用于車輛燃機排放氣體的選擇性催化還原凈化的儲箱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及通過僅注射氨氣、特別是從一個或多個其上通過吸附而存儲氨氣的固 體吸收基質(zhì)釋放的氨氣來凈化車輛燃機排放的氣體。
【背景技術(shù)】
[0002] 有關(guān)車輛和卡車排放的法規(guī)要求減少向大氣中釋放氮氧化物NOx。一種實現(xiàn)該目 的的已知方法在于使用選擇性催化還原（英文為"Selective化化lytic Reduction"，縮寫 為SCR)方法，該方法允許通過將還原劑(一般為氨)注入排放管線中來還原氮氧化物。該氨 可W通過使用不同的技術(shù)來獲得。一種已知技術(shù)基于使用其上通過吸附作用將氨困住的固 體吸收基質(zhì)。一般地，基質(zhì)被存儲于安裝在車輛上的容器(在下文中稱為基質(zhì)存儲容器）中。 根據(jù)該技術(shù)，通過加熱基質(zhì)來釋放氨，然后將所釋放的氨注入排放管線中。
[0003] 因為該已知技術(shù)允許將純的N也送至車輛的排放氣體中，所W其提供了高性能。
[0004] 然而，該技術(shù)的主要缺點在于重新充裝過程（即基質(zhì)再生)的復雜性。事實上，目前 的重新充裝過程在于將基質(zhì)存儲容器連接到外部氨源（一般為高度加壓的缸）。在該過程 中，必須將基質(zhì)存儲容器從車輛上拆卸下來，W便充裝氨。而且，向固體基質(zhì)中輸送高壓氨 導致由于放熱吸附反應而產(chǎn)生大量的熱量(可能的量級為數(shù)萬J/mol N也），因此需要冷卻 單元作為散熱器。高溫可能損害系統(tǒng)的部件并導致長的再生時間。
[0005] 鑒于上述缺點，需要改進固體吸收基質(zhì)的再生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為此，本發(fā)明提供了一種用于安裝在車輛上的儲箱，該儲箱包括：
[0007] -適于包含氨前驅(qū)物的容器，W及
[000引-被布置為將容器的氨前驅(qū)物分解成氨氣并存儲該氨氣的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)至少部 分地位于所述容器內(nèi)部和/或所述容器的壁上。
[0009] 該氨氣隨后被用于再生固體吸收基質(zhì)。由此，提出了一種原地再生過程。換句話 說，基質(zhì)的再生在車輛上發(fā)生。更準確地說，根據(jù)本發(fā)明的再生過程基于氨前驅(qū)物的分解。
[0010] 在一個具體實施例中，可W通過使用熱分解單元來實現(xiàn)氨前驅(qū)物的分解。例如，該 分解單元包括可控加熱器。
[0011] 在另一具體實施例中，可W通過使用車載生化分解單元實現(xiàn)氨前驅(qū)物的分解。該 單元儲存催化化學反應的一個或多個蛋白質(zhì)成分。換句話說，蛋白質(zhì)成分通過例如加熱而 被激活。更準確地說，運一個或多個蛋白質(zhì)成分適于對氨前驅(qū)物水解（即分解)成氨進行催 化。該分解導致產(chǎn)生用于重新充裝的氨氣。該用于重新充裝的氨氣隨后被引導（即傳送)到 固體吸收基質(zhì)，并在該固體吸收基質(zhì)上被儲存。根據(jù)本發(fā)明，不使用外部氨源，并且基質(zhì)的 再生不需要人工拆卸操作。由此，根據(jù)本發(fā)明的再生過程簡單、更快捷且更安全。
