DE102008035268A1

DE102008035268A1 - Verfahren zur katalytischen Verarbeitung von Flüssigkeiten und Gasen

Info

Publication number: DE102008035268A1
Application number: DE200810035268
Authority: DE
Inventors: Mykhaylo Koltun; Genady Maslov
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-07-29
Filing date: 2008-07-29
Publication date: 2010-03-25

Abstract

Verfahren zur katalytischen Verarbeitung von Flüssigkeiten und Gasen für alle Arten von katalytischen Reaktoren und Abgassystemen der Kraftstoffverbrennungsanlagen (ausschließlich der Gasturbinen, Strahltriebmotoren, Flüssigkraftstoff-Strahltriebwerke und aller Arten der Verbrennungsmotoren).
1. unterscheidet sich dadurch, dass die sämtlichen Teile des Systems, welche mit den in den chemischen Prozessen beteiligten Reagenzien in Berührung kommen, sind zwecks einer Erhöhung des Wirkungsgrades der chemischen Prozesse mit einem Katalysator beschichtet oder sich aus den katalytisch aktiven Stoffen zusammensetzten. Zum Beispiel: Rohrleitungen usw.
Dies lässt den Katalysereaktor als eine separate Einrichtung entfallen.
2. unterscheidet sich vom P.1 dadurch, dass die Teile des Systems, welche mit den in den chemischen Prozessen beteiligten Reagenzien in Berührung kommen, zwecks der Verbesserung des Umweltschutzes, Erhöhung der Leistung und Wirtschaftlichkeit mit einem Katalysator beschichtet sind (bzw. sich daraus zusammensetzten), dessen Zusammensetzung sich entlang des Reaktionsbereiches (des ein- oder mehrstufigen chemischen Prozesses) in Abhängigkeit von den Bedingungen und Zweck des chemischen...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft katalytische Verarbeitung von Gasen und Flüssigkeiten, Umweltschutz sowie katalytische Reinigung der Abgase von allen Arten der Kraftstoffverbrennungsmaschinen und -anlagen (ausschließlich Gasturbinen, Strahlmotoren, Flüssigkraftstoff-Strahlmotoren, aller Arten von Otto- und Dieselmotoren).
Ziel der Erfindung:
Ziel der Erfindung ist der Einsatz einer neuen Verfahrenstechnik zur katalytischen Verarbeitung von Flüssigkeiten und Gasen, indem eine Reduktion von Schadstoffemissionen und Erhöhung der Prozessleistung sichergestellt wird... sowie die Entwicklung eines Chemiereaktors, welcher einen ausreichenden Massenaustausch bei minimalem hydraulischem Widerstand sichert.
Stand der Technik:
Die Reduktion der Schadstoffemission wird durch den Einsatz optimaler Oxydator-Kraftstoff-Proportion sowie Temperaturverhältnisse innerhalb der Verbrennungskammer und am Katalysator erzielt.
Es sind katalytische Reaktoren bekannt, welche Keramik- oder Metallträger mit erforderlicher Katalysator-Beschichtung verwenden.
Jede Anlage besitzt ein Metallgehäuse (üblicherweise aus rostfreiem Stahl), welches eine einstückige Struktur aus Keramik oder rostfreiem Stahl enthält. Die Struktur wird mit einem erforderlichen Katalysator beschichtet.
Ein Katalysator wird sehr oft nicht optimal betrieben. Daher werden größere Mengen an Katalysator sowie häufigerer Austausch benötigt.
Wegen seiner dünnen Wände ist der Keramikträger des Katalysators spröde und geneigt zu Vibrationen oder zum Schaden (Brechen) beim Rütteln.
Schäden, welche an einem Kfz-Katalysator eintreten, können durch Schwingungseinflüsse oder Temperaturschock bei einem Kontakt mit Pfützenspritzern verursacht werden.
Moderne katalytische Systeme gewährleisten einen effektiven Kontakt mit dem Katalysator durch den Einsatz von Anlagen mit großen hydraulischem Widerstand (Nennwert Re > 10000). Der Durchflussquerschnitt der Kanäle bleibt beim Betrieb unverändert, deswegen ist die Wirbelbildung bei geringeren Durchflussmengen unzureichend, bei höheren Durchflussmengen ergibt sich überschüssiger Widerstand.
Existierende Typen von Kfz-Katalysatoren haben ihre Nachteile, und zwar: hohen aerodynamischen Widerstand bei größeren Motorbeanspruchungen, besonders bei zwei- oder mehrstufiger Reinigung (NOx und CO, CnHm, Ruß). Daher wird ein Teil der Leistungsabgabe des Ottomotors zur Überwindung des aerodynamischen Widerstandes der Katalysatorkonstruktion nutzlos ausgegeben, was eine wesentliche Reduktion der Motorleistung und -wirtschaftlichkeit mitbringt.
Bei Temperaturen unter optimalem Wärmezustand erfolgt die Verlangsamung der katalytischen Reaktion.
Wenn die Reaktionstemperatur höher als der optimale Wärmezustand ist, kann der Katalysator sowie dessen Keramikträger beschädigt werden.
Der in verschiedenen Betriebsarten funktionierende Motor erzeugt Verbrennungsgase, welche unterschiedliche Temperaturen und chemische Zusammensetzungen haben.
Die Temperatur der Abgase ändert sich beim Durchlaufen durch das Auspuffsystem ebenfalls.
Im Moment gibt es keinen einheitlichen Katalysator, welcher die Reinigung der Diesel-Abgase von sämtlichen Schadstoffen ausführen würde, was eine Notwendigkeit bedingt, mehrstufige Reinigungsverfahren einzusetzen (z. B.: Bluetec für Mercedes-Benz, 3- bis 4-stufig).
Die z. Z. bestehenden Entwicklungsarbeiten (Abgasrückführung, alternative Kraftstoffarten usw.) können nur teilweise Lösungen für diese Problematik bieten, weil der Kraftstoff trotzdem fehlerhaft brennt und die Umwelt verschmutzt wird (CO, CnHm, NOX, Ruß), d. h. der Einsatz eines Katalysators ist notwendig, welcher seinerseits Verluste an Leistung und Wirtschaftlichkeit durch hydraulische Widerstände mitbringt.
Bekanntes Patent ( DE 3929297C2 ) bittet: Katalysator zur Reinigung von Abgasen insbesondere aus überstöchiometrisch betriebenen Verbrennungsmotoren und Gasturbinen aus einem einstückigen als Wabenkörper vorliegenden Abgasreinigungskatalysator, der in einem anströmseitigen Abschnitt einen Katalysator zur selektiven Reduktion von Stickoxiden mittels Ammoniakgas und in einem abströmseitigen Abschnitt einen Oxidationskatalysator aufweist und als Beschichtung aus einem abströmseitigen Abschnitt eines als Vollextrudat Reduktionskatalysators aufgebracht ist.
Bei einer bekannten Erfindung ( DE 103 35 265 A1 ) enthält ein Vorschalldämpfer mit Hydrolysekatalysator und ein Hauptschalldaempfer mit Oxidationskatalisator
Unterschiedliche Verbrennungskammern und unterschiedliche verbrannte Kraftstoffarten ergeben unterschiedliche Gas-Zusammensetzungen und -temperaturen. Ferner ändert sich die Gastemperatur im Verlauf der ganzen Abgas-Abführungsbahn. Bis jetzt gibt es keinen einheitlichen Katalysator zur Reinigung der Abgase von sämtlichen Schadstoff-Anteilen; in diesem Zusammenhang verwendet man Reinigungs systeme bestehend aus mehreren Stufen (z. B. Bluetec Mercedes-Benz 3-4-stufig)
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Aufgabe, eine neue Technologie für die katalytische Abgasanlage und für die Verbrennungskammer zu verwenden, welche die o. e. Probleme zu lösen verhilft. Diese Erfindung trägt auch zur Verbesserung des Umweltschutzes bei.
Beschreibung
Es ist bekannt, dass der Einsatz eines Gebläses/einer Turbine in einem chemischen Prozess den Wärme-Masse-Transport und demzufolge auch das Wirkungsgrad der chemischen Reaktion verbessert.
Um den Umweltschutz- sowie die Wirkungsgradverbesserung des chemischen Prozesses zu bewirken, wird der Katalysator auf die Teile der Anlage aufgetragen, welche sich in Berührung mit den Reagenzien während der chemischen Reaktion befinden.
Zum Beispiel: Für Abgasreinigung – auf den Abgaskanal, auf das Flügelrad und Gehäuse des Abgasgebläses usw.
Die Präsenz des Katalysators beispielsweise auf den Turbinenschaufeln und/oder an den Wänden des Abgaskanals lässt die übriggebliebenen Schadstoffe nachbrennen und auf den Einsatz einer Extraeinrichtung (Katalysator) zu verzichten.
Die Anwendung des Katalysators in allen Prozessbereichen stellt maximale Verbrennung des Kraftstoffes bei niedrigeren Temperaturen sicher und trägt zur Verbesserung des Umweltschutzes bei.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3929297 C2 [0017]
- DE 10335265 A1 [0018]

