本申请涉及向内燃机排气中的选择性催化还原(SCR)催化剂中加料脲溶液的装置，所述装置包含用于在排气中注射溶液的注射器和用于运送所述溶液到所述注射器的管(1)，其中加热元件(2)与所述管接触，所述加热元件是正温度系数(PTC)加热元件，其包含嵌入在组合物的主体(3)中的至少两条平行丝线(4.1，4.2)，所述组合物包含聚合物和导电性填料。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及向柴油发动机的排气中的选择性催化还原(SCR)催化剂中加料(dosing)脲溶液的装置，并且涉及自动调节性加热元件。为了减少例如卡车和客车的柴油发动机的NOx排放，已经引入一种包含SCR催化剂和用于向催化剂加料尿素的装置的体系。通常在排气刚要进入催化剂之前的位置处，将脲以溶液形式加料到发动机的排气中。由于使用这种体系，柴油卡车确实满足了欧洲VI标准。脲溶液包含32.5wt.％的尿素，其余为去矿物质水。此外，该溶液非常纯，以避免催化剂产生问题，例如沉积、降低催化剂的有效性。这种脲溶液通常在商品名AdBlueTM下出售。用于加料脲溶液的装置包含溶液的储存罐、加料泵、用于向排气系统中注射溶液的注射器以及用于运送溶液到注射器的管。由于溶液在-11℃下已经固化，所以储存罐和管二者均配备有加热元件。对于管来说，目前使用电阻丝作为加热元件。溶液的加热相当关键，这是因为溶液在管中任何地方不发生固化，而且在非常低的温度(例如-20℃)下也不发生固化非常重要。然而，不产生过多的热量也是非常重要的，因为否则的话可能会形成气泡以及脲过早分解。必须建立不同的装置，其具有不同长度的管。因为上文所提到的关键性，对于每个管来说，必须使用特定的加热丝，调整该丝的电阻以满足管长度和管必须操作的温度范围。该问题甚至变得更加严重，因为除了卡车外，客车也必须满足欧洲VI标准，从而使得各种不同装置的数目会显著增长。除了在柴油发动机的排气中使用外，还可能的是，SRC催化剂将被用于其他内燃机的排气中，例如依靠压缩天然气(CNG)或汽油运行的发动机。在US2013/0299030中，公开了可加热的管，其适合用于用来给SCR催化剂加料脲的装置。这种管由多个聚合物层组成，两条平行的导电丝嵌在两个导电性聚合物层之间。该体系非常复杂并难于生产。导电丝与电源的连接非常复杂，并且仍然需要调整加热体系以满足管长度。还需要向管的流体连接器提供分离的加热体系。本专利技术的目标是解决这些问题。该目标通过提供如下用于向内燃机排气中的选择性催化还原(SCR)催化剂中加料脲溶液的装置来实现，所述装置包含用于在排气中注射溶液的注射器和用于运送溶液到注射器的管，其中加热元件与管接触，所述加热元件是正温度系数(PTC)加热元件，其包含嵌入在组合物的主体中的至少两条平行丝线，所述组合物包含聚合物和导电性填料。采用这种加热元件，可以更精确地控制管的温度，并且不再需要对每种设备使用不同的加热元件。这使得装置的生产更加经济。此外，根据本专利技术的管易于弯曲，而不会导致电线从加热元件的聚合物组合物分离出来。此外，由于加热元件分离，根据本专利技术的管比具有集成电线的管(例如US 2013/0299030中所公开)具有好得多的抗振动能力。当在加热元件的平行丝线上施加电荷时，电流开始流经聚合物主体，从而加热加热元件。由于温度升高，聚合物组合物膨胀，聚合物组合物中的填料颗粒之间的距离增加，从而电阻增加，直到组合物变成绝缘体。在这种方式中，聚合物组合物起到自动调节性加热材料的作用。也被表示为正温度系数(PTC，Positive Temperature Coeffcient)材料。聚合物组合物的PTC特征取决于聚合物的类型以及导电性填料的类型和用量。PTC组合物是公知的，并且本领域普通技术人员知晓如何生产这种加热元件。此外，这些元件是可商购的。碳黑、碳纤维、碳纳米管和金属颗粒可以被用作导电性填料。优选地使用碳黑，更优选地使用颗粒尺寸在1至1000nm之间的碳黑，最优选地颗粒尺寸在10至100nm之间的碳黑。聚合物组合物可以包含任何聚合物，只要该聚合物能够承受由于其在使用中与加料体系的管接触(例如在排气体系附近)而引起的其所受到的各种条件即可。连续使用温度优选地在125和118℃之间。此外，聚合物优选地是柔性的，从而使得加热元件能够容易地与管接触，优选地甚至通过卷绕在管周围来实现与管接触。加热元件和管是接触的，从而使得从加热元件到管的热量传递能够通过经由加热元件与管之间的界面的热量传导来进行。合适的聚合物的实例包括交联的聚乙烯以及交联或未交联的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)和热塑性弹性体。聚合物组合物优选地包含选自由共聚酯热塑性弹性体(TPE-E)、共聚酰胺热塑性弹性体(TPE-A)、共聚氨酯热塑性弹性体(TPE-U)组成的组的热塑性弹性体。