WO2021198577A1 - 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

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 Download PDF

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Annabelle COLLIN
Jérôme OBIOLS
Stéphane ZINOLA
David Pasquier
Emmanuelle TRELA-BAUDOT
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Totalenergies Marketing Services
IFP Energies Nouvelles
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Definitions

  • TITLE Use of a composition comprising a reducing agent, a surfactant and a metal compound to prevent deposits in the exhaust lines comprising an SCR catalyst
  • the present invention relates to the use of a particular composition, comprising an NOx reducing agent or a precursor of such an agent, a surfactant and a metallic compound, for preventing the formation of deposits and / or reducing deposits in the pipes.
  • SCR Selective Catalytic Reduction or selective catalytic reduction in French
  • EGR exhaust gas recirculation devices
  • FAP particulate filter type devices
  • the SCR post-treatment consists in reducing the nitrogen oxides NO and NO2 (commonly referred to as NOx) on a catalytic device in which they are brought into contact with a reducing agent.
  • This device contains a catalyst comprising a support generally based on zeolites exchanged with iron or copper. This catalyst promotes the reduction of NOx to nitrogen, by reaction with the reducing agent.
  • a conventional reducing agent is, for example, ammonia (NH3).
  • NH3 ammonia
  • Urea injected at an average exhaust temperature generally of 150 to 400 ° C, releases ammonia through successive thermolysis and hydrolysis reactions.
  • Other ammonia precursor compounds can be used under similar conditions.
  • An injector is usually employed to introduce the aqueous urea solution into the pipe conveying the exhaust gases to the SCR catalyst, upstream thereof.
  • a mixer or mixer, installed between this injector and the SCR catalyst, can be used to improve the vaporization of the spray of aqueous urea solution in the exhaust gas stream.
  • An example of a mixer is described in document SAE 2015-01-1020 (“Advanced Close Coupled SCR Compact Mixer Architecture”, Michelin J. et al.). Two conventional, but non-limiting, examples of the configuration of the SCR post-processing line are described below.
  • the first known as the “underfloor” or “sub-floor” configuration, consists of placing the SCR aftertreatment device downstream of the engine, under the vehicle floor (generally more than 50 cm to 1 m from the outlet of the combustion chamber). It has the advantage of being able to install the post-treatment device in an area where a lot of space is available and thus place it in geometrical conditions more favorable to vaporization of the aqueous urea solution.
  • Another so-called “close-coupled” configuration consists in placing the SCR post-treatment device in the immediate vicinity of the engine (generally less than 50 cm from the outlet of the combustion chamber). Compared to the so-called “underfloor” configuration, this configuration has the advantage of benefiting from higher temperatures in the SCR catalyst, improving its initiation and its efficiency.
  • WO 2008/125745 describes an aqueous solution comprising a major part of a constituent capable of releasing gaseous ammonia above 200 ° C and a minor part of at least one polyfunctional additive, the HLB of which varies from 7 to 17 to limit the formation of cyanuric acid-based deposits in any spraying device intended for the aftertreatment of exhaust gases, more particularly SCR devices.
  • the polyfunctional additives used are in particular ethers of polyalkoxylated fatty alcohols and esters of polyalkoxylated fatty alcohols.
  • EP 2337625 describes a mixture of surfactants making it possible to reduce the diameter of the droplets of an aqueous urea solution, and thus promote its vaporization and the transformation of urea into gaseous ammonia in an SCR system.
  • the proposed solution consists of a mixture of polyalkoxylated fatty alcohols, with controlled degrees of alkoxylation.
  • EP 2488283 describes specific polyalkoxylated fatty alcohol type urea solution additives. These additives are also intended to help reduce the formation of deposits from the decomposition of urea in SCR systems.
  • compositions of the prior art did not make it possible to sufficiently prevent deposits in the pipes conveying the exhaust gases to the SCR device.
  • This composition is expected in particular to be capable of preventing or reducing deposits in the SCR line, more effectively than the compositions of the prior art.
  • composition is also expected to be effective regardless of the configuration of the SCR line, including configurations comprising elbows and / or “close-coupled” type configurations.
  • the Applicant has discovered that the addition, in the aqueous composition containing an agent for reducing nitrogen oxides NOx and / or a precursor of such an agent, of a surfactant and of a particular metal compound as defined above. afterwards, made it possible to achieve the aforementioned objectives.
  • aqueous compositions comprising an NOx reducing agent or a precursor of a reducing agent.
