales desde la pluralidad de detectores y proporcionar señales al filtro de fluido y su elemento calentador asociado, el motor de combustión interna, el suministro de combustible y los sistemas de ignición varíen la mezcla del flujo de aire y combustible, si es necesario (por ejemplo, la operación de empobrecimiento y enriquecimiento para incrementar la temperatura de salida) y los elementos de calentamiento del dispositivo de control de emisiones en donde y luego de recibir las señales apropiadas (por ejemplo, la capacidad del filtro de combustible de filtrar el azufre alcanzada y el dispositivo de control de emisiones que opera en un modo de desulfuración o regeneración) el microprocesador instruirá la liberación del azufre en la corriente del fluido en donde el mismo se puede recibir por el dispositivo de control de emisiones sin afectar adversamente la misma. Se entiende que un controlador que opera en respuesta a un programa de computadora puede implementar el procesamiento de la descripción anterior. Para realizar las funciones prescritas y el procesamiento deseado, así como los cómputos para los mismos, el controlador puede incluir, pero no limitarse a, un (os) procesador (es) , computador (as) , memoria, almacenamiento, registro (s), temporización, interrupción (es) , interfaces de comunicación, y interfaces de señales de entrada/salida, asi como combinaciones que comprende al menos uno de los anteriores . Como se describió arriba, los algoritmos para implementar las modalidades ejemplares de la presente invención se pueden moralizar en la forma de procesos y aparatos implementados por computadora para practicar aquellos procesos. Los algoritmos también se pueden incorporar en la forma de códigos de programa de computadora que contienen instrucciones incorporadas en medios tangibles, tales como disquetes, CD-ROMs, discos duros o cualquier otro medio de almacenamiento legible por computadora, en donde cuando el código del programa de computadora se carga y ejecuta por una computadora y/o controlador, la computadora se vuelve un aparato para practicar la invención. Los sistemas existentes que tienen memorias reprogramables (es decir, memorias flash) que se pueden actualizar para implementar varios aspectos del código de comando, los algoritmos también se pueden incorporar en la forma de códigos de programa de computadora, por ejemplo, si se almacena en un medio de almacenamiento, cargado en y/o ejecutado por una computadora, o transmitido a través de algún medio de transmisión, tal como a través de cables eléctricos o cableado, a través de fibras ópticas, o vía la radiación electromagnética, en donde, cuando el código del programa de computadora se carga y se ejecuta por una computadora. Cuando se implementa en un microprocesador de propósitos generales, los segmentos del código del programa de computadora configuran el microprocesador para crear circuitos lógicos específicos. Estas instrucciones pueden residir, por ejemplo, en la RAM de la computadora o controlador. Alternativamente, las instrucciones pueden estar contenidas en un dispositivo de almacenamiento de datos con un medio legible por computadora, tal como un disquete de computadora. O las instrucciones se pueden almacenar en una cinta magnética, disco duro convencional, memoria electrónica de solo lectura, dispositivo de almacenamiento óptico u otro dispositivo de almacenamiento apropiado de datos. En una modalidad ilustrativa de la invención, las instrucciones ejecutables por computadora pueden ser líneas del código compatible C++ compilado. En una modalidad ejemplar el controlador incluye la lógica para evaluar las señales de la pluralidad de detectores para determinar si el azufre del filtro de combustible se va a liberar en la corriente de combustible durante un proceso de desulfuración o regeneración del dispositivo de control de emisiones. En una modalidad no limitante, un medio para controlar la liberación del azufre comprenderá un circuito y detector para identificar una presión o temperatura predeterminados en ya sea el motor o el dispositivo de control de emisiones que señala el tiempo apropiado para la liberación. Aunque la invención se ha descrito con referencia a una modalidad preferida, se entenderá por aquellos hábiles en la técnica que se pueden hacer varios cambios y se pueden sustituir por elementos del mismo sin alejarse del alcance