DE10021693A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Abgasreinigung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Abgasreinigung

Info

Publication number
DE10021693A1
DE10021693A1 DE10021693A DE10021693A DE10021693A1 DE 10021693 A1 DE10021693 A1 DE 10021693A1 DE 10021693 A DE10021693 A DE 10021693A DE 10021693 A DE10021693 A DE 10021693A DE 10021693 A1 DE10021693 A1 DE 10021693A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
exhaust gas
scr
exhaust
nitrogen oxides
adsorber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE10021693A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10021693C2 (de
Inventor
Thomas Hammer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE10021693A priority Critical patent/DE10021693C2/de
Priority to PCT/DE2001/001686 priority patent/WO2001083087A1/de
Priority to JP2001579951A priority patent/JP2003531721A/ja
Priority to EP01943014A priority patent/EP1280594A1/de
Publication of DE10021693A1 publication Critical patent/DE10021693A1/de
Priority to US10/287,504 priority patent/US20030077212A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10021693C2 publication Critical patent/DE10021693C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9431—Processes characterised by a specific device
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9495—Controlling the catalytic process
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0892—Electric or magnetic treatment, e.g. dissociation of noxious components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/80—Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
    • B01D2259/818—Employing electrical discharges or the generation of a plasma
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/28—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a plasma reactor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2250/00—Combinations of different methods of purification
    • F01N2250/12—Combinations of different methods of purification absorption or adsorption, and catalytic conversion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/12—Hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/14—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

