DE10058824A1 - Rohrförmige Vorrichtung zur Abscheidung und Verbrennung von Rußteilchen in Abgasströmen, insbesondere Dieselruß, und Verfahren zum Entfernen von Rußteilchen in Abgasströmen, insbesondere Dieselabgasen - Google Patents
Rohrförmige Vorrichtung zur Abscheidung und Verbrennung von Rußteilchen in Abgasströmen, insbesondere Dieselruß, und Verfahren zum Entfernen von Rußteilchen in Abgasströmen, insbesondere DieselabgasenInfo
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Abstract
Es wird u. a. eine rohrförmige Vorrichtung zur Abscheidung und Verbrennung von Rußteilchen in Abgasströmen, insbesondere Dieselruß, mit einem Katalysator und einem Filter bereitgestellt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Rußzündpunkttemperatur absenkende Katalysator als Beschichtung auf einem ersten Filter (1) aufgebracht ist, wobei ein zweiter Filter (2) den ersten Filter (1) in Längsrichtung und/oder radial zumindest teilweise umschließt, so dass Rußteilchen enthaltendes Abgas durch den ersten Filter (1) geführt wird, dabei die Rußteilchen am ersten Filter (1) und am zweiten Filter (2) abgeschieden werden und gleichzeitig am ersten Filter (1) das Abgas zum Verbrennen der am ersten und zweiten Filter (1, 2) abgeschiedenen Rußteilchen konditioniert wird.
Description
Die Erfindung betrifft eine rohrförmige Vorrichtung zur Abscheidung und Verbrennung von
Rußteilchen in Abgasströmen, insbesondere Dieselruß, mit einem Katalysator und einem
Filter, und ein Verfahren zum Entfernen von Rußteilchen in Abgasströmen, insbesondere
Dieselabgasen, mittels einer rohrförmigen Vorrichtung, wobei die Rußteilchen auf einem
Filter abgelagert sind.
Seit vielen Jahren ist die Rußteilchenproblematik bei Dieselkraftfahrzeugen bekannt, da
Dieselruß im Verdacht steht, kanzerogene Wirkungen hervorzurufen. Dieses für die Umwelt
wichtige Problem wurde insbesondere durch ein in EP 0 341 832 B1 offenbartes Verfahren
versucht, zu beseitigen.
Bei dem dort beanspruchten Verfahren durch Verbrennen von Teilchen, welche in einem
Diesel-Abgassystem angeordneten Filter abgelagert sind, wird das NO enthaltende Abgas
zuerst ohne Filter über einen Katalysator geleitet, um das NO im Abgas zu NO2
umzuwandeln, vor dem Filtern zum Entfernen von Teilchen. Das NO2 enthaltende Abgas
wird dann zum Verbrennen der auf dem Filter eingefangenen Teilchen verwendet, wobei die
Menge an zu NO2 umgewandelten NO ausreicht, es zu ermöglichen, die Verbrennung der
auf dem Filter eingefangenen Teilchen bei einer Temperatur von weniger als 400°C
fortzusetzen.
Die dort offenbarte zugehörige Vorrichtung besteht stromabwärts gesehen zunächst aus
einer rohrförmigen Vorrichtung, in der sich der obengenannte Katalysator zur Umwandlung
von NO in NO2 befindet, wobei im Anschluss daran ein zweiter rohrförmiger Körper den
obengenannten Filter zur Ablagerung des Dieselrußes aufweist.
Nachteilig bei diesem Verfahren und dieser Vorrichtung ist die Tatsache, dass ein nicht
immer befriedigendes Zusammenspiel hinsichtlich Wirkungseffizienz zwischen Katalysator
und Filter auftreten kann und im Zusammenhang damit das Verhältnis von verbrauchtem
Volumen zur Wirksamkeit der Vorrichtung gerade bei der Applizierung an
Personenkraftwagen ungünstig erscheint. Darüber hinaus zeigt sich in der Praxis, dass nur
schwefelfreier Dieselkraftstoff verwendet werden darf.
