专利名称：用于氮氧化物还原的柴油燃料的连续重整的制作方法
技术领域：
本发明涉及在柴油机或其它稀燃发动机或发电机的排气的NOx的选择性 催化还原中使用空气等离子体M柴油燃料。更具体地，本发明涉及一种用于 NC^还原的用空气等离子体连续射留和重整柴油的方法和装置。
背景技术：
为了提高燃料地经济性，使柴油机和其它稀燃发动机^电机在高于化学 计量的空气与燃料质量比下运行。然而这种稀燃发动机产生了具有相对高含量 的氧气和氮氧化物(NOx)的热废气。来自经预热的柴油机的排气温度一般在 20(TC至4(XrC的范围内，并且具有以下4戈表性组成(按体积计)约10-17% 的氧、3%的二氧化碳、0.1%的一氧化碳、180ppm的烃、235ppm的NOx，余 量的氮气和水。由于热废气流中的高氧(02)含量，因此难以将通常包含一氧 化氮(NO)和二氧化氮(N02)的这些NOx气体还原成氮(N2)。
文档号GP-305427、题为用于NC^还原的柴油燃料重整且转让给了本发明 的受让人的共同未决专利申请公开了一种射留柴油燃料和重整已射留蒸气的方 法，用于稀燃燃烧源的排气的NOx (包含NO和N02)的选择性催舰原中。 使用非热能等离子体反应器产生的空气等离子体对该已射留柴油燃料蒸气进行 重整以获得相对低分子量的氧化烃。将经过重整的物质添加至鹏汽中以向N02 的催化还原提供氧化烃反应物。也向排气中添加含臭氧的空气等离子体的独立 侧流用于将NO氧化成N02 。
本发明提供用于柴油燃料烃的非热能等离子体重整的装置和连续操作方法。
发明内容
柴油不像汽油那么易挥发，包含调制的液态烃混合物，用于喷入柴油机的 气缸并且由压縮热点燃以产生动力。本发明提供连续射留和重整操作，以从柴 油燃料中获取相对低分子量的氧化烃，用于在含氧和水的稀燃排气中参与氮氧 化物，NOx，的催化还原。显然，本发明对于处理柴油机的排气尤其有用。适当储存液体燃料以縱能行的发动机，并且该储存和,系繊常可使较小 部 料转向发动机排气的处理。但是，本发明可以用在其它稀燃燃烧源的含
NO,的排气的,中。
柴油燃料被，到容器中进行射辭卩重整。该容器容纳一定体积的液体并 且提供蒸气空间。液体随含臭氧的空气等离子体料流一起喷射。空气等离子体 的上5M泡使相对低分子量的烃蒸气馏分蒸发(汽提)，从液体iSA蒸气空间。 同时，臭氧和其它由等离子体赋能的物质将烃分子重整成醇、醛和烯。流动的 空气等离子体将烃和氧化烃(OHC)从容器带入热废气，作为 化物催化还 原的反应物。并且，剩余燃料继续回至i燃料存储器或回至嫩燃发动机。
当柴油燃料被"植入(seed)" M:乙醇后，OHC的生成量就会增加超出 所添加的醇量。种子OHC物质的量保剤氏于例如醇-烃燃料混合物的可燃性极 限。
在近似直流的非热能等离子体反应器中，M引导空气流(可含再循环排 气)经过高频电场来产生空气等离子体。等离子体中的高能电子将一些氧分子 ^^臭氧并且在空气流中产生其它活化原子、自由基和离子。空气等离子tt 重整柴油燃料中有非常重要的作用。而且，由于空间局限性，等离子体发生器
的尺寸和效率对车i^z用尤为重要。
因此，在优选实施方案中，等离子体发生器是具有定义反应器空间的绝缘 柱形壁的管子。在该反应器空间内，沿管子的轴线布置线性高电压电极。包括 导电电线(或等效物)的外部接地电极围绕绝缘柱形壁螺旋缠绕成具有选定螺
