ES2211071T3 - Procedimiento y dispositivo para la reduccion catalitica de oxidos de nitrogeno en el gas de escape de una instalacion de combustion. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para la reduccion catalitica de oxidos de nitrogeno en el gas de escape de una instalacion de combustion.Info
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Abstract
Procedimiento para la reducción catalítica de óxidos de nitrógeno en el gas (A) de escape de una instalación (2) de combustión, especialmente en el gas de escape de un motor de combustión interna que funciona con aire en exceso; con lo que: - el gas (A) de escape pasa a través de un catalizador (6), - antes de que pase a través del catalizador (6), al gas (A) de escape se le añade dosificada una solución (RL) líquida del medio de reducción, - la solución (RL) del medio de reducción se elabora antes de la adición, según las necesidades, a partir de un medio (R) de reducción sólido y de un disolvente (L) líquido, y - en el que la solución (RL) del medio de reducción está saturada y se termostatiza en una zona (12) de mezcla a una temperatura predeterminada, ajustándose la temperatura a la temperatura de fusión de la mezcla eutéctica entre el medio (R) de reducción y el disolvente (L).
Description
Procedimiento y dispositivo para la reducción
catalítica de óxidos de nitrógeno en el gas de escape de una
instalación de combustión.
La invención se refiere a un procedimiento y a un
dispositivo para la reducción catalítica de óxidos de nitrógeno en
el gas de escape de una instalación de combustión, especialmente en
el gas de escape de un motor de combustión interna que funciona con
aire en exceso.
Se conocen dispositivos y procedimientos para la
reducción de los óxidos de nitrógeno en el gas de escape de
instalaciones de combustión, los cuales reducen los óxidos de
nitrógeno de forma análoga al procedimiento acreditado en las
centrales eléctricas de la reducción catalítica selectiva (RCS)
para formar nitrógeno (DE-A-36 15
021, EP-A-0 277 765). Para ello se
emplean los denominados catalizadores DeNOx y amoniaco como medio
de reducción.
Sin embargo, en el caso de motores de combustión
interna que se emplean en vehículos, especialmente en el caso de
motores de gasoil, el amoniaco no debería llevarse consigo en el
vehículo debido a su toxicidad, sino, más bien, debería generarse a
partir de una sustancia precursora no tóxica en cantidades pequeñas
y determinadas para que sean consumidas por completo en el
catalizador. Una sustancia precursora adecuada es, por ejemplo, una
solución acuosa de urea o urea sólida.
La solución acuosa de urea se introduce en el gas
de escape caliente antes del catalizador con lo que se libera
amoniaco (De-A-38 30 045). En una
posibilidad alternativa, la urea sólida, y especialmente en polvo,
se alimenta al gas de escape, con lo que también se libera amoniaco
(DE 43 08 542).
En el caso de motores de combustión interna que
funcionan de forma no estacionaria, por ejemplo, en el caso de los
motores de gasoil que se emplean en el sector automovilístico,
debido a los cambios de carga, en el gas de escape se presentan
cantidades de óxido de nitrógeno que varían temporalmente de forma
muy intensa, que hacen necesaria una variación de la cantidad de
amoniaco que se va a suministrar. A este respecto, sólo debería
alimentarse al gas de escape tanta urea o solución de urea como
para que el amoniaco liberado se consuma completamente durante la
reducción catalítica, o como mínimo, permanezca almacenado en el
catalizador. Si en el catalizador se introduce demasiado amoniaco,
entonces éste abandona el catalizador y se escapa al entorno. Esto
se denomina deslizamiento y debe evitarse por la toxicidad del
amoniaco. Al mismo tiempo, debería alimentarse de forma dosificada
suficiente medio de reducción para alcanzar una velocidad de
transformación lo más alta posible de los óxidos de nitrógeno en
nitrógeno. La dosificación de la solución acuosa de urea o de la
urea es, por tanto, de importancia decisiva.
En el caso de la urea sólida existen dificultades
respecto a la precisión necesaria en la dosificación. Además,
pueden depositarse productos de la pirólisis de la urea sólida y
afectar al rendimiento del catalizador.
Ha de tenerse en cuenta la desventaja del empleo
de una solución acuosa de urea en el sentido de que es necesario un
recipiente de almacenamiento relativamente grande para la solución
acuosa de urea. Además ésta debe ser resistente a las heladas y
estar protegida contra la congelación en el caso de temperaturas
bajas. Además, para garantizar una alimentación de todos los
vehículos con solución de urea debería crearse una infraestructura
correspondiente, equiparable con la red de depósitos de
combustible.