Aus dem Vorgenannten ergibt sich das Problem, mit Hilfe eines neuartigen Verfahrens und
einer neuartigen Vorrichtung die obengenannten Nachteile zumindest teilweise zu
beseitigen, insbesondere im Hinblick auf die Entfernung der Rußteilchen ein hocheffizientes
Verfahren und eine entsprechend korrespondierende und kompakte und damit an
Personenkraftwagen leichter zu applizierende Vorrichtung bereitzustellen, die auch mit
schwefelhaltigem Dieselkraftstoff problemlos funktioniert.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1, durch ein
Verfahren nach Anspruch 5 und durch eine Verwendung nach Anspruch 9 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist auf einem ersten Filter ein Katalysator zur
Absenkung der Rußzündpunkttemperatur als Beschichtung aufgebracht, wobei ein zweiter
Filter den ersten Filter in Längsrichtung der rohrförmigen Vorrichtung und/oder radial
zumindest teilweise umschließt. Dadurch wird das Rußteilchen enthaltende Abgas durch den
ersten Filter geführt, dabei die Rußteilchen am ersten Filter und am zweiten Filter
abgeschieden, gleichzeitig wird das Abgas am ersten Filter mit Hilfe des Katalysators derart
konditioniert, um zum Verbrennen der am ersten und zweiten Filter abgeschiedenen
Rußteilchen verwendet zu werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit als sogenannte Filterkerze ausgeführt. Die
räumliche Fixierung und Beabstandung des ersten und zweiten Filters voneinander
geschieht in der Regel durch radiale Lochbleche. Das Verbrennen der abgeschiedenen
Rußteilchen verläuft in der Regel bei Temperaturen T < = + 400°C, wobei auch höhere
Temperaturen denkbar sind. Überraschend ist die Tatsache, dass aufgrund der spezifischen
Anordnung der einzelnen Komponenten zueinander, ein problemloser Betrieb mit
schwefelhaltigem Dieselkraftstoff erst ermöglicht wird, der ggf. durch die sich dann
einstellende Konditionierung des Abgases zu erklären ist. Der erste Filter kann mit einer
katalytischen aluminiumoxidhaltigen Beschichtung versehen sein, die auch anorganische
Oxide der Seltenerdmetalle und/oder La, Ti, Zr, Hf sowie anderer Metalle enthalten kann. Die
Beschichtung kann als Aktivkomponenten Edelmetalle, beispielsweise Pt, Pd, Rh, Ru oder Ir
enthalten.
Es ist vorteilhaft, wenn der zweite Filter mit einer weiteren rußzündpunkterniedrigenden
Substanz, beispielsweise Fe, Cu, Mo, La, Cs, V, Ce, Zr, Si als Oxide oder Mischoxide
und/oder mit dem das Abgas konditionierenden Katalysator, beispielsweise Pt, Pd, Ru, Rh; Ir
oder Kombinationen hiervon, beschichtet ist, da im ersten Fall das Verbrennen der am
zweiten Filter abgeschiedenen Rußteilchen erleichtert und im zweiten Fall durch den am
zweiten Filter fixierten Katalysator eine Konditionierungsredundanz zur Verfügung steht.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn der erste Filter ein Drahtgestrickfilter ist und/oder der
zweite Filter aus einem keramischen oder metallischen Gestrick, Gewebe, Fließ, Faser- oder
Sinterkörper besteht, da sich diese Ausführungsformen in der Praxis bewährt haben.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird Rußteilchen enthaltendes Abgas durch einen
ersten mit einem die Rußzündpunkttemperatur absenkenden Katalysator beschichteten Filter
geführt und dabei die Rußteilchen am ersten und an einem zweiten Filter abgeschieden und
gleichzeitig mit Hilfe des Katalysators das Abgas zum Verbrennen der am ersten und
zweiten Filter abgeschiedenen Rußteilchen konditioniert, wobei der zweite Filter den ersten
Filter in Längsrichtung und/oder radial zumindest teilweise umschließt.
Es ist vorteilhaft, wenn der zweite Filter mit einer weiteren zündpunkterniedrigenden
Substanz und/oder mit dem das Abgas konditionierenden Katalysator beschichtet ist, da im
ersten Fall das Verbrennen der am zweiten Filter abgeschiedenen Rußteilchen erleichtert
und im zweiten Fall durch den am zweiten Filter fixierten Katalysator eine
Konditionierungsredundanz zur Verfügung steht.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der erste Filter ein Drahtgestrickfilter ist und/oder der zweite
Filter aus einem keramischen oder metallischen Gestrick, Gewebe, Fließ, Faser- oder
Sinterkörper besteht, da sich diese Ausführungsformen in der Praxis bewährt haben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient in erster Linie zum Entfernen von Rußteilchen in
Abgasströmen, insbesondere Dieselabgasen. In überraschender Weise hat sich gezeigt,
dass die erfindungsgemäße Vorrichtung auch bei schwefelhaltigen Dieselabgasen
funktioniert, die aus der Verbrennung von Kraftstoff mit einer Maximalkonzentration von 500 ppm
Schwefel stammen.
Das nachfolgende Beispiel dient zur Erläuterung der Erfindung.
Es zeigen:
Fig. 1 eine skizzenhafte Darstellung einer erfindungsgemäßen rohrförmigen
Vorrichtung.
Fig. 2 eine skizzenhafte Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen rohrförmigen
Vorrichtung.
In Fig. 1 ist skizzenhaft eine erfindungsgemäße rohrförmige Vorrichtung zum Entfernen von
Rußteilchen in Abgasströmen dargestellt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem bezüglich der in
Längsrichtung verlaufenden Mittelpunktachse rohrförmigen inneren ersten Drahtgestrickfilter
1, der eine katalytische Beschichtung zur Absenkung der Rußzündpunkttemperatur aufweist.