距，在每匝电线之间形戯由向离散间隔的有序图案。向中心电纟鹏加高频、AC 电压，在S31反应器的环境空气中产生等离子体。每匝之间具有离散间隔的螺 旋形接地电极与线性轴向电极的组合，产生有源电场和无源电场的缠绕螺旋区 域。有源电场在空气中产生高能电子(等离子体)。无源电场区域允许更好地 对空气成分进行传质，并且能更有效地形成臭氧、活化离子和自由基。这种直 流式(flow-through)等离子体发生器设计已经冠名为超等离子体反应器，这是 因为它用较低电功率输入，如，较低W/L/s或较低J/L，鹏在流动空气流中 形戯氧。
本发明的其它目的和优点将通过下面的优选实施方案的详细描述变得明显。
图1 J^I过，柴油燃料/选择性催^原转化祸ra流中的NOx的过程 示意流程图。
图2是连续柴油燃料重整容器的截面侧视图。
图3是适于柴油燃料重整的超等离子体反应器的截面侧视图。
图4皿方图，示出在固定的空气等离子体流率下燃料空间iim连续柴 油燃料重整器的排出料流中的以每百万份之一份计的重整产物(q+醇类、C2+ 醛、甲醛、C,+烷烃、C3+烯烃和一氧化碳)浓度的影响。
图5是直方图，示出空气等离子体流率对来自连续柴油燃料重整器的 OHC/HC产物分布的影响。
图6是直方图，示出种子醇对连续柴油燃料重整器的排出料流中的 OHC/HC产物分布的影响。
图7是直方图，示出等离子体对来自连续柴油燃料重整器的植醇 (alcohol-seeded)柴油的OHC/HC产物分布的影响。
图8是直方图，示出通过M油中植入0.3%体积的乙醇增强的OHC/HC 产物比。
图9是植入0.3%体积乙醇的初始柴油燃料的气相色谱图。
图10A是来自连续柴油燃料重整器的蒸气重整产物的气相色谱图。
图10B是参比的氧化物的气相色谱图，与图10A作对比。
具体实施例方式
本发明的实施采用指定品质和型号的用于运行柴油驱动的车辆的液体柴油 燃料。该糊通常配备有燃料箱来容纳一定体积的含烃液体燃料。
本发明公开了借助于超等离子体反应器使用连续燃料重整器从初始柴油燃 料产生具有高OHC/HC产物比的气态重整产物(或在初始柴油燃料中植入微 量乙醇)的方法。在本发明中，一部分初始柴油燃料在其通往发动机以进行喷 射的途中可以被连续重整以产生高浓度OHC从而满足高效NC^还原的要求。
图1中，料流10 f^柴油机驱动的车辆如客车、卡车等的排气。经预热 的中等负载柴油机的排气温度一般在约20(TC至400'C的范围，并且具有以下 <拨性组成，以#^只计.*约10-17%的氧、3%的二氧化碳、0.1%的一氧化碳、 180ppm的烃、235ppm的NOx，余量的氮和水。在一些发动机应用中，一部分
7排气被再循环至发动机中作为进气的一部分以进一步燃;^燃烃并将一氧化碳 氧化成二氧化碳。而且，为了同样的目的，排气也可流经催化氧化反应器。但
是，根据本发明，排气最终经，择性催化还原过程以将N(^转化成氮。
参照图1 ，排气流10流至观宋催化还原反应器12。但向排气10中添加了 来自非热肖誕等离子体反应器14和柴油燃料射留器和重整器16的侧流。下面， 参考图3来详细描述用于适合产生空气等离子体的非热能等离子体反应器14 的设计和运行。然而，本发明的焦点是柴油燃料，器和重整器16的设计和 运行。燃料重整器16在连续模式下运行，在独立单元中同时重整和射留初始 柴油燃料以产生含部分氧化的HC's (OHC's)如醇和醛的气态重整产物。已重 整料流作为侧料流添加到排气中，并且燃料中未用的高分子量部分最终在发动 机中被消耗掉。参考图2描述连续燃料重整器16。自催化反应器12包括NaY (或BaY)沸石还原催化剂上游床体和CuY沸石还原催化剂下游床体。除了 一部分作为i^再循环料流26返回超等离子体反应器14外从双床催化反应器 12出来的排气流25i3A大气。
