由氨前体物质产生用于还原废气中的氮氧化物的氨的方法

由氨前体物质产生用于还原废气中的氮氧化物的氨的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于由氨前体物质产生氨的方法，以及涉及其用于还原废气中的氮氧化物的用途，所述废气来自工业设施、来自内燃机、来自气体发动机、来自柴油发动机或来自汽油发动机。
【专利说明】由氨前体物质产生用于还原废气中的氮氧化物的氨的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于由氨前体物质产生氨的方法，以及涉及其在废气后处理系统用于还原废气中的氮氧化物的用途。
【背景技术】
[0002]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加入到废气中。在此，在废气流中的尿素可以分解成氨(NH3)，例如，通过热(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。
[0003]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 BI公开了一种用于选择性催化在柴油发动机的含氧废气中的NOx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，并且所述装置包括一个喷雾装置、具有蒸发器管的蒸发器，和水解催化器。
[0004]此外，欧洲专利EP I 052 009 BI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。
[0005]此外，欧洲专利EP I 338 562 BI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，以及水解条件下由异氰酸得到氨，并供给至运输工具的废气流。
[0006]另外，欧洲专利申请EP I 348 840 Al公开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。
[0007]另外，德国专利申请DE 10 2006 023 147 Al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。
[0008]此外，在国际申请WO 2008/077 587 Al和WO 2008/077 588 Al描述了一种用于
通过胍鎗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鎗盐水溶液产生氨的反应器。
[0009]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，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二次反应，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。

【发明内容】

[0010]因此，本发明的一个目的是提供一种用于产生氨的方法，所述方法克服了现有技术的这些缺点。本发明的另一目的是提供一种通过简单装置可以实施的方法，所述方法提供了由氨前体物质至氨气的高转化率，并且允许无需维护地长期使用。
[0011]这些目的通过本发明的权利要求1所述的方法可以实现。
[0012]因此，根据第一结构，本发明的主题为用于通过氨气发生器由氨前体物质连续产生氨的方法，所述氨气发生器包括催化器单元，其中所述催化器单元包括用于使氨前体物质分解和/或水解为氨的催化器和在流动方向上在催化器上游的混合室，其中催化器具有催化器体积以及混合室具有混合室体积，在所述方法中，氨前体物质的溶液被引入到混合室中使得催化器端面负荷为0.2至15g/(h*cm2)。特别是，借助喷嘴将所述氨前体物质的溶液喷入混合室中。