Zur Reinigung von Abgase von Dieselmotoren und/oder Otto-Magermotoren ist der Einsatz eines sog. SCR-Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) von Stickoxiden bekannt, wobei zusätzlich die Abgase durch nichtthermische Gasentladungsplasmen aktiviert werden können. Gemäß der Erfindung werden zunächst die im Abgas enthaltenen Kohlenwasserstoffe weitestgehend adsorbiert, dann wird das Abgas dem nichtthermischen Gasentladungsplasma ausgesetzt, anschließend wird dem so vorbehandelten Abgas ein auf Ammoniak basiertes Rekuktionsmittel zugesetzt und schließlich wird das Abgas dem SCR-Katalysator zur Reduktion der Stickoxide zugeführt. Bei der zugehörigen Vorrichtung sind motornah im Abgasstrang ein Kohlenwasserstoffadsorber (3), ein Gasentladungsreaktor (4), eine Dosiereinheit (6) für ein Reduktionsmittel (RM) und ein SCR-Katalysator (8) hintereinandergeschaltet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Abgasreini­ gung, insbesondere zur Reinigung von Abgasen von Dieselmoto­ ren und/oder Otto-Magermotoren, unter Einsatz eines SCR- Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden und unter Aktivierung der Abgase durch nichtther­ mische Gasentladungsplasmen. Daneben bezieht sich die Erfin­ dung auch auf die zugehörige Vorrichtung mit Mitteln zur Durchführung des angegebenen Verfahrens.
Die selektive katalytische Reduktion (SCR) von Stickoxiden in Diesel- und Magermotorabgas mit monolithischen V2O5-WO3/TiO2- Katalysatoren und auf Ammoniak basierenden Reduktionsmitteln wie Harnstoff ist bei Katalysatortemperaturen oberhalb 200°C ein wirksames Verfahren zur Abgasreinigung von Kraftfahrzeu­ gen (Kfz), insbesondere LKW's. Durch dieses Verfahren werden nicht nur die Stickoxidemissionen sondern bei passend abge­ stimmter Katalysatorzusammensetzung auch die Kohlenwasser­ stoffemissionen reduziert.
Dagegen kann bei Katalysatortemperaturen unter 200°C, die im Stadtverkehr bei Pkws häufig auftreten, eine ausreichende Stickoxidreduktion ohne zusätzliche Maßnahmen nicht erreicht werden. Zur Lösung dieses Problems wurde bereits in der WO 98/52679 A1 vorgeschlagen, dem SCR-Katalysator ein nicht­ thermisches Gasentladungsplasma vorzuschalten. In umfangrei­ chen Versuchen konnte mit einer solchen Anordnung aus Plasma­ reaktor und SCR-Katalysator auch erfolgreich eine wirksame NOx-Reduktion bei Temperaturen bis unter 100°C demonstriert werden. Dabei zeigt es sich jedoch, dass bei hohen Kohlenwas­ serstoffkonzentrationen im Abgas, wie sie beim Kaltstart und auf Kurzstrecken auftreten, der NOx-Reduktionsgrad drastisch zurückgeht. Dieser Rückgang hängt offensichtlich mit den Eigenschaften des Katalysators zusammen, die für eine wirksame Minderung der Kohlenwasserstoffemissionen erforderlich sind.
Mit Heizkatalysatoren ließe sich die Emission der Stickoxide im Stadtverkehr dadurch reduzieren, dass die Arbeitstempera­ tur für selektive katalytische Reduktion schnell erreicht wird. Das setzt jedoch die Verwendung von Katalysatoren mit metallischen Trägern voraus, die für das Harnstoff-SCR- Verfahren gravierende Nachteile, wie niedriges Ammoniakspei­ chervermögen, und im Vergleich zu monolithischen Katalysato­ ren hohe Kosten haben. Hinzu kommt der nicht vernachlässigba­ re elektrische Leistungsbedarf von typischerweise 3 kW.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung anzugeben, mit denen bei niedri­ gen Katalysatortemperaturen unabhängig vom Kohlenwasserstoff­ gehalt des Abgases sowohl die Stickoxidemissionen reduziert werden als auch die Emission von Kohlenwasserstoffen in hohen Konzentrationen verhindert wird.
Die Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Abfolge der Verfahrensschritte gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Eine zugehörige Vorrichtung mit Mitteln zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist Gegenstand des Patentanspruches 9. Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der zugehörigen Vorrichtung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