为了向排气流10直接添加臭氧以及射留和重整随后添加至鹏忾流中的柴 油燃料这两个目的，非热能等离子体反应器14定制成合适的尺寸并且被供应 合适的电功率以产生一定体积的含臭氧的空气料流。将等离子体反应器14布 置/ ^而不接触热废气管。它从环境空气(或环境空气与再循环废气(EGR， 料流26)的混，)产生包含离子、自由基、原子和臭氧的空气等离子体。通 过预热进料空气，料流18， EGR料流26通常可提高系统的总效率，同时将排 气料中未转化氧化烃(OHC's)和NOx再循环以进一步用超等离子体进行^S。 图3中，示出了适于在环境空气料流18 (图l)中产生臭氧的非热能等离 子体反应器14。该空气流适于M空气流18的流管由发动机隔室吹凤机(未 示出)供给。
非热能等离子体反应器14包括适宜地由陶瓷材料制成的圆管状绝缘主体 102。反应器14具有两个电极，由管状绝缘主体102和空气间隙108分开的高 电压电极104和接地电极106。高电压电极104是沿管102的纵向轴线布置的 直杆。接地电极106是以螺旋图案围绕管状绝缘主体102缠绕的导电电线。与 轴向髙电压电极104结合的螺旋形接地电极106沿着反应器14的长度方向产 生缠绕螺旋形有源电场区域110和无源电场区域112。围绕接地电极106的螺旋形有源电场no高度集中从而有效地产生用于从分子氧中形成臭氧的等离子 体。反应器14实际上是为实施本发明目的的超等离子体发生器。
在中心电极的端导线114、 116上施加高压、高频电势。螺旋形外部接地 电极106在118所示位置接地。在非热肖^^等离子体鹏器14的运行中，空 气流18 (其可包含再循环排气，料流26，如下所述)按照图3中可见的箭头 方向^^围绕中心电极104的反应器14的入口，在绝缘管102内流动，并且 流出出口端。施加到中心电极104上的电势在，器14内产生Jd^有源电场110 和无源电场U2。这些缠绕的高压、高频场110、 112对在空气间隙108中的流 动空气流内产生含反应性臭氧和氧原子、自由基和离子的物质非常有效。该含 臭氧空气流离开非热能等离子体反应器14并且进入等离子体反应器出口管 19，如图1所示。在Cho等人的日期为2004年6月10日的2004/0107695号 美国专利申请公开中提供了这种低功率等离子体反应器系统的进一步描述。
来自超等离子体反应器14的输出流19被比例阀24分成两股空气等离子 体料流20和22。空气等离子体料流22直接添加到扫汽流10中以将NO氧化 成NOy料流20流入柴油燃料^留器—重整器16以鹏柴油燃料的部分氧化 和，。
图2示出了处于连续运行模式的柴油燃料重整器16。初始柴油燃料，图1 中的管27，从^ 料箱(未示出)或其它燃I4M中泵出(采用未示出的装置)。 含烃混合物的液体燃料mm料管27输送至重整容器28。重整容器28是^ 的圆柱形，并且以便于 的排气管(料流10)的垂E^态被支承。重整容器 28被裁剪和成型成能容纳具有蒸气空间的一定体积的液体燃料，用于在空气等 离子体料流向上鼓泡穿过液体術只时用来分离液滴和蒸气。^!燃料管27的
燃料以适于保持具有合适的燃料上表面34的粆位的液体燃料体积32的位置和 速率ffiil燃料入口 30 iSA容器28。已经示出，入口 30在容器28的TO液体 燃料^f只32的上表面34的一侧。36处^^燃料茅她指示器。该装置可以是任 何合适的光学或机电装置，用于测知液体燃料体积32的上表面34并且1示按 照要求M31燃料入口 30泵送附加燃料。
