DE102010039972A1

DE102010039972A1 - Abgestuftes Katalysatorsystem und Verfahren zu dessen Verwendung

Info

Publication number: DE102010039972A1
Application number: DE102010039972A
Authority: DE
Inventors: Yinyan Northville Huang; Christine Kay Dearborn Lambert
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2009-09-14
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2011-03-17
Also published as: CN102022159A; US20110064632A1; CN102022159B

Abstract

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein abgestuftes Katalysatorsystem zum Reduzieren von Gasen im Abgas von einem Verbrennungsmotor. Bei einer Ausführungsform enthält das abgestufte Katalysatorsystem einen integrierten Partikelfilterblock, der darauf einen ersten Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion trägt; und einen Durchflusskatalysatorblock, der darauf einen zweiten Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion trägt, wobei der integrierte Partikelfilterblock hinter dem Verbrennungsmotor und vor dem Durchflusskatalysatorblock angeordnet ist.

Description

HINTERGRUND
1. Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasreinigungssystem zum Reduzieren von Abfallprodukten aus dem Abgas eines Verbrennungsmotors.
2. Allgemeiner Stand der Technik
Dieselmotoren werden wie Benzinmotoren vielfach für Transport- und viele andere stationäre Anwendungen verwendet. Ein Verbrennungsabgas aus Dieselmotoren enthält oftmals eine Vielzahl von Verbrennungsabfallprodukten einschließlich unverbranntem Kohlenwasserstoff (HC), Kohlenmonoxid (CO), Partikeln (PM), Stickoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO₂), wobei NO und NO₂ kollektiv als Stickoxid oder NO_x bezeichnet werden. Das Beseitigen von CO, HC, PM und NO_x aus dem Verbrennungsabgas wird für sauberere Emissionen benötigt. Die Verbrennungsabgasbehandlung wird beim Erfüllen von bestimmten Emissionsanforderungen zunehmend wichtig.
Herkömmliche Abgasreinigungssysteme verwenden oftmals separate Einrichtungen für die Reduktion von NO_x und Partikeln. Beispielsweise wird ein einzelner SCR-Katalysator (Selective Catalytic Reduction – selektive katalytische Reduktion) verwendet, um NO_x in Stickstoff (N₂) umzuwandeln und ein einzelner Partikelfilter (PF) wird zum Entfernen von Partikeln verwendet.
Herkömmliche Abgasreinigungssysteme sind jedoch nur begrenzt eingesetzt worden, da es ihnen unter anderem an einer gleichzeitigen und ausgewogenen Betrachtung für die Abgasreinigungseffizienz und Raumeinsparung mangelt.
Es besteht ein fortdauernder Bedarf an der Bereitstellung eines Abgasreinigungssystems mit Merkmalen, die geeigneter sind, um zunehmend strenge Industrie- und Umweltnormen zu erfüllen.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein abgestuftes Katalysatorsystem zum Reduzieren von Abfallprodukten im Abgas von einem Verbrennungsmotor. Bei einer Ausführungsform enthält das abgestufte Katalysatorsystem einen integrierten Partikelfilterblock, der darauf einen ersten Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion trägt; und einen Durchflusskatalysatorblock, der darauf einen zweiten Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion trägt, wobei der integrierte Partikelfilterblock hinter dem Verbrennungsmotor und vor dem Durchflusskatalysatorblock angeordnet ist.
Bei mindestens einer weiteren Ausführungsform sind der integrierte Partikelfilterblock und der Durchflusskatalysatorblock um höchstens 120 Zentimeter voneinander beabstandet.
Bei mindestens noch einer weiteren Ausführungsform besitzt der erste SCR-Katalysator eine Beladekonzentration von 0,5 bis 3,0 Gramm pro Kubik-Inch des integrierten Partikelfilterblocks. In gewissen Fällen ist der erste SCR-Katalysator katalytisch aktiv, um 85 Prozentvolumen oder mehr an NO_x in Stickstoff in einem Temperaturbereich von 270 bis 600 Grad Celsius umzuwandeln. Ein Beispiel des ersten SCR-Katalysators ist ein eisenhaltiger Zeolith.
Bei mindestens noch einer weiteren Ausführungsform besitzt der zweite SCR-Katalysator eine Beladekonzentration von 0,5 bis 6,0 Gramm pro Kubik-Inch des Katalysatorblocks. In gewissen Fällen ist der zweite SCR-Katalysator katalytisch aktiv, um 85 Volumenprozent oder mehr an NO_x in Stickstoff in einem Temperaturbereich von 170 bis 450 Grad Celsius umzuwandeln. Ein Beispiel für den zweiten SCR-Katalysator ist ein kupferhaltiger Zeolith.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Abgasreinigungssystem bereitgestellt, das das hierin beschriebene abgestufte Katalysatorsystem zum Reduzieren von in einer Abgaspassage von einem Verbrennungsmotor transportierten Gasen und eine Reduktionsmittelquelle zum Einleiten eines Reduktionsmittels in die Abgaspassage hinter dem Verbrennungsmotor enthält.
Gemäß noch mindestens einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Reduzieren von Gasen in dem Abgas eines Verbrennungsmotors bereitgestellt. Bei mindestens einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren Kontaktieren des Abgases mit einem Reduktionsmittel und einem integrierten Partikelfilterblock, um ein erstes behandeltes Abgas auszubilden, wobei der integrierte Partikelfilterblock darauf einen ersten SCR-Katalysator enthält; und Kontaktieren des ersten behandelten Abgases mit einem Durchflusskatalysatorblock, der darauf einen zweiten SCR-Katalysator enthält, um ein zweites behandeltes Abgas auszubilden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A–1B zeigen schematisch Konfigurationen eines Abgasreinigungssystems gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt den Prozentsatz an NO_x-Beseitigung als Funktion der Katalysatortemperatur im Vergleich unter Katalysatorkonfigurationen;
3 zeigt den Prozentsatz an Ammoniakoxidation als Funktion einer Katalysatortemperatur im Vergleich unter verschiedenen Katalysatorkonfigurationen;
4 zeigt Ammoniak-Slip in ppm (parts per million) als Funktion einer Katalysatortemperatur im Vergleich unter verschiedenen Katalysatorkonfigurationen;
5 zeigt den Prozentsatz an NO_x-Beseitigung als Funktion einer Katalysatortemperatur im Vergleich unter SCR1/PF-Katalysatorkonfigurationen mit verschiedenen NO/NO₂-Verhältnissen; und
6 zeigt den Prozentsatz an NO_x-Beseitigung als Funktion einer Katalysatortemperatur im Vergleich unter SCR2-Katalysatorzusammensetzungen mit verschiedenen NO/NO₂-Verhältnissen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Wie erforderlich werden hierin ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft sind für die Erfindung, die in verschiedenen und alternativen Formen verkörpert werden kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details von bestimmten Komponenten zu zeigen. Deshalb sind hierin offenbarte spezifische strukturelle und funktionale Details nicht als beschränkend auszulegen, sondern lediglich als eine repräsentative Basis für die Ansprüche und/oder eine repräsentative Basis zum Lehren eines Fachmanns, die vorliegende Erfindung unterschiedlich anzuwenden.