La presente invención se basa en la tarea de
indicar un procedimiento, así como un dispositivo, para la
reducción catalítica de óxidos de nitrógeno en los que esté
garantizada una alta seguridad en el servicio junto con una alta
precisión en la dosificación.
Para la solución según la invención de la primera
tarea citada, en el procedimiento, el gas de escape de una
instalación de combustión, especialmente el gas de escape de un
motor de combustión interna que funciona con aire en exceso, fluye
a través de un catalizador, con lo que al gas de escape, antes de
pasar a través del catalizador, se le añade dosificada una solución
líquida del medio de reducción, la cual, antes de la adición
dosificada, se elabora según las necesidades a partir de un medio de
reducción sólido y de un disolvente líquido, con lo que la solución
del medio de reducción está saturada y se termostatiza en una zona
de mezcla a una temperatura predeterminada, ajustándose la
temperatura a la temperatura de fusión de la mezcla eutéctica entre
el medio de reducción y el disolvente.
Básicamente, la solución del medio de reducción
sólo se elabora justo antes del consumo en el catalizador. Como
medio de reducción se emplea preferiblemente urea, y como
disolvente se emplea preferiblemente agua. Puesto que la solución
del medio de reducción sólo se elabora justo antes de la adición
dosificada, se suprime un costoso sistema de almacenamiento para la
solución del medio de reducción, y el medio de reducción sólido
puede llevarse consigo en un sencillo recipiente de
almacenamiento.
Durante el procedimiento, se elabora, por unidad
de tiempo, aproximadamente sólo la cantidad de solución del medio
de reducción que es necesaria para una reducción lo más alta
posible de los óxidos de nitrógeno que se producen. Para evitar el
deslizamiento se trabaja en este caso a la velocidad de
transformación teóricamente alcanzable, es decir, se añade de forma
dosificada menos medio de reducción que el que es necesario para la
reducción de los óxidos de nitrógeno. En este caso, la cantidad
producida depende básicamente de los parámetros de funcionamiento de
la instalación de combustión o del motor de combustión interna y,
dado el caso, de los parámetros de funcionamiento del catalizador.
En este caso, la necesidad de solución del medio de reducción oscila
de forma parcialmente muy intensa en cortas separaciones
temporales, especialmente en los motores de combustión interna
empleados en el sector automovilístico y que funcionan de forma no
estacionaria. Por tanto, se establecen grandes requisitos en cuanto
a la precisión de la dosificación, los cuales sólo pueden
satisfacerse difícilmente, por ejemplo, con la aportación directa
de un medio de reducción sólido en el gas de escape. El
procedimiento se caracteriza porque combina la ventaja de un
almacenamiento sencillo del medio de reducción sólido con la
ventaja de la buena capacidad de dosificación de una solución del
medio de reducción.
Gracias a la termostatización o a la regulación
de la temperatura de la zona de mezcla en la que se recoge o
elabora la solución del medio de reducción, se ajusta
automáticamente, en función del diagrama de fases para la mezcla a
partir del medio de reducción y del disolvente, una concentración
definida de forma precisa de la solución saturada del medio de
reducción. La concentración definida de forma precisa es una
ventaja decisiva para conseguir una alta precisión en la
dosificación. Por regla general, la solución del medio de reducción
se añade dosificada de forma volumétrica al gas de escape, de
manera que la cantidad del medio de reducción añadida de forma
dosificada depende de forma decisiva de la concentración del medio
de reducción en la solución del medio de reducción. Con la
termostatización de la zona de mezcla, se fija la concentración y
no debe determinarse de forma independiente, por ejemplo, por medio
de un sensor.
En este caso, la temperatura de la zona de mezcla
se ajusta a la temperatura de fusión de la mezcla eutéctica entre
el medio de reducción y el disolvente. La temperatura de la mezcla
eutéctica es la temperatura más baja en la que existe la solución.