重整容器28中的液体燃料体积32伏ji^加热，例如用缠绕在容^卜部的 电阻式加热线圈38。加热线圈38由未示出的合适电源提供电力。例如恰当地 插入贯穿燃料入口 30的热电偶40用于与未示出的适当、 控制装置相结合来控制加热线圈38的电激活，以保持液体燃料体积32的温度处于合适的温度范 围内。例如，液体柴油体积可保持在约IO(TC至约15(TC的范围内，以利于用 空气等离子体料流20从液体^f只32中汽提相对低分子量蒸气馏分以朋料流 20中的臭辩喊化原子、自由基重觀。
来自超等离子体反应器14的含臭氧的空气等离子体料流20被弓|导向±]1 过容器28的底部到达空气等离子体喷雾器42。空气等离子体料流在3Iil喷雾 器42时被分，气泡44 。随着空气等离子体的气泡44上升ilil己加热的液体 燃料^f只32，它们从液体中汽提相对低肝量烃并且将所述烃带入容器28顶 部的蒸气空间46。因为所述气泡包含臭氧和其它反应性氧化化学物质，所以一 些已汽提的烃分子以汽相的状态被氧化成低分子量的醇和醛(OHC)。而且， 空气等离子体气泡中的臭氧和其它反应性氧化化学物质溶解到液体燃料中并且 氧化液相中的液体燃料产生氧化烃，这些氧化烃中的一些接下来会蒸发。这样， 容器28的蒸气空间46包含复杂的化学物质混^，该混合物连续地被流动的 空气等离子体带着M容器28顶部的出口、皿已重整柴油燃料管48并且作 为侧流添加物归并到柴油机排气10中。
由于已分馏、已重整柴油燃料组分被，料体积32带入蒸气空间46，所 以剩余燃料体积留有初始柴油燃料组合物中的较高^ 量烃部分。因此，液体 燃料柴油被连续地从容器28的底部出口52中抽出并且(作为燃料流54)被输 送到运转发动机，或返回燃料油箱。这样，在连续燃料重整器16的运行中， 柴油燃料(或植入了乙S享或其它OHC的柴油燃料)和空气等离子体料流以受
控的量被连续地加入容器中，并且已重^m料蒸气和汽提的SM燃料被连续地移出。
根据其用途，商业柴油燃料被分成轻到重的等级。在按照本方法进行重整 之后，燃料的汽提部分易于产生Q和q的OHC，同时燃料的剩余部分包含适 于发动机的压燃的高十六烷值组分。
在该例子中，用热电偶56在CuY床的下游和反应器的出口处测量反应器 12的温度。选择性催化还原反应器12皿NC^与OHC之间的化学反应，在 还原反应^f气25中产生无害的N" 0)2和^0。排气的化学皿可由未示 出的装置如气相FTIR (傅里叶变换红夕卜^6计)监测。
反应器12出口处(热电偶56)的温度用于控制等离子体反应器14中的
10等离子体功率密度和已重整柴油，管48，和臭氧，管22,的体积进料比，从 而高效运行催化还原反应器12。将来自催化还原反应器的M娜发送给数字 控制器(未示出)用于控制等离子体功率密度和舰管22和48的料流添加物 的量。通过管22和48添加给排气流10的料流是3拉形成的，但添加!鹏不重要。
M将从催化还原反应器12排出的料流25 (图1)以补充或代替一部分 iiA等离子体反应器14的空^N"流18，其热量和》始量可作为EGR,料流26， 被利用。
通常，已重整柴油组分的需求量随着排气中NOx含量的提高和排气温度 (催化反应器温度)的提高而提高。例如，每摩尔规衞七NOx在催化齐iJ温度200 。C时需要约8摩尔的规格化为C,烃的已重M料。这样，臭氧需求量在催化 反应器温度15(TC-200。C时最大并且在反应器温度350tM0(TC时减少至零。
下列实验示出了本发明的实施和效果。
实验