Außer, wo etwas anderes ausdrücklich angegeben wurde, sind zudem alle Zahlengrößen in der Beschreibung und den Ansprüchen beim Beschreiben des breiteren Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung als durch das Wort „ungefähr” modifiziert zu verstehen. Eine Praxis innerhalb der angegebenen Zahlengrenzen wird im Allgemeinen bevorzugt. Sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben wird, impliziert außerdem die Beschreibung einer Gruppe oder Klasse von Material als in Verbindung mit der Erfindung für einen gegebenen Zweck geeignet oder bevorzugt, dass Mischungen aus beliebigen zwei oder mehr Gliedern der Gruppe oder Klasse gleichermaßen geeignet oder bevorzugt sein können.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein abgestuftes Katalysatorsystem, in 1A–1B allgemein bei 106 gezeigt, zur Verwendung beim Reduzieren von Abfallprodukten im Abgas eines Verbrennungsmotors und bei einer Ausführungsform eines Dieselmotors. Bei mindestens einer Ausführungsform umfasst das abgestufte Katalysatorsystem 106 einen SCR1/PF 108 und einen SCR2 110. Es hat sich herausgestellt, dass das abgestufte Katalysatorsystem 106, wie hierin in Betracht gezogen, einen synergistisch verbreiterten Katalysatortemperaturbereich und somit verbesserte NO_x-Reduktionseffizienz im Vergleich zu existierenden Konfigurationen liefert. Wie unten ausführlicher dargestellt, mildert das abgestufte Katalysatorsystem 106 ein scharfes „Abfallen” der NO_x-Beseitigungseffizienz bei einer gegebenen Temperatur, ein Phänomen, das oftmals mit singulären SCR/PF-Einrichtungen beobachtet wird. Außerdem weist das integrierte Katalysatorsystem 106 auch eine NO_x-Reduktion im Temperaturbereich 175 bis 225 Grad Celsius auf, einen Bereich, wo SCR1/PF oder SCR2 alleine in der Regel katalytisch inaktiv ist.
Während keine Beschränkung auf irgendeine bestimmte Theorie erfolgen soll, kann der synergistische verbreiternde Effekt durch Folgendes erläutert werden: Eine enge Kopplung des SCR1/PF 108 vor dem SCR2 110 induziert mindestens eine teilweise Umwandlung von NO_x und eine Änderung beim Verhältnis zwischen verschiedenen Spezies von NO_x. Als solches ist das resultierende Verhältnis von NO₂/NO für eine nachgeschaltete katalytische Umwandlung durch den SCR2-Katalysator 110 besser geeignet. Außerdem wird angenommen, dass während eines Motorkaltstarts, wenn der SCR1/PF-Katalysator 108 relativ weniger katalytisch aktiv bleibt, ein Reduktionsmittel wie etwa Ammoniak durch SCR1/PF 108 durchrutschen kann, und der SCR2 110 hilft, auf das durchgeleckte Ammoniak einzuwirken und reduziert seine Freisetzung in die Luft hinaus. Schließlich wird angenommen, dass der verbreiterte Katalysatortemperaturbereich mindestens teilweise auf die Flexibilität zurückzuführen ist, separate SCR-Katalysator-Beladungen zu haben, die von dem abgestuften Katalysatorsystem 106 mit der Konfiguration „SCR1/PF + SCR2” bereitgestellt werden, wobei der erste SCR-Katalysator „SCR1/PF” eine katalytische Funktion aufweisen kann, die beispielsweise in einem höheren Temperaturbereich mit einer Starttemperatur von 250 Grad Celsius gut reagiert. Für ein gegebenes Ausmaß an SCR-Katalysator-Beladung, das für eine bestimmte Anwendung benötigt wird, hilft die Verfügbarkeit eines separaten Katalysatorblocks, nämlich SCR2 110, sich einen gewissen Anteil der erforderlichen SCR-Katalysator-Gesamtbeladung gemeinsam zu teilen, Probleme zu mildern, die mit einem Gegendruckaufbau an dem Partikelfilterblock assoziiert sind.
In der Praxis wird das Abgas umso heißer, je näher der Abgasstrom an dem Motor 112 ist. Als solches steht SCR1/PF 108 im Kontakt mit einem wesentlich heißeren Abgas als der zweite SCR-Katalysator in dem SCR2 110, und zwar aufgrund dessen, dass er relativ weiter stromabwärts angeordnet ist. Dementsprechend ist der SCR1/PF 108 so ausgelegt, dass er bei einem Temperaturbereich zwischen 250 und 550 Grad Celsius katalytisch aktiv ist – höher als der Temperaturbereich für SCR2 110. Gleichermaßen ist der zweite SCR-Katalysator des SCR2 110 so ausgelegt, dass er innerhalb eines niedrigeren Temperaturfensters als SCR1/PF 108 katalytisch aktiv ist, geplant bei einem Bereich von zwischen 150 und 450 Grad Celsius.