[0013]关于这一点，应当强调的是，在根据本发明的方法中使用的氨气发生器是用于由氨前体物质产生氨的独立单元。例如，这种结构单元可以用于还原工业废气中的氮氧化物或用于来自内燃机(如柴油发动机)中的废气的废气后处理。这种氨气发生器可以自主地运行，或也可以借助侧废气流进行操作，然而其中在任何情况下，氮氧化物只有在随后的处理步骤中才借助氨进行氮氧化物的还原。如果根据本发明的氨气发生器被用作在内燃机(例如柴油发动机)的废气后处理系统的独立部件，因此，可以进行在废气流中的氮氧化物的还原而本身不在废气流中引入用于分解氨前体物质的催化器或其它部件。因此，可以将使用根据本发明的氨气发生器产生的氨根据需要引入到废气流中。还防止了由于由例如氨前体物质或氨前体物质的分解产物的沉积物形式的杂质导致的SCR催化器使用寿命的可能降低。。
[0014]因此，根据本发明，特别地，在作为独立单元的氨气发生器中由氨前体物质产生氨。例如，这种氨，而不是氨前体物质，随后被引入废气流中，从而实现还原其中的氮氧化物。将在根据本发明的方法中形成的氨优选在内燃机下游的位置，并且特别地在氧化催化器下游的位置供给至废气中。将在根据本发明产生的氨特别是在SCR催化器之前供给至废气流中。
[0015]根据本发明的氨气发生器特别地包括:催化器单元，其中所述催化器单元还包括用于使氨前体物质分解和/或水解为氨的催化器和在流动方向上在催化器上游的混合室，催化器具有催化器体积以及混合室具有混合室体积N應,用于将氨的前体物质溶液引入到混合室的喷入装置和形成的氨气的出口。特别地，氨气发生器进一步包括载气的入口，所述入口特别优选关于喷入到混合室中的溶液产生切向载气流。
[0016]在本发明范围内，对于本发明而言必要的是催化器的端面负荷为0.17g/(h*cm2)至15g/ (h*cm2)，特别是0.2至15g/ (h*cm2)。已经特别地发现:对于氨气发生器无故障且因此无沉积运行至关重要的是在限定的时期仅有一定量的溶液被允许精细地分布在给定的催化器端面上(流量，计量添加量)。与催化剂的最前面部分(催化器端面)的碰撞和第一次接触对于氨前体的完全分解是决定性的。在这种情况下，所述端面负荷与所使用的氨前体物质或其溶液的类型无关。
[0017]已经进一步发现:计量添加量与催化器端面的比率必须为0.17至15g/(h*cm2)，特别地，0.2至15g/(h*cm2)，从而避免在催化器端面上的过快冷却，其造成向氨的过低转化率。在此，端面负荷被定义为在I小时内到达催化器端面的氨前体物质的计量质量流量和被喷雾锥润湿的催化器端面的计量质量流量的商。
[0018]特别优选的是其中端面负荷为至少0.4g/ (h*cm2)，特别地至少1.0g/ (h*cm2)，更特别地至少2.0g/(h*cm2)，更特另Ij的至少3.0g/(h*cm2)，并且还特别优选至少4.0g/(h*cm2)的方法。同时或独立地，所述端面负荷可以特别地为至多14.0g/(h*cm2)，特别地至多12.0g/ (h*cm2),特别地至多10.0g/ (h*cm2),特别地至多9.0g/ (h*cm2),且还特别地优选至多 8.0g/ (h*cm2) ο
[0019]已经发现:如果过大的质量流量的氨前体溶液与热端面接触，则由于液体的加热和蒸发，将会发生过度的局部冷却，因此不再发生完全转化。测量已经显示:在催化器端面上的过高的计量添加量而因此过大的端面负荷的情况下，润湿的端面发生超过100K的冷却，而因此低于在催化器端面上完全分解的温度水平，并且发生形成不想要的副产物的自发进一步反应。如果选择的催化器端面太大，则端面负荷太低，氨气发生器效率低，因为在这种情况下，使用了过大量的催化剂。
[0020]由进一步的全面实验已经发现:除了每催化器端面的限定量的氨前体溶液催化器端面之外，关于氨前体溶液的量的对应量的能量也是有利的。在这种情况下，已经令人惊奇地发现用于氨前体溶液至氨的完全的、无残留的转化的能量总量基本与所使用的氨前体溶液无关。仅仅氨前体物质的溶液的计量质量流量与以焓流形式的确定能量流(基本为热流)相关。已经发现:必须提供特定量的能量用于将氨前体溶液至氨的完全转化的吸热过程。在这种情况下，还发现不需要考虑其中发生这种分解的温度水平。已经发现所需的温度水平基本取决于所使用的水解催化剂，其可以降低所需的分解温度，而无需改变用于分解的能量的总量。