de la invención. Además, se pueden hacer modificaciones para adaptar una situación o material particular a las enseñanzas de la invención sin alejarse del alcance esencial de la misma. Por lo tanto, se pretende que la invención no sea limitada a la modalidad particular descrita como el mejor modo contemplado para llevar a cabo esta invención, pero que la invención incluirá todas las modalidades que caen dentro del alcance de las reivindicaciones anexas . EJEMPLO La siguiente prueba se realizó para determinar si el azufre almacenado purgado de un filtro de combustible e inyectándolo en el motor justo antes o durante la desulfuración de un LTN es nocivo para la vida del LNT. La teoría es que durante la desulfuración, el LNT está bajo una condición reductora y se puede evaluar a temperatura elevada de modo que no se retendrá la alta concentración de azufre en el gas de desecho en el LNT y no será nocivo para el LNT . Un catalizador de LNT de tamaño completo de Johnson Matthey se envejeció o curó hidrotérmicamente en un horno a 700°C durante 24 horas. Se cortaron dos núcleos de 2.54 cm (1 pulgada) por 5.08 cm (2 pulgadas) de longitud del catalizador de tamaño completo . Se instaló un núcleo instalado en un reactor Universal Synthetic Gas Reactor™ (USGR™) de Southwest Research Institute (SwRI) de San Antonio, TX. El catalizador se probó entonces siguiendo las secuencias del plan de prueba dadas en las Tablas 1 y 2. Las mezclas de gas empleadas se establecen en la Tabla 3.

Tabla 1. PROGRAMACIÓN DE PRUEBA DE REALIZACIÓN LNT DE LINEA BASE ETAPA DESCRIPCION 1 Operación LNT normal durante una hora 2 Desulfuración durante cinco minutos 3 Operación de LNT normal durante una hora 4 Desulfuración durante cinco minutos 5 Operación de LNT con exposición de 75 ppm de S02 por una hora 6 Desulfuración por cinco minutos 7 Operación de LNT normal por una hora 8 Desulfuración por cinco minutos 9 Operación de LNT normal durante una hora 10 Desulfuración por cinco minutos Operación normal = 400°C, Desulfuración = 650°C Velocidad espacial = 40,000 hr"1 Tabla 2. PROGRAMACIÓN DE PRUEBA DE REALIZACIÓN DE LNT DE EXPOSICIÓN A ALTA CONCENTRACIÓN DE AZUFRE ETAPA DESCRIPCION 1 Operación LNT normal durante una hora 2 Desulfuración por quince minutos con 75 ppm de S02 + un minuto a 0.6 de S02. (1) 3 Operación de LNT normal durante una hora 4 Desulfuración por quince minutos con 75 ppm de S02 + un minuto a 0.6 de S02. (2) 5 Operación de LNT con exposición de 75 ppm de S02 por una hora 6 Desulfuración por quince minutos con 75 ppm de S02 + un minuto a 0.6 de S02. (3) 7 Operación LNT normal por una hora 8 Desulfuración por quince minutos con 75 ppm de S02 + un minuto a 0.6 de S02. (4) 9 Operación de LNT normal durante una hora 10 Desulfuración por quince minutos con 75 ppm de S02 + un minuto a 0.6 de S02. (5) Operación normal = 400 °C, Desulfuración = 650 °C Velocidad espacial = 40,000 hr"1 Tabla 3. MEZCLAS DE GASES USADOS Se simularon niveles de azufre con SO2 en la corriente del gas ÜSGR. Para un nivel objetivo de azufre en el combustible de 15 ppm, y una operación del motor a un AFR de 25:1, el nivel de azufre de salida o desecho se estableció en 0.6 ppm. Se obtuvo la concentración de S02 del gas de desecho objetivo usando un cilindro que contiene 10.3 ppm de S02 combinado con 6006 ppm de NO. Cuando la concentración de NO se ajustó a 350 ppm, el S02 fue de 0.6 ppm. Las concentraciones para NO, CO, CO2, C2H4 y H20 se fijaron y midieron usando un analizador infrarrojo de Transformada de Fourier (FTIR) . La concentración de 02 se ajustó y midió usando un analizador polarográfico estándar. Se adoptó un ciclo de empobrecimiento de 27 segundos y enriquecimiento de 7 segundos porque dio eficiencias de conversión de N0X cercanas al 90 por ciento con el LNT envej ecido . La primera secuencia de pruebas realizadas fue la secuencia de línea base. En esta secuencia, se usó bajo contenido de azufre en todo el proceso, excepto en la etapa 5, donde el LNT se expuso a 75 ppm de S02 durante una hora. Los objetivos principales de la secuencia de prueba de línea base fueron: (i) determinar si la realización del LNT se podrían mantener dentro de límites aceptables a través de varios ciclos de operación normal/desulfuración; (ii) determinar si la realización de LNT tuvo un impacto negativo por la exposición a alta concentración de azufre a través de un periodo de una