Die abgestufte Konfiguration von „SCR1/PF + SCR2” liefert einen gewissen Grad an Flexibilität für ein Abgasreinigungssystem, wobei der SCR-Katalysator, wie auf dem SCR1/PF-Block 108 und dem SCR2-Block 110 getragen, so formuliert sein kann, dass er die gleiche oder eine andere chemische Zusammensetzung aufweist, so dass das Abgasreinigungssystem auf der Basis der Katalysatorauswahl und Formulierung davon weiter optimiert werden kann. Beispielsweise wird Fe/Zeolith in dem SCR1/PF-Block 108 und Cu/Zeolith bevorzugt in dem SCR2-Block 110 verwendet. Die chemischen Zusammensetzungen für den SCR1/PF-Block 108 und den SCR2-Block 110 brauchen jedoch nicht notwendigerweise nur auf Fe/Zeolith oder Cu/Zeolith beschränkt zu sein. Es ist sinnvoll, und in Abhängigkeit von vorliegenden Anwendungsdetails, kann der SCR1/PF 108 eine Mischung aus Fe und Cu enthalten, mit einem beliebigen geeigneten Gewichtsverhältnis, beispielsweise von 2:1, 3:1, 4:1, 5:1, 6:1, 7:1, 8:1, 9:1 bis 10:1; der SCR2 kann eine Mischung aus Fe und Cu mit einem beliebigen geeigneten Gewichtsverhältnis enthalten, beispielsweise von 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8, 1:9 oder 1:10.
Weiterhin liefert das abgestufte Katalysatorsystem 106 „SCR1/PF + SCR2” gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine substantielle Platzreduktion in einem Bereich von 20 bis 40 Prozent relativ zu Konventionssystemen.
Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass das abgestufte Katalysatorsystem „SCR1/PF + SCR2” die Ammoniakoxidation verbessert und den Ammoniak-Slip an dem Abgasreinigungssystem vorbei weiter reduziert. Für mobile Dieselmotoranwendungen ist in der Praxis manchmal eine Überdosierung von Ammoniak unvermeidlich. Etwaiges Ammoniak über das hinaus, was während der NO_x-Umwandlungsreaktionen verbraucht werden kann, sollte eliminiert werden, oder das überschüssige Ammoniak kann durch das System rutschen und in die Luft freigesetzt werden, was Verunreinigung verursacht. Ein Weg zum Eliminieren des überschüssigen Ammoniaks ist über Oxidationsreaktionen, wobei das schädliche Ammoniak zu N₂ oxidiert wird, das relativ sicherer in die Luft freizusetzen ist.
Wie hierin verwendet und sofern nicht etwas anderes angegeben ist, bezieht sich der Ausdruck DPF oder DF auf den zum Entfernen von Partikeln oder dergleichen verwendeten Partikelfilter.
Die vorliegende Erfindung ist in der Lage, Abfallprodukte aus dem Abgas eines Verbrennungsmotors wie etwa eines Dieselmotors oder eines Benzinmotors zu reduzieren. Das abgestufte Katalysatorsystem 106, wie unten ausführlicher beschrieben, soll mindestens einen der folgenden Vorteile liefern, unter anderem: einen verbreiterten katalytisch aktiven Temperaturbereich; ein adäquateres Mischen zwischen dem Abgas und den Katalysatoren; und eine sinnvolle Reduktion bei der Gesamtsystemkomplexität und dem erforderlichen Platz.
Bei mindestens einer Ausführungsform verwendet ein Abgasreinigungssystem ein als „SCR1/PF + SCR2” dargestelltes abgestuftes Katalysatorsystem, das einen ersten SCR-Katalysator (SCR1/PF) gefolgt von einem Partikelfilter mit einem zweiten SCR-Katalysator (SCR2) enthält. Der zweite SCR-Katalysator kann an einem Durchflussmonolith angebracht sein, und deshalb fließt das Abgas durch den Monolith, während es von dem zweiten SCR-Katalysator behandelt wird. Der erste SCR-Katalysator kann auf einen Wandstrom-PM-Filter aufgebracht sein, und der resultierende SCR1/PF-Block führt gleichzeitig mindestens zwei Funktionen aus, nämlich eine Reduktion des NO_x und ein Beseitigen der Partikel.
Bezüglich der Figuren, die unten ausführlich beschrieben werden, werden zum Bezeichnen von gleichen Strukturen in allen Figuren gleiche Zahlen verwendet. Ein Abgasreinigungssystem gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 1A allgemein bei 100 gezeigt. Das Abgasreinigungssystem 100 enthält eine Abgaspassage 102 und das hierin beschriebene abgestufte Katalysatorsystem 106. In der dargestellten Ausführungsform ist ein Reduktionsmittel 119 in der Abgaspassage 102 hinter einem Motor 112 angeordnet. Eine Öffnung 118 befindet sich optional an der Abgaspassage 102 und zwischen dem Motor 112 und dem abgestuften Katalysatorsystem 106, um die Einleitung des Reduktionsmittels 119 in die Abgaspassage 102 zu erleichtern. Das Reduktionsmittel 119, das NO_x zu Stickstoff N₂ reduzieren kann, wird optional durch eine nichtgezeigte Düse in die Abgaspassage 102 injiziert. Das Injizieren des Reduktionsmittels 119 wird optional durch die Verwendung eines Ventils 120 erreicht, das dazu verwendet werden kann, benötigte Mengen des Reduktionsmittels 119 von einer Reduktionsmittelquelle 104 in ein Abgas 117 zu dosieren. Das Abgas 117 mit dem Reduktionsmittel 119 wird dann weiter stromabwärts zu dem abgestuften Katalysatorsystem 106 für die Reduktion von NO_x und das Beseitigen der Partikel gefördert.
Bei mindestens einer Ausführungsform ist die Öffnung 118 höchstens 140 Zentimeter vor dem SCR1/PF-Block 108 angeordnet. Bei mindestens einer weiteren Ausführungsform ist die Öffnung 118 höchstens 100 Zentimeter vor dem SCR1/PF-Block 108 angeordnet.
Bei mindestens einer weiteren Ausführungsform kann der Bereich des Abstands zwischen der Öffnung 118 und dem SCR1/PF-Block 108 unabhängig ausgewählt werden aus einem Bereich von mindestens 0,5 Zentimetern, 10 Zentimetern, 20 Zentimetern, 30 Zentimetern, 40 Zentimetern, 50 Zentimetern, 60 Zentimetern oder 70 Zentimetern bis zu höchstens 140 Zentimetern, 130 Zentimetern, 120 Zentimetern, 110 Zentimetern, 100 Zentimetern, 90 Zentimetern oder 80 Zentimetern.