Por debajo de esta temperatura, la solución se transforma en la
fase sólida. Además, a esta temperatura sólo se presenta la solución
en forma líquida. Los componentes que intervienen en la solución,
el medio de reducción y el disolvente ya se presentan en forma
sólida a la temperatura de la mezcla eutéctica. Por tanto, tampoco
se modifica la concentración de la solución cuando el disolvente
está presente en exceso. Entonces, el disolvente en exceso se
transforma a esta temperatura en la fase sólida. Por tanto, en el
caso de la mezcla eutéctica, el mantenimiento de la concentración
de equilibrio es especialmente sencillo, y la concentración no puede
diluirse.
Preferiblemente, la zona de mezcla dentro del
recipiente de almacenamiento se termostatiza para el medio de
reducción. Con ello, se suprime un recipiente independiente para la
elaboración de la solución del medio de reducción. Además, no es
necesario ningún conducto de alimentación especial a la zona de
mezcla para el medio de reducción sólido. Por tanto, la disposición
de la zona de mezcla en el recipiente de almacenamiento tiene la
ventaja de una forma de realización sencilla y que reduce
espacio.
Para mantener lo más reducido posible el gasto de
energía para la termostatización, así como la cantidad de solución
del medio de reducción incorporada previamente, se controla el
volumen de la zona de mezcla termostatizada. A este respecto, el
control se realiza fundamentalmente en función de la demanda de
medio de reducción para la desnitrificación en el catalizador. En
este caso, el volumen puede modificarse configurando el dispositivo
de regulación de la temperatura, por ejemplo, de forma modular, y
conectando o desconectando los módulos individuales. Por
consiguiente, según esta posibilidad, se termostatizan diferentes
volúmenes de la solución del medio de reducción. Además, puede
modificarse el volumen, por ejemplo, mediante una adición dosificada
controlada del disolvente. Por consiguiente, en este caso, para la
termostatización se ponen a disposición diferentes volúmenes de
solución del medio de reducción.
Preferiblemente, se determina la concentración de
la solución del medio de reducción con ayuda de un sensor, de tal
manera que se garantiza una dosificación lo más precisa posible del
medio de reducción en el gas de escape. La determinación de la
concentración, adicionalmente a la concentración determinada
mediante la termostatización, representa un dimensionado redundante
para aumentar la seguridad de funcionamiento. Especialmente, se
garantiza una dosificación precisa en el caso de un fallo en el
funcionamiento o de una avería del dispositivo de regulación de la
temperatura. La determinación de la concentración por medio de un
sensor también puede emplearse de forma alternativa a la
termostatización.
En una forma especialmente ventajosa, el
disolvente se alimenta por medio de un conducto de alimentación que
está acoplado térmicamente a un conducto de escape para el gas de
escape. Con ello, se garantiza que el disolvente tampoco puede
congelarse en el caso de temperaturas bajas. La transmisión del
calor del gas de escape al disolvente sirve para aumentar la
seguridad del funcionamiento.
Preferiblemente, como disolvente se emplea agua
que se obtiene a partir de vapor de agua que se produce en la
instalación de combustión durante el proceso de combustión. Con
ello, se suprime un tanque de almacenamiento especial para el
disolvente. No es necesario llevar consigo el disolvente, ni de
forma separada ni en combinación con el medio de reducción, en forma
de una solución del medio de reducción. La obtención del disolvente
a partir del gas de escape posibilita, por tanto, una demanda de
espacio pequeña y una reducción del peso frente a un voluminoso
sistema de almacenamiento para una solución del medio de reducción.
Estas ventajas son de gran importancia en el sector
automovilístico.
El dispositivo para la reducción catalítica de
óxidos de nitrógeno en el gas de escape de una instalación de
combustión, especialmente en el gas de escape de un motor de
combustión interna que funciona con aire en exceso, comprende, para
la solución de la segunda tarea citada según la invención, un
conducto de escape conectado a la instalación de combustión, en el
que está dispuesto un catalizador por el que puede hacerse pasar
gas de escape, un recipiente de almacenamiento para un medio de
reducción en forma sólida, una zona de mezcla para la elaboración,
según las necesidades, de una solución líquida del medio de
reducción a partir del medio de reducción sólido y de un disolvente
líquido, un dispositivo de dosificación para la dosificación de la
solución del medio de reducción en el gas de escape, el cual está
conectado directamente con la zona de mezcla y con el conducto de
escape, así como un dispositivo para la regulación de la
temperatura para la zona de mezcla con el que puede ajustarse la
zona de mezcla a una temperatura predeterminada, especialmente a la
temperatura de fusión de la mezcla eutéctica entre el disolvente y
el medio de reducción.