Claims

Verfahren zur katalytischen Verarbeitung von Flüssigkeiten und Gasen für alle Arten von katalytischen Reaktoren und Abgassystemen der Kraftstoffverbrennungsanlagen (ausschließlich der Gasturbinen, Strahltriebmotoren, Flüssigkraftstoff-Strahltriebwerke und aller Arten der Verbrennungsmotoren). 1. unterscheidet sich dadurch, dass die sämtlichen Teile des Systems, welche mit den in den chemischen Prozessen beteiligten Reagenzien in Berührung kommen, sind zwecks einer Erhöhung des Wirkungsgrades der chemischen Prozesse mit einem Katalysator beschichtet oder sich aus den katalytisch aktiven Stoffen zusammensetzten. Zum Beispiel: Rohrleitungen usw. Dies lässt den Katalysereaktor als eine separate Einrichtung entfallen. 2. unterscheidet sich vom P.1 dadurch, dass die Teile des Systems, welche mit den in den chemischen Prozessen beteiligten Reagenzien in Berührung kommen, zwecks der Verbesserung des Umweltschutzes, Erhöhung der Leistung und Wirtschaftlichkeit mit einem Katalysator beschichtet sind (bzw. sich daraus zusammensetzten), dessen Zusammensetzung sich entlang des Reaktionsbereiches (des ein- oder mehrstufigen chemischen Prozesses) in Abhängigkeit von den Bedingungen und Zweck des chemischen Prozesses unterscheidet. 3. unterscheidet sich von P.1 und P.2 dadurch, dass anstelle eines katalytischen Reaktors eine Einrichtung zur intensiven Massenübertragung eingesetzt wird. Zum Beispiel: Saugzuganlage oder Turbine, Pumpe usw. mit Katalysatorbeschichtung. 4. unterscheidet sich dadurch, dass zwecks der Erreichung und Aufrechterhaltung eines hohen Prozesswirkungsgrades des Katalysators entsprechende Reduktions- und/oder Oxydationsmittel (z. B. Propan, Harnstoff und/oder Luft, Säure) notwendigerweise in den Prozess zusätzlich eingeführt werden.