Das Reduktionsmittel 119 kann aus einem beliebigen Material bestehen, das sich eignet, um NO_x in eine harmlose freisetzbare Substanz wie etwa Stickstoff N₂ zu reduzieren. Beispielhafte reduzierende Mittel sind Kohlenwasserstoff (HC), Ammoniak (NH₃), einen Ammoniakvorläufer wie etwa flüssige Urea oder eine beliebige Kombination davon. Wie bekannt ist, zersetzt sich Urea ohne weiteres zu Ammoniak, wenn sie einem warmen oder heißen Abgas ausgesetzt ist. Bei bestimmten Ausführungsformen wird ein Molverhältnis NH₃/NO_x in der Regel auf einem Wert gehalten, der so im Voraus ausgelegt ist, dass der NH₃-Slip an den Katalysatoren und hinaus in die Luft minimiert wird. Ein beispielhaftes Molverhältnis von NH₃/NO_x liegt bei oder nahe eins (1). Die Zersetzung von Urea und die nachfolgende Reduktion von NO_x erfolgen in der Regel gemäß dem folgenden Schema: Urea-Zersetzung:
NO_x-Reduktion: 4NO + 4NH₃ + O₂ → 4N₂ + 6H₂O 6NO₂ + 8NH₃ → 7N₂ + 12H₂O 2NH₃ + NO + NO₂ → 2N₂ + 3H₂O
In dem SCR1/PF 108 und dem SCR2 110 können zum Katalysieren der Reduktion von NO_x beliebige geeignete SCR-Katalysatorzusammensetzungen verwendet werden. In gewissen Fällen sind die SCR-Katalysatoren in der Lage, je nach der zugeführten Menge des Reduktionsmittels 119 mindestens 50% von NO_x zu Stickstoff (N₂) umzuwandeln. Nützliche SCR-Katalysatoren sollten eine thermische Beständigkeit gegenüber Temperaturen über 650 Grad Celsius aufweisen, so dass die SCR-Katalysatoren durch einen Abgasbehandlungsprozess hinweg strukturell integral bleiben.
Wie hierin verwendet und sofern nicht etwas anderes angegeben ist, ist ein SCR-Katalysator bei einer gegebenen Temperatur „katalytisch funktional”, wenn der SCR-Katalysator bei dieser Temperatur 50 oder mehr Volumenprozent NO_x in Stickstoff umwandeln kann.
Wie hierin verwendet und sofern nicht etwas anderes angegeben ist, ist ein SCR-Katalysator bei einer gegebenen Temperatur „katalytisch aktiv”, wenn der SCR-Katalysator bei dieser Temperatur 85 oder mehr Volumenprozent NO_x in Stickstoff umwandeln kann.
Bei mindestens einer Ausführungsform ist der erste SCR-Katalysator 108 in einem Temperaturbereich von etwa 150 bis 650 Grad Celsius katalytisch funktional und in mindestens einer weiteren Ausführungsform katalytisch aktiv zum Umwandeln von 85 Volumenprozent oder mehr von NO_x in Stickstoff in einem Temperaturbereich von 270 bis 600 Grad Celsius.
Bei noch mindestens einer weiteren Ausführungsform ist der zweite SCR-Katalysator des SCR2-Blocks 110 in einem Temperaturbereich von etwa 150 bis 650 Grad Celsius katalytisch funktional und bei mindestens einer weiteren Ausführungsform katalytisch aktiv zum Umwandeln von 85 Volumenprozent oder mehr von NO_x in Stickstoff in einem Temperaturbereich von 170 bis 450 Grad Celsius. Der katalytisch aktive Temperaturbereich für den zweiten SCR-Katalysator des SCR2-Blocks 110 ist im Gegensatz zu dem Bereich für den ersten SCR-Katalysator des SCR1/PF-Blocks 108 im Allgemeinen niedriger. Dies ist mindestens insofern vorteilhaft, als die von dem abgestuften Katalysatorsystem 106 bereitgestellte abgestufte Katalysatorverteilung auf ein ähnlich abgestuftes Arbeitstemperaturprofil zum Beispiel auf allmählich abkühlende Weise entlang der Abgaspassage 102 reagiert, wenn das Abgas 117 hinter dem Motor 112 weiter verläuft.
Geeignete SCR-Katalysatoren sind in dem US-Patent Nr. 4,961,917 an Byrne beschrieben, dessen ganzer Inhalt durch Bezugnahme hier aufgenommen ist. Einige geeignete Zusammensetzungen enthalten ein Eisen- und/oder ein Kupfermetallatom, das in einem Zeolith in einer Menge von etwa 0,1 bis 30 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts der Metallatome plus Zeolith vorliegt. Zeolithe sind beständig gegenüber Schwefelvergiftung und bleiben während einer SCR-Katalysatorreaktion aktiv. Zeolithe weisen in der Regel Porengrößen auf, die groß genug sind, um eine adäquate Bewegung von NO_x, Ammoniak und Produktmolekülen N₂ und H₂O zu gestatten. Die kristalline Struktur von Zeolithen weist eine komplexe Porenstruktur mit mehr oder weniger regelmäßig auftretenden Verbindungen, Kreuzungen und dergleichen auf. Beispielhaft sind geeignete Zeolithe aus kristallinem Aluminiumsilikat hergestellt mit einem Siliziumoxid-Aluminiumoxid-Verhältnis im Bereich von 5 bis 400 und einer mittleren Porengröße von 3 bis 20 Angström.
Ein geeigneter SCR-Katalysator zur Verwendung in dem abgestuften Katalysatorsystem 106 kann eine physikalische Mischung aus zwei oder mehr Katalysatoren in einem beliebigen geeigneten Verhältnis sein. Beispielsweise kann der erste SCR-Katalysator 108 des abgestuften SCR1/PF+SCR2”-Katalysatorsystems 106 ein eisenhaltiger Zeolith kombiniert mit einem oder mehreren anderen Metallen sein ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Vanadium, Chrom, Molybdän, Wolfram oder beliebigen Kombinationen davon. Analog kann der SCR2-Katalysator des abgestuften „SCR1/PF+SCR2”-Katalysatorsystems 106 ein kupferhaltiger Zeolith kombiniert mit einem oder mehreren anderen Metallen sein ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Vanadium, Chrom, Molybdän, Wolfram oder beliebigen Kombinationen davon.