Las configuraciones ventajosas del dispositivo
han de deducirse de las correspondientes reivindicaciones
dependientes. Las ventajas realizadas al procedimiento también son
válidas, conforme al sentido, para el dispositivo.
Basándose en el dibujo se explican detalladamente
los ejemplos de realización de la invención. Muestran:
la figura 1, una representación esquemática y
seccionada de un dispositivo para la depuración catalítica del gas
de escape y
La figura 2, una disposición separada de una zona
de mezcla en una representación esquemática.
Según la figura 1, en una instalación de
combustión, especialmente en un motor 2 de combustión interna, está
dispuesto un conducto 4 de escape para la evacuación de los gases A
de escape que se originan en el motor 2 de combustión interna. El
gas A de escape se conduce, por el conducto 4 de escape, a un
catalizador 6 y atraviesa éste. El motor 2 de combustión interna es
especialmente un motor de gasoil no estacionario y que funciona con
aire en exceso para el sector automovilístico. El catalizador 6 es
especialmente un catalizador DeNOx con el que se transforman los
óxidos de nitrógeno contenidos en el gas A de escape, con un medio
R de reducción, según el procedimiento de la reducción catalítica
selectiva (RCS), en nitrógeno y agua no dañinos para el medio
ambiente. Como medio R de reducción se emplea especialmente
amoniaco o un compuesto que contiene amoniaco. Una fase previa del
amoniaco a partir de la cual éste puede obtenerse, es, por ejemplo,
la urea. La fase previa también se indica aquí como medio R de
reducción.
El medio R de reducción se encuentra en forma
sólida o en polvo en un recipiente 8 de almacenamiento. En el
recipiente 8 de almacenamiento desemboca un conducto 10 de
alimentación por medio del cual se alimenta un disolvente L al
recipiente 8 de almacenamiento. El recipiente 8 de almacenamiento
se extiende, por ejemplo, en la dirección horizontal (como se
muestra) o también en la dirección perpendicular. El recipiente 8
de almacenamiento presenta en su extremo derecho un émbolo 13
desplazable con el cual puede transportarse el medio R de reducción
sólido hasta el lado izquierdo, en el que está dispuesta una zona
12 de mezcla en forma de depresión. En la zona 12 de mezcla se
alimenta desde arriba, además del medio R de reducción, el
disolvente L. En la zona 12 de mezcla se mezclan entre sí el
disolvente L y el medio R de reducción y se recoge la solución RL
del medio de reducción que se forma con ello.
En la zona 12 de mezcla está dispuesto un
dispositivo 14 de regulación de la temperatura con el que se
mantiene la temperatura de la solución del medio de reducción a una
temperatura predeterminada, de manera que al presentarse una
solución saturada del medio de reducción se ajusta automáticamente
una concentración de equilibrio definida. Desde la zona 12 de
mezcla, un conducto 16 de escape para la solución RL del medio de
reducción conduce a un dispositivo 18 de dosificación que, por
ejemplo, es una válvula. Por medio del dispositivo 18 de
dosificación, se añade dosificada de forma volumétrica la solución
RL del medio de reducción en el gas A de escape, por ejemplo, por
medio de una tobera. La solución RL del medio de reducción se
mezcla con el gas A de escape caliente antes de que éste fluya al
catalizador 6. En este caso, se libera amoniaco a partir de la
solución RL acuosa del medio de reducción, preferiblemente, por
medio de la reducción en un catalizador de hidrólisis, no mostrado
de forma detallada.
El disolvente L es especialmente agua, que se
condensa en un condensador 20 a partir del vapor de agua que se
encuentra en el gas A de escape. Para ello, una parte del gas A de
escape puede conducirse por el condensador 20, por ejemplo, por
medio de un conducto 22 de desvío. En el condensador 20 se enfría
de forma suficiente el gas A de escape de manera que el agua se
condensa. Por regla general, la cantidad de agua contenida en el
gas A de escape excede la necesidad de disolvente L. Por tanto,
para la regulación de la cantidad necesaria de disolvente L, está
prevista, por ejemplo, una trampilla 24 obturadora en el conducto
22 de desvío. De forma alternativa o adicional, puede estar
dispuesta una válvula 25 en el conducto 10 de alimentación con el
mismo objetivo. El conducto 10 de alimentación está acoplado de
forma térmica al conducto 4 de escape para evitar que el agua se
congele en el caso de temperaturas ambientales bajas. Para ello,
están previstas, por ejemplo, chapas 27 onduladas que están
conectadas, especialmente soldadas, con el conducto 10 de
alimentación y el conducto 4 de escape.
