DE2208190C3 - Verfahren und Vorrichtung zur katalytischen Nachverbrennung der Abgase gemischverdichtender Brennkraftmaschinen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur katalytischen Nachverbrennung der Abgase gemischverdichtender Brennkraftmaschinen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur katalytischen Nachverbrennung der Abgase gemischverdichtender Brennkraftmaschinen, bei dem die Abgase in einer ersten Verfahrensstufe bei Luftrnangel katalytisch reduziert und dann in einer zweiten Verfahrensstufe mit durch Zusatzluft erreichtem Luftüberschuß katalytisch oxydiert werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Nachverbrennungsverfahren, bei denen in einer ersten Verfahrensstufe unter Luftmangel die in den Abgasen enthaltenen Stickoxyde reduziert werden und bei denen danach in einer zweiten Verfahrensstufe unter Luftüberschuß das in den Abgasen enthaltene Kohlenmonoxid wie auch die in den Abgasen enthaltenen Kohlenwasserstoffe oxydiert werden, sind an sich bekannt. Sie können bislang über insbesondere im Hinblick auf die Beseitigung der Stickoxyde in den Abgasen noch nicht befriedigen, die als solche nicht nur sehr giftig sind, sondern insbesondere auch wesentlich zur Büdung des sogenannten Smog beitragen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß auch bei vertretbarem Aufwand die Emission der Stickoxyde auf bzw. unter das teilweise gesetzlich geforderte Mindestmaß herabgedrückt werden kann. Ferner soll durch die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens aufgezeigt werden.
Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe wird gemäß der Erfindung in Weiterbildung eines Verfahrens der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß vor Eintritt in die zweite Verfahrensstufe im Abgas enthaltenes Ammoniak katalytisch aufgespalten wird. Durch diese Aufspaltung des Ammoniaks unter Bildung von zweiwertigem, reaktionsträgem Stickstoff (N2) wird vermieden, daß durch Aufoxydieren des Ammoniaks (NHj) in der zweiten, mit Luftüberschuß arbeitenden
ϊ Verfahrertsstufe wiederum Stickoxyd (NO) entsteht, das weiter aufoxydiert zu Stickdioxyd (NO2) wesentlich an der Smog-Bildung beteiligt isL
In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen VerftArens kann das Ammoniak im Obergang von der ersten in die
tu zweite Verfahrensstufe aufgespalten werden oder es kann auch in der ersten Verfahrensstufe die Reduktion der Abgase mit der Aufspaltung des Ammoniaks zugleich ablaufen, sofern entsprechende Katalysatoren verwendet werden.
Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung enthält ein Reduktionskatalysatorbett mit Abgaszuleitung und einer Leitungsverbindung zu einem Oxydationskatalysatorbett, in die eine Leitung für Zusatzluft einmündet und ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Reduktionskatalysatorbett und der Einmündung der Leitung für die Zusatzluft ein Ammoniak-Spalter-Bett vorgesehen ist oder daß Reduktionskatalysator und Ammoniak-Spalter ein gemeinsames Katalysatorbett bilden.
Insbesondere bei letzerer Ausgestaltung kann die Verwendung eines menolythischen Katalysators zweckmäßig sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend mit dem ihr zugrunde liegenden Verfahren anhand dreier schematischei- Darstellungen näher erläutert, von denen die in
F i g. 1 gezeigte die verfahrensmäßige Trennung von Reduktions-Katalysator und Ammoniak-Spalter andeutet, die in
Fig.2 gezeigte die bauliche Zusammenfassung von Reduktions-Katalysator und Ammoniak-Spalter bei verfahrensmäßiger Trennung von Reduktion und Ammoniak-Spaltung zeigt und die in
Fig.3 gezeigte die verfahrensmäiiige Verbindung
von Reduktion der Abgase und gleichzeitiger Spaltung des Ammoniaks verdeutlicht.
In den F i g. I und 2 ist mit 1 der Reduktions-Katalysator, mit 2 der Ammoniak-Spalter und mit 3 der Oxydations-Katalysntor bezeichnet und es trägt die in den Reduktions-Katalysator 1 einmündende Abgaszuleitung das Bezugszeichen 4. Weiter ist den Vorrichtungen gemäß Fig. 1 und 2 gemeinsam, daß in die Leitungsverbindung 5 zwischen Ammoniak-Spalter und Oxydations-Katalysator, wie bei 6 angedeutet, Zusatz luft zugeführt wird.