制作并操作实验室仪器以证明连续燃料重整过程，其中，采用柴油燃料重 整器和超等离子体反应器从初始柴油燃料产生用于NOx还原的高反应性 OHC's，例如醇和醛。初始柴油燃料和，IA柴油燃料都用于实验室展示。含0.3 %乙醇的植入燃料远低于含大约1 %乙醇的植入柴油燃料的可燃性极限 (flammabilty)。
在下列实验室规模试验中使用的模拟柴油废气按体积计由以下成分组成， 在催化剂入口规皿181.5ppm的NO、 24.5ppm的N(V 17.6%的02、 2%的 Hp，余量的N2。系统压力为101.3kPa。
类似于图3所示的未加热超等离子体反应器由用作绝缘阻挡层的石英管 (8mm的外直径和6mm的内直径)制成。由于高电压电极处于中央，所以被 制成同心圆柱几何体。超等离子体反应M室温下运行。环境空气流过中央电 极与石英管之间的环形空间。接地电极由在石英管外表面上以2mm螺距缠绕 20圈的镀镍铜线制成。等离子体发生区域的总长为4cm。
等离子体反应器未被加热。向反应器施加0.028W的高频电功率(HV=+/-10kV)。控制空气的流动以输送45cc/min的含臭氧空气等离子体作为侧流进入 戯流，外加输送10.7至31.0cc/min的空气等离子体到柴油重整器中。
ii实验室规模的连续柴油燃料重整器按类似于图2所示的,柴油燃料重整 器16那样制备。实验，料M器由不W)管(1英寸外直径X7.5英寸长) 制成，其親指定纟报的定量U8cc)柴油。在重整器中i顿初始柴油燃料或 是才IA了 0.3%乙醇的柴油燃料。通ii^料进料管以1/h或2/h的空间繊将柴 油燃料供给重整器。将已^t留和重整的蒸气从容器的蒸气空间移出，经过汽提 的柴油被连续地从重整器底部的出口管排出重整器。由M纖动泵控制柴油 的供AI,出流率以保持的燃料離不变。
由超等离子体反应器产生的空气等离子体M:M容器底部的入口管供给
重整器并且流过垂直输送管和不锈钢喷雾器，在柴油燃料体积中形成细小气 泡。由质量流量控制器控制空气等离子体的流率。在这些试验中，流率的变化 范围为10.7至31.0cc/min。包含高反应性气，质如臭 咱由基的空气等离 子体气泡产生大的界面面积以吸收入液体燃料中并与其反应，同时在它们向上 ，m过程中有力搅动液体燃料。由于增强了液相的气体吸收性和反应性，所以 提高了重整器/A^油燃料产生OHC的性能。由图2所示的加热元件和热电偶 控制液体燃料的鹏。为了优化燃料重整器的性能，Swedish柴油燃料的雌 温度范围为100-15(TC。在本说明书描述的试验中，运行的温度为125°C。包 含OHC's的已重整燃料的蒸气流过排出管以喷入排气流中，从而在下游经适 当的催化剂还原NOx。在这些实验中，稀释空气，如图2所示的稀释料流58 以71.4cc/min的速度喷入蒸气流中以防止OHC/HC蒸气在实验室重整器和模拟 废气的未加热料流之间的流道中可能发生的冷凝。 实验结果
^ffl含臭氧的低温空气等离子体来射留和重，油高效地产生作为稀燃排 气中N02的还原剂的OHC物质。
图4示出125'C时燃料空间速自用于初始柴油燃料的燃料重整器的蒸气 产物分布的影响，其中4顿两种燃料输送空间鹏1/h和2/h。重整器处于连
续运行模式，由Mil蠕动泵控制燃料的供A^n排出流率。重整器、鹏保持在
125°C，同时，由质量流量控制器将空气等离子体的流率保持在10.7 sccm。等 离子体功率为0.028W。 ^yi^器带，整产物的稀释空气的流率为71.4 sccm。 来自重整器的主要含碳气态物质由FTIR测量并在图4中作比较。值得注 意的是，两种空间速度情况下都产生大量的OHC's如Q+醇(也即含有两个或更多碳原子的醇)和q+醛，同时，主要的蒸气产物是&+麟烃。 整产物