  • NOx such as urea
  • a subject of the present invention is thus the use, for preventing the formation of deposits and / or reducing deposits in the pipe conveying the exhaust gases at the outlet of an engine to a device for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides.
  • an aqueous composition comprising: - at least one reducing agent for nitrogen oxides NOx and / or at least one precursor of such an agent
  • selective catalytic reduction device for nitrogen oxides denotes a device known per se under the name SCR device for “Selective Catalytic Reduction” in English. Such a device comprises a Selective Catalytic Reduction catalyst (also referred to as an SCR catalyst).
  • said composition is used to prevent, limit, prevent the formation of deposits in an SCR exhaust line, and / or to reduce or even eliminate the deposits which have formed. in an SCR exhaust line when using a composition different from that described in the present application.
  • SCR exhaust line or SCR line is meant, in a manner known per se, the pipe which conveys the exhaust gases from the outlet of an engine to a selective catalytic reduction device (SCR device).
  • SCR device selective catalytic reduction device
  • the engine can in particular be chosen from diesel engines, spark ignition engines (including gasoline engines and CNG or natural gas engines for vehicles), and mixed carburetion engines, in particular diesel-gas.
  • the engine is a diesel engine.
  • said composition is used to prevent the formation of deposits and / or reduce deposits in a so-called "close-coupled" SCR exhaust line.
  • the use according to the invention makes it possible to prevent and / or reduce deposits in an SCR exhaust line of any type of engine, including onboard engines and stationary engines.
  • the invention applies in particular both to engines of heavy goods vehicles, construction machinery or agricultural tractors as well as to engines of light vehicles, as well as to engines used in stationary industrial applications.
  • the invention also relates to a process or a method for preventing the formation of deposits and / or reducing deposits in the pipe conveying the exhaust gases at the outlet of an engine to a device for selective catalytic reduction of nitrogen oxides.
  • This method comprises a step of introducing into said pipe an aqueous composition comprising:
  • the method according to the invention therefore comprises a step of introducing a composition as described above into the SCR line, upstream of the SCR device.
  • composition used in the present invention is implemented in the same way and in the same equipment as the compositions of the prior art.
  • This composition is more effective than the compositions of the prior art, in particular aqueous urea solutions, in preventing and reducing the formation of deposits in the SCR lines, whatever their configurations, including in the so-called "close" configurations. - coupled ”.
  • Fa Figure 1 is a schematic representation of a representative test bench of an SCR line.
  • composition used in the invention comprises at least one reducing agent for nitrogen oxides and / or at least one precursor of a reducing agent for nitrogen oxides.
  • reducing agent for nitrogen oxides is meant a compound capable of reducing at least partially, if not entirely, nitrogen oxides (also called NOx to denote the compounds NO and NO2) to nitrogen, under conventional conditions.
  • NOx nitrogen oxides
  • operating an SCR line that is to say in the presence of an SCR catalyst and at a temperature ranging from 150 to 400 ° C.
  • NOx reducing agents there may be mentioned very particularly ammonia (NH3).
  • precursor of a NOx reducing agent is meant a compound capable of releasing a NOx reducing agent under the effect of temperature and / or by catalytic reaction.
  • the SCR exhaust line may include, upstream of the SCR catalytic system, a catalyst whose function is to convert a precursor of a NOx reducing agent into a NOx reducing agent, in particular gaseous ammonia.
  • the reducing agent or the precursor of the reducing agent is chosen from the list consisting of urea, ammonia, formamide, ammonium salts, in particular ammonium formate, carbamate. ammonium, and guanidine salts, in particular guanidinium formate; and preferably from the list consisting of urea and ammonia.
  • urea is used, which is a precursor of a reducing agent.
  • urea has the advantage of being stable, non-volatile, non-explosive and non-flammable. It can be transported without risk, stored and handled by an operator without specific training.
  • the composition has a urea content ranging, preferably, from 25% to 42% by weight, more preferably from 30% to 40% by weight, even more preferably from 31 to 35% by weight and better still from 32% to 33% by mass, relative to the total mass of the composition.
  • the composition contains urea in a content of 32.5 ⁇ 0.7% by mass, in accordance with the specifications of standard ISO 22241-1.
  • the aqueous solution according to the invention is prepared from the commercial product AdBlue®, which is an aqueous solution of urea at 32.5 ⁇ 0.7% by mass.
  • AdBlue® is used in the present description to designate indifferently the well-known commercial products under the following names: Adblue®, DEF, AUS32, ARLA32.