[0021]在测试中已经发现:供给的热流可以取自热气流，例如，来自内燃机的热废气作为传输气体，并且通过额外的有源加热(电、热交换、发热管或通过热传导或辐射的其它热交换介质)还可以引入到氨气发生器。
[0022]因此，本发明的另一主题为用于通过氨气发生器由氨前体物质连续产生氨的方法，所述氨气发生器包括催化器单元，其包括用于将氨前体物质分解和/或水解至氨的催化器和在流动方向上在催化`剂上游的混合室，所述催化剂具有催化器体积VKat，以及混合室具有混合室体积VMisc;h，在所述方法中，氨前体物质的溶液和载气被引入到混合室中，其中载气和任选的额外的能量源总共具有8000-50000kJ/kg的比焓流HtcAiiw (关于溶液的引入的质量流量的焓流)。
[0023]特别优选其中比焓流为至少10000kJ/kg，更特别地至少12000kJ/kg，并且还特别优选至少15000kJ/kg的方法。同时或独立地，可以设置:比焓流为至多45000kJ/kg，特别地至多40000kJ/kg，并且还特别优选至多35000kJ/kg。
[0024]在这种情况下，比焓流定义为其中输入氨气发生器的焓流和每单位时间供给至催化剂的氨前体溶液的计量质量流量的商。在这种情况下，所需的能量主要以热的形式引入到发生器中。
[0025]对于在给定的焓流的情况下的过大的计量质量流量，根据本发明的比焓流降低，因为供给至吸热反应的能量不足。发生氨前体的不充分转化，而因此发生沉积或形成不需要的副产物，其使得不可能连续运行发生器。同样地，已经发现:过大的比焓流导致氨气发生器的不必要的负荷，而因此导致低效运行和导致在所使用的组在的高负荷。
[0026]根据本发明的延续部分，因而，本发明的另一主题为其中将氨前体物质的溶液和载气引入到混合室中的方法，所述载气和任选的额外能量源总共具有8000-50000kJ/kg的比焓流HtcAiiw (关于引入的溶液质量流量的焓流)，其中将氨前体物质的溶液这样引入到混合室使得催化器端面负荷为0.2至15g/(h*cm2)的方法。
[0027]理想的情况下，换句话说，为了达到95%的氨前体物质至氨的转化率，在计量过程中必须符合根据本发明的额外的特定的计量添加条件。为了特别有利的结果，必须将氨前体物质喷入到混合室中使得对于给定的催化器端面，喷入催化器端面上的喷雾圆锥直径为催化器直径的至多98%，优选至多95%，且特别地至多93%。与此相反，喷雾圆锥直径必须为催化器端面直径的至少80%，优选至少83%，并且特别地至少85%，从而防止在给定的面积上的过高的浓度，因此防止由前体物质造成过度的端面负荷。催化器端面的过度负荷导致与催化剂接触不充分，以及由于液体蒸发导致过度冷却，而因此同样地导致不完全的转化，以及导致与沉积相关的不希望的副反应。理想地，存在端面负荷和/或其它参数与比焓流的组合，所述其它参数由喷入装置设定。在该背景下，特别地，必须提及待使用的喷入装置的类型，以及喷入装置的开口至给定的催化器端面的距离，喷雾圆锥直径与催化器端面的比率。
[0028]在此背景下，关于本发明，喷入装置应该被理解为将氨前体物质的溶液，优选氨前体物质的水溶液喷雾、雾化或另外形成液滴的任何装置，其中氨前体物质的溶液形成为液滴形式，其特别地具有小于25 μ m的液滴直径d32。关于本发明，小液滴直径d32涉及根据德国工业标准DIN66141的索特(Sauter)直径。
