DE10159849A1 - Verfahren zur Nachbehandlung von Abgasen von Brennkraftmaschinen und Einrichtung hierfür - Google Patents

Verfahren zur Nachbehandlung von Abgasen von Brennkraftmaschinen und Einrichtung hierfür

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Nachbehandlung von Abgasen von Brennkraftmaschinen, insbesondere zur Reduzierung des NO¶x¶-Anteils der Abgase, wobei das NO¶x¶ in Gegenwart von O¶2¶ mit einem Reduktionsmittel reduziert wird. DOLLAR A Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass vor der Reduzierung des NO¶x¶ wenigstens ein Teil des im Abgas vorhandenen NO¶x¶ bzw. NO zu NO¶2¶ umgewandelt wird.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nachbehandlung von Abgasen von Brennkraftmaschinen, insbesondere zur Reduzierung des NOx-Anteils der Abgase, wobei das NOx in Gegenwart von O2 und einem Reduktionsmittel reduziert wird. Derartige Verfahren sind unter der Bezeichnung SCR (Selective Catalytic Reduction) Technologie bekannt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte SCR-Technologie dahingehend zu verbessern, dass eine weitere Verringerung des NOx-Anteils in den Abgasen erzielt wird.
  • Diese Aufgabe wird durch ein eingangs genanntes Verfahren gelöst, dass sich dadurch kennzeichnet, dass vor der Reduzierung des NOx in Gegenwart von O2 mit einem Reduktionsmittel wenigstens ein Teil des im Abgas vorhandenen NOx bzw. NO zu NO2 umgewandelt wird.
  • Die Erfindung und ihre Vorteile
  • Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, dass bei Verwendung von Reduktionsmitteln, die keine hohe Selektivität aufweisen, bei der SCR-Technologie vorrangig NO2 reduziert wird, während NO nicht oder nur geringfügig beeinflusst wird. Erfindungsgemäß werden deshalb die Abgase vor der Reduzierung mittels der SCR-Technologle derart vorkonditioniert, dass ein möglichst großer Anteil von NOx bzw. von NO zu NO2 umgewandelt wird. Nach der Umwandlung von NO zu NO2 ist folglich der Anteil des NO in den Abgasen geringer und der Anteil des NO2 entsprechend höher. Da bei der anschließenden Reduktion bevorzugt NO2 umgesetzt wird, verringert sich aufgrund der vorherigen Umwandlung von NO zu NO2 insgesamt der NOx-Anteil in den Abgasen.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Reduktionsmittel Kraftstoff verwendet. Die Verwendung von Kraftstoff hat den Vorteil, dass Kraftstoff im Fahrzeug zur Versorgung der Brennkraftmaschine vorhanden ist. Trotz der relativ geringen Selektivität des Kraftstoffs als Reduktionsmittel kann aufgrund des durch die erfindungsgemäße Umwandlung hohen NO2-Anteils der Abgase, dieser mit der SCR-Technologie reduziert werden.
  • Ferner ist denkbar, als Reduktionsmittel Ammoniak zu verwenden. Ammoniak hat zwar eine hohe Selektivität, weshalb bei der SCR-Technologie ein relativ hoher Anteil des NOx reduziert wird. Vorteilhafterweise kann Ammoniak im Fahrzeug an einem Hydrolyse-Katalysator aus ungiftiger Harnstoff-Wasserlössung gewonnen werden. Nachteilig ist allerdings, dass entweder Ammoniak oder Harnstoff- Wasserlösung als weiterer Betriebsstoff getankt werden muss.
  • Die Erfindung betrifft außerdem eine Einrichtung zur Nachbehandlung von Abgasen von Brennkraftmaschinen, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit einem Abgasstrang, der einen SCR- Katalysator und eine dem SCR-Katalysator vorgeschaltete Einführeinrichtung zum Einführen von Reduktionsmittel in den Abgasstrang aufweist. Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe ist der Einführeinrichtung ein Oxidationskatalysator vorgeschaltet. Durch den Oxidationskatalysator wird NOx bzw. NO zu NO2 umgewandelt, bevor die Abgase dem SCR-Katalysator zugeführt werden. Dies hat den Vorteil, dass auch Reduktionsmittel mit geringer Selektivität, wie insbesondere Kraftstoff, für die Nachbehandlung der Abgase, und insbesondere zur Reduzierung des NOx-Anteils der Abgase, Verwendung finden können.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist.
