[发明专利]氨气发生器、用于产生氨的方法及其用于还原废气中的氮氧化物的用途

说明书

用于由氨前体物质的溶液产生氨的氨气发生器，包括催化器单元，所述催化器单元包括用于将氨前体物质分解和/或水解成氨的催化器和设置于所述催化器上游的混合室；喷入装置，其用于将氨前体物质的溶液引入所述混合室；至少一个用于载气的入口；用于所形成的氨气的出口，其中，所述氨气发生器还包括孔板。

本发明涉及一种用于由氨前体物质产生氨的氨气发生器，以及用于产生氨的方法及其在废气后处理系统中用于还原废气中的氮氧化物的用途。

内燃机的废气中通常包含不希望排放到环境中的物质。因此，许多国家设定了必须遵守的关于排放这些有害物质(例如工业设备和汽车的废气)的限制。这些有害物质包含氮氧化物(NO_x)，如特别是一氧化氮(NO)或二氧化氮(NO₂)，以及一系列的其它有害物质。

可以以多种方式和方法减少来自内燃机的废气的这些氮氧化物的排放。关于这一点，要强调通过额外的废气后处理措施来还原，其特别是基于选择性催化还原(selectivecatalytic reduction-SCR)。这些方法的共同点在于将对氮氧化物选择性作用的还原剂加入到废气中，而因此在相应的催化剂(SCR催化剂)的存在下进行氮氧化物的转化。这将氮氧化物转化为对环境危害较小的物质，例如氮气和水。

目前已经使用的用于氮氧化物的一种还原剂为尿素(H₂N-CO-NH₂)，它以尿素水溶液的形式添加到废气中。在此，在废气流中的尿素可以分解成氨(NH₃)，例如，通过热的作用(热解)和/或通过与水的反应(水解)。由此形成的氨为氮氧化物的实际还原剂。

汽车的废气后处理系统已经开发一段时间，并且这也是许多出版物的主题。例如，欧洲专利EP 487 886 B1描述了一种用于选择性催化在柴油发动机的含氧废气中的NO_x还原的方法，其中尿素及其热解产物被用作还原剂。此外，描述了一种管式蒸发器形式的用于产生氨的装置，并且所述装置包括喷雾装置、具有蒸发器管的蒸发器和水解催化器。此外，欧洲专利EP 1 052 009 B1描述了一种用于在废气支流的协助下在反应器中实施热水解和计量添加尿素或尿素溶液的方法和 装置。在该方法中，废气支流从SCR催化器上游的排气管被除去，并被引经反应器，在反应器中在水解之后负载氨的支流同样地还再次返回至SCR催化器上游的排气管。

此外，欧洲专利EP 1 338 562 B1描述了一种利用通过氨催化还原氮氧化物的装置和方法。在此，在快速热解条件下，由固体形式的尿素得到氨，以及由异氰酸水解得到氨，并供给至运输工具的废气流。

另外，欧洲专利申请EP 1 348 840 A1描述了一种废气净化系统，其可以以20英尺的容器的形式作为一个整体结构单元运输。这样运行所述系统使得尿素溶液或氨溶液直接通过喷入装置喷入到废气流中。将废气中所包含的氮氧化物在SCR催化器上进行还原。

另外，德国专利申请DE 10 2006 023 147 A1描述了一种用于产生氨的装置，所述装置为废气后处理系统的部件。

此外，国际申请WO 2008/077 587 A1和WO 2008/077 588 A1描述了一种用于通过胍鎓盐水溶液选择性催化还原运输工具废气中的氮氧化物的方法。在该方法中使用由胍鎓盐水溶液产生氨的反应器。

废气后处理领域的新的开发在于当前工作的主题。因此，最近还追求在排气管以外产生氨的概念。发生器的实施和用于运行所述发生器的方法可由国际专利申请PCT/EP2012/062757、PCT/EP2012/062750和PCT/EP2012/062752获得。

虽然已经了解氨气发生器一段时间，但是至今为止所述技术还没有在运输工具或任何其它用途中实施。至今为止，一直追求将氨前体物质直接喷入到内燃机的废气流中的概念，其中这种氨前体物质通过适当的措施在排气管中被分解为实际的还原剂。然而，由于不完全的分解或分解产物在排气管中的副反应，总是观察到沉积物，其会损坏还存在于排气管中的催化器和过滤器。