DE3601434A1 - Vorrichtung und verfahren zur abgasreinigung und katalyse aus antriebsmaschinen nach dem carnot'schen kreisprozess und feuerungen, aber auch fuer hausbrandstellen - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur abgasreinigung und katalyse aus antriebsmaschinen nach dem carnot'schen kreisprozess und feuerungen, aber auch fuer hausbrandstellen

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DE3601434A1 DE19863601434 DE3601434A DE3601434A1 DE 3601434 A1 DE3601434 A1 DE 3601434A1 DE 19863601434 DE19863601434 DE 19863601434 DE 3601434 A DE3601434 A DE 3601434A DE 3601434 A1 DE3601434 A1 DE 3601434A1
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Description

Vorrichtung und Verfahren zur Abgasreinigung und Katalyse aus Antriebsmaschinen nach dem Carnot'schen Kreisprozeß und Feuerungen, aber auch für Hausbrandstellen.
Zum Beispiel werden für Heizungen und Antriebsmotoren, auch für Kraftfahrzeuge, Keramikwabenkörper zur Abgasreinigung als Katalysatoren eingesetzt.
Mit diesen Katalysatoren, z. B. im Auspuffrohr, nach den Motorabgasaustrittsventilenn, als Vor- und Nachkatalysator, werden Schadstoffe aus dem Abgas entfernt.
Im sogenannten NSCR-Verfahren werden die Schadstoffe beseitigt. Dazu wird auch das geregelte Dreiwege-Abgasreinigungs-Kataly­ satorverfahren gezählt. Diese Katalysatoren sind geeignet für die Reduktion von CnHm, CO x und NO x .
Für die Reduktion von HCl, HF, SO x und Ruß bzw. Asche, sind diese NSCR-Verfahren und Wabenkatalysatoren oder Monolithe nicht geeignet. Wegen der Überhitzungsgefährdung und der notwendigen großen Geometrie für die Monolithe wird der Abgas-NSCR-Katalysator nicht im Antriebsraum, sondern unter dem Chassis angeordnet, das ist auch ein Nachteil.
Den Katalysator oder Filter leicht vom Motorraum austauschen zu können, ist nicht möglich, weil der Katalysator durch die Monolithform zu groß ist, ist dort kein Platz.
Mit der Erfindung sollen die Nachteile durch Abgasreinigungs­ anlagen mit Monolithkatalysatoren beseitigt werden und die Katalysator-Anspringzeiten verkürzt werden, was auch durch die mögliche Motorraumanordnung der Katalysatorvorrichtung mit er­ reicht wird.
Die Vorrichtung Bild 1 soll einmal eingesetzt werden als Abgaskatalysator zum Reduzieren von CnHm , CO x und NO x nach der NSCR-Katalysator-Technologie mit mehligen Pulverkatalysa­ toren im Integral-Festbettreaktor-Prinzip.
Das Katalysatormaterial ist in der mehrligen Form erhalten worden, aber gleich dem jetzt angewandten Material Wabenschermonolith. Dadurch wird die Monolithverarbeitung eingespart und die höhere Aktivität auch durch größere Oberfläche des mehligen Katalysator­ materials bleibt erhalten. Eine bessere Wartung und Austausch­ barkeit wird durch den Einsatz des mehligen oder krümeligen Materials erhalten, außerdem ist der mehlige Katalysatormaterial­ einsatz erheblich weniger Materialverbrauch und -einsatz möglich im Vergleich zum Wabenkörperscherbenmonolith.
Das mehlige Katalysatormaterial kann nach der Erfindung abge­ saugt werden und durch neues, aktives Katalysatormaterial er­ setzt werden, wenn der Katalysator vergiftet oder inaktiv ist. Mit der Erfindung ist es also möglich, ohne z. B. die Auspuff­ anlage auszutauschen, in die der Katalysator fest integriert ist, den Katalysator zu wechseln.
Die andere Möglichkeit ist, die Gehäusekappe mit Pulverzurück­ haltung, z. B. Filter, und deren Katalysatormehl zusammen gegen eine neue Gehäusekappe mit Pulverzurückhaltung, z. B. Filter, und deren Katalysatormehl zu wechseln oder auszutauschen.
Mit einer Bypaßklappe kann der Filter vom Auspuffgas abgesperrt werden und die Verbrennungsabgase gehen ungereinigt direkt ins Freie, z. B. als Katalysatorschutz, um eine akute Katalysator­ materialvergiftung zu verhindern wie z. B. bei Falschtanken von z. B. Bleikraftstoff-Gemischen. Es besteht so keine Gefahr mehr beim Tanken verbleiter Kraftstoffe, z. B. im Ausland.
Die Vorrichtung soll zum anderen aber auch eingesetzt werden bei Zeolithkatalysatorpulver oder auch -krümeln, nach NSCR- Katalysator-Technologie.