Monolithe sind wohlbekannt, werden aber allgemein als ein aus einer Reihe von parallelen Röhren hergestellter Keramikblock beschrieben. Der Monolith kann aus Keramikmaterialien wie etwa Cordierit, Mullit und Siliziumcarbid oder metallischen Materialien wie etwa Eisen-Chrom-Legierung, rostfreiem Stahl und Inconel^® hergestellt sein. Die individuellen Röhren des Monoliths können von beliebiger geeigneter Größe sein und weisen bei bestimmten Ausführungsformen eine Größe von 0,5 bis 10 Millimetern Durchmesser auf.
Wegen der Anzahl der Passagen ist die Kontaktfläche zwischen einem Abgas und dem ersten SCR-Katalysator relativ groß. Weiterhin sind die Röhren im Wesentlichen gerade, hohl und parallel zu der Strömung des Abgases, weshalb eine Strömungsbehinderung für das Abgas effektiv minimiert wird.
Bei mindestens einer Ausführungsform ist der SCR1/PF-Block 108 mit einer SCR-Katalysator-Beladekonzentration in Gramm pro Kubik-Inch eines Beladevolumens versehen, in 1A allgemein bei „A” gezeigt. In gewissen Fällen besitzt der SCR1/PF-Block 108 eine SCR-Katalysator-Beladekonzentration in einem unabhängig ausgewählten Bereich aus mindestens 0,5 g/in³, 1,0 g/in³ oder 1,5 g/in³ bis höchstens 2,0 g/in³, 2,5 g/in³ oder 3,0 g/in³.
Bei mindestens einer weiteren Ausführungsform ist der SCR2-Block 110 mit einer SCR-Katalysator-Beladekonzentration in Gramm pro Kubik-Inch eines Beladevolumens versehen, in 1A allgemein bei „B” gezeigt. In gewissen Fällen besitzt der SCR2-Block 110 eine SCR-Katalysator-Beladekonzentration in einem unabhängig ausgewählten Bereich aus mindestens 0,5 g/in³, 1,0 g/in³, 1,5 g/in³, 2,0 g/in³ bis höchstens 6,0 g/in³, 5,0 g/in³, 4,0 g/in³ oder 3,0 g/in³.
Bei mindestens einer weiteren Ausführungsform beträgt das Verhältnis der SCR-Katalysator-Beladekonzentration des SCR1/PF 108 relativ zu der Beladekonzentration des SCR2 110 0,1 bis 3,0, bei einer weiteren Ausführungsform 0,5 bis 2,8 und bei einer weiteren Ausführungsform 1,0 bis 2,5.
Bei mindestens einer weiteren Ausführungsform kann der Abstand zwischen dem SCR1/PF 108 und dem SCR2 110 unabhängig ausgewählt werden unter mindestens 0,5, 10 Zentimetern, 20 Zentimetern, 30 Zentimetern, 40 Zentimetern, 50 Zentimetern oder 60 Zentimetern bis höchstens 70 Zentimetern, 80 Zentimetern, 90 Zentimetern, 100 Zentimetern, 110 Zentimetern oder 120 Zentimetern.
Bei mindestens einer Ausführungsform wird der erste SCR-Katalysator auf einem Wandstrompartikelfilter getragen, um den SCR1/PF-Block mit mehreren, im Wesentlichen parallelen Röhren auszubilden, die sich entlang der Längsachse des Partikelfilters erstrecken. In der Regel ist jede Röhre an einem Ende des Partikelfilters blockiert, wobei abwechselnde Passagen an gegenüberliegenden Enden blockiert sind. Ein beispielhafter Wandstrompartikelfilter besteht aus keramikartigen Materialien wie etwa Cordierit, α-Aluminiumoxid, Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Zirkoniumoxid, Mullit, Spodumen, Aluminiumoxid-Siliziumoxid-Magnesiumoxid oder Zirkoniumsilikat. Die Porengrößen und die Porositätshöhe sind so gewählt, dass ein Strömungsaustausch durch Poren gestattet ist, während sichergestellt ist, dass aller Gegendruck auf den Partikelfilter auf einem Minimum ist.
Der SCR-Katalysator kann unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Verfahrens auf den SCR1/PF-Block 108 oder den SCR2-Block aufgetragen werden. Ein beispielhaftes Verfahren eines derartigen Auftragens ist in dem U.S.-Patent 7,229,597 an Patchett et al. dargestellt, dessen ganzer Inhalt durch Bezugnahme hier aufgenommen ist. Im Wesentlichen wird der Partikelfilter mit einer gewünschten Porosität in eine Katalysatoraufschlämmung getaucht, die dann unter Druckluft trocknen gelassen wird. Dieser Prozess des Tauchens und Trocknens kann wiederholt werden, bis der gewünschte Auftragslevel erreicht ist. Nach dem Auftragen kann der Partikelfilter bei einer Temperatur von 100 Grad Celsius getrocknet und danach bei einer Temperatur im Bereich von 300 bis 500 Grad Celsius calciniert werden.
Bei mindestens einer Ausführungsform und wie in 1B gezeigt, kann ein Oxidationskatalysator 114 innerhalb der Abgaspassage 102 zwischen dem Motor 112 und der Öffnung 118 angeordnet sein. Oxidationskatalysatoren, die Platingruppenmetalle, Basismetalle und Kombinationen davon enthalten, fördern die Umwandlung sowohl von gasförmigen HC- als auch CO-Verunreinigungen und mindestens eines Teils der Partikel durch Oxidation dieser Schadstoffe zu Kohlendioxid und Wasser. Der Oxidationskatalysator 114 hilft im Allgemeinen beim Zerlegen von Schadstoffen in dem Abgas in weniger schädliche Komponenten. Insbesondere nutzt der Oxidationskatalysator 114 Palladium- und Platinkatalysatoren, um den unverbrannten Kohlenwasserstoff und das unverbrannte Kohlenmonoxid gemäß der folgenden Reaktionsformel reduzieren zu helfen: CO + O2 → CO₂.