Der Unterschied zwischen den Ausführungsformen gemäß Fig. I und 2 besteht darin, daß in Fig. 1 der Reduktions-Katalysator 1 und der Ammoniak-Spalter 2 jeweils eine gesonderte Baueinheit darstellen und. wie bei 7 angedeutet, leitungsverbunden sind, während bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 der Reduktions-Katalysator I und der Ammoniak-Spalter 2 zu einer Baueinheit 8 zusammengefaßt sind, in der, in der Reihenfolge der Aufzählung, der Reduktions-Katalysa tor 1 und der Ammoniak-SpalteF 2 hintereinander angeordnet sind. Die Hintercinanderanordnung von Reduktions-Katalysator 1 und Ammoniak-Spalter 2 gemäß Fig. 1 und 2 hat getrennte Katalysatorbette für den Reduktions-Katalysator und den Ammoniak-Spal ter zur Folge, die aus monolythischem oder auch granuliertem Material bestehen können und die, wie in F i g. 2 gezeigt, gegebenenfalls in einem Gehäuse zu einer Baueinheit zusammengefaßt sein können.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig.3 wird das Abgas wiederum über eine Abgaszuleitung 4 zugeführt und gelangt von dieser unmittelbar in das Gehäuse einer Baueinheit 9, in der Reduktions-Katalysator und Ammoniak-Spalter ein gemeinsames Katalysatorbett bilden, so daß der verfahrensmäßige Ablauf der Reduktion einerseits und der Ammoniak-Spaltung andererseits gleichzeitig abläuft. An die Baueinheit 9, umfassend den Reduktions-Katalysator und den Ammoniak-Spalter, schließt auch hier über eine Leitungsverbindung 5 der Oxydaüons-Katalysator 3 an, dem zusätzlich zum Abgas, wie bei 6 angedeutet. Zusatzluft zugeführt wird.
Verfahrensmäßig bedeutet die erfindungsgemäße Anordnung eines Ammoniak-Spalters vor dem Oxydations-Katalysator, daß das bei der katalytischen, unter Luftmange! durchgeführten Nachverbrennung im Re-
duktions-Katalysator neben zweiwertigem Stickstoff (N2) unter anderem auch entstehende Ammoniak (NHi) vor Erreichen des Oxydations-Katalysators unter Bildung von zweiwertigem Stickstoff {N2) aufgespalten wird. In den Oxydations-Katalysator gelangen somit bei der Zwischenschaltung eines Ammoniak-Spalters keine Stickstoffverbindungen, die aufgrund des in der Oxydationsstufe herrschenden Luftüberschusses aufoxydiert werden könnten und es wird dementsprechend bei der erfindungsgemäßen Lösung auch die Emission von Stickoxyden zumindest weitgehend vermieden.
Während bei den Ausführungsformen gemäß F i g. 1 und 2 die Reduktion der Stickoxyde und die Aufspaltung des Ammoniaks nacheinander erfolgen, ist bei der Ausführungsform gemäß Fig.3 ein Nebeneinander in der Reduktion der Stickoxyde (NO, NO2) und der Aufspaltung des Ammoniaks (N H 3) gegeben.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur katalytischen Nachverbrennung der Abgase gemischverdichtender Brennkraftmaschinen, bei dem die Abgase in einer ersten Verfahrensstufe bei Luftmangel katalytisch reduziert und dann in einer zweiten Verfahrensstufe mit durch Zusatzluft erreichtem Luftüberschuß katalytisch oxydiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß vor Eintritt in die zweite Verfahrensstufe im Abgas enthaltenes Ammoniak katalytisch aufgespalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ammoniak im Übergang von der ersten in die zweite Verfahrensstufe aufgespalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Verfahrensstufe die Stickoxide reduziert und zugleich das Ammoniak aufgespalten wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3 mit einem Reduktionskatalysatorbett mit Abgaszuleitung und einer Leitungsverbindung zu einem Oxydationskatalysatorbett, in die eine Leitung für Zusatzluft einmündet, dadurch gekennzeichnet, daß zwrschen dem Reduktionskatalysatorbett (1) und der Einmündung der Leitung (6) für die Zusatzluft ein Ammoniak-Spalter-Bett (2) vorgesehen ist, oder daß Reduktionskatalysator und Ammoniak-Spalter ein gemeinsames Katalysatorbett (9) bilden.
DE2208190A 1972-02-22 1972-02-22 Verfahren und Vorrichtung zur katalytischen Nachverbrennung der Abgase gemischverdichtender Brennkraftmaschinen Expired DE2208190C3 (de)

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