料流中检测到少量的甲醛和cv烯烃。还应当注意的是，燃料空间速度的增加
导致ohc和hc两者蒸气浓度的增加。这可归因于具有较高柴油燃料循环速 率(2/h)的较低肝慰圣的更大可用度。
图5示出125'C时空气等离子Mi率对来自柴油燃料重整器的OHOHC 产物分布的影响，其中使用三种不同的空气等离子体流率U0.7ccm、 20.7ccm 和31ccm)。柴油燃料以36cch的速度供给重整器，MTO应的柴油i^料空间 舰是2/h。等离子^J力率为0.028W。膽整器带^m产物的稀释空气的流 率为71.4sccm。
很有意思地看到，随着空气等离子体流率的增加，ohc (q+醇、醛和甲
醛)浓度增加，而HC (qjl^烃)浓度减小。OHC产物随着空气等离子体 的增加而增加可以M31空气等离子体氧化剂供应增多来进fi^释，但HC产物 相应的减少贝怀能这么简单的解释。在高空气等离子体流率(也即31.0sccm) 下的CO浓度的微小降低归因于CO向C02的随后转化，其与高空气等离子体 流率下的氧化剂供应增多相一致。
图6比较了从初始柴油燃料和从植入了 0.3%乙醇的柴油燃料得到的 OHC/HC蒸气产物。等离子#^力率仍然为0.028W。空气等离子体以20.7sccm 的流率输送给重整器并且重整器中的燃料温变保持在125°C。 M整器带^m 整产物的稀释空气的流率为71.4sccm。
这些i^表明，ffil在初始柴油燃料中植A^低于可燃性极限的微量乙醇 可大大增多蒸气产物中的C^醇。IIA燃料的客砂卜好处是，其抑制了 q+链烷烃 蒸气产物的生成，根据的事实是，它们在低于30(tc的低温下，由于催化剂表 面结焦，弓l起NO,还原催化齐咖NaY和BaY催化剂的失活。
图7比较了有或没有空气等离子体的帮助下从植入柴油燃料获得的 OHC/HC产物。等离子体反应器功率为0或0.028W。空气等离子体以20.7sccm 的流率输送给重整器。柴油燃料进料速率为36cch并且重整器中的燃料MM呆 持在125°Co腿整器带超,物的稀释空气的流率为71.4sccm。
这些试验清楚表明，空气等离子体对提高ohc的产生有很大贡献，同时 抑制HC，s如q+,烃的产生。
图8比较了从初始柴油燃料重整获得的ohc/hc蒸气产物比与从，IA柴
13油燃料(0.3%乙醇)获得的蒸气产物比。等离子体反应器功率为0.028W。空 气等离子体以20.7sccm的流 ^重整器。柴油燃料进料率为空间速度2/h, 并且重整器中的燃料温度保持在125'C。 M整器带^S,物的稀释空气的 流率为71.4sccm。
在该比较中，OHC产物由q+醇与(:2+醛之和4樣，而HC产物由q+縱 烃代表。显然，植入燃料与原始燃料相比大大提高了 OHC/HC产物比。如较 早讨论的，这是植入柴油燃料的两个有禾膨响直接带来的结果。也就是说，植 入燃料促进了 OHC的产生，同时抑制了 HC的产生。
图9展示了由FID检测翻帱的植入0.3%乙醇的初始柴油燃料的气相色 谱图。在覆有0.33拜甲基硅酮相的25mX0.2mm内直径的普通GC毛细&h 分析燃料。喷口、检测器和最终柱的驢分别是23(TC、 25(TC和23(TC。色谱 图主要峰值的保留时间显示在30和60射中之间，这是重烃物质特有的洗脱行 为。
图10A示出了使用^A燃料重整时来自燃料重整器的蒸气产物的气相色 谱图。应当注意的是，这种情况中的主要峰值的保留时间在1和35^H中之间， 这是径烃物质特有的洗脱行为。比较图10A和图9，显然，具有长GC保留时 间的主要含重HC's的植入柴油燃料由燃料重整器分别分馏和重整皿现出短 GC保留时间的轻HC's和OHCs。该观察结果证实了连续柴油燃料重整器确 实重整和射留了柴油燃料。