[0029]因此，根据本发明的优选实施方式，其提供了一种喷入装置，反过来，所述喷入装置包括产生具有小于25 μ m的小液滴直径d32的小液滴的一个或多个喷嘴。在此背景下，根据本发明，优选进一步设置为所述喷嘴产生具有小于20 μ m且还特别优选小于15 μ m的小液滴直径d32的小液滴。同时或独立地，进一步优选喷嘴产生具有大于0.1 μ m，特别地大于I μ m的小液滴直径d32的小液滴。通过使用这样的喷嘴，也可以达到>95%的氨生成水平AG(见上文)。此外，可以实现溶液在催化器端面上的特别均匀地分布。在此背景下和在下文中，氨生成水平AG被定义为在所述方法中生成的NH3的摩尔量相对于理论上在氨前体物质完全水解情况下应生成的氨的摩尔量。根据本发明，氨生成水平>95%被认为是完全转化。`
[0030]根据特别优选的变体，可以特别设置为所述喷入装置包括所谓的双物料喷嘴。在此背景下，双物料喷嘴被理解为这样的喷嘴，其使用加压气体，通常为空气，作为用于使液相的表面破裂并因此用于形成小液滴的助推剂。此加压气体也被称为雾化空气。这种类型的喷嘴可以实现氨前体物质特别精细地分布，小液滴直径d32小于25 μ m，特别地小于20 μ m0
[0031]在此背景下，助推剂，特别是雾化空气，优选与氨前体物质的溶液通过相同的喷嘴开口被引入混合室中。
[0032]独立地或同时地，所述喷入装置还可以包括至少两个喷嘴，其特别地可以同时或彼此分开地开关，以将氨前体物质引入至混合室中。
[0033]然而，可替换地，还可以设置为所述喷入装置包括所谓的闪蒸器。
[0034]根据本发明的喷雾圆锥为可以使用具有限定的喷雾角度α的一个或多个喷嘴产生的待喷雾的溶液的锥，所述喷雾圆锥直径为小液滴碰撞到催化器端面上得到的直径。这是由在25°C下在被喷雾的溶液上的0.1至10巴的液体压力，以及任选地在0.5至10巴的操作范围内的雾化空气(双物料喷嘴)设定。在使用根据本发明任选的载气的情况下，所述喷雾锥直径是在25°C下在待喷雾溶液上0.1至10巴的液体压力，以及任选地在使用载气的情况下在0.5至10巴的操作范围的雾化空气(双物料喷嘴)设定。
[0035]为了达到喷雾圆锥直径为催化器直径的至多98%，根据本发明的改进方案，还可以设置:喷入装置本身包括喷嘴，特别地双物料喷嘴，其具有10°至90°的理论喷雾角度α。特别地，独立地或同时，还可以设置为喷嘴开口至催化器端面的距离为15至2000mm。
[0036]喷嘴，特别地，双物料喷嘴，特别地优选其具有至少10°，特别地至少20°，特别地至少25°，特别优选至少30°，特别优选至少35°，特别优选至少40°，并且还特别优选至少45°的喷雾角度α。同时地或独立地，所述喷嘴进一步优选具有至多90°，特别地至多80°，特别地至多75°，特别地至多70°，特别优选至多60°，特别优选至多55°，并且还特别优选至多50°的理论喷雾角度α。如前所述，通过有目的地使用具有限定的喷雾角度α的喷嘴，可以实现待喷雾的溶液的均匀分布，而没有在壁上或催化器端面上发生沉积。 [0037]根据本发明，理论喷雾角度α (在下文中也被称为喷雾角度α)应被理解为在一个或多个喷嘴开口的出口处在25°C下在待喷雾的溶液上0.1至10巴的操作压力以及任选地0.5至10巴的操作范围的喷雾空气(双物料喷嘴)的情况下设定的喷雾角度，而不存在载气或喷雾溶液的任何其它影响。
[0038]作为进一步的措施，为了使催化器单元的内壁不被氨前体物质的溶液润湿，可以根据本发明的进一步开发设置:所述氨发生器包括另外的用于载气的入口，所述入口关于喷入到混合室中的溶液产生切向载气流。或者，还可以设置为:在喷嘴的周围设置至少一个载气入口，其构造为使得载气在引入至混合室中的溶液周围形成外壳。以这种方式，将喷雾的溶液用载气构成的外壳包封，使得观察到内壁不被润湿。
[0039]因此，在另一实施方式中，本发明涉及包括至少一个载气入口的氨气发生器。所述入口优选位于混合室中，并且特别是独立的或与喷嘴开口分离，通过所述喷嘴开口引入氨前体物质的溶液。因此，载气可独立于氨前体物质的溶液地引入。所述入口优选地产生关于喷入到混合室中的溶液的切向或平行的载气流。对于平行的载气流，用于载气的一个或多个入口开口优选排列在壁上，其中，用于引入氨前体物质的溶液的喷入装置也位于所述壁上。