Wenn der Oxidationskatalysator 114 wie in 1B dargestellt verwendet wird, wird aus dem Motor 112 durch die Abgaspassage 102 ein Abgas zu dem Oxidationskatalysator 114 emittiert, das unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlenmonoxid (CO), Stickoxid (NO_x) und Partikel (PM) enthält. In dem Oxidationskatalysator 114 werden unverbrannter Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid und Wasser verbrannt. Das Entfernen des HC und CO unter Verwendung des Oxidationskatalysators 114 hilft, einen Teil der Bürde auf das nachgeschaltete abgestufte Katalysatorsystem 106 zu reduzieren, indem das Abgas korrigiert wird.
Außerdem wandelt der Oxidationskatalysator 114 auch einen bestimmten Teil des Stickoxids NO in Stickstoffdioxid NO₂ um, so dass das NO/NO₂-Verhältnis für nachgeschaltete SCR-Katalysatorreaktionen geeigneter ist. Ein erhöhter Anteil von NO₂ in dem NO_x verbessert aufgrund der katalytischen Wirkung des vorgeschalteten Oxidationskatalysators 114 die Reduktion von NO_x im Vergleich zu Abgasströmen, die kleinere Anteile von NO₂ in der NO_x-Komponente enthalten. Weiterhin hilft der Oxidationskatalysator 114 beim Regenerieren des Partikelfilters 110 für fortgesetzten Motorbetrieb. Während des Dieselmotorbetriebs setzt sich in der Regel Ruß auf dem Partikelfilter 110 im Laufe der Zeit ab und verursacht eine Gegendruckerhöhung, die die volle Arbeitseffizienz des Motors verringert. Eine Lösung besteht darin, eine ausreichend hohe Temperatur im Bereich von etwa 600 bis 700 Grad Celsius zu erzeugen, um die Verbrennung des Rußes durch Injizieren von Kraftstoff in den Oxidationskatalysator 114 zu induzieren.
Das abgestufte Katalysatorsystem 106 kann weiterhin hinsichtlich seiner Konfiguration abgeändert werden, ohne seine beabsichtigte Funktion wesentlich zu ändern.
Wie in 1B gezeigt, kann ein zweiter Oxidationskatalysator 124 hinter dem abgestuften Katalysatorsystem 106 angeordnet sein. Bei Verwendung in Verbindung mit dem ersten Oxidationskatalysator 114 dient der zweite Oxidationskatalysator 124 hauptsächlich dazu, Ammoniakmoleküle, die durch Abgaspassagen 102 gerutscht sein können, zu oxidieren und die durchgerutschten Ammoniakmoleküle zu N₂ umzuwandeln. Außerdem kann etwaiger unverbrannter Kohlenwasserstoff, der unbehandelt gelassen wird, an diesem Punkt vor der endgültigen Freisetzung in die Luft oxidiert werden.
Eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden durch die folgenden nichtbeschränkenden Beispiele weiter veranschaulicht.
BEISPIELE
Beispiel 1
Ein Prüfen der katalytischen Effizienz wird in einem stationären Zustand ausgeführt, wobei sich die Katalysatoren in einem nichtgealterten oder frischen Zustand befinden; wobei Ammoniak in einer Konzentration von 350 ppm (parts per million) zugeführt wird; wobei ein simulierter Abgasstrom bereitgestellt wird, der 350 ppm NO_x aufweist; und wobei andere Prüfparameter wie folgt eingestellt sind: 14% Sauerstoff, 5% Kohlendioxid, 4,5% Wasser und Rest Stickstoff. Der Ausdruck „SCR1/PF + SCR2” stellt ein integriertes Partikelfilter- und SCR-System dar, wobei der erste SCR-Katalysator, als „SCR1/PF” bezeichnet, ein auf einen Dieselpartikelfilter aufgebrachter eisenhaltiger Zeolith ist, und der SCR2 für den zweiten SCR-Katalysator steht, wobei der zweite SCR-Katalysator ein kupferhaltiger Zeolith ist. Das integrierte Partikelfilter- und SCR-System wird mit einer Raumgeschwindigkeit von 30.000 pro Stunde oder 30 K/h geprüft.
Die Raumgeschwindigkeit ist als v/V definiert, wobei v die Strömungsrate eines Abgases ausgedrückt in Einheiten von Liter pro Stunde ist und V das Volumen von Katalysatoren innerhalb eines Abschnitts der Abgaspassage ist, durch die das Abgas hindurchtritt. Bei diesem Versuch bewegt sich ein Abgas mit einer Strömungsrate von 6,44 Liter pro Minute, und der SCR1/PF ist in einem Volumen von 1 Kubik-Inch bereitgestellt, dann beträgt die resultierende Raumgeschwindigkeit (6,44 L/min)(60 min)/(0,01287 L), was etwa gleich 30 K pro Stunde ist. Das Prüfen wird in einem parallelen Vergleich mit SCR1/PF alleine oder mit SCR2 alleine durchgeführt. Es wird angemerkt, dass bei der Konfiguration „SCR1/PF + SCR2” sich die Abgasströmungsrate auf 12,88 Liter pro Minute verdoppelte, um eine Raumgeschwindigkeit von 30 K pro Stunde aufrechtzuerhalten. Wenn die Abgasmenge und somit die Abgasströmungsrate gleich bleiben, beispielsweise 6,44 Liter pro Minute, „SCR1/PF + SCR2” bei 15 K pro Stunde, ist die Raumgeschwindigkeit vergleichbar mit nur SCR1/PF mit einer Raumgeschwindigkeit von 30 K pro Stunde oder nur SCR2 mit einer Raumgeschwindigkeit von 30 K pro Stunde. Für den Zweck der hierin offenbarten Versuche wird eine weniger als maximale Menge an NO_x durch das Abgas geliefert; oder um es anders auszudrücken, der SCR1/PF, der SCR2 und der SCR1/PF + SCR2 sind bei der Raumgeschwindigkeit von 30 K/h in der Lage, die ganze Menge des NO_x bei einer geeigneten Arbeitstemperatur umzuwandeln.