TPE-E/TPE-A共聚酯热塑性弹性体和共聚酰胺热塑性弹性体是具有弹性性能的热塑性聚合物，其包含由分别聚酯链段或聚酰胺链段组成的硬嵌段和由另一种聚合物的链段组成的软嵌段。这种聚合物也被称为嵌段共聚物。在共聚酯热塑性弹性体的硬嵌段中的聚酯链段通常由衍生自至少一种亚烷基二醇和至少一种芳族或脂环族二羧酸的重复单元构成。在共聚酰胺热塑性弹性体的硬嵌段中的聚酰胺链段通常是由来自至少一种芳族和/或脂族二胺和至少一种芳族或脂族二羧酸和/或脂族氨基羧酸的重复单元构成的。硬嵌段通常由熔融温度或玻璃化温度(当适用时)远远高于室温的聚酰胺或聚酯组成，并且可以高达300℃或甚至更高。优选地，熔融温度或玻璃化温度为至少150℃、更优选地至少170℃或者甚至至少190℃。还更优选地，硬嵌段的熔融温度或玻璃化温度在200-280℃或者甚至220-250℃范围内。软嵌段通常由玻璃化转变温度远远低于室温的无定形聚合物的链段组成，该温度可以低至-70℃或者甚至更低。优选地，无定形聚合物的玻璃化温度为至多-20℃。还更优选地，软嵌段的玻璃化温度在-20--60℃或者甚至-30--50℃范围内。合适地，共聚酯热塑性弹性体是共聚酯酯热塑性弹性体、共聚碳酸酯-酯热塑性弹性体和/或共聚醚酯热塑性弹性体；即，具有由分别聚酯、聚碳酸酯或聚醚组成的软嵌段的共聚酯嵌段共聚物。合适的共聚酯酯热塑性弹性体描述于例如EP-0102115-B1中。合适的共聚碳酸酯-酯热塑性弹性体描述于例如EP-0846712-B1中。共聚醚酯热塑性弹性体及其制备和性质是现有技术，并且详细描述于例如Thermoplastic Elastomers，第2版第8章，Carl Hanser Verlag(1996)ISBN 1-56990-205-4、Handbook of Thermoplastics，O.Otabisi编，第17章，Marcel Dekker Inc.，New York 1997，ISBN 0-8247-9797-3和Encyclopedia of Polymer Science and Engineering，第12卷，第75-117页(1988)，John Wiley and Sons，以及其中提到的参考文献。共聚酯热塑性弹性体是可商购的，例如在商品名Amitel下从DSM Engineering Plastics B.V.The Netherlands购得。合适地，共聚酰胺热塑性弹性体是共聚醚酰胺热塑性弹性体。共聚醚酰胺热塑性弹性体是可商购的，例如在商品名PEBAX下从Arkema，France购得。在共聚酯热塑性弹性体的硬嵌段中的芳族二羧酸适宜地选自由对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、2，6-萘二羧酸和4，4-二苯基二羧酸及其混合本文档来自技高网...
【技术保护点】
向内燃机排气中的选择性催化还原(SCR)催化剂中加料脲溶液的装置，所述装置包含用于在排气中注射所述溶液的注射器和用于运送所述溶液到所述注射器的管，其中加热元件与所述管接触，所述加热元件是正温度系数(PTC)加热元件，其包含嵌入在组合物的主体中的至少两条平行丝线，所述组合物包含聚合物和导电性填料。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.24 EP 14161301.8;2014.11.19 EP 14193800.11.向内燃机排气中的选择性催化还原(SCR)催化剂中加料脲溶液的装置，所述装置包含用于在排气中注射所述溶液的注射器和用于运送所述溶液到所述注射器的管，其中加热元件与所述管接触，所述加热元件是正温度系数(PTC)加热元件，其包含嵌入在组合物的主体中的至少两条平行丝线，所述组合物包含聚合物和导电性填料。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述组合物包含热塑性弹性体。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述组合物包含选自由共聚酯热塑性弹性体(TPE-E)、共聚酰胺热塑性弹性体(TPE-A)、共聚氨酯热塑性弹性体(TPE-U)组成的组的热塑性弹性体。4.根据权利要求3所述的装置，其中所述共聚酯热塑性弹性体是...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿曼德·阿尔弗斯·玛丽·安妮·杜森斯，
申请(专利权)人：帝斯曼知识产权资产管理有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL
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