图10B展示了各种OHC标准样品的参考保留时间。比较图10A和图IOB， 很清楚的是，连续燃料M器确实产生大量OHC，s，包括(32+醇(如乙醇、丙 醇、丁醇等)和q+醛(如乙醛、丙醛等)。该观察结果与早先在图6和图7中 由FTIR所获得的结果一致。
可以看出，柴油燃料可用于提供用于催化还原柴油机或其它稀燃发电机排 气中的氮氧化物的氧化烃。通舰柴油燃料或植入微量乙醇或對以的C2、 C2+ 醇或醛的柴油燃料的连续射留和MM^产生大量的例如Q+醛和醇和(^晞烃 和链烷烃。燃料的射留和重整使用含臭氧的空气等离子体，优选为使用由超等 离子体反应器产生的空气等离子体。柴油燃料供入重整容器，并且容器中的一 定体积燃料与空气等离子体连续料流一起喷射。空气等离子体料流从燃料中汽 提相对低M量烃并且将这些烃化学重M氧化烃。空气等离子体料流连续地将重,物带到含NO,的排气流中，同时，汽舰的柴油燃料连续地^M容 器中排出并且返回燃料油箱或皿动机中消耗掉。
在上述共同未决申请文档号GP-305427中，阐述了皿在^^燃排气的氮
氧化物的选择性催化还原中实施本发明获得的sm学物质的用途。
禾,几彿定实 案阐述了本发明的实施。该阐述不意图进行限制，因 为^^和重^^料的其它形式对本领域技术人员而言慰艮明显的。
权利要求
1. 一种产生用于还原稀燃发动机或发电机的排气中的氮氧化物的氧化烃的方法，该方法包括连续输送含烃的柴油燃料到重整容器中，以保持该容器中所述燃料的液体体积；使空气等离子体料流向上鼓泡经过燃料液体体积，以将一些燃料烃重整成氧化烃并且连续从燃料液体体积汽提氧化烃和一部分燃料烃到空气等离子体中；从容器中移出含有氧化烃和燃料烃的空气等离子体料流并且将含氧化烃的空气等离子体料流导入稀燃发电机的排气中，和从容器的燃料体积中移出汽提后的柴油燃料。
2. 权利要求1所述的产生氧化烃的方法，还包括使含氧化烃的排气受到 还原催化剂的作用，以通过与氧化烃的反应来还原氮氧化物。
3. 权利要求1所述的产生氧化烃的方法，其中，向输送给重整容器的柴 油燃料植入氧化烃，从而产生比IIA量更大的氧化烃。
4. 权利要求1所述的产生氧化烃的方法，其中，向输送给重整容器的柴 油燃料植入乙醇，从而产生比植入量更大的氧化烃。
5. 权利要求1所述的产生氧化烃的方法，还包括-ffiil使空气料流经过用以产生等离子体反应器的输出流的非热能交替无源 和有源电场来产生空气等离子体-.禾口使空气等离子体料流向上鼓泡经过燃料液体体积。
6. 权禾腰求1所述的产生氧化烃的方法，还包括iiil使空气料流经过非热能等离子体反应器来产生空气等离子体，其中， 所述非热能等离子体反应器是管状容器，该管状容器中具有用作空气WI路的反应器空间，该等离子体反应器包括位于所述反应器空间内的高电压电极和 以离散间隔的图案螺旋地缠绕^^f述管状容器上的接地电极，由此提供用以产生等离子体反应器输出流的缠绕的螺旋形无源和有源电场；禾口 使空气等离子体料流向上鼓泡经过燃料液体体积。
7. 权利要求1所述的产生用于还原氮氧化物的氧化烃的方法，还包括控第蝶油燃料向m容器的输;^JI^，从而控制膽整織移出的空气等离子体料流中的氧化烃的量或,。
8. 权利要求1所述的产生用于还原氮氧化物的氧化烃的方法，还包括-控制空气等离子体通过ii^液体体积的流率，从而控制皿整W^移出的空气等离子体料流中的氧化烃的量或组成。