  • aqueous compositions containing urea concentration greater than 32.5% which can then be diluted just before processing. This variant allows savings to be made during the transport of these urea-based compositions.
  • composition used in the invention comprises one or more surfactants, which can be chosen in particular from ionic, nonionic or amphoteric surfactants, soluble in water.
  • the ionic surfactants can be chosen from cationic surfactants and anionic surfactants, and preferably from cationic surfactants.
  • the latter generally comprise a cationic or ionizable nitrogen group in cationic form. They can be chosen in particular from linear alkylamines and alkylammonium, linear diamines, aromatic or saturated heterocycles containing one or more nitrogen atoms, cyclic compounds of imidazole type, etheramines and etheramides, oxyamines and ethoxyamines, taken alone or as a mixture.
  • the amphoteric surfactants can in particular be chosen from amino acids and their imide or amide derivatives, taken alone or as a mixture.
  • the nonionic surfactants are preferably chosen from the following compounds: a) ethers of hydrocarbyl and mono or polyalkylene glycol, b) ethers of hydrocarbyl and polyol, c) esters of fatty acid and of mono or polyalkylene glycol, d) fatty acid esters of mono or polyglycerol, e) and mixtures of these compounds.
  • hydrocarbyl denotes a group chosen from an alkyl, an alkenyl, an alkynyl, an aryl, an aryl-alkyl or “aralkyl”; advantageously, the hydrocarbyl is a C 1 -C 50 group.
  • C 1 -C j alkyl is meant a saturated, linear, branched or cyclic hydrocarbon chain, comprising from i to j carbon atoms.
  • C x -C y alkenyl is meant a linear, branched or cyclic hydrocarbon chain comprising at least one carbon-carbon double bond, and comprising from x to y carbon atoms.
  • C x -C y alkynyl is meant a linear, branched or cyclic hydrocarbon chain comprising at least one carbon-carbon triple bond, and comprising from x to y carbon atoms.
  • C x -C y aryl is meant a functional group which is derived from an aromatic hydrocarbon compound comprising from x to y carbon atoms. This functional group can be monocyclic or polycyclic.
  • aryl C O -C IS can be phenyl, naphthalene, anthracene, phenanthrene and tetracene.
  • C x -C y aralkyl means an aromatic hydrocarbon compound, preferably monocyclic, substituted by at least one linear or branched alkyl chain and in which the total number of carbon atoms of the aromatic ring and of its substituents is from x to y carbon atoms.
  • a C 7 - C 18 aralkyl can be chosen from the group formed by benzyl, tolyl and xylyl.
  • the term “polyol” is understood to mean an oxygenated hydrocarbon compound comprising at least two alcohol functions.
  • the polyols can optionally contain one or more other oxygen functions, such as for example an acetal function, an ether bridge, an ester group.
  • fatty acid denotes, in a manner known per se, a carboxylic acid comprising a linear or branched C4-C30, preferably C 8-C30, alkyl or alkenyl chain.
  • Hydrocarbyl ethers of mono or polyalkylene glycol
  • the mono or polyalkylene glycol hydrocarbyl ethers can be mono ethers or diethers, depending on whether the polyalkylene glycol chain is substituted on one or both ends by a hydrocarbyl group.
  • the mono or polyalkylene glycol hydrocarbyl ethers are advantageously chosen from those comprising a C 1 -C50 hydrocarbyl group and from 1 to 60 alkylene glycol units.
  • hydrocarbyl ethers and mono or polyalkylene glycol ethers are more preferably chosen from the following compounds: mono- or polyalkoxylated hydrocarbyl monoethers of formula (I): R- (Y) n -OH; mono- or polyalkoxylated hydrocarbyl di-ethers of formula (II): R- (Y) m -OR '; Mono- or poly-alkoxylated hydrocarbyl di-ethers of formula
  • alkyl or alkenyl or alkynyl or aryl or aralkyl radical will be used hereinafter for a mono radical (R, R ′) and for a di-radical (R ′′).
  • Y and Y ' are groups chosen independently of one another from the following groups: - (O-CH2-CH2) -, - (0-CH ( CH 3 ) -CH 2 ) - and - (O-CH2-CH2-CH2) -.
  • the groups Y, respectively Y ′ may all be identical or may be different.
  • - (Y) n - can represent a copolymer comprising ethylene oxide and propylene oxide units, such as for example a block copolymer.
  • the groups Y, respectively Y ' are all ethylene oxide of formula - (O-CH2-CH2) -.