En el caso del dispositivo para la reducción
catalítica está previsto, además, un elemento 26 de control con el
que se determina la cantidad necesaria de medio R de reducción y se
controla el volumen correspondiente de la solución RL del medio de
reducción necesaria por unidad de tiempo. En el caso de los motores
de combustión interna que funcionan de forma no estacionaria, debido
a los cambios de carga durante el funcionamiento, se producen
diferentes cantidades de óxidos de nitrógeno en el gas A de escape.
Según el funcionamiento del motor 2 de combustión interna, puede
modificarse, en determinadas circunstancias, de forma abrupta la
cantidad de nitrógeno que se produce. El elemento 26 de control es
de importancia decisiva para conseguir una reducción lo más alta
posible del óxido de nitrógeno en el catalizador 6 sin que se
presente el deslizamiento.
Para ello, en el elemento 26 de control se
transmiten datos M característicos del motor 2 de combustión
interna y, de forma adicional u opcional, datos K característicos
del condensador 6. Los datos M característicos del motor 2 de
combustión interna son, especialmente, su número de revoluciones,
su par de torsión, su temperatura de funcionamiento, así como el
consumo momentáneo de combustible. Los datos K característicos del
catalizador 6 son, especialmente, su nivel de medio R de reducción
almacenado en el catalizador 6, su actividad catalítica, así como su
temperatura de funcionamiento. Además, al elemento 26 de control se
transmite de forma opcional la concentración C de la solución RL
del medio de reducción determinada por un sensor 28. Para ello, el
sensor 28 está previsto, por ejemplo, entre la zona 12 de mezcla y
el dispositivo 10 de dosificación.
Mediante los datos transmitidos, el elemento 26
de control determina una magnitud D de control que se transmite al
dispositivo 18 de dosificación y que determina el volumen de la
solución RL del medio de reducción que se va a dosificar por medio
del dispositivo 18 de dosificación. Además, desde el elemento 26 de
control se transmite una señal W de control a la válvula 25 o a la
trampilla 24 obturadora para controlar la alimentación de
disolvente L a la zona 12 de mezcla. Con otra señal T de control,
se activa el dispositivo 14 de regulación de la temperatura.
La concentración C de la solución RL del medio de
reducción en la zona 12 de mezcla se determina mediante la elección
de una temperatura predeterminada que se ajusta y mantiene por
medio del dispositivo 14 de regulación de la temperatura. La
temperatura que se va a ajustar se determina mediante la señal T de
control procedente del elemento 26 de control. En el caso de la
temperatura predeterminada, en la solución RL del medio de
reducción se ajusta una concentración de equilibrio definida de
forma precisa. Para poder ajustar de forma precisa la concentración
de la solución RL del medio de reducción, es ventajoso que el medio
R de reducción se presente en exceso. Es decisivo que la solución RL
del medio de reducción pueda conseguir, con las condiciones
predeterminadas, su concentración de equilibrio. Preferiblemente,
la temperatura se ajusta a la temperatura de la mezcla eutéctica. En
el caso de urea y agua, esta temperatura se sitúa aproximadamente a
menos 11ºC, y la concentración de equilibrio de la mezcla eutéctica
es de 32,5% en peso de urea.
El dispositivo de regulación de la temperatura
comprende, preferiblemente, un elemento Peltier puesto que éste se
amplía de forma especialmente sencilla y puede hacerse funcionar de
modo sencillo. El dispositivo 14 de regulación de la temperatura
presenta preferiblemente varios módulos que pueden conectarse o
desconectarse. La conexión o desconexión se controla, por ejemplo,
por medio de la señal T de control. Por medio de la conexión o
desconexión de los módulos puede ajustarse el volumen de la zona 12
de mezcla termostatizada, en la que predomina la temperatura
predeterminada. Con ello, se mantiene lo más reducido posible el
gasto de energía para la regulación de la temperatura,
especialmente para el enfriamiento, de la solución RL del medio de
reducción. Al mismo tiempo, sólo se almacena la cantidad
directamente necesaria de solución RL del medio de reducción. De
forma alternativa o adicional, el volumen de la zona 12 de mezcla
puede controlarse también por medio de la alimentación del medio R
de reducción y del disolvente L. Para ello, por ejemplo, se controla
el émbolo 13 o la válvula 25, o la trampilla 24 obturadora.