[0012] 氨前驅(qū)物可W是固體化合物或液體，例如尿素水溶液。術(shù)語"尿素溶液"指的是一 般為水溶液的任何包含尿素的溶液。本發(fā)明使用低共烙尿素水溶液獲得了良好的效果，該 溶液具有質(zhì)量標準:例如，根據(jù)ISO 22241標準，對于AdB山e?溶液(市售尿素溶液），尿素 含量(在重量上)在31.8%至33.2%之間（即32.5+/-0.7wt%)，因此可用的氨的量在18.0% 至18.8%之間。本發(fā)明還可W應用于同樣呈水溶液形式的W商品名Denoxium?銷售的尿素/ 甲酸錠混合物，其組分之一(Denoxium-30)包含與A犯!ue'K溶液等量的氨。后者的優(yōu)點在 于只從-30°C(對比于-11°C)才開始凍結(jié)，但其缺點在于與可能的甲酸釋放相關(guān)的腐蝕問 題。本發(fā)明還可W適用于甲酸脈(guanidinium formate)。在加油站普遍都有的低共烙尿素 水溶液的情況下，本發(fā)明特別地有利。
[0013] 有利地，該系統(tǒng)至少部分地位于容器內(nèi)部。
[0014] 優(yōu)選地，整個系統(tǒng)位于容器內(nèi)部。因此，氨前驅(qū)物的分解在可直接獲得該前驅(qū)物的 氨前驅(qū)物容器內(nèi)部進行。因此，不需要為車輛配備用于將前驅(qū)物從容器轉(zhuǎn)移到分解單元的 管道或累。另一優(yōu)點在于沒有氨前驅(qū)物泄漏到外面的危險，運是因為所述氨前驅(qū)物在不離 開容器的情況下被轉(zhuǎn)移到分解單元。而且，由于將位于容器內(nèi)部的分解單元與容器一起安 裝在車輛上，所W在車輛上的安裝變得更容易。
[0015] 在一個實施例中，該系統(tǒng)包括分解單元。
[0016] 有利地，分解單元包括至少一個適于分解氨前驅(qū)物的蛋白質(zhì)成分。
[0017] 優(yōu)選地，蛋白質(zhì)成分包括至少一種酶，例如脈酶。
[0018] 特別地，嗜熱型的酶是非常合適的。脈酶可W W任何適當?shù)姆绞奖粌Υ?。例如，?第一實施例中，脈酶可W被固化在不同的樹脂層中。在第二實施例中，脈酶可W被固定在膜 上。
[0019] 在一個實施例中，容器具有在開口，該開口使得成分能夠從容器外部進入而無需 從容器上拆卸分解單元。
[0020] 因此，該成分可W W簡單的方式被新鮮的成分替換。
[0021 ]優(yōu)選地，分解單元配備有加熱器。
[0022] 運種加熱器可W提供針對酶或蛋白質(zhì)的期望活性的最佳溫度。例如，加熱器可W 被配置為在生化分解單元內(nèi)維持介于30°C到60°C之間的溫度范圍。
[0023] 更一般性地，具有加熱器的室的溫度被控制在預定范圍內(nèi)；當預定范圍下降到環(huán) 境溫度W下時，可W在加熱器中設(shè)置冷卻裝置。換句話說，加熱器可被控制來升高該室內(nèi)部 的溫度，或者被控制來降低該室內(nèi)部的溫度。
[0024] 在一個具體實施例中，加熱器被配置為在至少一個對應于當需要轉(zhuǎn)化時激活蛋白 質(zhì)成分的預定溫度范圍內(nèi)工作，并且在另外至少一個對應于保存蛋白質(zhì)成分W延長其壽命 的溫度范圍內(nèi)工作。
[0025] 在本發(fā)明的一個具體實施例中，加熱器包括電阻加熱元件。運些電阻加熱元件可 W是：金屬加熱絲（網(wǎng)）；柔性加熱器（即包括附加到膜或布置在兩層膜或片（即兩個基本上 平的支件，運些支件的材料和厚度使得它們是柔性的）之間的一個或多個阻抗軌道的運樣 的加熱器）；或者形狀、尺寸和柔性適于被插入SCR系統(tǒng)的部件當中和/或圍繞運些部件的任 何其它類型的阻抗元件。正溫度系數(shù)(英文為"Positive Temperature Coefficient"，縮寫 為PTC)元件尤其適合用于加熱。
[0026] 在本發(fā)明的另一個具體實施例中，加熱器利用發(fā)動機的散熱（例如液體發(fā)動機冷 卻系統(tǒng)的液流)和/或排放管線(氣體)來加熱生化分解單元。
[0027]優(yōu)選地，儲箱被布置為在根據(jù)分解單元的尺寸和成分的特性而預定的時間段內(nèi)啟 動加熱器。
