[发明专利]用于蒸发尿素水溶液的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于蒸发尿素水溶液的装置，也就是说，具体涉及一种用于产生气流的蒸发设备。所述类型的装置尤其用于为机动车中的废气后处理系统供给气态氨。

背景技术

尤其是在内燃机中，已经证实将尿素水溶液直接添加到由内燃机产生的废气中，或者在于废气之外进行水解后将氨添加到所述废气中是有利的。这里，在已知的方法中，使用了水解催化转化器，其中氨从尿素中获得。尿素水溶液在水解催化转化器的上游计量供给到废气中，转换成气态并与水解催化转化器接触。这样产生的氨于是例如与废气系统中更下游处的所谓SCR(选择性催化还原)催化转化器发生反应，与其中所包含的氮氧化物形成分子氮和水。

在尿素水溶液的蒸发过程中进行温度控制特别困难。在一方面尿素水溶液的所需量和另一方面废气中的可得温度(例如在移动式应用的情况下)显著变化的场合下尤其如此。如果只得到不完全蒸发，则会形成中间产物，其可能导致蒸发设备变得堵塞。这种不希望有的副产品例如是由异氰酸和尿素形成的不溶于水的缩二脲，以及是异氰酸的三聚作用产物的三聚氰酸。在氨的前驱体、具体而言是尿素水溶液的蒸发过程中，已经观察到温度到液体中的引入必须在临界温度范围中非常快速地发生，以防止形成所述不希望有的化合物，这种化合物只能被部分地再次去除且存在有困难。

发明内容

以此为出发点，本发明的目的是至少部分地解决关于现有技术所强调的问题。尤其是寻求一种用于蒸发尿素水溶液的装置，借助于该装置能实现快速且尽可能完全地蒸发尿素水溶液，其中尤其是显著降低了不希望有的副产品的形成。尤其是，即使在关于不同量的待蒸发尿素水溶液有显著变化的需求的情况下也可以实现此目的。此外，除了实现蒸发之外，如果适当的话该装置还应进一步适用于还原剂前驱体的处理或者转换成氨的处理。

所述目的依靠根据权利要求1的特征的装置来实现。在从属权利要求中体现了其它的优选设计变体和使用领域。应该注意，在权利要求中单独说明的特征可以以任何工艺上想得到的所需方式相互结合，并且构成本发明的进一步的实施例。通过说明书、尤其是与附图相结合，也可以进一步表征本发明并使本发明更加清楚。

根据本发明的用于蒸发尿素水溶液的装置具有用于尿素水溶液的传输管，所述传输管至少延伸穿过用于传入热能的第一区和第二区，其中所述区可以彼此分开地被加热，并且在第二区中，传输管先在第二入口区域中具有弯曲的轮廓，并在那之后具有直线的轮廓。

该装置优选为可以独立操作的单独部件。为此，该装置例如可以具有单独外壳的筒体的方式构成。

现在，在所述装置中提供了用于尿素水溶液的传输管。提供正好一个传输管是极特别优选的，待蒸发的尿素水溶液通过该传输管传导。对于尿素水溶液的蒸发来说，已证明在蒸发所需的热能被实际传入之前将尿素水溶液先预调节至例如高于100℃但低于200℃的中等温度下是有利的。为此，传输管延伸穿过至少两个区，其中热能以不同的强度并以能够彼此间独立调整的方式引入到传输管中。这里，已证实从第一区到第二区的过渡是特别关键的，在那里最终发生蒸发。所述区中蒸发速率的差异源于这一事实：在移动式应用的情况下，在各种情况下不同的传输速率都必须在蒸发器中转换成气态。这里，传输量改变得很大，使得单独的温度控制不能永久地确保消除不希望有的副产品。取决于需求和发动机的规格，尿素水溶液的传输速率或蒸发速率可达125ml/min(毫米每分)。这里，在从第一区到第二区的过渡处存在温度突变的情况下，莱顿弗罗斯特效应、过强的局部冷却和热量不充分地传入到尿素水溶液中只是一些会阻碍蒸发的影响。这尤其适用于低至15ml/min的传输速率，并且更特别地适用于低至2ml/min的传输速率。

在所述稳态操作过程中为了得到显著改进的蒸发结果并降低传输管变得堵塞的趋势，已经发现传输管在第二区中先具有曲线的轮廓并在其后具有直线的轮廓是有利的。这里，曲线轮廓尤其意味着在第二区的入口区域中，传输管不是直线式地(例如沿着一纵向轴线)延伸，而是优选地具有多个盘旋、环路、卷绕等。当尿素水溶液流过所述区域时，由于被迫改变方向，因此实现了尿素水溶液与传输管壁的密切接触和尿素水溶液的彻底混合，这导致了更快和更完全的蒸发。