    • Zeichnung
  • Die Figur zeigt einen Abgasstrang 10, in dem von einer Brennkraftmaschine kommende Abgase A zunächst einem Oxidationskatalysator 12 zugeführt werden. Der Oxidationskatalysator 12 hat die Aufgabe, in dem Abgas A vorhandenes NO zu NO2 umzuwandeln. Aufgrund des Oxidationskatalysators 12 wird folglich der NO-Anteil im Abgas A gesenkt und der NO2-Anteil im Abgas A entsprechend erhöht. Dem Oxidationskatalysator 12 ist eine Einführeinrichtung 14 nachgeschaltet, die Reduktionsmittel in Form von bspw. Kraftstoff K in den Abgasstrang 10 einführt. Der Einführeinrichtung 14 ist ein SCR-Katalysator 16 nachgeschaltet, der NOx in Gegenwart von O2 mit dem Reduktionsmittel K reduziert.
  • Die Verwendung von Kraftstoff hat den entscheidenden Vorteil, dass Kraftstoff im Fahrzeug vorhanden ist. Ein anderes Reduktionsmittel, wie beispielsweise Ammoniak, muss als weiteren Betriebsstoff zugetankt werden.
  • Obwohl Kraftstoff als Reduktionsmittel im SCR-Katalysator 16 grundsätzlich eine geringe Selektivität aufweist, hat sich gezeigt, dass Kraftstoff bevorzugt NO2 reduziert. Durch deutliche Erhöhung des NO2-Anteils im Abgas durch das Vorsehen des Oxidationskatalysators 12 wird insgesamt der NOx-Anteil, wegen des hohen NO2-Anteils, deutlich gesenkt. Im Idealfall oxidiert der Oxidationskatalysator 12 sämtliches NO zu NO2. Im SCR-Katalysator würde dann mit Kraftstoff als Reduktionsmittel der NOx-Anteil weitgehend vollständig reduziert.
  • Bei Verwendung von Kraftstoff als Reduktionsmittel ohne Vorsehen des Oxidationskatalysators 12 wird lediglich der relativ geringe NO2-Anteil im Abgas A reduziert. Aufgrund der geringen Selektivität des Kraftstoffes werden NO- Anteile nur schwach umgesetzt. Erfindungsgemäß wird folglich der NO2-Anteil der NOx-Emission vor Zugabe von Kraftstoff erhöht, um schließlich durch den guten NO2- Umsatz mit Kraftstoff als Reduktionsmittel einen insgesamt verbesserten NOx-Umsatz zu erzielen.
  • Im SCR-Katalysator sollte der Platinanteil möglichst gering sein, um eine Umwandlung des NOx in N2O möglichst zu unterbinden.
  • Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln, als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims (7)

1. Verfahren zur Nachbehandlung von Abgasen (A) von Brennkraftmaschinen, insbesondere zur Reduzierung des NOx Anteils der Abgase (A), wobei das NOx in Gegenwart von O2 mit einem Reduktionsmittel (K) reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Reduzierung des NOx wenigstens ein Teil des im Abgas vorhandenen NOx bzw. NO zu NO2 umgewandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Reduktionsmittel Kraftstoff (K) verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Reduktionsmittel Ammoniak verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlung von NOx zu NO2 durch katalytische oder plasmaunterstützter Oxidation erfolgt.
5. Einrichtung zur Nachbehandlung von Abgasen (A) von Brennkraftmaschinen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Abgasstrang (10), der einen SCR-Katalysator (16) und eine dem SCR-Katalysator (16) vorgeschaltete Einführeinrichtung (14) zum Einführen von Reduktionsmittel (K) in den Abgasstrang (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einführeinrichtung (14) ein Oxidationskatalysator (12) vorgeschaltet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Reduktionsmittel Kraftstoff (K) verwendet wird.
7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Reduktionsmittel Ammoniak verwendet wird.
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