  • n represent the degree of alkoxylation of the molecule, and denote, independently of one another, an integer ranging from 1 to 60, advantageously from 1 to 30 , even better from 1 to 20. More preferably, n and m vary from 3 to 15, even better from 5 to 12.
  • R, R ’and R“ are chosen from alkyl and alkenyl groups, linear or branched, preferably linear.
  • R, R ′ and R are chosen from C 5-C32, more preferably C 8-C30, alkyl groups.
  • the compounds of formula (I) can be very particularly chosen from linear or branched polyalkoxylated fatty alcohols comprising from 4 to 30 carbon atoms, preferably 8 to 30 carbon atoms, better still 10 to 24 carbon atoms; and from 5 to 12 ethylene oxide and / or propylene oxide units, preferably ethylene oxide.
  • linear or branched polyalkoxylated fatty alcohols comprising from 4 to 30 carbon atoms, preferably 8 to 30 carbon atoms, better still 10 to 24 carbon atoms; and from 5 to 12 ethylene oxide and / or propylene oxide units, preferably ethylene oxide.
  • R, R ’and R“ are chosen from C4-C 50 alkynyls.
  • this embodiment relates to formula (III), in which R "is a C4-C 50 alkynyl.
  • the compound of formula (III) can be represented by formula (IV) below: in which R1, R2, R3, R4 represent independently of each other H or a C1-C20 alkyl group and x and y independently of each other represent an integer ranging from 1 to 60, preferably from 1 to 30.
  • R, R ’and R“ are chosen from aralkyl groups comprising from 9 to 30 carbon atoms.
  • this embodiment relates to formula (I), in which R represents a group chosen from aralkyls comprising from 9 to 30 carbon atoms.
  • R is chosen from para-alkylphenyls comprising a C 1 -C24, more preferably C3 -C20, and better still C 5 -C 18, alkyl group.
  • the compound of formula (I) can be represented by formula (Y) below: in which R5 represents a C 1 -C 24 , preferably C3-C20, better still C5-C18, alkyl group, and x represents an integer ranging from 1 to 50, preferably from 1 to 30.
  • the compounds of formula (I) can advantageously be mixtures obtained by reaction of R — OH alcohols with n units of ethylene oxide and / or of propylene oxide.
  • n represents the number of moles of alkylene oxide which has been reacted with one mole of alcohol R-OH.
  • the compounds of formula (II) can advantageously be mixtures obtained by reaction of alcohol compounds R-OH with m units of ethylene oxide and / or of propylene oxide followed by an etherification reaction with an alcohol compound.
  • R'-OH. m represents the number of moles of alkylene oxide which has been reacted with one mole of alcohol R-OH.
  • the compounds of formula (III) can be advantageously obtained by reacting a diol HO- R "-OH with (n + m) units of ethylene oxide and / or propylene oxide.
  • n m.
  • M + n represents the number of moles of alkylene oxide which has been reacted with one mole of HO-R "-OH diol.
  • the compounds of formula (I), (II) and (III) are generally in the form of mixtures of compounds having varying degrees of alkoxylation.
  • hydrocarbyl ethers and polyols are advantageously chosen from ethers derived from an alcohol comprising a C1-C50 alkyl or alkenyl group, preferably C3-C40, more preferably C5-C32, even better C8-C30 , and a polyol.
  • the polyols referred to here are different from mono and polyalkylene glycols.
  • the polyol is chosen from compounds belonging to the carbohydrate family and their oligomers.
  • the polyol is chosen from cyclic carbohydrate compounds, such as, for example, glucopyranose oligomers.
  • the invention relates in particular to ethers of hydrocarbyl and cyclic polyglucoside.
  • alkyl polyglucosides can be cited such as the product marketed under the name Triton CG650 ® by the company Dow Chemical.
  • the polyol is glycerol or a glycerol oligomer, for example an oligomer comprising 2 to 30 glycerol units, preferably from 3 to 20 glycerol units.
  • a glycerol oligomer for example an oligomer comprising 2 to 30 glycerol units, preferably from 3 to 20 glycerol units.
  • the fatty acid esters of mono or polyalkylene glycol are molecules resulting from the condensation of at least one fatty acid with 1 to 60 alkylene glycol units, preferably 1 to 50 alkylene glycol units.
  • they result from the reaction of a fatty acid with 1 to 50 ethylene glycol units.
  • Fatty acids are generally molecules comprising an alkyl or alkenyl chain, carrying at its end a carboxylic acid function, and comprising 4 to 30 carbon atoms, preferably 8 to 30 carbon atoms, more advantageously 8 to 24 atoms. of carbon.
