DE3023352A1 - Verfahren zur entfernung von blei aus dem abgas von ottomotoren - Google Patents

Verfahren zur entfernung von blei aus dem abgas von ottomotoren

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Description

Die gesetzlichen Vorschriften zur Begrenzung der Abgas-Emissionen von Kraftfahrzeugen lassen sich vielfach nur noch durch eine Nachbehandlung der Abgase einhalten. Diese Nachbehandlung besteht im allgemeinen in einer katalytischen Behandlung, bei der die Schadstoffe wie unverbrannte Kohlenwasserstoffe, Stickoxide und Kohlenmonoxid zu harmlosen Verbindungen umgesetzt werden.
Bei der Verwendung von bleihaltigem Benzin werden die Katalysatoren durch das im Abgas vorhandene Blei relativ schnell vergiftet, so daß die Lebensdauer der Katalysatoren außerordentlich beschränkt ist. Es hat daher nicht.an Versuchen gefehlt, dem Abgas das Blei vor dem Kontakt mit dem Katalysator zu entziehen. So ist es bereits bekannt, das Blei mittels elektrostatischer Filter (DE-OS 21 39 775)t durch Fliehkraftabscheidung (Zyklonwirkung, DE-AS 2k 09 952), durch Durchleiten.durch Glasfaserpapierfilter (DE-OS 22 52 121) oder Stahl- bzw. Asbestwolle auszufiltrieren. Nachteilig bei diesen Verfahren ist jedoch, daß entweder bei der für
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Kraftfahrzeuge erforderlichen kleinen Bauweise der Abscheidungsgrad nicht ausreicht, daß die Lebensdauer der Filtermaterialien, z.B. Asbestvrolle, nicht ausreicht oder daß die Filter nur bei so niedrigen Abgastemperaturen Verwendung finden können, daß die Abgastemperatur für eine rasche katalytische Nachbehandlung zu niedrig ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren zu finden, mit dem eine möglichst vollständige Entfernung des Bleis auch aus sehr heißen Abgasen erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird durch das in den Patentansprüchen beschriebene »Verfahren gelöst.
Es hat sich gezeigt, daß bei der Verwendung eines Filters aus poröser Keramik eine Vergiftung der nachgeschalteten Katalysatoren durch Blei bzw. Bleiverbindungen, aber auch andere Katalysatorgifte wie schwefel- oder phosphorhaltige Verbindungen über einen langen Zeitraum praktisch ausbleibt.
Nach einem 100-stündigen Dauerlauf auf einem Prüfstand zeigte ein Katalysator, dem ein erfindungsgemäßes Bleifilter vorgeschaltet war, noch eine Umsetzungsrate von 80 bis 90 % für die Schadstoffe, während bei einen Katalysator ohne vorgeschaltetes Bleifilter nur noch eine Umsetzungsrate von ^O bis 50 0/° vorhanden war.
Als Materialien für das Filter kommen keramische Materialien wie Sillimanit, Cordierit, Silica, Korund, Forsterit, Zirkonerde, Magnesia, Titandioxid und dergleichen infrage, wovon Cordierit bevorzugt wird,
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die wegen ihrer hohen Temperaturfestigkeit auch als Träger für die Katalysatoren Verwendung finden.
Eine Wandstärke von 0,15 mm für das Filter sollte nicht unterschritten werden, da unterhalb dieser Wandstärke die mechanische Festigkeit zu gering ist, so daß infolge von Temperatur- und Druckschwankungen Risse im Filter auftreten können. Bei Überschreiten einer Wandstärke von 0,Gk mm tritt keine wesentliche Verbesserung der Filterwirkung mehr ein, es steigt lediglich der durch das Filter erzeugte Druckabfall an. Bevorzugt werden Wandstärken von 0T30 bis 0,^5 tmn, da sie eine gute Filterwirkung mit einem geringen Druckabfall verbinden.
Die Porengröße des Filters soll 2 bis 800 jtim betragen. Bei Unterschreiten einer Porengröße von 2 um wird der Druckabfall zu groß, bei Überschreiten einer Porengröße von 800 um wird der Abscheidungsgrad für das Blei zu gering. Bevorzugt wird eine Porengröße von 5 bis 600jum, weil hier ein besonders günstiger Kompromiß zwischen Baugröße, Abscheidegrad, Standfestigkeit, mechanischer Haltbarkeit und Druckabfall erreicht wird. Bei einem Gasdurchsatz von 10 m /min sollte der Druckabfall nicht mehr als 0,2 bar betragen.
Bei nur geringen Wandstärken des Filters kann es erforderlich werden, das Filter rückwärtig durch eine Stützkonstruktion, z.B. aus Metall, zu stützen." Vorteilhafter ist es jedoch, das Filter mit entsprechend stabiler Struktur, z.B. Honigwabenstruktur auszubilden.
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Zur Vermeidung eines großen Druckaufbaus vor dem Filter ist es zweckmäßig, die Filterfläche so groß wie möglich zu halten. Die Unterbringung einer großen Filterfläche auf kleinem Volumen erfolgt dabei nach den dafür bekannten Methoden wie Falten der Filterfläche, Ausbildung des Filters als Scheibenfilterpackung oder Ausbildung als Honigwabenstruktur oder dergleichen, wobei die einzelnen Hohlräume der Honigwabenstruktur abwechselnd an jeweils einem Ende verschlossen sind.
Die Herstellung der Filter erfolgt nach den für die Keramik wohlbekannten Verfahren. Gefaltete Filter bzw. Filter mit Wabenstruktur können aus einem z.B. nach DE-AS 22 Ol 'i?7 herstellbaren Bahnmaterial (Keramik-Faser-Vlies) hergestellt werden.
M; t dem erfinc'ungsgeraäßen Verfahren läßt sich ein sehr guter Wirkungsgrad für die Bleiabscheidung erreichen und es ist möglich auch sehr heiße Auspuffgase mit (abhängig vom Filtermaterial) Temperaturen bis zu ΐΊΟΟ C zu filtrieren. Es wird daher möglich, das Filter unmittelbar hinter dem Motor anzuordnen und infolge der hohen Gastemperatur den nachgeschalteten Katalysator im optimalen Temperaturbereich zu betreiben. Tnfolge der sehr gutem Bleiabscheidung ist es ferner möglich, das Filter auf der Gasaustrittsseite direkt mit einem katalytisch aktiven Überzug zu versehen, so daß in einem Körper' Bleifilter und Katalysator vereinigt sind.
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ADIAIMM

Claims (4)

  1. Patentansprüche
    ·) Verfahren zur Entfernung von Blei aus dem Abgas von Otto motoren durch Filtration,
    dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Abgas durch ein Filter aus offenporiger Keramik mit einer Porengröße von 2 bis 8OO jum und einer Wandstärke ^von 0,15 bis 0,64 mm geleitet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Keramik aus Cordierit besteht.
  3. 3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Keramik eine Porengröße von 5 bis 6OO Wandstärke von 0,30 bis 0,45 mm besitzt.
    und eine
  4. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Filter zur Vergrößerung der Oberfläche gefaltet ist
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