Dieser erste Filter 1 ist mittels eines rohrförmigen Lochbleches 3 von einem darauf
anliegenden und den ersten Filter 1 in Längsrichtung und radial umschließenden zweiten
Filter 2 beabstandet. Der zweite Filter 2 ist wiederum von einem weiteren Lochblech 3 in
Längsrichtung radial umgeben.
Bei Einsatz einer solchen Vorrichtung wird entsprechendes Dieselabgas axial in die
rohrförmige Vorrichtung (Filterkerze) eingeführt und radial über den 2. Filter abgelassen.
In Fig. 2 ist skizzenhaft eine weitere erfindungsgemäße rohrförmige Vorrichtung zum
Entfernen von Rußteilchen in Abgasströmen dargestellt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem bezüglich der in
Längsrichtung verlaufenden Mittelpunktachse rohrförmigen inneren ersten Drahtgestrickfilter
1, der eine katalytische Beschichtung zur Absenkung der Rußzündpunkttemperatur aufweist.
Dieser erste Filter ist mittels eines rohrförmigen Lochbleches 3 von einem darauf
anliegenden und den ersten Filter 1 teilweise in Längsrichtung und vollständig radial
umschließenden zweiten Filter 2 beabstandet. Der zweite Filter 2 ist wiederum von einem
weiteren Lochblech 3 in Längsrichtung radial umgeben. Als zuerst zu durchströmender
Aufsatz fungiert ein mit weiterem Drahtgestrickfilter 1 gefüllter rohrförmiger Mantel 4. Diese
spezielle Ausgestaltung zeigt unerwartet hohe Abbrandraten der Rußteilchen sowie eine
entsprechend hocheffiziente Konditionierung des Abgases.
Claims (10)
1. Rohrförmige Vorrichtung zur Abscheidung und Verbrennung von Rußteilchen in
Abgasströmen, insbesondere Dieselruß, mit einem Katalysator und einem Filter, dadurch
gekennzeichnet, dass der Rußzündpunkttemperatur absenkende Katalysator als
Beschichtung auf einem ersten Filter (1) aufgebracht ist, wobei ein zweiter Filter (2) den
ersten Filter (1) in Längsrichtung und/oder radial zumindest teilweise umschließt, so dass
Rußteilchen enthaltendes Abgas durch den ersten Filter (1) geführt wird, dabei die
Rußteilchen am ersten Filter (1) und am zweiten Filter (2) abgeschieden werden und
gleichzeitig am ersten Filter (1) das Abgas zum Verbrennen der am ersten und zweiten
Filter (1, 2) abgeschiedenen Rußteilchen konditioniert wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Filter (2) mit
einer weiteren rußzündpunkterniedrigenden Substanz und/oder mit dem das Abgas
konditionierenden Katalysator beschichtet ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste
Filter (1) ein Drahtgestrickfilter ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite
Filter (2) aus einem keramischen oder metallischen Gestrick, Gewebe, Fließ, Faser- oder
Sinterkörper besteht.
5. Verfahren zum Entfernen von Rußteilchen in Abgasströmen, insbesondere
Dieselabgasen, mittels einer rohrförmigen Vorrichtung, wobei die Rußteilchen auf einem
Filter abgelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass Rußteilchen enthaltendes Abgas
durch einen ersten mit einem die Rußzündpunkttemperatur absenkenden Katalysator
beschichteten Filter (1) geführt wird, dabei die Rußteilchen am ersten und an einem
zweiten Filter (1, 2) abgeschieden werden, gleichzeitig mit Hilfe des Katalysators das
Abgas zum Verbrennen der am ersten und zweiten Filter (1, 2) abgeschiedenen
Rußteilchen konditioniert wird, wobei der zweite Filter (2) den ersten Filter (1) in
Längsrichtung radial zumindest teilweise umschließt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Filter (2) mit einer
weiteren rußzündpunkterniedrigenden Substanz und/oder mit dem das Abgas
konditionierenden Katalysator beschichtet ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste
Filter (1) ein Drahtgestrickfilter ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite
Filter (2) aus einem Keramikgestrick, Keramikfließ oder aus Metallfasern besteht.
9. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zum Entfernen von
Rußteilchen in Abgasströmen, insbesondere Dieselabgasen.
10. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den
Abgasströmen um schwefelhaltige Dieselabgase handelt, die aus der Verbrennung von
Kraftstoff mit einer Maximalkonzentration von 500 ppm Schwefel stammen.
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EP1209330A1 (de) | 2002-05-29 |
DE50103526D1 (de) | 2004-10-14 |
EP1209330B1 (de) | 2004-09-08 |
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