用于车辆燃机排放气体的选择性催化还原净化的储箱的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及通过仅注射氨气、特别是从一个或多个其上通过吸附而存储氨气的固 体吸收基质释放的氨气来净化车辆燃机排放的气体。
【背景技术】
[0002] 有关车辆和卡车排放的法规要求减少向大气中释放氮氧化物NOx。一种实现该目 的的已知方法在于使用选择性催化还原（英文为"Selective化化lytic Reduction"，缩写 为SCR)方法，该方法允许通过将还原剂(一般为氨)注入排放管线中来还原氮氧化物。该氨 可W通过使用不同的技术来获得。一种已知技术基于使用其上通过吸附作用将氨困住的固 体吸收基质。一般地，基质被存储于安装在车辆上的容器(在下文中称为基质存储容器）中。 根据该技术，通过加热基质来释放氨，然后将所释放的氨注入排放管线中。
[0003] 因为该已知技术允许将纯的N也送至车辆的排放气体中，所W其提供了高性能。
[0004] 然而，该技术的主要缺点在于重新充装过程（即基质再生)的复杂性。事实上，目前 的重新充装过程在于将基质存储容器连接到外部氨源（一般为高度加压的缸）。在该过程 中，必须将基质存储容器从车辆上拆卸下来，W便充装氨。而且，向固体基质中输送高压氨 导致由于放热吸附反应而产生大量的热量(可能的量级为数万J/mol N也），因此需要冷却 单元作为散热器。高溫可能损害系统的部件并导致长的再生时间。
[0005] 鉴于上述缺点，需要改进固体吸收基质的再生。
【发明内容】
[0006] 为此，本发明提供了一种用于安装在车辆上的储箱，该储箱包括：
[0007] -适于包含氨前驱物的容器，W及
[000引-被布置为将容器的氨前驱物分解成氨气并存储该氨气的系统，所述系统至少部 分地位于所述容器内部和/或所述容器的壁上。
[0009] 该氨气随后被用于再生固体吸收基质。由此，提出了一种原地再生过程。换句话 说，基质的再生在车辆上发生。更准确地说，根据本发明的再生过程基于氨前驱物的分解。
[0010] 在一个具体实施例中，可W通过使用热分解单元来实现氨前驱物的分解。例如，该 分解单元包括可控加热器。
[0011] 在另一具体实施例中，可W通过使用车载生化分解单元实现氨前驱物的分解。该 单元储存催化化学反应的一个或多个蛋白质成分。换句话说，蛋白质成分通过例如加热而 被激活。更准确地说，运一个或多个蛋白质成分适于对氨前驱物水解（即分解)成氨进行催 化。该分解导致产生用于重新充装的氨气。该用于重新充装的氨气随后被引导（即传送)到 固体吸收基质，并在该固体吸收基质上被储存。根据本发明，不使用外部氨源，并且基质的 再生不需要人工拆卸操作。由此，根据本发明的再生过程简单、更快捷且更安全。
[0012] 氨前驱物可W是固体化合物或液体，例如尿素水溶液。术语"尿素溶液"指的是一 般为水溶液的任何包含尿素的溶液。本发明使用低共烙尿素水溶液获得了良好的效果，该 溶液具有质量标准:例如，根据ISO 22241标准，对于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%之间（即32.5+/-0.7wt%)，因此可用的氨的量在18.0% 至18.8%之间。本发明还可W应用于同样呈水溶液形式的W商品名Denoxium?销售的尿素/ 甲酸锭混合物，其组分之一(Denoxium-30)包含与A犯!ue'K溶液等量的氨。后者的优点在 于只从-30°C(对比于-11°C)才开始冻结，但其缺点在于与可能的甲酸释放相关的腐蚀问 题。本发明还可W适用于甲酸脈(guanidinium formate)。在加油站普遍都有的低共烙尿素 水溶液的情况下，本发明特别地有利。
[0013] 有利地，该系统至少部分地位于容器内部。
[0014] 优选地，整个系统位于容器内部。因此，氨前驱物的分解在可直接获得该前驱物的 氨前驱物容器内部进行。因此，不需要为车辆配备用于将前驱物从容器转移到分解单元的 管道或累。另一优点在于没有氨前驱物泄漏到外面的危险，运是因为所述氨前驱物在不离 开容器的情况下被转移到分解单元。而且，由于将位于容器内部的分解单元与容器一起安 装在车辆上，所W在车辆上的安装变得更容易。
[0015] 在一个实施例中，该系统包括分解单元。
[0016] 有利地，分解单元包括至少一个适于分解氨前驱物的蛋白质成分。
[0017] 优选地，蛋白质成分包括至少一种酶，例如脈酶。
[0018] 特别地，嗜热型的酶是非常合适的。脈酶可W W任何适当的方式被储存。例如，在 第一实施例中，脈酶可W被固化在不同的树脂层中。在第二实施例中，脈酶可W被固定在膜 上。
[0019] 在一个实施例中，容器具有在开口，该开口使得成分能够从容器外部进入而无需 从容器上拆卸分解单元。
[0020] 因此，该成分可W W简单的方式被新鲜的成分替换。
[0021 ]优选地，分解单元配备有加热器。