Bei der Erfindung werden im ersten Schritt die im Abgas ent­ haltenen Kohlenwasserstoffe adsorbiert. Im zweiten Schritt wird das Abgas, das nun einen niedrigen Kohlenwasserstoffge­ halt aufweist, einem nichtthermischen Gasentladungsplasma ausgesetzt, um einen Teil des NO zu NO2 zu oxidieren. Im dritten Schritt wird dem Abgas ein auf Ammoniak basierendes Reduktionsmittel zugesetzt. Im letzten Schritt wird das Abgas dem SCR-Katalysator zur Reduktion der Stickoxide zugeführt. Die zugehörige Vorrichtung hat dafür einen ersten motornah im Abgasstrang untergebrachten Kohlenwasserstoffadsorber, einen Reaktor zur Erzeugung nichtthermischer Gasentladungsplasmen, eine Dosiereinheit für ein Reduktionsmittel und einen SCR- Katalysator.
Bei der Erfindung kann der Kohlenwasserstoffadsorber vorteil­ hafterweise so ausgelegt sein, dass die Kohlenwasserstoffe bei Temperaturen, bei denen der SCR-Katalysator Kohlenwasser­ stoffe oxidiert, desorbiert werden.
In vorteilhafter Weise wird der Kohlenwasserstoffadsorber je­ doch so gewählt, dass bei höheren Abgastemperaturen ergänzend zur Adsorption eine katalytische Oxidation der Kohlenwasser­ stoffe zu Kohlendioxid und Wasser erfolgt. Der Ablauf des Verfahrens ist dann vorzugsweise die Oxidation der Kohlenwas­ serstoffe, plasmainduzierte Oxidation des NO zu NO2, Zusatz des Reduktionsmittels und selektive katalytische Reduktion des NOx. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfah­ rens kann darin bestehen, dass der verwendete Kohlenwas­ serstoffadsorber bei höheren Abgastemperaturen Kohlenwasser­ stoffe zu Kohlendioxid und Wasser und gleichzeitig einen Teil des NO zu NO2 oxidiert. Der Ablauf des Verfahrens beinhaltet dann die katalytische Oxidation der Kohlenwasserstoffe und eines Teils des NO, den Zusatz des Reduktionsmittels und die selektive katalytische Reduktion des NOx.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung eines Ausführungs­ beispiels anhand der Zeichnung. Die einzige Figur zeigt den Aufbau eines Abgasreinigungssystems zur plasmagestützten se­ lektiven katalytischen Reduktion.
Die selektive katalytische Reduktion (SCR = Selective Cataly­ tic Reduction) von Stickoxiden in Abgasen von Diesel- und Ottomagermotoren ist bekannt. Dafür werden in der Literatur geeignete SCR-Katalysatoren, beispielsweise monolithische V2O5-WO3/TiO2-Katalysatoren vorgeschlagen. Solche SCR- Katalysatoren reduzieren wirksam die unerwünschten Stickoxide. Sie sind aber empfindlich gegen Kohlenwasserstoffe, die adsorbiert werden.
Es soll nunmehr die Adsorption von Kohlenwasserstoff auf ei­ nem vorhandenem SCR-Katalysator verhindert werden, da ansons­ ten sein Wirkungsgrad begrenzt wird. Dabei wird von folgenden Voraussetzungen bzw. Erkenntnissen ausgegangen:
  • 1. Eine Adsorption von Kohlenwasserstoffen auf der Oberfläche des SCR-Katalysators reduziert das Adsorptionsvermögen des Katalysators für das Reduktionsmittel.
  • 2. Die adsorbierten Kohlenwasserstoffe reduzieren das im nichtthermischen Gasentladungsplasma aus NO erzeugte NO2 wieder zu NO.
Beide Effekte treten vor allem bei Temperaturen unter 200°C auf und reduzieren so die Rate der plasmainduzierten selekti­ ven katalytischen Reduktion. Beide Effekte entfallen, wenn die Adsorption von Kohlenwasserstoffen auf dem SCR- Katalysator vermieden wird, wozu durch eine neue Anordnung eine spezifische Abfolge der einzelne Verfahrensschritte mög­ lich ist.