[00%]在一個實施例中，分解單元具有用于關(guān)閉開口的可移除的蓋子和至少一個允許氨 前驅(qū)物和成分之間連通的閥口，所述儲箱被布置為使得移除蓋子關(guān)閉閥口。
[0029] 因此，當通過開口觸及成分時，成分與氨前驅(qū)物之間的流體連通自動中斷，運阻止 前驅(qū)物泄漏到儲箱外。
[0030] 有利地，分解單元包括兩個室，其中至少一個室被布置為使得包含在該室內(nèi)的流 體與成分接觸；
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的儲箱還可W具有W下特征中的至少一個：
[0032] -僅一個室被布置為使得包含在該室中的流體與成分接觸；
[0033] -兩個室都被布置為使得包含在該室中的流體與成分接觸；
[0034] -運些室由被布置為相對于運些室的其他壁移動的壁分隔；
[0035] -運些室由剛性壁分隔；
[0036] -該壁被安裝為相對于運些室的其他壁滑動；
[0037] -運些室被柔性壁分隔；
[0038] -運些室由如下所述的壁分隔，該壁具有被剛性地固定在運些室的其他壁上的端 部；
[0039] -該壁可透過氨氣；
[0040] -運些室通過該壁彼此流體連通；
[0041 ]-運些室不通過該壁彼此流體連通；
[0042] -僅一個室被布置為將氨氣從該室轉(zhuǎn)移到儲存單元;和
[0043] -兩個室都被布置為將氨氣從該室轉(zhuǎn)移到儲存單元。
[0044] 在一個實施例中，分解單元包括被布置為控制氨氣流出分解單元的囊。
[0045] 在一個實施例中，室中的第一個被布置為將氨前驅(qū)物分解為氨氣，而室中的第二 個則被布置為接收來自于第一室的氨氣并將其轉(zhuǎn)移到儲存單元。
[0046] 在另一個實施例中，每個室都被布置為將氨前驅(qū)物分解為氨氣并W使該氣體不經(jīng) 過另一室的方式將其轉(zhuǎn)移到儲存單元，運些室在壁的相對側(cè)延伸，其中所述壁被布置為相 對室的其他壁移動。
[0047] 在另一個實施例中，室中的第一個被布置為將氨前驅(qū)物分解為氨氣并W使該氣體 不經(jīng)過第二室的方式將其轉(zhuǎn)移到儲存單元，而第二室則被布置為接收來自于第一室的溶 液。
[0048] 有利地，儲箱包括用于回收存在于分解單元中的液相中的氨。
[0049] 由此，液相中的氨的至少一部分沒有被浪費。
[0050] 優(yōu)選地，回收裝置包括液體-蒸汽分離單元，運些裝置優(yōu)選地被布置為W使氨氣不 經(jīng)過分解單元的方式將氨氣送到儲存單元。
[0051] 實際上，如果氨前驅(qū)物通過熱分解產(chǎn)生水，將該水與氨分離、收集并且優(yōu)選地阻止 其儲存在固體吸收基質(zhì)上?？蒞使用液體-蒸汽分離單元來實現(xiàn)水與氨的分離和廣義地與 其他可能的熱分解產(chǎn)物(通常為氣體，例如C〇2)的分離。例如，液體-蒸汽分離單元可W包括 (或者是)冷凝器或者一個或多個膜，所述膜例如是在美國專利4758250中公開的膜，該膜是 聚合物膜。冷凝器可W是:包括具有不同溫度下的不同部分的特定形狀的管的特定冷凝器； 相變材料、或者其他任何用于冷卻或冷凝氣體的裝置。替代地，冷凝器可W是已經(jīng)存在于車 輛上的設(shè)備的一部分，例如車輛空調(diào)系統(tǒng)的一部分。
[0052] 所收集的水可W在排放氣體中蒸發(fā)和/或所收集的水中的至少一部分可W被儲存 W例如用于溶解多余的氨，所述多余的氨會使固體吸收基質(zhì)的儲存儲箱不適當?shù)厥軌骸?br>[0053] 有利地，系統(tǒng)還包括被布置為儲存由分解單元產(chǎn)生的氨氣的儲存單元。
[0054] 優(yōu)選地，儲存單元位于容器內(nèi)部。當容器同時容納分解和儲存單元時，W上的優(yōu)點 (沒有累、沒有泄露風險、容易安裝)得到加強。而且，氨氣是有毒的，任何泄露都可能產(chǎn)生問 題。