[發(fā)明專利]氨存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及相關(guān)的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380051992.4
• 申請(qǐng)日: 2013-08-09
• 公開（公告）號(hào): CN104703917B
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J-B·德芒東;M·F·萊維
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 阿奎斯&阿奎斯股份有限公司
• 主分類號(hào): C01C1/00
• 分類號(hào): C01C1/00
• 代理公司: 北京戈程知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11314
• 代理人: 程偉,朱慧寧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及在通過選擇性催化還原(SCR)還原NO_x氮氧化物的應(yīng)用中氨氣的存儲(chǔ)，尤其是在減少由內(nèi)燃機(jī)(特別是柴油發(fā)動(dòng)機(jī))排出的污染物的應(yīng)用中氨氣的存儲(chǔ)。

背景技術(shù)

與交通有關(guān)的污染物的排放是近30年行業(yè)中首要發(fā)展的推動(dòng)力。對(duì)于四種常規(guī)污染物(CO，HC，NO_x，微粒)排放的嚴(yán)格限制的逐漸增強(qiáng)已經(jīng)使得有可能顯著改善空氣質(zhì)量(特別是在大城市)。

機(jī)動(dòng)車使用的持續(xù)增加使得需要繼續(xù)努力以進(jìn)一步減少這些污染物的排放。相對(duì)于歐洲排放閾值的容差的降低預(yù)計(jì)在2014年進(jìn)入歐6標(biāo)準(zhǔn)生效的范圍內(nèi)。這些措施目的在于減少局部污染。在所有駕駛條件下具有高效污染控制技術(shù)因此對(duì)于交通工業(yè)是主要的挑戰(zhàn)。在這種背景下，氮氧化物(NO_x)在稀混合氣中(即在包含過多氧的混合氣中)的還原代表了與一系列復(fù)雜問題相關(guān)的重要挑戰(zhàn)。

而且，與CO₂排放直接相關(guān)的燃料消耗在近幾年內(nèi)已經(jīng)發(fā)展為機(jī)動(dòng)車行業(yè)的一個(gè)主要關(guān)心的問題。因此，私家車的CO₂排放的規(guī)定從2012年起設(shè)置到歐洲水平上。現(xiàn)在已經(jīng)確定這種限制將在未來幾十年期間規(guī)則地降低。CO₂排放的減少因此對(duì)于所有的交通行業(yè)作為新增長動(dòng)力而流行。這種雙重問題，局部污染(NO_x)的減少和燃料消耗(CO₂)的減少對(duì)于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)特別困難，稀混合氣的燃燒伴隨著難于處理的NO_x的排放。

在這種背景下，SCR(選擇性催化還原)后處理技術(shù)既用于私家車輛也用于分配給貨物運(yùn)輸?shù)能囕v。然后可以將發(fā)動(dòng)機(jī)位于最佳效率的位置，強(qiáng)的NO_x排放然后在排氣裝置中通過SCR系統(tǒng)處理，以允許高效還原NO_x。

為了允許建立這種SCR技術(shù)，有必要在車輛上安裝還原氮氧化物所需的還原劑。目前由重型車輛使用的系統(tǒng)使用尿素水溶液作為還原劑。尿素注入到排氣裝置中，尿素在廢氣的溫度的影響下分解為氨(NH₃)并且允許在特定催化劑上還原NO_x。對(duì)于目前大規(guī)模生產(chǎn)的SCR系統(tǒng)使用的和標(biāo)準(zhǔn)化的一種尿素水溶液稱為AUS32(在歐洲商品名為)。

然而這種非常有效的方法存在一定數(shù)量的缺點(diǎn)。它在寒冷條件下呈現(xiàn)出有限的效果，而且這種情況在很多情況下出現(xiàn)，特別是城市公交車。尿素存儲(chǔ)器呈現(xiàn)出相當(dāng)大的質(zhì)量和體積，通常地對(duì)于私家車15至30升，對(duì)于重型車輛40至80升。這種體積當(dāng)車輛較小時(shí)帶來集成到車輛的復(fù)雜性更大。結(jié)果是污染控制成本高，以及質(zhì)量過量使得不利于車輛的燃料消耗和因此不利于二氧化碳的排放。

已經(jīng)設(shè)想了各種替代的存儲(chǔ)方法。以在壓力下的氣體存儲(chǔ)氨的選擇在緊密度和操作安全方面有許多缺點(diǎn)。

優(yōu)選的方法包括將氣體吸入放置于存儲(chǔ)容器內(nèi)的材料(例如鹽)中。氨存儲(chǔ)然后在鹽的內(nèi)部通過形成氨化物類型的化學(xué)配合物而實(shí)現(xiàn)。這種類型的存儲(chǔ)和尿素水溶液相比有很多優(yōu)點(diǎn)。鹽中的存儲(chǔ)允許顯著減少存儲(chǔ)容器的質(zhì)量和體積。由于對(duì)于給定的氨的持續(xù)在車輛上裝載的還原劑質(zhì)量的減少，因此也允許CO₂在量的方面受益。實(shí)際上，節(jié)省了提供給稀釋常規(guī)的或液體SCR結(jié)構(gòu)中的尿素的附加水的量。此外，這種類型的存儲(chǔ)允許在寒冷條件下實(shí)現(xiàn)更高效率的NO_x的吸收。這種類型的存儲(chǔ)還提供了制造費(fèi)用的降低，因?yàn)榘钡墓┙o和注入系統(tǒng)都能夠得以簡(jiǎn)化。

為了限制存儲(chǔ)容器的體積，機(jī)動(dòng)車制造商贊同填充或更換存儲(chǔ)容器，例如在發(fā)動(dòng)機(jī)維修期間，在換油時(shí)或在燃料罐的填充期間。私家車裝載的氨的量大于6kg，相當(dāng)于16L的AUS32類型的尿素溶液，這使得有可能對(duì)于私家車在車輛的兩次換油的間隔之間提供持久力。為了用氨供給系統(tǒng)，電子加熱元件或例如使用載熱流體控制從而計(jì)量在每個(gè)操作條件下用于處理氮氧化物所需的氨。

一旦存儲(chǔ)容器例如管殼是空的，用一個(gè)滿的容器來替換，例如在車輛維修期間空的容器在中央填充點(diǎn)重新填充。管殼可以因此受到10到15次填充/排空循環(huán)。

為了限制用于管理排除存儲(chǔ)的氨的平均功率，可以憑借添加劑來補(bǔ)充鹽基體，所述添加劑具有比鹽更高的熱導(dǎo)率，這使得有可能從加熱元件傳遞熱量到存儲(chǔ)材料的核心。這種添加劑通?？梢允桥蛎浀奶烊皇?/p>

此外，所述添加劑的正確配方具有其它優(yōu)點(diǎn)。首先，它的存在可以使得有可能方便在維修期間階段氨的填充(縮短填充時(shí)間)。最后，這種添加劑的存在可以提供關(guān)于系統(tǒng)的持久性的益處，特別地在管殼的連續(xù)排空和填充循環(huán)期間。