hora de por lo demás operación normal; y (iii) determinar si la realización de LNT se restauró efectivamente por la etapa de desulfuración después de la exposición a alta concentración de azufre . La figura 8 muestra las concentraciones de gas de entrada en el inicio de la etapa 5 como un ejemplo. La figura 9 muestra las concentraciones de gas de salida en el mismo punto en la secuencia de prueba. Nótese que la concentración de 75 ppm de S02 en la entrada, pero S02 no medible en la salida indicando el almacenamiento completo en el LNT, o la conversión del S02 a otra forma. La formación del ciclo pobre/rico también es muy aparente. Las mediciones se tomaron en el inicio de cada hora de operación normal, y otra vez al final de la hora. Las figuras 10 y 11 muestran las especies que contienen nitrógeno medidas al inicio y al final de la etapa 3. La etapa 3 fue una etapa con un bajo contenido de azufre (0.6 ppm) , de modo que no se esperó una desactivación del catalizador de LNT apreciable. Es claro que se realizó el LNT igual al final de la hora como se hizo al inicio. Las figuras 12 y 13 muestran las mismas especies que contienen nitrógeno al inicio y final de la etapa 5. La etapa 5 fue una etapa de alta concentración de azufre (75 ppm) , y se anticipó que la desactivación del catalizador seria aparente al final de esta etapa. La desactivación apreciable es aparente de las gráficas . La figura 14 es una gráfica de resumen de las eficiencias de conversión calculadas para NO, N0X, CO y C2H4 al inicio de cada etapa de operación normal . La figura 15 es una gráfica de resumen de las eficiencias de conversión calculadas para NO, NOx, CO y C2H4 al final de cada etapa de operación normal . No hay datos para la etapa 1 pues esta etapa empieza con los tiempos de los ciclos de empobrecimiento de 28 segundos/enriquecimiento de 2 segundos. Se calculó la eficiencia de conversión promedio de NOx para todos las cinco etapas medidas al inicio de cada hora. La desviación estándar (s) estuvo dentro de dos por ciento. Las gráficas muestran la eficiencia de inicio promedio así como las líneas 2s calculadas, muestran que el catalizador no se desactivó a través del curso de la secuencia de la línea base. Para cada final de cada etapa, es claro que la etapa 5 con exposición de alta concentración de azufre hizo caer la conversión de N0X bien debajo de la línea 2o inferior. Sin embargo, la actividad se recuperó completamente después de le etapa 6 de desulfuración. Entonces, se obtuvieron los tres objetivos de la prueba de secuencia de la prueba de línea base . La segunda secuencia de pruebas realizadas fue la secuencia de alta concentración de azufre de la Tabla 2. Se usó 0.6 ppm de S02 para la operación de LNT normal en las etapas 1, 3, 7, 9 y 11. Se usó 75 ppm de S02 para la operación normal en la etapa 5, y para los primeros 15 minutos de cada desulfuración de 16 minutos. El objetivo principal de esta secuencia fue determinar si se podría exponer el LNT a altos niveles de azufre durante una desulfuración, y mantener la reducción de NOx durante la operación normal . La figura 16 es una gráfica de resumen de las eficiencias de conversión para NO, N0X, CO y C2H4 al inicio de cada etapa de operación normal . La figura 17 es una gráfica de resumen de las eficiencias de conversión para NO, NOx, CO y C2H al final de cada etapa de operación normal . Como para la secuencia de prueba de línea base, la desviación estándar para la eficiencia de conversión de NOx para todas las seis etapas medidas estuvo bien dentro de dos por ciento. Como se esperaba, todos los valores cayeron dentro de las líneas 2o. Para el final de cada etapa es claro otra vez que la etapa 5 de exposición a altas concentraciones de azufre hizo caer la eficiencia de conversión de N0X bien debajo de la línea 2s. La actividad se recuperó al final de la secuencia de prueba con alto contenido de azufre. Así, se estableció que el azufre almacenado en la forma de compuestos que contienen azufre se podría purgar de un filtro de combustible y la inyección hacia un motor de combustión interna justo antes o durante la desulfuración de un dispositivo de control de emisiones tal como un LNT sin detrimento para el LNT.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un método para eliminar un compuesto que contiene azufre a partir de una corriente de combustible de un motor de combustión interna, caracterizado porque comprende: eliminar un compuesto que contiene azufre a partir de la corriente de combustible, haciendo pasar un combustible a través de un filtro de combustible capaz de eliminar el compuesto que contienen azufre; almacenar el compuesto que contiene azufre en el filtro de combustible; y liberar una porción del compuesto que contiene azufre almacenado hacia la corriente de combustible durante un ciclo de regeneración de un dispositivo de control de emisiones.