Eine Brennstoffgemischaufbereitung mit Regelelektronik ist durch eine mögliche Überdimensionierung des mehligen Katalysatormaterial­ einsatz entbehrlich, weil die spezifische Oberfläche des mehligen Katalysators und damit seine Schadstoffreduktionsfähigkeit besser und größer ist als bei einem Wabenmonolith.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist ferner geeignet, mit einem mehligen Pulverkatalysator auf Zeolithbasis, nach dem NSCR-Kata­ lysesystem, CnHm, Co x , NO x aus dem Rauchgas/Abgas zu beseitigen oder zu reduzieren.
Der Unterbau, ähnlich einem Umwälzpumpenuntergehäuse, kann z. B. in einen Auspuff fest integriert sein und als Bypaßrohr ausge­ bildet sein. Weil eine Umschaltklappe eingebaut sein kann, aus beschriebenen Gründen, ist es möglich, die Abgase an dem Katalysator vorbeizuleiten, also den Katalysatorfilter zu bypassen. Die Umschalt-, Absperreinrichtung, z. B. auch ähnlich einem Kugelventil, kann manuell oder auch automatisch bedient werden. Eine Lamda-Sonden-Meßeinrichtung mit Regelung ist nicht nötig.
Die Erfindung kann aber auch nach dem sogenannten SCR-Kataly­ satorverfahren betrieben werden, mit einem Selektiv. Als Selektiv könnte sogar z. B. das CO x oder Kohlenmonoxid aus dem Abgas dienen, zum Reduzieren der Schadstoffe aus dem Abgas. Es kann aber auch in den Unterbau ein Selektiv z. B. NH x oder Ammoniak geregelt eingebracht werden und die Schadstoffe, Kohlenwasserstoffe, nitrose Gase und Kohlenmonoxid entfernen oder reduzieren.
In die Vorrichtung kann aber auch ein Additiv eingebracht werden, also kein Katalysator bzw. auch kein katalytisch wirksamer Zeolith, um z. B. HF, HCl oder SO x abzubinden und aus dem Abgas­ strom zu entfernen oder zu reduzieren.
Es ist auch möglich, mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen in Serie in Abgasstromrichtung einzubauen, wobei in einer Vorrichtung Additiv enthalten ist und hier z. B. HCl, HF und SO x entfernt oder reduziert wird, und der Abgasstrom in Folge mit einer zusätzlichen Vorrichtung eine katalytische Abgasreinigung erfährt nach dem SCR- oder NSCR-Katalysatorverfahren, mit den verschiedenen, katalytisch wirksamen Materialien. Das Additiv wird aus einem Vorratsbehälter, abhängig von der Betriebszeit, erneuert. Dies kann manuell oder automatisch geschehen. Zusätzlich könnte das Additiv wieder abgesaugt werden, während der Betriebszeit (Fahr­ zeit), und wieder retourniert werden in die Vorrichtung, um dem Abgasstrom zum Schadstoffreduzieren nochmals entgegengesetzt zu werden, damit das Additiv ganz ausreagiert wird.
Die Vorrichtung soll zum anderen aber auch eingesetzt werden bei Zeolithkatalysatorpulver oder auch -krümeln, nach NSCR- und SCR-Katalysator-Technologie.
Die Vorrichtung kann dann aus einem Katalysatormehlmischbett bestehen, um Zeolithkatalysator gemischt mit Katalysatoren, z. B. auch Katalysatorenmetallpulvern, oder auch Zeolithkataly­ satorenmehl mit unterschiedlichen Metalloxiden und Metallen belegt, gemischt in einem Festbett, aber auch zum Zirkulieren in einem Abgasstromabschnitt.
  • Bild 1  1 Abgaseintrittstutzen
     2 Reingasaustrittstutzen
     3 Perforationsstützkorb für Filterzurückhaltung mit Abgaseintrittsringverteilung
     4 Zentralrohr für Bowdenzug zur Klappenstellung
     5 Kappe oder Katalysator-Glocke
     6 Dichtung
     7 Klappenstellung, Katalysator ist gebypaßt, das Abgas geht direkt ungefiltert ins Freie
     8 Klappenstellung, Katalysator ist geöffnet und der direkte Abgasdurchtritt ist versperrt
     9 Pulverkatalysatorzurückhaltung, Feinfilter
    10 Dichtung
    11 Kappen- oder Katalysator-Glockenflansch
    12 Unterteil, ähnlich Umwälzpumpengehäuse mit Flansch
    13 Selektivanschlußstutzen oder Unterteilinspektionsöffnung
    14 Abschlußkappe mit Dichtung
    15 Bowdenzug
    16 Dichtung
    17 Abschlußkappe mit Dichtung aus Kronenmutter
    18 Verteilerblech
    19 Pfeil für Katalysatoreinfüllung oder Additiveinfüllung
    20 Abgasstrom (roh)
    21 Pfeil Abgasstrom (partiell gereinigt)
    22 Pulver-Mehl-Katalysator oder Mehl-Additiv
    23 Raum für das Reduktionsmaterial Reduktionsraum
    24 Raum für den Eintritt der gereinigten GaseBild 1a28 Lochsegment
    29 Abdichtsegment
    30 Verstellhebel/hier Verbindungsgabel zum Bowdenzug
    31 Verstellhebel
    32 Anschlag rechts
    33 Anschlag links
    34 Drehwinkelbegrenzer
    35 Überwurfkronenmutter
    36 O-Ringdichtung
    37 Arretierstiftabzugsmutter
    38 Arretierkegelstift