9. 权利要求1所述的产生用于还原織化物的氧化烃的方法，还包括控帝l撒料液体体积的皿，从而控制M整容器移出的空气等离子体中的氧化烃 的量或组成。
10. 权利要求9所述的产生用于还原氮氧化物的氧化烃的方法，包括控制 液体燃料的温度在约IO(TC至约15(TC的范围内。
11. 一种产生用于还原柴油机驱动的车辆扫忾中的氮氧化物的氧化烃的方 法，该车辆具有柴油燃料油箱，该方飾括-连续输送含烃的柴油燃料到车辆上的重整容器中，以保持该容器中燃料的 液体体积；使空气等离子体料流向Jl^泡经过燃料液体体积，以将一些燃料烃重整成 氧化烃并且连续从燃料液体体积汽提氧化烃和一部分燃料烃到空气等离子体 中；A^/f述容器中移出含有氧化烃和燃料烃的空气等离子体料流并且将含氧化 烃的空气等离子体料流导入柴油机的排气中，禾口从容器的燃料体积中移出汽提后的柴油燃料，并且将汽提后的柴油燃料输 送到发动机中供燃烧或输超蝶油燃料油箱中。
12. 权利要求11所述的产生氧化烃的方法，还包括使含氧化烃的排气经 敬原催化齐啲作用，以ilil与氧化烃的反应舰原氮氧化物。
13. 权利要求11所述的产生氧化烃的方法，其中，向输徵重整容器的 柴油燃料，IAfl化烃，从而产生比植入量更大的氧化烃。
14. 权利要求11戶脱的产生氧化烃的方法，其中，向输送给重整容器的 柴油燃料IIA乙醇，从而产生比IIA量更大的氧化烃。
15. 权利要求ll所述的产生氧化烃的方法，还包括 Mil使空气料流^il用以产生等离子体反应器的输出流的非热能交替无源和有源电场来产生空气等离子沐和使空气等离子体料流向±^泡经 料液体体积。
16. 权利要求ll所述的产生氧化烃的方法，还包括i!31使空气料流经过非热能等离子体，器来产生空气等离子体，其中， 所述非热能等离子体反应器是管状容器，该管状^器中具有用于空气 通路的反应器空间，该等离子体反应器包括位于所述反应器空间内的高电压电极和以离散间隔的图案螺旋地缠绕在所述管状容器上的接地电极，由此提供用以产生等离子体反应器输出流的缠绕的螺旋形无源和有源电场；和 使空气等离子体料流向，泡^il燃料的液体体积。
17. 权利要求ll所述的产生用于还原氮氧化物的氧化烃的方法，还包括控制柴油燃料向重整容器的输皿度，从而控制皿整容器移出的空气等 离子体料流中的氧化烃的量或组成。
18. 权利要求ll所述的产生用于还原氮氧化物的氧化烃的方法，还包括 控制空气等离子体M燃料的液体体积的流率，从而控制从重整容器移出的空气等离子体料流中的氧化烃的量或组成。
19. 权利要求11所述的产生用于还原氮氧化物的氧化烃的方法，还包括控制燃料的液体体积的温度，从而控制从重整容器移出的空气等离子体中的氧 化烃的量或组成。
20. 权利要求19所述的产生用于还原氮氧化物的氧化烃的方法，包括控 制液体燃料的M在约IO(TC至约15(TC的范围内。
全文摘要
重整初始柴油燃料以利用非热能等离子体反应器在液体燃料中产生部分氧化烃。通过使空气等离子体气泡经过柴油燃料的液体体积以从燃料中汽提低分子量烃，同时部分地氧化它们中的大部分作为添加给排气的重整产物来形成重整柴油。该重整柴油作为侧流引入柴油机或其它稀燃发电机的排气中，用作排气中氮氧化物的选择性催化还原的反应物。在从液体体积汽提柴油重整产物时向其中加入新鲜燃料，并且该汽提后燃料中的一部分从液体体积中排出。
文档编号F01N3/00GK101506480SQ200680021565
公开日2009年8月12日 申请日期2006年4月27日 优先权日2005年6月17日
发明者K·L·奥尔森, 赵柄权 申请人:通用汽车环球科技运作公司