[0040]令人惊奇地，已经发现:通过切向载气流，可以进一步抑制在混合室的区域中在催化器单元的壁上的沉积，并且可以提供载气和氨前体物质溶液的持久良好混合。因此，几乎完全抑制润湿在混合室的区域中的催化器单元的壁。通过切向载气流产生具有小液滴的以水解催化器至水解催化器端面的方向轴向地引导的涡流混沌流(Wirbelschleierstromung )。这种涡流混沌流可实现在所述催化器上非常良好地
转化为氨。在所述发生器的头部区域在氨前体溶液至催化器单元或至混合室中的喷雾装置的高度进行载气的切向供给。在此背景下，将气流尽可能浅地(flach)以这样的方式引向混合室的壁，使得在催化器单元中指向下游的涡流调节为催化器端面的方向。
[0041]如果使用的喷嘴包括第一数量的用于将氨前体物质的溶液引入到催化器单元中的喷嘴开口，则产生类似的效果，所述喷嘴开口被第二数量的用于将载气或雾化空气引入至催化器单元中的喷嘴开口包围。[0042]关于本发明，进一步设置为所述喷嘴到催化器端面的距离可以为特别地15至1500mm，特别优选15至1000mm，并且还特别优选15至800mm。独立地或同时地，然而，还可以设置为，所述喷嘴开口至催化器端面的距离为至少30mm，特别优选至少50mm，特别优选至少60mm,特别优选至少100mm,并且还特别优选至少为300mm,并且进一步独立地或同时地至多1500mm，特别地至多1000mm，特别地至多800mm，特别地至多500mm，特别地至多400mm,特别优选至多200mm,且还特别优选至多150mm。
[0043]根据本发明的改进形式，还设置为使得混合室的体积^@4与催化器的体积Visis的比率为1.5:1至5:1。令人惊奇地，已经发现:如果溶液的小液滴已经在碰撞到催化器端面上之前部分蒸发，则喷雾的氨前体物质可以完全分解为氨(转化率>95%)。由此可以确保所述混合室的体积大于所述催化器的体积。由于小液滴的部分蒸发，而要向溶液供给足够的能量以防止由于过大的液滴导致催化器端面的过度冷却，因此消除了差的分解或副产物形成。此外，通过相应的混合室体积确保喷雾的氨前体物质作为在载气流中的气溶胶均匀分布在催化器横截面上，并碰撞到催化器上，并且避免了具有过高浓度的点，其反过来将导致差的转化率。在该背景下，还特别优选设置为:混合室体积与催化器的体积Vmk的比率为2.5:1至5:1，特别优选3:1至5:1，并且还特别优选3.5:1至5:1。
[0044]催化器的体积V催化器优选为50ml至10001。混合室的体积合室优选至少IOml,优选至少50ml,更优选至少100ml,更优选至少200ml,更优选至少1000ml,更优选至少2000ml，并且更优选至少5000ml。同时或独立地，混合室的体积优选为至多2.51，更优选至多101，更优选至多801，更优选至多5001，更优选至多12001，并且更优选至多20001。
[0045]此外，在根据本发明，催化器单元应当被理解为这样的单元，其包括用于容纳催化剂的壳体，从流动方向上在催化器上游的混合室，和至少一种用于将氨前体物质分解和/或水解为氨的催化剂，所述催化器具有催化器体积以及所述混合室具有混合室体积Vmo任选地，所述催化器单元可以额外包括出口室，其在流动方向上在催化器下游且用于输出形成的氨气。
[0046]在本发明的背景中，在催化条件下，可以实现由氨前体物质释放氨的任何催化剂都可以被用作用于分解和/或水解氨前体物质的催化剂。优选的催化剂将氨前体物质水解成氨和其它无害物质，如氮气，二氧化碳和水。因此，优选水解催化剂。如果例如使用胍鎗盐溶液，特别地，甲酸胍溶液或尿素溶液或它们的混合物，则在催化活性、氧化物构成的非氧化活性涂层的存在下可以发生形成氨的催化分解，所述氧化物选自二氧化钛、氧化铝和二氧化硅，及其混合物，和/或全部或部分金属交换的水热稳定的沸石，特别地，ZSM5或BEA型的铁沸石。在此背景下，特别地，考虑副族元素，并且优选铁或铜作为金属。金属氧化物，如二氧化钛、氧化铝以及二氧化硅优选施加到金属载体材料上，如加热管合金(特别是铬铝钢)上。特别优选的催化剂为水解催化剂，其特别是包括二氧化钛、氧化铝和二氧化硅以及它们的混合物的催化活性涂层。