In der Figur ist eine Vorrichtung zur praktischen Realisie­ rung des Verfahrens in einem nicht im einzelnen dargestellten Kfz gezeigt. Ein Verbrennungsmotor 1 mit einem Abgasstrang 2 hat einen ersten, motornah im Abgasstrang 2 untergebrachten Kohlenwasserstoffadsorber 3, einen Reaktor 4 zur Erzeugung nichtthermischer Gasentladungsplasmen, wobei dem Reaktor 4 eine elektrische Versorgungseinheit 5 zugeordnet ist, eine Dosiereinheit 6 für ein Reduktionsmittel RM, das in einem Vorratstank 7 gespeichert ist, und einen SCR-Katalysator 8. Es sind Sensoren 9 bis 12 zur Erfassung von Betriebszuständen des Motors 1, zur Erfassung von Abgaseigenschaften wie Tempe­ ratur und/oder Abgaszusammensetzung und zur Erfassung von Ka­ talysatoreigenschaften, die in einer Einheit ausgewertet wer­ den. Es ist eine gemeinsame Steuerungseinheit 13 für den Plasmareaktor 4 und den SCR-System 8 vorhanden.
Als Kohlenwasserstoffadsorber 3 wird vorteilhafterweise ein Material mit großem Porenvolumen und großem Porendurchmesser gewählt, das katalytische Eigenschaften besitzt: Dafür kommen Zeolithe wie NH4ZSM5 oder NaZSM5 in Frage, deren Eigenschaf­ ten durch metallische Dotierung der jeweiligen Anwendung an­ gepasst werden können. Aufgrund niedriger Ansprechtemperatu­ ren für die katalytische Oxidation der Kohlenwasserstoffe be­ sonders geeignet sind Platin-dotiertes Pt-NH4ZSM5 und Kupfer- dotiertes Cu-NaZSM5. Weiterhin kommt γ-Aluminiumoxid in Frage, das ebenfalls mit Pt dotiert sein kann. Diese Materialien können auf Al2O3-Keramik oder auf Cordierit als Trägermaterial aufgebracht sein.
Schließlich kann für den Kohlenwasserstoffadsorber 3 auch das Material des SCR-Katalysators 8 selbst - also typischerweise ein V2O5-WO3/TiO2-Katalysator - verwendet werden, wobei auch hier das Material auf einen Träger aufgebracht werden kann. Vorzuziehen ist allerdings wegen des größeren Porenvolumens das Vollextrudat, das unter Zusatz von Fasermaterialien und einem Binder hergestellbar ist. Dies wird im einzelnen in "Hydrocarbon Sorption and Oxidation Catalyst for Heavy Duty Engines", SAE Technical Paper Series, Paper No. 1999-01-3560 (1999) beschrieben. Um die Oxidation der Kohlenwasserstoffe zu CO2 zu fördern und zu vermeiden, dass bei steigender Tem­ peratur bereits adsorbierte Kohlenwasserstoffe wieder freige­ setzt werden, können bis zu einigen 1/10% eines Edelmetalls wie Pt oder Pd als Oxidationskatalysator zugesetzt werden. Durch optimale Abstimmung der Komponenten aufeinander, spe­ ziell durch Wahl des V2O5-Gehaltes des Adsorbers 3, kann die Kohlenwasserstoffkonzentration im Abgas über den Temperatur­ bereich von 50°C bis 500°C drastisch gemindert werden.
Bei der in der Figur dargestellten Anordnung werden die Koh­ lenwasserstoffe am Adsorber 3 so weit adsorbiert, dass sie bei niedriger Abgastemperatur nicht die Aufnahmefähigkeit des SCR-Katalysators 8 für das Reduktionsmittel RM beeinträchtigen. Das so vorbehandelte Abgas wird dem nichtthermischen Gasentladungsplasma im Reaktor 4 ausgesetzt, um einen Teil des in den Stickoxiden vorhandenen NO zu NO2 zu oxidieren. Anschließend wird diesem vorbehandelte Abgas über die Dosier­ einheit 6 ein auf Ammoniak basierendes Reduktionsmittel RM zugesetzt. Anschließend wird das Abgas einschließlich Reduk­ tionsmittel RM dem SCR-Katalysator 8 zur Reduktion zugeführt.
Mit dem so beschriebenen Verfahren ergibt sich eine beachtli­ che Verbesserung in der Abgasminderung von Diesel- und Otto- Magermotoren. Beim neuen Verfahren kann bei ausreichender Temperatur eine katalytische Oxidation der Kohlenwasserstoffe zu Kohlendioxid und Wasser erfolgen. Insbesondere bei höheren Abgastemperaturen wird ein Teil des in den Stickoxiden ent­ haltenen NO katalytisch zu NO2 oxidiert. Durch geeignete Re­ gelung der elektrischen Leistung des Reaktors zur Erzeugung der nichtthermischen Plasmen 4 und der Dosierung des Reduk­ tionsmittels RM in Abhängigkeit von der mittels der Sensoren gemessenen Abgaszusammensetzung und der Abgastemperaturen am Kohlenwasserstoffadsorber 3 und am SCR-Katalysator 8 kann die Abgasreinigungsanlage in ihrem Optimum betrieben werden.