  • the fatty acid group can be a single molecule or a mixture corresponding to the fatty acid distribution of an animal or vegetable oil.
  • fatty acids there may be mentioned, without limitation, a saturated fatty acid such as n-caproic acid, caprylic acid, n-capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, isostearic acid, arachidic acid or an unsaturated fatty acid such as palmitoleic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, arachidonic acid or l docosahexaenoic acid.
  • a saturated fatty acid such as n-caproic acid, caprylic acid, n-capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, isostearic acid, arachidic acid or an unsaturated fatty acid such as palmitoleic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, arachidonic acid or l docosahexaenoic acid.
  • the fatty acid esters of mono or polyalkylene glycol advantageously comprise from 3 to 50, more preferably from 5 to 40 alkylene oxide units. Even better, the fatty acid esters of mono or polyalkylene glycol comprise from 3 to 50, preferably from 5 to 40 ethylene oxide units.
  • esters of fatty acids and of polyalkylene glycols mention may be made of the product DUB S PEG 30S (PEG-30 stearate) sold by the company Stéarinerie Dubois. d
  • DUB S PEG 30S PEG-30 stearate
  • the fatty acid esters of mono or polyglycerol are molecules resulting from the condensation of at least one fatty acid with 1 to 60 alkylene glycol units, preferably 1 to 50 glycerol units.
  • the fatty acids are identical to those described in point c) above.
  • the fatty acid esters of mono or polyglycerol advantageously comprise from 3 to 50, even better still from 5 to 40 glycerol units.
  • fatty acid esters and polyglycerol examples include product Polyaldo 10-1-0 KLG ® (polyglycerol laurate) sold by the company Lonza.
  • the surfactant (s) are chosen from nonionic surfactants.
  • R represents a C 3 -C 40 , preferably C 8 -C 30 , even more preferably C 10 -C 24 , alkyl, alkenyl or alkynyl group;
  • Y is selected from: - (O-CH2-CH2) -, - (0-CH (CH 3 ) -CH 2 ) - and - (O-CH2-CH2-CH2) -; and preferably Y denotes - (O-CH2-CH2) -; n is an integer ranging from 1 to 60, preferably from 1 to 30, more preferably from 1 to 20, better from 3 to 15, even better from 5 to 12.
  • the surfactant (s) are advantageously present at a total content ranging from 5 to 10,000 ppm by mass, preferably from 50 to 5,000 ppm by mass, more preferably from 100 to 2,500 ppm by mass, and better still from 200 to 1000 ppm by mass, relative to the total mass of the composition.
  • Organic ionic metal compounds The composition used in the invention comprises at least one organic ionic metal compound of one or more metals chosen from the following metals: Fe, Cu, Ni, Co, Zn, Mn, Mg, V, Sr, Pt, Ce, Ca, Li, Na, and Nb.
  • the composition comprises at least one organic ionic metal compound of one or more metals chosen from Fe, Cu, Ce and Sr, and more preferably from Fe and Cu.
  • Said ionic metal compound is chosen from organometallic compounds. According to a preferred embodiment, said organic ionic metal compound is soluble in the aqueous composition.
  • Said organic ionic metal compounds can be chosen from metal salts of organic anions, in particular from the formates, acetates, citrates, fumarates, succinates and nitrilotriacetates of the aforementioned metals.
  • Said organic ionic metal compounds can be in the form of ligated or chelated metal ions.
  • the organic ionic metal compound may contain one or more ligand (s) of monodentate, bidentate or polydentate nature.
  • the ligand (s) may in particular belong to one of the following families: amino or polyaminocarboxylic acids, aryl- and arylalkylsulfonates, phosphonates, aminoalcohols, or polycarboxylic acids.
  • the organic ionic metal compound may contain one or more organic complexing agent (s).
  • the complexing agent (s) can in particular be chosen from polyaminocarboxylic acids, polycarboxylic acids and sulphonic acids, such as for example the following compounds: DETPA or DTPA (diethylenetriamine pentacetic acid), EDTA (acid diethylenetriamine pentacetic) ethylenediamine tetracetic), HEDTA or HEEDTA (N- (2-hydroxyethyl) ethylenediamine-triacetic acid), MGDA (methylglycine diacetic acid), EDDHA (N, N'-Ethylenebis (2- [2- hydroxyphenyljglycine), NTA (nitrilotriacetic acid) , GLDA (acid
  • N, N-bis (carboxymethyl) -L-glutamic ODS (oxy-disuccinic acid), EDDS (ethylenediamine-N-N '-disuccinic acid), IDA (iminodiacetic acid), EGDTA (ethylene glycol tetracetic acid), Tiron ( 4,5-dihydroxy-1,3-benzenedisulfonic acid), and their salts, in particular ammonium; and mixtures of these compounds.