2 zeigt die NO_x-Effizienz als Funktion der Arbeitstemperaturen in Grad Celsius. Bei der Raumgeschwindigkeit von 30 K/h und zum Beseitigen von mindestens 90 Gewichtsprozent des insgesamt zugeführten NO_x ist der SCR1/PF katalytisch innerhalb eines Temperaturbereichs von etwa 285 bis etwa 540 Grad Celsius aktiv. Ein vergleichbarer Bereich für den SCR2-Katalysator beträgt etwa 200 bis etwa 420 Grad Celsius.
Im Gegensatz dazu weist das bei „SCR1/PF + SCR2” gezeigte integrierte Partikelfilter- und SCR-System einen Temperaturbereich von etwa 210 bis etwa 540 Grad Celsius auf, was 330 Grad überspannt – ein Bereich, der mindestens 110 Grad breiter ist als der Bereich für nur SCR2 und mindestens 75 Grad breiter ist als der Bereich für nur SCR1/PF.
Beispiel 2
Der Versuch wird unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 oben dargelegt ausgeführt. Bei diesem Beispiel wird die Ammoniakoxidation überwacht. Ammoniakoxidation ist eine alternative Anzeige dafür, wie viel Ammoniak in dem Prozess sowohl des Reduzierens von NO_x als auch des Oxidiertwerdens durch den Sauerstoff in dem Abgas verbraucht wird. Das Ammoniak, das nicht oxidiert oder verbraucht wird, rutscht in der Regel an den Katalysatoren vorbei und wird in die Luft freigesetzt.
Wie in 3 dargestellt und innerhalb eines Temperaturbereichs von 150 bis 550 Grad Celsius ist der Verbrauch von Ammoniak (NH₃) durch Ammoniakoxidation der niedrigste nur in dem SCR1/PF (und in diesem Beispiel Fe/Zeolith auf DPF) und der höchste nur in dem SCR2 (und in diesem Beispiel Cu/Zeolith) bei einer Raumgeschwindigkeit von 30 K/h. Der Fe/Zeolith-auf-DPF-Katalysator weist selbst bis zu 500 Grad Celsius vergleichsweise die niedrigste NH₃-Oxidationsaktivität auf, während der Cu/Zeolith-Katalysator eine höhere NH₃-Oxidationsaktivität aufweist. Bei einer Raumgeschwindigkeit von 30 K/h wird bei 440 Grad Celsius eine Beseitigungseffizienz von 100% NH₃ erreicht. Mit der abgestuften Konfiguration wird die NH₃-Oxidationseffizienz zu einer hohen Temperatur verschoben, doch die Beseitigungseffizienz von 100% NH₃ wird immer noch bei 440 Grad Celsius erreicht. Die abgestufte Konfiguration, SCR1/PF + SCR2, liefert relativ geringere Ammoniakoxidation bei kühleren Temperaturen, um eine schnelle NO_x-Umwandlung mit NH₃ zu begünstigen, und bei wärmeren Temperaturen wie etwa von 440 Grad Celsius und darüber, um eine Ammoniak-Slip-Kontrolle zu begünstigen, so dass überschüssiges Ammoniak oxidiert wird, um weniger schädliches N₂ auszubilden.
Beispiel 3
Der Versuch wird unter den gleichen, in Beispiel 1 oben dargestellten Bedingungen ausgeführt. Bei diesem Beispiel wird Ammoniak-Slip überwacht. Unter allen vier geprüften Konfigurationen und wie in 4 gezeigt, ruft die Konfiguration nur mit SCR1/PF den höchsten Ammoniak-Slip bei Temperaturen im Bereich von 150 bis 300 Grad Celsius hervor. Ammoniak-Slip in der SCR1/PF-Konfiguration nimmt bei über 350 Grad Celsius schnell auf unter 10 ppm ab.
Da die Ammoniakoxidation im Allgemeinen in einer gegebenen Katalysatorumgebung zu dem Ammoniak-Slip reziprok ist, wird beobachtet, dass das Ammoniak-Slip-Profil der in 1 gezeigten SCR1-Konfiguration reziprok mit der Ammoniakoxidation der gleichen SCR1/PF-Konfiguration, wie in 3 berichtet, übereinstimmt. Dies stimmt mit der in 3 für SCR1/PF berichteten Aktivität von Ammoniakoxidation überein. Alle geprüften Konfigurationen weisen einen Mindest-Ammoniak-Slip auf einer Höhe von oder unter 50 ppm auf, wenn die Katalysatortemperatur auf oder über 250 Grad Celsius liegt.
Beispiel 4
Der Versuch wird unter den gleichen, in Beispiel 1 oben dargestellten Bedingungen ausgeführt. Bei diesem Beispiel wird die Effizienz der Beseitigung von NO_x nur des SCR1/PF-Blocks als Funktion der Arbeitstemperatur in Grad Celsius im Vergleich unter verschiedenen NO/NO₂-Zusammensetzungsverhältnissen in dem simulierten Abgasstrom untersucht. Wie in 5 gezeigt, ruft SCR1/PF alleine, wenn mit einer stöchiometrischen 50/50-Mischung von NO/NO₂ in dem simulierten Abgasstrom versehen, bei einer Temperatur von 160 Grad Celsius eine Beseitigung von 90% NO_x hervor im Vergleich zu einer Temperatur von 300 Grad Celsius für die weniger stöchiometrischen Vergleichswerte mit NO/NO₂-Verhältnissen von 100%/0% und 80%/20%. Die hier gezeigten Resultate stimmen mit dem Ergebnis überein, dass eine Teilumwandlung von NO zu NO₂, um das NO/NO₂-Verhältnis näher an eine Stöchiometrie heranzubringen, für die NO_x-Umwandlungseffizenz vorteilhaft ist.
Beispiel 5
Der Versuch wird unter den gleichen, in Beispiel 1 oben dargestellten Bedingungen ausgeführt. Bei diesem Beispiel wird die Effizienz der Beseitigung von NO_x nur des SCR2-Blocks als Funktion der Arbeitstemperatur in Grad Celsius im Vergleich unter verschiedenen NO/NO₂-Zusammensetzungsverhältnissen in dem simulierten Abgasstrom untersucht. Wie in 6 gezeigt, ruft der SCR2 alleine, wenn mit einer stöchiometrischen 50/50-Mischung von NO/NO₂ in dem simulierten Abgasstrom versehen, allgemein eine höhere Beseitigung von NO_x bei einer Temperatur von 150 bis 250°C hervor im Vergleich zu den weniger stöchiometrischen Vergleichswerten mit NO/NO₂-Verhältnissen von 100%/0% und 80%/20%. Die hier gezeigten Resultate stimmen mit dem Ergebnis überein, dass eine Teilumwandlung von NO zu NO₂, um das NO/NO₂-Verhältnis näher an eine Stöchiometrie heranzubringen, für die NO_x-Umwandlungseffizenz vorteilhaft ist.