2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el filtro comprende un adsorbente que elimina, almacena y libera el compuesto que contiene azufre a partir del combustible, en donde la porción se libera por calentamiento del combustible o del adsorbente a una temperatura que liberará el compuesto que contiene azufre a partir del adsorbente .
3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de control de emisiones es un adsorbedor de N0X.
4. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el ciclo regenerativo resulta en la reducción de óxidos nitrosos .
5. El método de conformidad con la reivindicación 3 , caracterizado porque el ciclo de regeneración resulta en la liberación de compuestos que contienen azufre a partir del dispositivo de control de emisiones.
6. El método de conformidad con la reivindicación 2 , caracterizado porque el compuesto que contiene azufre almacenado se almacena en o sobre el adsorbente.
7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de liberación de una porción del compuesto de azufre almacenado, comprende calentar el adsorbente a una temperatura mayor que la temperatura de operación normal del combustible .
8. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el adsorbente se calienta a una temperatura igual a o mayor que 100 °C.
9. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el adsorbente se calienta a una temperatura que es menor que el punto de ebullición del combustible .
10. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el combustible es combustible diesel.
11. Un filtro de combustible para eliminar, almacenar y por lo tanto liberar un compuesto que contiene azufre a partir de una corriente de combustible interna, caracterizado porque comprende al menos una columna que comprende un adsorbente y un elemento de calentamiento para calentar el adsorbente.
12. Un filtro de combustible de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque además comprende al menos un lecho de seguridad.
13. Un filtro de combustible de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque comprende al menos dos columnas que comprenden un adsorbente .
14. Un filtro de combustible de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque comprende al menos dos lechos de seguridad.
15. Un sistema para extender los periodos de tiempo entre los ciclos de regeneración de un dispositivo de control de emisiones, el sistema caracterizado porque comprende: un filtro de combustible para eliminar, almacenar y liberar los compuestos que contienen azufre de una corriente de combustible; un motor de combustión interna en comunicación fluida con el sistema de combustible y el filtro de combustible; un dispositivo de control de emisiones en comunicación fluida con una corriente de desecho del motor de combustión interna; y un medio para controlar la liberación de compuestos que contienen azufre almacenados .
16. El sistema de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el filtro de combustible comprende al menos una columna que comprende un adsorbente .
17. El sistema de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el filtro de combustible además comprende al menos un lecho de seguridad.
18. El sistema de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el filtro de combustible comprende al menos dos columnas que comprenden un adsorbente .
19. El sistema de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el filtro de combustible comprende al menos dos lechos de seguridad.
20. El sistema de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque además comprende un segundo filtro de combustible para filtrar la corriente de combustible en donde el segundo filtro de combustible no está configurado para eliminar, almacenar y liberar el azufre que contiene compuestos de la corriente de combustible y en donde el dispositivo de control de emisión de post-combustión es un adsorbedor de NOx.