[0022] 运种加热器可W提供针对酶或蛋白质的期望活性的最佳溫度。例如，加热器可W 被配置为在生化分解单元内维持介于30°C到60°C之间的溫度范围。
[0023] 更一般性地，具有加热器的室的溫度被控制在预定范围内；当预定范围下降到环 境溫度W下时，可W在加热器中设置冷却装置。换句话说，加热器可被控制来升高该室内部 的溫度，或者被控制来降低该室内部的溫度。
[0024] 在一个具体实施例中，加热器被配置为在至少一个对应于当需要转化时激活蛋白 质成分的预定溫度范围内工作，并且在另外至少一个对应于保存蛋白质成分W延长其寿命 的溫度范围内工作。
[0025] 在本发明的一个具体实施例中，加热器包括电阻加热元件。运些电阻加热元件可 W是：金属加热丝（网）；柔性加热器（即包括附加到膜或布置在两层膜或片（即两个基本上 平的支件，运些支件的材料和厚度使得它们是柔性的）之间的一个或多个阻抗轨道的运样 的加热器）；或者形状、尺寸和柔性适于被插入SCR系统的部件当中和/或围绕运些部件的任 何其它类型的阻抗元件。正溫度系数(英文为"Positive Temperature Coefficient"，缩写 为PTC)元件尤其适合用于加热。
[0026] 在本发明的另一个具体实施例中，加热器利用发动机的散热（例如液体发动机冷 却系统的液流)和/或排放管线(气体)来加热生化分解单元。
[0027]优选地，储箱被布置为在根据分解单元的尺寸和成分的特性而预定的时间段内启 动加热器。
[00%]在一个实施例中，分解单元具有用于关闭开口的可移除的盖子和至少一个允许氨 前驱物和成分之间连通的阀口，所述储箱被布置为使得移除盖子关闭阀口。
[0029] 因此，当通过开口触及成分时，成分与氨前驱物之间的流体连通自动中断，运阻止 前驱物泄漏到储箱外。
[0030] 有利地，分解单元包括两个室，其中至少一个室被布置为使得包含在该室内的流 体与成分接触；
[0031] 根据本发明的储箱还可W具有W下特征中的至少一个：
[0032] -仅一个室被布置为使得包含在该室中的流体与成分接触；
[0033] -两个室都被布置为使得包含在该室中的流体与成分接触；
[0034] -运些室由被布置为相对于运些室的其他壁移动的壁分隔；
[0035] -运些室由刚性壁分隔；
[0036] -该壁被安装为相对于运些室的其他壁滑动；
[0037] -运些室被柔性壁分隔；
[0038] -运些室由如下所述的壁分隔，该壁具有被刚性地固定在运些室的其他壁上的端 部；
[0039] -该壁可透过氨气；
[0040] -运些室通过该壁彼此流体连通；
[0041 ]-运些室不通过该壁彼此流体连通；
[0042] -仅一个室被布置为将氨气从该室转移到储存单元;和
[0043] -两个室都被布置为将氨气从该室转移到储存单元。
[0044] 在一个实施例中，分解单元包括被布置为控制氨气流出分解单元的囊。
[0045] 在一个实施例中，室中的第一个被布置为将氨前驱物分解为氨气，而室中的第二 个则被布置为接收来自于第一室的氨气并将其转移到储存单元。
[0046] 在另一个实施例中，每个室都被布置为将氨前驱物分解为氨气并W使该气体不经 过另一室的方式将其转移到储存单元，运些室在壁的相对侧延伸，其中所述壁被布置为相 对室的其他壁移动。
[0047] 在另一个实施例中，室中的第一个被布置为将氨前驱物分解为氨气并W使该气体 不经过第二室的方式将其转移到储存单元，而第二室则被布置为接收来自于第一室的溶 液。
[0048] 有利地，储箱包括用于回收存在于分解单元中的液相中的氨。
[0049] 由此，液相中的氨的至少一部分没有被浪费。
[0050] 优选地，回收装置包括液体-蒸汽分离单元，运些装置优选地被布置为W使氨气不 经过分解单元的方式将氨气送到储存单元。
[0051] 实际上，如果氨前驱物通过热分解产生水，将该水与氨分离、收集并且优选地阻止 其储存在固体吸收基质上。可W使用液体-蒸汽分离单元来实现水与氨的分离和广义地与 其他可能的热分解产物(通常为气体，例如C〇2)的分离。例如，液体-蒸汽分离单元可W包括 (或者是)冷凝器或者一个或多个膜，所述膜例如是在美国专利4758250中公开的膜，该膜是 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状的管的特定冷凝器； 相变材料、或者其他任何用于冷却或冷凝气体的装置。替代地，冷凝器可W是已经存在于车 辆上的设备的一部分，例如车辆空调系统的一部分。
[0052] 所收集的水可W在排放气体中蒸发和/或所收集的水中的至少一部分可W被储存 W例如用于溶解多余的氨，所述多余的氨会使固体吸收基质的储存储箱不适当地受压。
[0053] 有利地，系统还包括被布置为储存由分解单元产生的氨气的储存单元。
[0054] 优选地，储存单元位于容器内部。当容器同时容纳分解和储存单元时，W上的优点 (没有累、没有泄露风险、容易安装)得到加强。而且，氨气是有毒的，任何泄露都可能产生问 题。