Claims (7)

1. Vorrichtung und Verfahren zur Abgasreinigung und Katalyse aus Antriebsmaschinen nach dem Carnot'schen Kreisprozeß und Feuerungen, aber auch für Hausbandstellen,
dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas, z. B. aus Verbrennungen, in einen zylindrischen Stutzen geführt wird, und von dort über einen Perforationsring verteilt wird, der mit einer Perfora­ tionsglocke ein Teil bindet, aber auch mehrteilig ausgeführt sein kann, und durch einen eingeführten und konzentrisch an­ geordneten Abströmstutzen einen Teil der Glocke am unteren Umfang abdichtet und so den Abgasstrom (Rohabgas) vom gerei­ nigten Abgas trennt. In der konzentrischen Mitte ist ein Rohr angeordnet, das die Kappe oder Katalysatorglocke führt und einen Drahtzug aufnimmt für das Umstell- oder Absperrorgan, z. B. Kugelventil, des Filterkatalysators oder Filteradditivs. Als Verschluß dient eine Kronenmutter mit einem Bolzengewinde am Rohr. Ein lose oder fest eingelegtes, aber gehaltenes Filtermedium verhindert, daß das mehlige Abgasreinigungs­ material vom Abgasstrom ausgetragen wird.
2. Vorrichtung, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Abgasreinigung als Integralfestbettreaktor wirkt und der Katalysator oder Additiv während des Verbren­ nungsbetriebes ausgetauscht werden kann durch Absaugen und Einblasen, bzw. die Katalysatorglocke und eingelegtes Filter samt mehligem Abgasreinigungsmaterial ausgetauscht wird. Der Austausch erfolgt durch Abnehmen der Kronenmutter, die Kronenmutterabdeckung wird also auch als Ver- und Entsorgungs­ öffnung benützt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung als Katalysator, z. B. Denox-Katalysator, nach dem NSCR- und SCR-Katalysatorverfahren betrieben werden kann, weil ein Selektionsverschluß vorhanden ist und die gleiche Vorrichtung mit diesem Selektionsverschluß als sogenannte Desox- Apparatur betrieben werden kann und mit einem zusätzlichen Denox-Apparat in einen Abgasstrom in Serie geschaltet ist und z. B. im Antriebsmotorraum angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei falscher Treibstoffeinfüllung durch das Um- oder Abschalten, z. B. mit Kugelventil, der Katalysatorfilter oder Abgasreinigungs­ filter gebypaßt werden kann. Dies kann manuell oder automatisch erfolgen, ohne daß der Betreiber den Katalysator gefährdet oder den Treibstoff austauschen muß.
5. Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, daß eine Bevorratung ähnlich Feuerlöscher als Selektivbevorrater ein­ gesetzt wird für den SCR-Katalysatorbetrieb.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Flüssigtreibstoffstrahlpumpe ein Luftunterdruck erzeugt wird, mit dessen Hilfe z. B. auch das Additiv über einen luftfilternden Abscheider abgeschieden und gesammelt werden kann.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kugeln formschlüssig synchron so bewegt werden, daß sie einmal als Bypaß zum Filterkatalysator in Stellung gebracht werden und einmal von dem Abgaseintrittskugelteil über den Abgasring­ verteiler in den Filter für die Abgase geleitet werden.
DE19863601434 1986-01-20 1986-01-20 Vorrichtung und verfahren zur abgasreinigung und katalyse aus antriebsmaschinen nach dem carnot'schen kreisprozess und feuerungen, aber auch fuer hausbrandstellen Withdrawn DE3601434A1 (de)

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DE10208281A1 (de) * 2002-02-26 2003-09-18 Daimler Chrysler Ag Abgasreinigungsanlage für eine Brennkraftmaschine

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