  • the complexing agent (s) are preferably present in molar excess relative to the stoichiometric amount of the compound.
  • the use of a complexing agent in an overstoichiometric amount makes it possible, among other things, to stabilize the composition. This is all the more important since the pH of aqueous urea solutions naturally tends to increase over time, which gradually induces a change in equilibrium in the complexation of metal salts and the possible sedimentation of metal hydroxides.
  • the molar excess relative to the metal (ie. Overstoichiometry) in agent complexing agent is preferably between 2 and 200%, very preferably between 4 and 100%, even more preferably between 10% and 100%, to guarantee the stability in solution of the metal cations in complexed form.
  • organic ionic metal compounds it is most particularly preferred to use those containing one or more organic complexing agent (s), preferably chosen from polyamino polycarboxylic acids such as in particular DETPA or DTPA (diethylenetriamine pentacetic acid). and EDTA (ethylenediamine tetracetic acid).
  • the metal is present in such an organic ionic metal compound in the form of a salt which can in particular be chosen from formates, acetates, citrates, fumarates, succinates and nitrates.
  • said organic ionic metal compounds contain the organic complexing agent (s) in molar excess of 2 to 200%, preferably 4 to 100%, even more so. preferred from 10% to 100%, based on the stoichiometric amount. According to an embodiment which is also preferred, said organic ionic metal compounds also contain ammonium NH 4 + cations.
  • the organic ionic metal compound (s) are preferably present in the composition in an amount such that the content of the corresponding metal or metals is between 10 and 10,000 ppm, preferably between 20 and 5,000, more preferably between 30 and 500 ppm, and more preferably still between 50 and 100 ppm by mass, relative to the total mass of the composition.
  • the aqueous composition may optionally contain one or more other compounds, other than reducing agents for nitrogen oxides and their precursors, surfactants and organic ionic metal compounds described above.
  • composition can comprise, without limitation, one or more anti-foam additives, one or more organic fluids. miscible or not with water, such as, for example, alcohols, polyols, paraffinic fluids.
  • an anti-foam additive mention may be made, for example, of the product Foam Ban 3588 G® (aqueous solution based on siloxane) sold by the company Munzing.
  • the composition used in the present invention is an aqueous composition, that is, its main component is water.
  • the water content of the composition is preferably in the range from 50 to 90 by mass, preferably from 60 to 80 by mass, and better still from 65 to 70% by mass, relative to the total mass of the mixture. composition.
  • the composition can be prepared in the usual manner by mixing its constituents, preferably at room temperature, typically in a temperature range generally ranging from 10 to 60 ° C.
  • the aqueous composition is prepared from an aqueous solution preformulated urea, such as a known commercial composition under the name AdBlue ® comprising 32.5% by mass of urea.
  • AdBlue ® a known commercial composition under the name AdBlue ® comprising 32.5% by mass of urea.
  • a first embodiment consists in adding the surfactant (s) and the ionic metal compound (s) (s) organic (s) to this preformulated aqueous urea solution, in the amount required to achieve the contents defined above.
  • a second embodiment consists in adding to this preformulated aqueous urea solution a concentrated aqueous urea composition with additives.
  • the concentrated aqueous urea composition with additives comprises the surfactant (s) and the organic ionic metal compound (s) at contents much greater than that of the final aqueous composition introduced into the SCR line, in an aqueous urea solution, preferably at a content of 32.5% by mass of urea.
  • the mixture of the two compositions in one Appropriate ratio to obtain the desired final contents is achieved just before injection into the SCR line.
  • the same embodiments can be implemented from a preformulated aqueous solution of a precursor other than urea.
  • the aqueous composition according to the invention is used to prevent the formation of deposits and / or reduce deposits in the pipe conveying the exhaust gases at the outlet of an engine to a device for selective catalytic reduction of nitrogen oxides or device. SCR.
  • the use according to the invention aims to prevent or reduce deposits in the SCR exhaust line. These deposits are typically deposits of nitrogen compounds, containing the reducing agent (s) for nitrogen oxides and / or their precursor (s), and / or decomposition products of said precursors.