Según la figura 2, junto al recipiente 8 de
almacenamiento para el medio R de reducción está previsto otro
recipiente 8a de almacenamiento para el disolvente L. Como
recipiente 8a de almacenamiento puede utilizarse, por ejemplo, el
condensador 20, mostrado en la figura 1. Los dos recipientes 8, 8a
de almacenamiento están en conexión, en cada caso, con una zona 12
de mezcla independiente por medio de un conducto. La alimentación
de medio R de reducción y de disolvente L se controla por medio de
válvulas 32. La temperatura de la zona 12 de mezcla se regula con
ayuda de un dispositivo 14 de regulación de la temperatura
construido de forma modular, de manera que en la zona 12 de mezcla
se forma una solución RL saturada del medio de reducción con una
concentración de equilibrio definida. La solución RL saturada del
medio de reducción se añade dosificada, desde la zona 12 de mezcla,
pasando por un dispositivo 18 de dosificación, al gas A de
escape.
El recipiente 8 de almacenamiento para el medio R
de reducción se dimensiona, especialmente al emplearlo en
vehículos, de tal manera que puede almacenarse el medio R de
reducción suficiente para el periodo de tiempo entre dos
mantenimientos estipulados. Por tanto, el recipiente 8 de
almacenamiento dispone una cantidad suficiente de medio R de
reducción para reducir los óxidos de nitrógeno que se presentan en
un intervalo de mantenimiento entre dos mantenimientos estipulados.
Un dimensionado de este tipo es extremadamente cómodo para el
operario del vehículo ya que éste no tiene que llevar a cabo ningún
proceso de rellenado del medio R de reducción. Además, una ventaja
decisiva es que no es necesario el costoso dispositivo de una
infraestructura comúnmente expandida en el sector para la
disposición del medio R de reducción, especialmente para la
disposición de una solución RL líquida del medio de reducción.
El disolvente L y el medio R de reducción pueden
unirse, de forma alternativa a las posibilidades mostradas en las
figuras 1 y 2, ya antes de la zona 12 de mezcla. La temperatura
deseada de la solución RL del medio de reducción se ajusta primero
en la zona 12 de mezcla para obtener una concentración de
equilibrio definida.
La forma de realización descrita del dispositivo
para la reducción catalítica de óxidos de nitrógeno combina las
ventajas de una solución RL del medio de reducción, concretamente,
la alta precisión en la dosificación, con las ventajas del
almacenamiento de un medio R de reducción sólido, concretamente la
reducida demanda de espacio y peso. La solución RL del medio de
reducción se elabora, según las necesidades, sólo directamente antes
de la adición dosificada, a partir del medio R de reducción y del
disolvente L. El disolvente L se obtiene, especialmente, sólo al
poner en funcionamiento el vehículo, por ejemplo, a partir del gas
A de escape, de manera que puede suprimirse un tanque de
almacenamiento especial para el disolvente L. En la solución RL de
medio de reducción elaborada se ajusta, por medio de una
termostatización, una concentración de equilibrio definida de forma
fija de manera que se garantiza una alta precisión en la
dosificación.
Claims (12)
1. Procedimiento para la reducción catalítica de
óxidos de nitrógeno en el gas (A) de escape de una instalación (2)
de combustión, especialmente en el gas de escape de un motor de
combustión interna que funciona con aire en exceso; con lo que
- -
- el gas (A) de escape pasa a través de un catalizador (6),
- -
- antes de que pase a través del catalizador (6), al gas (A) de escape se le añade dosificada una solución (RL) líquida del medio de reducción,
- -
- la solución (RL) del medio de reducción se elabora antes de la adición, según las necesidades, a partir de un medio (R) de reducción sólido y de un disolvente (L) líquido, y
- -
- en el que la solución (RL) del medio de reducción está saturada y se termostatiza en una zona (12) de mezcla a una temperatura predeterminada, ajustándose la temperatura a la temperatura de fusión de la mezcla eutéctica entre el medio (R) de reducción y el disolvente (L).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que la solución (RL) del medio de reducción se termostatiza en el
interior de un recipiente (8) de almacenamiento para el medio (R)
de reducción só-
lido.
lido.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
en el que se controla el volumen de la zona (12) de mezcla.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que se determina la
concentración (C) de la solución (RL) del medio de reducción.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que el disolvente (L) se
alimenta por medio de un conducto (10) de alimentación que está
acoplado de forma térmica a un conducto (4) de escape para el gas
(A) de escape.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que como disolvente (L) se
emplea agua que se obtiene especialmente a partir de vapor de agua,
que se produce en la instalación (2) de combustión durante el
proceso de combustión.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que como medio (R) de reducción
sólido se emplea urea.