[0047]或者，还可以进行甲酸胍溶液和剩余的组分的催化分解形成氨和二氧化碳，其中可以使用氧化物构成的催化活性涂层，所述氧化物选自二氧化钛、氧化铝和二氧化硅及其混合物和/或经全部或部分地金属交换的水液稳定的沸石，其用金和/或钯作为氧化活性组分浸溃。包含钯和/或金作为活性组分的相应的催化剂优选地具有0.001至2wt %，特别地0.01至lwt%的贵金属含量。借助这种类型的氧化催化剂可实现在产生氨的过程中在胍鎗盐的分解过程中避免不希望地形成作为副产物的一氧化碳。
[0048]优选，具有0.001至2wt%，特别地0.01至Iwt %的贵金属含量的包含钯和/或金作为活性成分的催化涂层被用于甲酸胍和任选其它组分的催化分解。
[0049]因此，本发明的其它主题还为一种方法，其使用催化剂，其特别地为水解催化剂，所述催化剂具有使用金和/或钯浸溃的催化活性涂层，特别地具有0.001至2wt%的金和/或钯含量(基于催化涂层)。更优选，该催化剂具有氧化物构成的催化活性涂层，所述氧化物选自二氧化钛、氧化铝和二氧化硅以及它们的混合物，和/或用金和/或钯浸溃的水热稳定的沸石，其中金和/或钯的含量更优选为0.001至2wt% (基于所述催化涂层)。
[0050]在本发明的背景中，可以使用水解催化器，所述水解催化器在流动方向上由至少两段组成，包含非氧化活性的涂层的第一段和氧化活性涂层的第二段。优选地，这种催化器的5至90vol %由非氧化活性涂层组成，以及这种催化器的10至95vol%由氧化活性涂层组成。特别地，这种催化器的15至SOvol %由非氧化活性涂层组成，以及这种催化器的20至85vol%由氧化活性涂层组成。或者，可以在串联排列的两种催化器(包含非氧化活性涂层的第一催化器和包含氧化活性涂层的第二催化器)的存在下进行水解。更优选地，所述第一水解催化器也可以为加热的催化器，以及第二水解催化器可以为未加热的催化器。
[0051]此外，它也可以设置为使用由至少两段组成的水解催化器，水解催化器的以流动方向排列的第一段是加热的催化器形式，以及以流动方向排列的第二段以未加热的形式。优选地，所述催化器的5至50VOl%由第一段组成 ，以及所述催化器的50至95vol%由第二段组成。
[0052]根据本发明特别优选的实施方式，设置为使得氨气发生器包括如下催化器单元，其包括至少两部分的，特别优选至少三部分的水解催化器，在流动方向上的第一部分为加热的催化剂的形式，其优选包括直接电阻加热器和/或加热套加热器，而其第二部分为未加热的催化器的形式，还特别优选在下游具有混合器结构的未加热的催化器作为第三部分的。
[0053]还特别优选，包括催化器单元的氨气发生器，其中，所述催化器的催化器直径Disifc器与催化器长度的比率为1:1至1: 5，特别地1:2至1: 4，并且还特别优选1:3。催化器直径D催_优选为20至2000mm，特别地30至1000mm，并且还更优选30至100mm。然而，也可以设置为使得所述直径D催化器为30至80mm，80至450mm或450至1000mm。
[0054]在此背景下,进一步优选,所述催化器的长度L为30mm至2000mm,特别优选70mm至1000mm，并且还特别优选70mm至700mm。已经发现:为了完全催化转化氨前体物质，优选使用具有至少60cpsi(cps1:每平方英寸的孔数)的催化剂孔数且具有上述公开的催化器体积的催化器。在此背景下，对于在氨气发生器中应用，反压的增加(通过催化器的压力损失)将催化剂孔数限制在至多SOOcpsi。特别优选每平方英寸端面具有100至600cpsi，每平方英寸端面具有100至500cpsi，并且还特别优选每平方英寸催化器端面具有100至400cpsi的催化剂孔数的催化器。