Wenngleich Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben worden sind, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung darstellen und beschreiben. Vielmehr sind die in der Spezifikation verwendeten Wörter Wörter der Beschreibung anstatt der Beschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 4961917 [0038]
US 7229597 [0047]

Claims

Abgestuftes Katalysatorsystem zum Reduzieren von Abfallprodukten in dem Abgas von einem Verbrennungsmotor, umfassend: einen integrierten Partikelfilterblock (108), der darauf einen ersten Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR1 – Selective Catalytic Reduction – selektive katalytische Reduktion) trägt; und einen Durchflusskatalysatorblock (110), der darauf einen zweiten Katalysator (SCR2) zur selektiven katalytischen Reduktion trägt, wobei der integrierte Partikelfilterblock hinter dem Verbrennungsmotor (112) und vor dem Durchflusskatalysatorblock angeordnet ist.
Abgestuftes Katalysatorsystem nach Anspruch 1, wobei der integrierte Partikelfilterblock (108) und der Durchflusskatalysatorblock (110) um höchstens 120 Zentimeter voneinander beabstandet sind.
Abgestuftes Katalysatorsystem nach Anspruch 1, wobei der erste SCR-Katalysator (108) eine Beladekonzentration von 0,5 bis 3,0 Gramm pro Kubik-Inch des integrierten Partikelfilterblocks aufweist.
Abgestuftes Katalysatorsystem nach Anspruch 1, wobei der erste SCR-Katalysator (108) in einem Temperaturbereich von 270 bis 660 Grad Celsius katalytisch aktiv ist zum Umwandeln von 85 Volumenprozent oder mehr an NO_x in Stickstoff.
Abgestuftes Katalysatorsystem nach Anspruch 1, wobei der erste SCR-Katalysator (108) ein eisenhaltiger Zeolith ist.
Abgestuftes Katalysatorsystem nach Anspruch 1, wobei der zweite SCR-Katalysator (110) eine Beladekonzentration von 0,5 bis 6,0 Gramm pro Kubik-Inch des Katalysatorblocks aufweist.
Abgestuftes Katalysatorsystem nach Anspruch 1, wobei der zweite SCR-Katalysator (110) in einem Temperaturbereich von 170 bis 450 Grad Celsius katalytisch aktiv ist zum Umwandeln von 85 Volumenprozent oder mehr an NO_x in Stickstoff.
Abgestuftes Katalysatorsystem nach Anspruch 1, wobei der zweite SCR-Katalysator (110) ein kupferhaltiger Zeolith ist.
Abgestuftes Katalysatorsystem nach Anspruch 1, wobei ein SCR-Katalysator-Beladeverhältnis zwischen dem integrierten Partikelfilterblock (108) und dem Durchflusskatalysatorblock (110) zwischen 0,1 und 3,0 liegt.
Abgasreinigungssystem zum Reduzieren von in einer Abgaspassage von einem Verbrennungsmotor transportierten Abfallprodukten, umfassend: eine Reduktionsmittelquelle (104) zum Einleiten eines Reduktionsmittels in der Abgaspassage (102) hinter dem Verbrennungsmotor (112); einen integrierten Partikelfilterblock (108), innerhalb der Abgaspassage (102, 106) und hinter der Reduktionsmittelquelle (104) angeordnet, wobei der integrierte Partikelfilterblock darauf einen ersten SCR-Katalysator trägt; und einen Durchflusskatalysatorblock (110), innerhalb der Abgaspassage (102, 106) und hinter dem integrierten Partikelfilterblock angeordnet, wobei der Durchflusskatalysatorblock (110) darauf einen zweiten SCR-Katalysator (SCR2) trägt.
Abgasreinigungssystem nach Anspruch 10, wobei der integrierte Partikelfilterblock und der Durchflusskatalysatorblock um höchstens 120 Zentimeter voneinander beabstandet sind.
Abgasreinigungssystem nach Anspruch 10, wobei das Reduktionsmittel in die Abgaspassage (102) an einem Ort (118) höchstens 140 Zentimeter vor dem integrierten Partikelfilterblock eingeleitet wird.
Abgasreinigungssystem nach Anspruch 10, weiterhin umfassend einen in der Abgaspassage und vor dem integrierten Partikelfilterblock angeordneten Oxidationskatalysator (114).
Abgasreinigungssystem nach Anspruch 10, weiterhin umfassend einen in der Abgaspassage und hinter dem Durchflusskatalysatorblock angeordneten Oxidationskatalysator (124).
Abgasreinigungssystem nach Anspruch 10, wobei der erste SCR-Katalysator ein eisenhaltiger Zeolith ist.
Abgasreinigungssystem nach Anspruch 10, wobei der zweite SCR-Katalysator ein kupferhaltiger Zeolith ist.
Verfahren zum Reduzieren von Gasen in dem Abgas eines Verbrennungsmotors, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Kontaktieren des Abgases (117) mit einem Reduktionsmittel (119) und einem integrierten Partikelfilterblock (108), um ein erstes behandeltes Abgas auszubilden, wobei der integrierte Partikelfilterblock darauf einen ersten SCR-Katalysator enthält; und Kontaktieren des ersten behandelten Abgases mit einem Durchflusskatalysatorblock (110), der darauf einen zweiten SCR-Katalysator enthält, um ein zweites behandeltes Abgas auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Reduktionsmittel in der Abgaspassage (102) hinter dem Verbrennungsmotor und vor dem integrierten Partikelfilterblock (108) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 17, weiterhin umfassend das Kontaktieren des Abgases mit einem Oxidationskatalysator vor dem Kontaktieren des Abgases mit dem integrierten Partikelfilterblock.
Verfahren nach Anspruch 17, weiterhin umfassend das Kontaktieren des zweiten behandelten Abgases mit einem Oxidationskatalysator.