  • the invention aims most particularly to prevent and / or reduce deposits of urea and / or cyanuric acid, and more particularly deposits of cyanuric acid.
  • the use according to the invention makes it possible to reduce or avoid these deposits regardless of the conformation of the SCR line.
  • the invention is particularly, but not limited to, suitable for so-called “close-coupled” and "underfloor” SCR exhaust lines as described above.
  • the composition injected into the SCR line is pumped from one or more conventional storage tanks, known per se.
  • all the components of the composition according to the invention in particular the reducing agent (s) for nitrogen oxides and / or their precursor (s), the compound (s) ( organic ionic metal (s) and the surfactant (s) are formulated in the same aqueous composition at the desired contents, and this composition is introduced into a single reservoir.
  • a first intermediate aqueous composition comprising the reducing agent (s) for nitrogen oxides and / or their precursor (s), at the desired contents in the final composition resulting from the mixture of the two intermediate compositions.
  • This first intermediate composition is introduced into a first reservoir.
  • a second concentrated aqueous intermediate composition with additives is also formulated, comprising the reducing agent (s) for nitrogen oxides and / or their precursor (s) in the desired contents in the final composition resulting from the mixture of the nitrogen oxides.
  • two intermediate compositions, as well as the surfactant (s) and the organic ionic metal compound (s) in a more concentrated content than the desired content in said final composition.
  • This second composition is introduced into a second reservoir, separate from the first reservoir.
  • the two reservoirs feed the same injection system, allowing the mixing of the two intermediate compositions.
  • a vehicle comprising two tanks for the implementation of such a variant is described in particular in EP2541012.
  • the method (or process) according to the invention makes it possible to prevent the formation of deposits and / or to reduce deposits in the pipe conveying the exhaust gases at the outlet of an engine to a device for selective catalytic reduction of oxides of nitrogen.
  • the engine is a diesel engine.
  • This method comprises a step of introducing an aqueous composition as described above into said pipe, downstream of the engine and upstream of the SCR device. This introduction is typically carried out by pumping the composition from one or more reservoirs and by injecting it into said pipe by means of one or more injectors, as described above.
  • Test method The tests were carried out on an SCR 1 test bench, the configuration of which is shown in FIG. 1.
  • An aqueous composition C is sprayed via an injector 2 located slightly behind the flow 3 of the gases. exhaust.
  • the solution droplets 4 then impact on a mixer 5 to facilitate their homogenization and the urea hydrolysis reaction in the hot gas stream.
  • the exhaust line is supplied with air by a hot air generator (not shown), the temperature of the gases and their flow are controlled.
  • Thermocouples placed at the mixer, at the line outlet and near the line allow the monitoring of thermal conditions during the test.
  • the mass of deposits collected on the two following zones was compared: the “injector” zone (nose / injector holder) and the “mixer” zone (upstream / mixer / downstream ).
  • compositions tested were therefore collected and weighed on the “injector” and “mixer” zones of the SCR line. The total mass of the deposits collected for each test was determined. Compositions tested:
  • compositions C1 to C5 were thus obtained, which differ in the nature of the added metal compounds, as detailed in Table 2 below.
  • the amount of metal compound added was determined to result in a metal content of 80 ppm by mass in each composition.
  • the surfactant incorporated in the compositions Cl to C5 is a mixture of polyethoxylated fatty alcohols, commercially available from Arkema under the name ® 1308L Surfaline to 85% by weight of active ingredient.
  • These polyethoxylated fatty alcohols are polyoxyethylenated hydrocarbyl monoethers corresponding to formula (I) defined above, and comprising between 1 and 20 units derived from ethylene glycol and in which the hydrocarbyl group is a C8-C30 alkyl group.
  • 500 ppm of the commercial product Surfaline ® 1308L were used for each composition, which corresponds to a surfactant content of 425 ppm by weight.
  • compositions C1 to C4 according to the invention makes it possible to reduce the formation of deposits, compared with the use of the comparative compositions CO and C5.
  • the analyzes carried out on these deposits have shown that they are essentially made up of urea and urea decomposition products.

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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 métallique ionique organique d'un ou plusieurs métaux choisis parmi les métaux suivants : Fe, Cu, Ni, Co, Zn, Mn, Mg, 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.