[0055]至于所述催化器单元的构造，在测试中已经发现圆柱形结构形式是特别合适的。特别地，在圆柱形结构形式的情况下，可以任选使用的切向载气流充分发挥作用。与此相反，其它结构形式是不太合适的，因为在此情况下，会观察到过强的湍流。因此，本发明的另外的主题为氨气发生器，其包括构造为圆柱形形式的催化器单元。[0056]此外，已经证明特别有利的是氨气发生器包括催化器单元，所述催化器单元具有至少一个绝热层，特别是由微孔隔音材料制成的绝热层。
[0057]根据本发明，氨前体物质被理解为是可以在溶液中输送且可以借助物理和/或化学过程解离或以其他形式释放氨的化学物质。根据本发明，特别地，尿素、尿素衍生物、胍、双胍和这些化合物的盐和氨的盐可被用作氨前体化合物。根据本发明，特别地，可以使用尿素和胍或其盐。特别地，可以使用由胍与有机或无机酸形成的盐。在此背景下，通式(I )
的胍鎗盐应被认为是特别优选的，
[0058]
【权利要求】
1.用于通过氨气发生器(100)由氨前体物质的溶液连续产生氨的方法，所述氨气发生器(100)包括催化器单元(70)，其包括用于将氨前体物质分解和/或水解至氨的催化器(60)和在流动方向上在催化器(60)上游的混合室(51)，其中所述催化器(60)具有催化器体积VKat，以及所述混合室(51)具有混合室体积VMisc;h，特征在于:将氨前体物质的溶液这样喷入到混合室中使得催化器端面负荷为0.2至15g/(h*cm2)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，与所述氨前体物质的溶液分开，额外将载气引入到混合室(51)中。
3.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，与载气分开，将氨前体物质的溶液引入至混合室(51)中，以及将所述载气与所述氨前体物质的溶液切向地引入。
4.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，废气支流被用作载气，所述废气支流包含小于5%的总废气。
5.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，通过喷嘴(41)以10至40°的喷雾角度α将氨前体物质的溶液从储存容器(20)喷入混合室中。
6.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，在至少0.5巴的压力下喷入溶液，以及在0.5至2巴的压力下喷入喷雾空气。
7.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，以具有小于20μ m的小液滴直径D32的小液滴形式将所述溶液施加至催化器(60)的端面(61)。
8.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，载气与喷雾空气的比率为 7:1 至 10:1。
9.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，将所述溶液垂直于催化器端面(61)地喷雾至混合室(51)中。
10.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，将所述溶液与载气一起引入至混合室(70)中，其中所述载气和任选的额外能量源总共具有8000-50000kJ/kg的比焓流HTC/m.(关于引入的溶液的质量流量的焓流)。
11.根据前述权利要求的至少一项所述的方法用于还原来自工业设施、来自内燃机、来自气体发动机、来自柴油发动机或来自汽油发动机中的氮氧化物的用途。
【文档编号】F01N3/20GK103764565SQ201280038036
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年6月29日 优先权日:2011年7月1日
【发明者】C·格哈特, T·扎特尔迈尔, P·托舍夫 申请人:澳泽化学股份公司