Claims (14)

1. Verfahren zur Abgasreinigung, insbesondere zur Reinigung von Abgasen von Dieselmotoren und/oder Magermotoren, unter Einsatz eines SCR-Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) von Stickoxiden und unter Aktivierung der Ab­ gase durch nichtthermische Gasentladungsplasmen, mit folgen­ den Verfahrensschritten:
  • a) Zunächst werden die im Abgas enthaltenen Kohlenwasserstof­ fe soweit adsorbiert, dass sie bei niedriger Abgastempera­ tur nicht die Aufnahmefähigkeit des SCR-Katalysators für das Reduktionsmittel beeinträchtigen,
  • b) dann wird das Abgas dem nichtthermischen Gasentladungs­ plasma ausgesetzt, um einen Teil des in den Stickoxiden (NOx) vorhandenen NO zu NO2 zu oxidieren,
  • c) anschließend wird dem so vorbehandelten Abgas ein auf Am­ moniak basiertes Reduktionsmittel zugesetzt und
  • d) das Abgas wird dem SCR-Katalysator zur Reduktion der Stickoxide zugeführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass bei Verfahrensschritt a) bei aus­ reichender Temperatur zusätzlich eine katalytische Oxidation der Kohlenwasserstoffe (CxHy) zu Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass bei ausreichenden Abgastemperaturen ein Teil des in den Stickoxiden (NOx) enthaltenen NO kataly­ tisch zu NO2 oxidiert wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass die elektri­ sche Leistung der Plasmabehandlung und die Zugabe des Reduk­ tionsmittels anhand der Abgaszusammensetzung und der Abgas­ temperaturen am Kohlenwasserstoffadsorber und am SCR- Katalysator geregelt werden.
5. Vorrichtung zur Abgasreinigung, insbesondere zur Reinigung von Abgasen von Dieselmotoren und/oder Magermotoren, mit Mit­ teln zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 4, mit einem ersten, motornah im Abgasstrang (2) untergebrachten Kohlenwasserstoffadsorber (3), einem Reaktor (4) zur Erzeugung nichtthermischer Gasent­ ladungsplasmen, einer Dosiereinheit (6) für ein Reduktions­ mittel (RM) und einem SCR-Katalysator (8).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Kohlenwasserstoffadsor­ ber (3) ein Material mit großem Porenvolumen und großem Po­ rendurchmesser enthält, das gleichermaßen katalytische Eigen­ schaften besitzt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Material für den Kohlen­ wasserstoffadsorber (3) Zeolithe, wie NH4ZSM5 und/oder NaZSM5, enthält.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Material platin- dotiertes Pt-NH4ZSM5 und/oder kupferdotiertes Cu-NaZSM5 ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Material ein mit Platin dotiertes γ-Aluminiumoxid ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, dass die Adsor­ ber-Materialien auf Al2O3-Keramik oder auf Cordierit als Trä­ germaterial aufgebracht sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, dass als Adsorber das Material des SCR-Katalysators (8), insbesondere ein V2O5-WO3/TiO2- Vollextrudat, herangezogen wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der V2O5-WO3/TiO2-Katalysator (8) kleine Pt-Beimengungen zur Förderung der Kohlenwasser­ stoff-Oxidation enthält.
13. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, dass Sensoren (9 bis 12) zur Er­ fassung von Betriebszuständen des Motors (1), zur Erfassung der Eigenschaften des Abgases, wie insbesondere Temperatur und/oder Zusammensetzung des Abgases, und zur Erfassung der Eigenschaften des Katalysators (8), vorhanden sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, dass eine Einheit (13) zur Aus­ wertung der Signale der Sensoren (9 bis 12) sowie zur Steue­ rung des Reaktors (4) und der Dosiereinrichtung (6) in Abhän­ gigkeit von den Meßwerten der Sensoren (9 bis 12) vorhanden ist.
DE10021693A 2000-05-04 2000-05-04 Verfahren und Vorrichtung zur Abgasreinigung Expired - Fee Related DE10021693C2 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10021693A DE10021693C2 (de) 2000-05-04 2000-05-04 Verfahren und Vorrichtung zur Abgasreinigung
PCT/DE2001/001686 WO2001083087A1 (de) 2000-05-04 2001-05-03 Verfahren und vorrichtung zur abgasreinigung
JP2001579951A JP2003531721A (ja) 2000-05-04 2001-05-03 排ガス浄化方法及び装置
EP01943014A EP1280594A1 (de) 2000-05-04 2001-05-03 Verfahren und vorrichtung zur abgasreinigung
US10/287,504 US20030077212A1 (en) 2000-05-04 2002-11-04 Method and device for exhaust gas purification