8. Dispositivo para la reducción catalítica de
óxidos de nitrógeno en el gas (A) de escape de una instalación (2)
de combustión, especialmente en el gas (A) de escape de un motor de
combustión interna que funciona con aire en exceso, con
- -
- un conducto (4) de escape conectado a la instalación (2) de combustión en el que está dispuesto un catalizador (6) por el que puede hacerse pasar el gas (A) de escape,
- -
- un recipiente (8) de almacenamiento para un medio (R) de reducción en forma sólida,
- -
- una zona (12) de mezcla para la elaboración, según las necesidades, de una solución (RL) líquida del medio de reducción a partir del medio (R) de reducción sólido y de un disolvente (L) líquido,
- -
- con un dispositivo (18) de dosificación para la adición dosificada de la solución (RL) del medio de reducción en el gas (A) de escape, estando conectado el dispositivo (18) de dosificación con la zona (12) de mezcla y con el conducto (4) de escape, y
- -
- con un dispositivo (14) de regulación de la temperatura para la zona (12) de mezcla con el que puede ajustarse la zona (12) de mezcla a una temperatura predeterminada, especialmente a la temperatura de fusión de la mezcla eutéctica entre el disolvente (L) y el medio (R) de reducción.
9. Dispositivo según la reivindicación 8, en el
que el dispositivo (14) de regulación de la temperatura comprende
un elemento Peltier.
10. Dispositivo según la reivindicación 8 ó 9, en
el que la zona (12) de mezcla está dispuesta en el recipiente (8)
de almacenamiento.
11. Dispositivo según una de las reivindicaciones
8 a 10, en el que está previsto un conducto (10) de alimentación
para el disolvente (L), el cual está acoplado térmicamente al
conducto (4) de escape.
12. Dispositivo según una de las reivindicaciones
8 a 11, en el que está previsto un condensador (20) para la
condensación del vapor de agua contenido en el gas (A) de escape, y
el agua condensada puede alimentarse como disolvente (L) en el
conducto (10) de alimentación.
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| DE10139142A1 (de) * | 2001-08-09 | 2003-02-20 | Bosch Gmbh Robert | Abgasbehandlungseinheit und Messvorrichtung zur Ermittlung einer Konzentration einer Harnstoff-Wasser-Lösung |
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| JP4888216B2 (ja) * | 2007-05-08 | 2012-02-29 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| DE102008005759A1 (de) * | 2008-01-24 | 2009-07-30 | Volkswagen Ag | Vorratsbehälter zur Speicherung eines in einem Zerteilungsgrad vorliegenden und hygroskopischen Feststoffs |
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| CN108571358B (zh) * | 2017-03-07 | 2021-07-13 | 马涅蒂-马瑞利公司 | 用于向提供内燃发动机的废气后处理的排气系统的储罐供水的方法和设备 |
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|---|---|---|---|---|
| DE3615021A1 (de) * | 1986-05-02 | 1987-11-05 | Ruhrgas Ag | Verfahren und vorrichtung zum selektiven katalytischen reduzieren der stickoxyde aus verbrennungsmotor-abgasen |
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| DE4038054A1 (de) * | 1990-11-29 | 1992-06-04 | Man Technologie Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur selektiven katalytischen no(pfeil abwaerts)x(pfeil abwaerts)-reduktion in sauerstoffhaltigen abgasen |
| JPH0515739A (ja) * | 1991-03-08 | 1993-01-26 | Sekiyu Sangyo Kasseika Center | 脱硝用還元剤の供給装置および脱硝用還元剤分解触媒 |
| CA2088713C (en) * | 1992-02-24 | 1999-11-16 | Hans Thomas Hug | Cleaning exhaust gases from combustion installations |
| JPH05272331A (ja) * | 1992-03-25 | 1993-10-19 | Hino Motors Ltd | 排ガス浄化装置およびその排ガス浄化装置に使用される還元剤供給方法および装置 |
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-
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