Description

DESCRIPTION
TITRE : 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 (Sélective Catalytic Réduction 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 1er septembre 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 Génération Ail 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 Lactors Affecting the Lormation 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 entraîne 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 métallique ionique organique d’un ou plusieurs métaux choisis parmi les métaux suivants : Fe, Cu, Ni, Co, Zn, Mn, Mg, 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 « Sélective Catalytic Réduction » 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 métallique ionique organique d’un ou plusieurs métaux choisis parmi les métaux suivants : Fe, Cu, Ni, Co, Zn, Mn, Mg, Y, 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’entraîne 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.
[FIG 1]
Fa 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 CN un 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 Ci- C 50. Par « alkyle en C i - 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 CÔ-CI S peut 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 C 7 - C 18 peut 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 chaîne alkyle ou alcényle linéaire ou ramifiée en C4-C30 , de préférence en C 8-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 chaîne 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 C 1 -C50 et 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)-, -(0-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 C 5-C32 , plus préférentiellement en C 8-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-C 50.
Avantageusement, ce mode de réalisation concerne la formule (III), dans laquelle R" est un alcynyle en C4-C 50.
Par exemple, selon ce mode de réalisation, le composé de formule (III) peut être représenté par la formule (IV) ci-dessous :
Figure imgf000016_0001
dans laquelle Rl , R2, R3, R4 représentent indépendamment les uns des autres H ou un groupe alkyle en C1-C20 et 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 C 1 -C24, plus préférentiellement en C3 -C20 , et mieux encore en C 5 -C 18.
Selon ce mode de réalisation, le composé de formule (I) peut être représenté par la formule (Y) ci-dessous :
Figure imgf000017_0001
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 :
Figure imgf000017_0002
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’éthérification 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 chaîne 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 nolyglycérol
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 KLG® (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)-, -(0-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 ioniques organiques La composition utilisée dans l’invention comprend au moins un composé métallique ionique organique d’un ou plusieurs métaux choisis parmi les métaux suivants : Fe, Cu, Ni, Co, Zn, Mn, Mg, V, Sr, Pt, Ce, Ca, Li, Na, et Nb.
Selon un mode de réalisation préféré, la composition comprend au moins un composé métallique ionique organique d’un ou plusieurs métaux choisis parmi Fe, Cu, Ce et Sr, et plus préférentiellement parmi Fe et Cu.
Ledit composé métallique ionique est choisi parmi les composés organométalliques. Selon un mode de réalisation préféré, ledit composé métallique ionique organique est soluble dans la composition aqueuse.
Lesdits composés métalliques ioniques organiques 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.
Lesdits composés métalliques ioniques organiques peuvent être sous forme d’ions métalliques ligandés ou chélatés. Ainsi, le composé métallique ionique organique 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 organique 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- hydroxyphenyljglycine), 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-l ,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. 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 ioniques organiques 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 ioniques organiques contiennent en outre des cations ammonium NH4 +.
Le ou les composés métalliques ioniques organiques 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 ioniques organiques 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) ionique(s) organique(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) ionique(s) organique(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) ionique(s) organique(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) ionique(s) organique(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 du mélangeur, 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 :
[Table H
Figure imgf000026_0001
Figure imgf000027_0002
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 CO 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 C l 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.
[Table 2
Figure imgf000027_0001
Figure imgf000028_0001
Le tensioactif T incorporé dans les compositions Cl 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 C l à C5 ci-avant, est détaillée dans le tableau 3 ci-dessous. [Table 31
Figure imgf000028_0002
Figure imgf000029_0001
Ces résultats montrent que l’utilisation des compositions Cl à C4 selon l’invention permet de réduire la formation de dépôts, par rapport à l’utilisation des compositions comparatives CO et C5. 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

REVENDICATIONS
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 métallique ionique organique d’un ou plusieurs métaux choisis parmi les métaux suivants : Fe, Cu, Ni, Co, Zn, Mn, Mg, 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 métallique ionique organique 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 le ou les composé(s) métallique(s) ionique(s) organique(s) contiennent 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).
6. Utilisation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le ou les composé(s) métallique(s) ionique(s) organique(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.
7. Utilisation selon l’une des revendications 5 et 6, caractérisée en ce que le ou les composé(s) métallique(s) ionique(s) organique(s) contiennent en outre des cations ammonium NH4 +.
8. 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.
9. 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)-, -(0-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.
10. 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.
11 . Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le ou les composé(s) métallique(s) ionique(s) organique(s) 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.
12. 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.
13. 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 métallique ionique organique d’un ou plusieurs métaux choisis parmi les métaux suivants : Fe, Cu, Ni, Co, Zn, Mn, Mg, Y, Sr, Pt, Ce, Ca, Li, Na, et Nb.
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