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10021693A DE10021693C2 (de) 2000-05-04 2000-05-04 Verfahren und Vorrichtung zur Abgasreinigung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10021693A1 true DE10021693A1 (de) 2001-11-15
DE10021693C2 DE10021693C2 (de) 2003-08-07

Family

ID=7640747

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10021693A Expired - Fee Related DE10021693C2 (de) 2000-05-04 2000-05-04 Verfahren und Vorrichtung zur Abgasreinigung

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20030077212A1 (de)
EP (1) EP1280594A1 (de)
JP (1) JP2003531721A (de)
DE (1) DE10021693C2 (de)
WO (1) WO2001083087A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003050399A1 (de) * 2001-12-06 2003-06-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur nachbehandlung von abgasen von brennkraftmaschinen und einrichtung hierfür
DE112004002324B4 (de) * 2003-12-11 2013-06-06 General Motors Corp. Verfahren zum Reduzieren von NOx in Dieselmotorenabgas
DE102014201020A1 (de) * 2014-01-21 2015-07-23 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Einrichtung zum Nehmen wenigstens einer gasförmigen Probe und Verfahren zum Analysieren wenigstens einer gasförmigen Probe

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7575931B2 (en) * 2002-06-19 2009-08-18 E.I. Du Pont De Nemours And Company Method and apparatus for reducing a nitrogen oxide, and control thereof
JP2004346772A (ja) 2003-05-20 2004-12-09 Toyota Motor Corp 排気浄化装置及び方法
US7776265B2 (en) * 2004-03-18 2010-08-17 Cummins Filtration Ip, Inc. System for diagnosing reagent solution quality
US7765800B2 (en) 2004-08-23 2010-08-03 Hino Motors, Ltd. Exhaust gas purification apparatus
FR2883199B1 (fr) * 2005-03-18 2007-06-22 Peugeot Citroen Automobiles Sa Filtre a particules pour vehicule automobile et systeme et ligne d'echappement comprenant un tel filtre a particules
US20070012032A1 (en) * 2005-07-12 2007-01-18 Eaton Corporation Hybrid system comprising HC-SCR, NOx-trapping, and NH3-SCR for exhaust emission reduction
JP4595926B2 (ja) * 2006-11-13 2010-12-08 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2009150279A (ja) * 2007-12-19 2009-07-09 Hino Motors Ltd 排気処理装置
CN101680331B (zh) 2008-03-04 2012-06-27 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置
US8161731B2 (en) * 2008-05-12 2012-04-24 Caterpillar Inc. Selective catalytic reduction using controlled catalytic deactivation
EP2301650B1 (de) * 2009-09-24 2016-11-02 Haldor Topsøe A/S Verfahren und katalysatorsystem für scr von nox
US8444941B2 (en) 2010-05-25 2013-05-21 Intercat Equipment, Inc. Cracking catalysts, additives, methods of making them and using them
FR2963444B1 (fr) * 2010-07-30 2013-05-17 Faurecia Sys Echappement Systeme de dosage de gaz et procede associe.
FR2981862A3 (fr) * 2011-10-27 2013-05-03 Renault Sa Controle du ratio no2/nox pour la scr par procede plasma
US9643125B2 (en) 2012-03-26 2017-05-09 Fluor Technologies Corporation Emissions reduction for CO2 capture
DE102014223515A1 (de) 2014-01-09 2015-07-09 Ford Global Technologies, Llc Abgasnachbehandlungsvorrichtung und Kraftfahrzeug
CN104524932A (zh) * 2014-11-28 2015-04-22 上海译琅环保科技有限公司 一种采用低温等离子技术净化工业废气的方法及设备
DE102014226656A1 (de) * 2014-12-19 2016-06-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Abgasnachbehandlungssystems für eine Brennkraftmaschine
US9856774B2 (en) * 2016-05-03 2018-01-02 GM Global Technology Operations LLC Engine exhaust system
JP7224876B2 (ja) * 2018-11-29 2023-02-20 ダイハツ工業株式会社 排気システム
CN113813781B (zh) * 2021-09-27 2023-03-10 南大恩洁优环境技术(江苏)股份公司 一种同时处理有机无机混合废气的净化装置及净化方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998000221A1 (en) * 1996-06-28 1998-01-08 Low Emissions Technologies Research And Development Partnership Exhaust system with emissions storage device and plasma reactor
DE19819372A1 (de) * 1998-04-30 1999-11-04 Degussa Verfahren zur Verminderung des Stickoxidgehaltes der Abgase eines Verbrennungsmotors

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE220943T1 (de) * 1997-05-16 2002-08-15 Siemens Ag Verfahren und vorrichtung zur vernichtung von oxidischen schadstoffen in einem sauerstoffhaltigen abgas sowie damit betriebener motor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998000221A1 (en) * 1996-06-28 1998-01-08 Low Emissions Technologies Research And Development Partnership Exhaust system with emissions storage device and plasma reactor
DE19819372A1 (de) * 1998-04-30 1999-11-04 Degussa Verfahren zur Verminderung des Stickoxidgehaltes der Abgase eines Verbrennungsmotors

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003050399A1 (de) * 2001-12-06 2003-06-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur nachbehandlung von abgasen von brennkraftmaschinen und einrichtung hierfür
DE112004002324B4 (de) * 2003-12-11 2013-06-06 General Motors Corp. Verfahren zum Reduzieren von NOx in Dieselmotorenabgas
DE102014201020A1 (de) * 2014-01-21 2015-07-23 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Einrichtung zum Nehmen wenigstens einer gasförmigen Probe und Verfahren zum Analysieren wenigstens einer gasförmigen Probe

Also Published As

Publication number Publication date
EP1280594A1 (de) 2003-02-05
WO2001083087A1 (de) 2001-11-08
DE10021693C2 (de) 2003-08-07
US20030077212A1 (en) 2003-04-24
JP2003531721A (ja) 2003-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10021693C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Abgasreinigung
EP1961933B1 (de) Katalytisch aktiviertes Dieselpartikelfilter mit Ammoniak-Sperrwirkung
DE69902446T3 (de) Verbesserungen der schadstoffregelung
EP2138681B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Dieselabgasen
EP1600612B1 (de) Verfahren zur Entfernung von Stickoxiden und Russpartikeln aus dem mageren Abgas eines Verbrennungsmotors und Abgasreinigungssystem hierfür
DE69916312T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur behandlung von verbrennungsabgasen
DE10308288B4 (de) Verfahren zur Entfernung von Stickoxiden aus dem Abgas eines mager betriebenen Verbrennungsmotors und Abgasreinigungsanlage hierzu
DE60123977T2 (de) Abgassystem für brennkraftmaschinen mit magergemischverbrennung
DE202007019652U1 (de) Katalysator zur Verminderung Stickstoff-haltiger Schadgase aus dem Abgas von Dieselmotor
DE202016102586U1 (de) Emissionsreduzierungssystem
DE102005005663A1 (de) Abgasnachbehandlungseinrichtung mit Partikelfilter
DE102016205182A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors
EP0783918B1 (de) Verfahren zur Verringerung von Stickoxiden in Abgasen von Dieselmotoren
DE60205036T2 (de) Abgasleitung für verbrennungsmotor
DE102019133498B4 (de) Verfahren zur Reaktivierung einer Abgasnachbehandlungskomponente und Antriebsvorrichtung
EP1941134A1 (de) Verfahren zum betreiben eines stickoxid-speicherkatalysators an einem dieselmotor
DE202007018423U1 (de) Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen unter gezielter Verwendung von Stickstoffdioxid
DE102007042448A1 (de) Abgasreinigungsanlage für die selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden und Verfahren zur Abgasreinigung
DE19926954A1 (de) Vorrichtung zur Kontrolle der Abgasemission
EP1835982B1 (de) Verfahren zur regeneration eines stickoxid-speicherkatalysators
DE102013207922B4 (de) Verfahren zur Behandlung eines Abgasstroms mit einem Silber-gestützten enggekoppelten NOx-Absorber
EP4373613A1 (de) Abgasreinigungssystem zur reinigung von abgasen von benzinmotoren
DE102017222253B4 (de) Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs
DE102008037156A1 (de) Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung eines Abgasstroms einer magerlauffähigen Brennkraftmaschine
DE10142886B4 (de) Abgasreinigungsanlage und Verfahren zur Verminderung des Stickoxidgehalts im Abgas von Brennkraftmaschinen

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8304 Grant after examination procedure
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee