DE69916312T2 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung von verbrennungsabgasen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur behandlung von verbrennungsabgasen

Info

Publication number
DE69916312T2
DE69916312T2 DE69916312T DE69916312T DE69916312T2 DE 69916312 T2 DE69916312 T2 DE 69916312T2 DE 69916312 T DE69916312 T DE 69916312T DE 69916312 T DE69916312 T DE 69916312T DE 69916312 T2 DE69916312 T2 DE 69916312T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
absorbent
filter
catalyst
downstream
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69916312T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69916312D1 (de
Inventor
Vincent Martyn TWIGG
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Johnson Matthey PLC
Original Assignee
Johnson Matthey PLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to GB9822083A priority Critical patent/GB9822083D0/en
Priority to GB9822083 priority
Priority to GB9917042A priority patent/GB9917042D0/en
Priority to GB9917042 priority
Application filed by Johnson Matthey PLC filed Critical Johnson Matthey PLC
Priority to PCT/GB1999/003281 priority patent/WO2000021647A1/en
Publication of DE69916312D1 publication Critical patent/DE69916312D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69916312T2 publication Critical patent/DE69916312T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0871Regulation of absorbents or adsorbents, e.g. purging
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409Nitrogen oxides
    • B01D53/9431Processes characterised by a specific device
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B01D53/9454Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific device
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/0231Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using special exhaust apparatus upstream of the filter for producing nitrogen dioxide, e.g. for continuous filter regeneration systems [CRT]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/029Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles by adding non-fuel substances to exhaust
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0821Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with particulate filters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2250/00Combinations of different methods of purification
    • F01N2250/02Combinations of different methods of purification filtering and catalytic conversion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2250/00Combinations of different methods of purification
    • F01N2250/12Combinations of different methods of purification absorption or adsorption, and catalytic conversion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2250/00Combinations of different methods of purification
    • F01N2250/14Combinations of different methods of purification absorption or adsorption, and filtering
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/03Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/22Control of additional air supply only, e.g. using by-passes or variable air pump drives
    • Y02A50/2345
    • Y02C10/08
    • Y02T10/22

Description

  • Diese Erfindung betrifft die Abgas- bzw. Emissionskontrolle insbesondere für Dieselmotor-Abgas.
  • EP-A-0 341 832 und das entsprechende US-A-4 902 487 beschreiben ein Verfahren und ein Behandlungssystem zur Entfernung von Ruß aus Dieselabgas, das NO enthält, durch Überleiten dieses unfiltrierten Gases über einen Oxidationskatalysator, um NO in NO2 umzuwandeln, Sammeln des Rußes auf einem Filter und Verwendung des resultierenden Gases, das NO2 enthält, zum Verbrennen des gesammelten Rußes, wobei die Menge des in NO2 umgewandelten NO ausreicht, um diese Verbrennung bei einer Temperatur von weniger als 400°C ablaufen zu lassen. Diese Dokumente beschreiben eine Anordnung, die von der Firma Johnson Matthey Plc unter der Bezeichnung CRT® auf den Markt gebracht worden ist.
  • In EP-A-0 758 713 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem auf eine solche Rußverbrennungsstufe folgt die Entfernung von NOx aus dem Verbrennungs-Auslassgas mittels eines festen Absorbens und die Regenerierung des Absorbens durch intermittierende Motor-Treibstoff-Einlasseinstellung oder Injektion eines Reduktionsmittels in den Abgasstrom stromaufwärts von dem Oxidationskatalysator. Dieses Verfahren hat verschiedene Nachteile, beispielsweise den, dass eine Motor-Modifizierung erforderlich ist.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung eines Verbrennungs-Abgases, das CO, Kohlenwasserstoffe (HC), NO, O2, Ruß und nicht-reaktionsfähige Gase enthält, wobei das Verfahren die Stufen umfasst:
    • (i) Katalysieren der Oxidation von NO zu NO2;
    • (ii) Sammeln von Ruß auf einem Filter;
    • (iii) Verbrennen des gesammelten Rußes durch Umsetzung mit NO2 und möglicherweise auch mit O2, das nach der Stufe (i) übrig geblieben ist;
    • (iv) Entfernen von NOx aus dem in der Stufe (iii) erhaltenen Gas durch Kontaktieren desselben mit einem regenerierbaren NOx-Absorbens;
    • (v) intermittierendes Regenerieren des Absorbens durch Injektion eines NOx- spezifischen Reaktanten stromaufwärts von dem Absorbens; und
    • (vi) Inkontaktbringen eines selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysators zumindest während der Stufe (v) mit dem Gas, das in der Stufe (v) erhalten wird.
  • Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein System für die Behandlung von Verbrennungsabgas, das umfasst:
    einen Katalysator für die Oxidation von NO zu NO2; einen stromabwärts von dem Oxidationskatalysator angeordneten Filter zum Sammeln von Ruß und zum Zurückhalten desselben für die Verbrennungsreaktion mit dem NO2; einen NOx-Absorber stromabwärts von dem Filter, wobei der NOx-Absorber ein festes Absorbens umfasst; Einrichtungen (18, 22, 24) zum intermittierenden Einführen eines NOx-spezifischen Reaktanten stromaufwärts von dem NOx-Absorber, um den NOx-Absorber zu regenerieren; und einen selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator stromabwärts von der Einführungseinrichtung.
  • Zusätzlich kann das System übliche Merkmale umfassen, wie z. B. Einrichtungen zur Einstellung der Temperatur des Gases auf den in der nächsten stromabwärts gelegenen chemischen Stufe erforderlichen Wert.
  • Das System kann in einem einzigen Gehäuse ("Behälter") angeordnet sein oder es kann in getrennten Gehäusen angeordnet sein entsprechend dem Motoraufbau und Unterflur- oder anderen räumlichen Erwägungen. So können beispielsweise für V-Motor-Konfigurationen einige oder alle Elemente des Systems parallel zueinander angeordnet sein.
  • Die Katalysatoren und das Absorbens sind zweckmäßig auf einen Keramik- oder Metall-Wabenkörper aufgebracht, wobei die Keramik umfasst einen oder mehrere Vertreter aus der Gruppe Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titandioxid, Cordierit, Cerdioxid, Zirkoniumdioxid, Siliciumcarbid oder irgendein anderes, im Allgemeinen oxidisches Material. Der Wabenkörper trägt einen Washcoat und in Form einer oder mehrerer Schichten darauf das aktive katalytische und/oder absorptionsfähige Material, das weiter unten näher beschrieben wird. Der Wabenkörper weist in der Regel mindestens 7,8 Zellen/cm2 (50 cells/in2), beispielsweise 7,8 bis 62,0 Zellen/cm2 (50–400 cells/in2), möglicherweise mehr, beispielsweise bis zu 124 Zellen/cm2 (800 cells/in2) oder bis zu 186 Zellen/cm2 (1 200 cells/in2) auf, wenn er strukturell aus Metall besteht. Im Allgemeinen ist der Bereich von 31 bis 124 Zellen/cm2 (200–800 cells/in2) für die Katalysatoren und das Absorbens bevorzugt.
  • In dem Oxidationskatalysator umfasst das aktive Material im Allgemeinen ein Platingruppenmetall ("PGM"), insbesondere Platin und/oder Palladium, gegebenenfalls zusammen mit anderen PGMs, beispielsweise Rhodium, und andere katalytische oder Promotor-Komponenten. Die genauen Zusammensetzungen und die Struktur des Oxidationskatalysators sind nicht kritisch für die Durchführung der Erfindung und können daher je nach den Erfordernissen der Situation variiert werden. Eine Niedertemperatur-Starterformulierung ist im Allgemeinen bevorzugt. Es können konventionelle Herstellungsverfahren angewendet werden. Der Katalysator sollte natürlich in Bezug auf Größe und Zusammensetzung so gestaltet sein, dass die erforderlichen Umwandlungen erzielt werden, und das Design sollte das Abscheiden (Einfangen) von Ruß innerhalb seines Wabenkörpers minimieren.
  • Der Filter kann irgendeiner sein, der in der Lage ist, den Ruß abzuscheiden (einzufangen), ohne einen übermäßigen Staudruck zu erzeugen. Im Allgemeinen können Keramik; gesinterte Metall- oder gewebte oder nichtgewebte Drahtfilter verwendet werden und Wandströmungs-Wabenstrukturen können besonders geeignet sein. Das Strukturmaterial des Filters ist vorzugsweise ein poröses Keramikoxid, Siliciumcarbid oder ein gesintertes Metall. Es kann ein Überzug beispielsweise aus Aluminiumoxid und auch ein Katalysator, beispielsweise aus einem oder mehreren PGMs (z. B. Pt mit MgO) oder La/Cs/V2O5 vorhanden sein. Der Ruß besteht im Allgemeinen aus Kohlenstoff und/oder schweren Kohlenwasserstoffen und er wird in Kohlenstoffoxide und H2O umgewandelt. Bestimmte Ausführungsformen dieses Prinzips werden kommerziell angewendet in der Continuous Regenerating Trap (CRT) (in der sich kontinuierlich regenerierenden Fallen-Technologie) der Firma Johnson Matthey und sie sind in den oben genannten Druckschriften EP-A-0 341 832 und US-A-4 902 487 beschrieben.
  • Das NOx-Absorbens (nachstehend auch als "NOx-Falle" bezeichnet), das weiter unten näher beschrieben wird, kann in einer Einheit oder in einer Aufeinanderfolge von getrennten Einheiten angeordnet sein. Es kann in Form von aktiven Schichten auf einem konventionellen Wabenkörper-Substrat vorliegen oder es kann in Form von seriellen Ablagerungen auf einem einzigen Wabenkörper oder möglicherweise mehreren Wabenkörpern vorliegen.
  • Das Absorbens kann ausgewählt werden aus einer Gruppe, die besteht aus:
    • (a) Verbindungen von Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Metallen der Seltenen Erden und Übergangsmetallen, die Nitrate und/oder Nitrite mit einer ausreichenden Stabilität unter Absorptionsbedingungen bilden können und Stickstoffoxide und/oder Stickstoff unter Regenerations-Bedingungen entwickeln können; und/oder
    • (b) adsorptionsfähigen Materialien, wie z. B. Zeolithen, Kohlesorten und Oxiden mit großer Oberfläche.
  • Die Verbindungen (a) können (vor der NOx-Absorption) in Form von zusammengesetzten Oxiden, wie z. B. in Form von Erdalkalimetall- und Kupferoxiden, wie Ba-Cu-O oder MnO2-BaCuO2, möglicherweise mit zugesetz tem Ce-Oxid, oder in Form von Y-Ba-Cu-O und Y-Sr-Co-O vorliegen (die Oxide werden der Einfachheit halber genannt, in der Praxis liegen jedoch Hydroxide, Carbonate und Nitrate vor, je nach Temperatur und Gaszusammensetzung). Unabhängig davon, welche Verbindungen verwendet werden, können auch ein oder mehrere katalytische Agentien, wie z. B. Edelmetalle, vorhanden sein, welche diese Reaktionen als Austauschreaktionen zwischen den Stickstoffoxiden und die Wirkung des Reduktionsmittels und/oder eines NOx-spezifischen Reaktanten fördern.
  • Der SCR-Katalysator für die Stufe (vi) kann irgendein solcher sein, der bei der vorherrschenden Temperatur aktiv ist und durch die Einwirkung eines mageren Gases zwischen den Regenerierungsperioden nicht in nachteiliger Weise beeinflusst wird. Er kann mit dem Absorbens kombiniert sein oder er kann alternativ oder zusätzlich in einem getrennten Bett vorliegen. In der Regel umfasst er ein oder mehrere PGMs, insbesondere Pt, Rh, Pd und Kombinationen davon, auf einem Washcoat mit großer Oberfläche auf einer Wabenkörperstruktur, wie vorstehend beschrieben. Viele SCR-Katalysatoren sind in der Literatur beschrieben und dem Fachmann bekannt.
  • Wenn der SCR-Katalysator mit dem Absorbens kombiniert ist, d. h. wenn der Absorber "katalysiert" ist, kann das katalytische Material beispielsweise kopräzipitiert oder coimprägniert oder gleichzeitig abgeschieden werden mit dem NOx-Absorbens oder es kann in einer oder mehreren Sandwich-Schichten oder in Form von feinen Teilchen (einer Größe von beispielsweise 10 bis 500 μm) auf oder in einer Absorbens-Schicht oder zwischen den Absorbens-Teilchen vorliegen.
  • Für die Regenerierung des NOx-Absorbens wird ein NOx-spezifischer Reaktant verwendet, insbesondere ein Stickstoffwasserstoff, wie z. B. Ammoniak oder Hydrazin. Dieser kann als solcher oder in Form einer Lösung beispielsweise in Wasser oder in Form einer Vorläufer-Verbindung, beispielsweise in Form von Harnstoff oder einer wässrigen Harnstoff-Lösung, injiziert werden, wobei unter den Abgas-Behandlungsbedingungen der Reaktant gebildet wird. Diese Verbindungen werden hier in den Stufen nach der Injektion als "Ammoniak" bezeichnet. Injektoren für solche Reaktanten oder Verbindungen, in denen möglicherweise ein Trägergas wie Luft verwendet wird, sind bereits publiziert worden.
  • Für die Regenerierung unter Verwendung eines NOx-spezifischen Reaktanten kann der Oxidationsmittel-Gehalt, wenn überhaupt, weniger gesenkt werden als bei Verwendung des Reduktionsmittels. Tatsächlich kann der Reaktant insbesondere unter Magerbedingungen verwendet werden, beispielsweise:
    • (a) wenn das Abgas gerade durch den Motor gebildet worden ist oder aus einer vorhergehenden Abgas-Behandlungsstufe stammt;
    • (b) für ein solches Gas, dem ein Reduktionsmittel in einer Menge von etwas weniger als dem Äquivalent zugesetzt worden ist oder zugesetzt wird;
    • (c) wenn das Gas magerer gemacht worden ist, beispielsweise wenn der Reaktant mit Hilfe von Luft injiziert wird. Die Regenerierung unter Verwendung eines NOx-spezifischen Reaktanten ist auch wirksam in:
    • (d) einem reichen oder äquivalenten Gas und auch in einem Gas, in welches das Reduktionsmittel eingeführt worden ist, beispielsweise um eine die Gastemperatur erhöhende Reaktion zu erzielen, wobei jedoch das Gas in Bezug auf seine Zusammensetzung insgesamt mager bleibt.
  • Der Punkt der Injektion des Reaktanten kann am einfachsten stromabwärts von dem Filter liegen; in diesem Fall liegt die Temperatur in der Regel in dem Bereich von 150 bis 300°C. Die Injektion kann aber auch früher erfolgen, wenn stromaufwärts von dem Filter, jedoch stromabwärts von dem Oxidationskatalysator die Temperatur in der Regel am Filtereinlass in dem Bereich von 250 bis 350°C liegt, wie für eine Rußverbrennung erforderlich. Außerdem kann der Reaktant stromaufwärts von dem Oxidationskatalysator injiziert werden. Da bei dieser früheren Injektion der zugeführte Reaktant in einer "Spike"-Konzentration vorliegt für die Reaktion mit NOx, das über die kurze Zeitspanne der Regenerierung des Absorbers entwickelt werden soll, liegt es in einem beträchtlichen Überschuss gegenüber dem NOx in dem strömenden Abgas vor und darf als Folge davon durch die Umsetzung mit NOx keine großen Verluste erleiden. Wenn es in einem Extremfall mit dem gesamten strömenden NOx umgesetzt werden soll zur Bildung von N2 oder N2O, würde dadurch die Verbrennung von Ruß auf dem Filter gestoppt: wegen der Kürze der Ammoniak-Injektion wäre jedoch irgendeine Anreicherung des Rußes zu gering und die Verbrennung würde wieder aufgenommen werden, bevor eine Blockierung stattfindet. Die Temperatur darf nicht hoch genug sein, um eine beträchtliche Oxidation von Ammoniak zu NOx über dem Oxidationskatalysator zu ergeben. Um unerwünschte Nebenreaktionen des Ammoniaks zu begrenzen, kann es in Form einer Vorläufer-Verbindung eingeführt werden, wodurch die Verfügbarkeit des Ammoniaks hinausgezögert wird. Eine solche Begrenzung kann auch erzielt werden durch geeignete Formulierung des Oxidationskatalysators und/oder Filters. Insbesondere kann der Filter ein solcher vom nicht-katalysierten Typ sein, der frei von absichtlich eingeführtem katalytischem Material, wie z. B. PGM, ist. Eine zufällige katalytische Aktivität des Filters als Folge beispielsweise seines Strukturmaterials oder der angereicherten Ablagerungen, wie z. B. Kohlenstoff, scheint diese Nebenreaktionen nicht stark zu fördern.
  • Die Rate der Zuführung des Reaktanten sollte so nahe wie möglich bei der stöchiometrischen Menge, bezogen auf die Menge des umzusetzenden NOx, liegen. Insbesondere dann, wenn die Injektion stromaufwärts von dem Filter erfolgen soll, sollte die Rate eingestellt werden entsprechend den Messwerten des am Ende austretenden NOx und Ammoniaks.
  • Die Abnahme des Gesamtoxidationsmittel-Gehaltes durch Injektion von Reduktionsmittel zwischen dem Oxidationskatalysator und dem Filter oder (vorzugsweise) zwischen dem Filter und dem Absorbens, um die geringste Störung für die Rußverbrennung zu erzielen, führt zweckmäßig zur Bildung einer Gaszusammensetzung, die einem Luft/Treibstoff-Gewichtsverhältnis in dem Bereich von 10 zu 1 (Äquivalent) entspricht.
  • In der Regel kann die Regenerierungsphase ein kleiner Bruchteil, beispielsweise 0,1 bis 5%, der Motorlaufzeit sein, je nach Verlauf bei den Betriebsbedingungen.
  • Die Erfindung betrifft außerdem einen Motor in Kombination mit dem System und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Motors. Die Kombination kann die anerkannten Geräte umfassen, wie z. B. eine elektrische Heizung, eine Abgas-Rückführung (EGR) oder eine Rückführung des freigesetzten NOx an einem oder mehreren Punkten stromaufwärts von dem Rußfilter.
  • Die Steuerung des Verfahrens und des Motors, insbesondere die Maßnahme zur Regenerierung des NOx-Absorbers, umfasst beispielsweise:
    • 1. eine Antwort auf den End-Nachweis einer NOx- oder Ammoniak-Leckage aus dem Absorber und/oder dem am Ende austretenden Gas;
    • 2. eine Antwort auf eine Vorhersage auf der Basis der Eingabe von Daten bei einer absichtlichen oder belastungsabhängigen Maschinensteuerungsänderung;
    • 3. die Zulässigkeit von Änderungen der Gaszusammensetzung, beispielsweise bei nicht im Gleichgewicht befindlichen Zuständen, wie z. B. einer unvollständigen Aufwärmung oder je nach Witterungsbedingungen. Insbesondere wird die Injektion so gesteuert, dass sie eintritt, wenn die Temperatur sich bei einem Wert befindet, der die Regenerierung erlaubt.
  • Die Kombination kann somit Sensoren für mindestens eine der folgenden Variablen umfassen: die Treibstoff-Zusammensetzung; das Luft/Treibstoff-Verhältnis am Motoreinlass; die Abgas-Zusammensetzungen und die Temperaturen in kritischen Zuständen; den Druckabfall insbesondere über dem Filter. Sie kann außerdem eine Anzeige-Einrichtung umfassen, die den Betreiber des Motors informiert, sie kann eine Rechner-Einrichtung umfassen, die eine Bewertung der Daten aus dem (den) Sensoren) durchführt, und sie kann Kontroll-Verbindungen umfassen, welche die Einstellung des Motors auf die gewünschten Betriebsbedingungen bewirken unter Berücksichtigung beispielsweise des Starts, der variierenden Belastungs- und Einstellungsschwankungen.
  • Vorzugsweise ist der Motor ein Dieselmotor. Der Motor kann die Energiequelle für ein Fahrzeug sein oder er kann eine stationäre Energiequelle oder eine Hilfsenergiequelle sein. Er kann bestimmt sein für einen schweren Lastkraftwagen, d. h. von mindestens 3500 kg, oder für einen leichten Lastkraftwagen, der insbesondere umfasst einen Personenwagen oder einen leichten Van und dgl., die im "Stadtzyklus" betrieben werden.
  • Zweckmäßig wird der Motor mit einem Treibstoff mit niedrigem Schwefel-Gehalt, d. h. mit einem solchen mit weniger als 50 Gewichts-ppm Schwefel, berechnet als elementarer Schwefel, betrieben. Für den Betrieb mit Treibstoffen mit einem höheren Schwefel-Gehalt kann ein SOx-Absorbens an einer Stelle stromaufwärts von dem NOx-Absorber verwendet werden.
  • Die Erfindung wird durch die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform derselben näher erläutert unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung, die in schematischer Form in Form einer einzigen Figur ein System aus Katalysatoren und einem Absorber zeigt, das für die Durchführung der Erfindung geeignet ist.
  • Das System besteht aus einem einzigen "Behälter" 10, der bei 12 mit dem Abgas aus dem Dieselmotor (nicht dargestellt), der mit Dieselöl mit einem Schwefel-Gehalt von weniger als 50 ppm betrieben wird, verbunden ist. An dem Einlassende des Behälters 10 befindet sich der Katalysator 14, bei dem es sich um einen Niedertemperatur-Starter-Oxidationskatalysator handelt, der auf einen Keramik-Wabenmonolithen mit 62 Zellen/cm2 (400 cells/in2) als Träger aufgebracht ist. Der Katalysator 14 ist dazu bestimmt, den Emissionsvorschriften in Bezug auf CO und HC für den Motor und das Fahrzeug zu genügen und er wandelt außerdem mindestens 70% des NO in NO2 um.
  • Das den Katalysator 14 verlassende Gas strömt in den Rußfilter 16, bei dem es sich um einen solchen vom Keramikwand-Strömungstyp handelt, der Teilchen mit einer Größe von über 50 nm sammelt. Das NO2 und der überschüssige Sauerstoff in dem Gas oxidieren den Ruß bei einer Temperatur von etwa 250°C, wobei keine Anreicherung oder keine Tendenz zur Blockierung auftritt. Das den Filter 16 verlassende Gas strömt über einen Einspritzinjektor 18, durch den ein NOx-spezifischer Reaktant, ein Regenerat-Fluid, wie z. B. gasförmiger Ammoniak oder ein Ammoniak-Vorläufer aus dem Vorratstank 20 durch die Leitung 22 eingeführt wird. Der Injektor 18 wird mittels der Pumpe 24 unter der Kontrolle des Motorsteuerungssystems 26 beschickt. Eine Pumpe 24 arbeitet zweckmäßig in einem Impuls-Modus und führt den NOx-spezifischen Reaktanten in einer Rate zu, die stöchiometrisch äquivalent zu dem freizusetzenden NOx ist.
  • Das Gas aus dem Injektor 18, das möglicherweise das Regenerationsfluid trägt, tritt dann in den NOx Absorber 28 ein. Während des normalen mageren Betriebs des Motors und ohne Injektion bei 18 entfernt der Absorber 28 im Wesentlichen das gesamte strömende NOx. Wenn jedoch ein Gas, das injiziertes Regenerierungsmittel enthält, diesen erreicht, wird das NOx freigesetzt und in N2 umgewandelt in einem Ausmaß, das davon abhängt, ob der Absorber 28 katalysiert ist. Das Gas strömt, wenn es noch Regenerierungsmittel, NOx und O2 enthält, in den SCR-Katalysator 30, in dem diese Reaktanten im Wesentlichen in ein chemisches Gleichgewicht gebracht werden mit den schadstofffreien Gasen. Wenn diese Reaktionen über dem Absorber 28 in ausreichendem Maße ablaufen, wird das den Absorber 28 verlassende Gas in die Atmosphäre abgelassen. Der Absorber 28 und der Katalysator 30 können benachbart zueinander angeordnet sein oder sie können auf einem einzigen Wabenkörper miteinander kombiniert sein.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und System ist es möglich, die europäischen Emissionsvorschriften der Stufe IV zu erfüllen, wobei alle eingestellten Emissionen bequem innerhalb der festgelegten Standards liegen.
  • Die folgenden Beispiele dienen dem besseren Verständnis der Erfindung und sind nur zur Erläuterung angegeben. Es sei darauf hingewiesen, dass die Beispiele 1 und 2 nicht Teil der Erfindung sind und nur zum Zwekke des Vergleichs angegeben sind.
  • Beispiel 1
  • NOx-Fallen-Regenerierung mit Dieseltreibstoff
  • Eine NOx-Falle, umfassend einen Monolithen mit 62 Zellen/cm2 (400 cpsi) und einer Wanddicke von 15 × 10–3 cm (0,006 inch) mit den Maßen 14,4 cm × 15,2 cm (5,66 inch × 6 inch), der einen Überzug trägt, der Barium (13,2%), Platin (1,7%), Rhodium (0,17%) und kleinere Mengenanteile an Aluminiumoxid, Cerdioxid und Zirkoniumdioxid enthält, mit einer Gesamtbeladung von (213,54 g/l (3,5 g/in3) wurde einem CRT®-behandelten Gasstrom aus einem 1,9 l-Direkteinspritzungs-Ansaugdieselmotor (Schwedischer Kraftstoff MK-1) ausgesetzt, der NOx (260 ppm) enthielt, bei einer Katalysator-Einlasstemperatur von 310°C für 30 s, wobei während dieser Zeit er begann, mit NOx gesättigt zu werden. Durch Einleitung von MK-1 Dieselkraftstoff in den Abgasstrom vor der NOx Falle mit einer Rate von 1 g/s für 3 s wurde die NOx-Falle regeneriert, sodass sie in der Lage war, wieder NOx zu speichern. Die ursprünglichen Betriebsbedingungen wurden wieder hergestellt, wodurch die gleiche Menge an NOx gespeichert wurde, und dieses Verfahren wurde häufig wiederholt, ohne dass die NOx-Kapazität der Falle verschlechtert (beeinträchtigt) wurde.
  • Beispiel 2
  • NOx-Fallen-Regenerierung durch EGR + Treibstoff-Injektion
  • Eine NOx-Falle wie in Beispiel 1 wurde einem CRT®-behandelten Gasstrom ausgesetzt, der NOx (145 ppm) enthielt, bei einer Katalysator-Einlasstemperatur von 220°C für 30 s, wobei er während dieser Zeit NOx speicherte. Der Motor war der gleiche wie in Beispiel 1 mit EGR, um die Sauerstoff-Konzentration in dem Gasstrom zu verringern. Dem Abgasstrom vor der NOx-Falle wurde MK-1-Dieseltreibstoff in einer Rate von 1 g/s 1,5 s lang zugeführt, um die NOx-Falle zu regenerieren; sie war dann in der Lage, wieder NOx zu speichern. Die ursprünglichen Betriebsbedingungen wurden wieder hergestellt, wodurch die gleiche Menge NOx gespeichert wurde, und dieses Verfahren wurde mehrfach wiederholt, ohne dass die NOx-Kapazität der Falle verschlechtert (beeinträchtigt) wurde.
  • Analoge erfolgreiche Versuche wurden bei anderen Temperaturen zwischen 180 und 330°C zugeführt, wobei die Treibstoff-Injektion für unterschiedliche Zeitspannen durchgeführt wurde.
  • Beispiel 3
  • NOx-Fallen-Regenerierung mit Ammoniak
  • (a) Eine NOx-Falle wie in Beispiel 1, die jedoch auch Palladium (1,7%) enthielt, wurde einem Gasstrom ausgesetzt, der NOx (100 ppm), O2 (9,55%), CO2 (8,2%) und H2O (9%) enthielt, bei Katalysator-Einlaßtemperaturen von 200 bis 300°C für 60 s, wobei während dieser Zeit er sich mit gespeicheretem NOx zu sättigen begann. Nach dem Einführen von Ammoniak (500 ppm) und dem Abstellen von O2 für 60 s war die NOx-Falle regeneriert, sodass sie in der Lage war, wieder NOx zu speichern. Die ursprünglichen Betriebsbedingungen wurden wieder hergestellt wie in Beispiel 1.
  • In jedem der oben genannten Beispiele wurde das NOx-Fallen-Auslassgas während der Regenerationsperiode angereichert und für die Zwecke der Beispiele 1 und 2 war das der Fall bei einer Temperatur, bei der der Pt/Rh-3-Wege-Katalysator das darin enthaltene NOx, HC und CO zersetzen würde.
  • (b) Der im Abschnitt (a) beschriebene Versuch wurde wiederholt, jedoch mit dem Unterschied, dass für jedes Temperaturniveau der Gasstrom mit abgestellter O2-Beschickung aufrechterhalten wurde und Ammoniak nur lang genug injiziert wurde, um die Temperatur zu stabilisieren; dadurch wurde ebenfalls der NOx-Absorber vollständig regeneriert. Dann wurde die O2-Zuführung wieder aufgenommen, am Anfang für 60 s, ohne Ammoniak-Injektion (NOx-Absorption), dann für 60 s zusammen mit Ammoniak (Regenerierung); dieser Wechsel wurde 300 s lang aufrechterhalten.
  • Aufeinanderfolgende 300 s-Versuche wurden bei abgestuften Temperaturen durchgeführt. Die Auslass-Gehalte an NOx in Vol./Vol-ppm betrugen: 150–170°C: 30–40 200°C: 30 250°C: 25 300°C: 25 ansteigend auf 45 350°C: 25 ansteigend auf 100
  • Daraus geht hervor, dass bei einer Temperatur über 300°C eine beträchtliche Nebenreaktion von Ammoniak zu NOx auftritt. Bei 150 bis 300°C sind jedoch die Absorption von NOx und die Regenerierung mit Ammoniak, auch in Abwesenheit von O2, wirksam.
  • In jedem der obigen Beispiele wurde das NOx-Fallen-Auslassgas während der Regenerierungsperiode angereichert und bei einer Temperatur, bei der ein Pt/Rh-3-Wege-Katalysator das darin enthaltene NOx, HC und CO zersetzen würde.
  • (c) Zur Erläuterung der Injektion von Ammoniak stromaufwärts von dem Filter und der Verwendung des Ammoniak-Vorläufers Harnstoff wurde ein Teil-System, bestehend aus der Einrichtung 14 (Oxidationskatalysator) und der Einrichtungen 16 (nicht-katalysierter Cordierit-Rußfilter) aufgebaut und zwischen 14 und 16 mit einem Sprüh-Injektor ausgestattet, der aus einem Reservoir mit einer 32 gew./gew.-%igen wässrigen Harnstoff-Lösung beschickt wurde. Das System enthielt Sensoren für NOx und NO am Motorauslass und am Auslass 16. In den Einlass 14 wurde das Abgas eines 10 l Volvo-Dieselmotors eingeleitet. Die NOx-Gehalte wurden am Anfang ohne Harnstoff-Injektion gemessen, dann wurden sie in Zeitabständen während der Harnstoff-Injektion in einer ungefähren Äquivalenz zu dem NOx in dem Gas, in dem es aufgenommen wurde, und dann nach dem Abstoppen der Hamstoff-Injektion gemessen. Die Versuche wurden bei Temperaturen in dem Bereich von 225 bis 350°C durchgeführt. Die Gasanalysen für 290°C können als typisch angesehen werden und sie waren wie folgt, gemessen in Vol/Vol.-ppm:
  • Figure 00080001
  • Daraus geht hervor, dass die Injektion von Harnstoff den NOx-Gehalt des Gases um nur etwa 25% gesenkt hat, wobei etwa 75% des aus dem Harnstoff stammenden Ammoniaks für die Verwendung stromabwärts von dem Filter 16 zur Verfügung standen. In einem System, in dem Ammoniak einen NOx-Absorber regenerieren soll, kann das Verhältnis von Ammoniak zu NOx am Einlass von 16 auf einen "Wert" eingestellt werden, d. h. auf einen Wert, der viel höher ist als der stöchiometrische Wert und es würde genügend Ammoniak den NOx-Absorber erreichen. Ein solcher "Spike" von Ammoniak, insbesondere wenn es in Form von Harnstoff zugegeben wird, würde auch in ausreichendem Umfang die Reaktion über dem Oxidationskatalysator 14 abstoppen.

Claims (19)

  1. System (10) zur Behandlung eines Verbrennungsabgases, das umfasst: einen Katalysator (14) für die Oxidation von NO zu NO2; einen Filter (16) stromabwärts von dem Oxidationskatalysator zum Abscheiden (Sammeln) von Ruß und zum Zurückhalten desselben für die Verbrennungsreaktion mit dem NO2; einen NOx-Absorber (28) stromabwärts von dem Filter, wobei der NOx-Absorber ein festes Absorbens umfasst; Einrichtungen (18, 22, 24) zur intermittierenden Einführung eines NOx spezifischen Reaktanten stromaufwärts von dem NOx-Absorber, um den NOx-Absorber zu regenerieren; und einen selektiven katalytischen Reduktions (SCR)-Katalysator (30) stromabwärts von den Einführungs-Einrichtungen.
  2. System nach Anspruch 1, das einen Vorrat für den NOx-spezifischen Reaktanten umfasst.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2, worin der SCR-Katalysator mit dem NOx-Absorber kombiniert ist.
  4. System nach Anspruch 1, 2 oder 3, worin der SCR-Katalysator in einem getrennten Bett stromabwärts von dem NOx-Absorber angeordnet ist.
  5. System nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, worin der NOx-Absorber umfasst: (a) Verbindungen von Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Metallen der Seltenen Erden und Übegangsmetallen oder ein gemischtes Oxid von jeweils zwei oder mehr derselben; und/oder (b) Zeolithe, absorbierende Kohlearten und/oder Oxide mit einer großen spezifischen Oberfläche.
  6. System nach Anspruch 5, worin die Mischoxide umfassen Ba-Cu-O, MnO2-BaCuO2, gegebenenfalls enthaltend CeO2, Y-Ba-Cu-O oder Y-Sr-Co-O.
  7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin der SCR-Katalysator Vanadinoxid/Titandioxid und/oder ein oder mehrere Platingruppenmetalle umfasst.
  8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die Einführungseinrichtung so angeordnet ist, dass der Reaktant stromabwärts von dem Filter eingeführt wird.
  9. System nach Anspruch 8, worin die Einführungseinrichtung so angeordnet ist, dass der Reaktant stromabwärts von dem Oxidationskatalysator eingeführt wird.
  10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die Einführungseinrichtung so angeordnet ist, dass der Reaktant stromabwärts von dem Filter eingeführt wird.
  11. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der Filter katalysiert ist.
  12. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der NOx-spezifische Reaktant Ammoniak oder ein Vorläufer davon oder Hydrazin ist.
  13. System nach Anspruch 12, worin der Ammoniak-Vorläufer Harnstoff oder eine wässrige Harnstoff-Lösung ist.
  14. Dieselmotor, der ein System nach einem der vorhergehenden Ansprüche enthält.
  15. Motor nach Anspruch 14, bei dem es sich um einen Turbo-aufgeladenen Direkteinspritz-Motor handelt.
  16. Verfahren zum Behandeln eines Verbrennungsabgases, das CO, Kohlenwasserstoffe (HC), NO, O2, Ruß und nicht-reaktionsfähige Gase enthält, wobei das Verfahren die folgenden Stufen umfasst: (i) Katalysieren der Oxidation von NO zu NO2; (ii) Abscheiden (Sammeln) von Ruß auf einem Filter; (iii) Verbrennen des gesammelten Rußes durch Reaktion mit NO2 und möglicherweise auch mit O2, das nach der Stufe (i) übrig geblieben ist; (iv) Entfernen von NOx aus dem Gas, das am Ende der Stufe (iii) erhalten wird, durch Inkontaktbringen desselben mit einem regenerierbaren NOx-Absm orbens; (v) intermittierendes Regenerieren des Absorbens durch Injizieren eines NOx-spezifischen Reaktanten stromaufwärts von dem Absorbens; und (vi) Inkontaktbringen eines selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysators mindestens während der Stufe (v) mit dem Gas, das am Ende der Stufe (v) erhalten wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, worin der NOx-spezifische Reaktant injiziert wird in: (a) ein mageres Abgas, wie es von dem Motor gebildet wird, oder in das Produkt einer vorhergehenden Stufe der Abgas-Behandlung; oder (b) in ein Gas, das abgemagert wird, wenn der NOx-spezifische Reaktant zusammen mit Luft injiziert wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, worin der NOx-spezifische Reaktant Ammoniak oder Hydrazin ist und als solcher und/oder in Form einer Vorläufer-Verbindung, die in situ dazu zersetzt werden kann, injiziert wird.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, worin der Vorläufer Harnstoff oder eine wässrige Harnstoff-Lösung ist.
DE69916312T 1998-10-12 1999-10-04 Verfahren und vorrichtung zur behandlung von verbrennungsabgasen Expired - Lifetime DE69916312T2 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB9822083A GB9822083D0 (en) 1998-10-12 1998-10-12 Emission control
GB9822083 1998-10-12
GB9917042A GB9917042D0 (en) 1998-10-12 1999-07-21 Emission control
GB9917042 1999-07-21
PCT/GB1999/003281 WO2000021647A1 (en) 1998-10-12 1999-10-04 Process and apparatus for treating combustion exhaust gas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69916312D1 DE69916312D1 (de) 2004-05-13
DE69916312T2 true DE69916312T2 (de) 2005-03-17

Family

ID=26314487

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69916312T Expired - Lifetime DE69916312T2 (de) 1998-10-12 1999-10-04 Verfahren und vorrichtung zur behandlung von verbrennungsabgasen

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6863874B1 (de)
EP (1) EP1128895B1 (de)
JP (1) JP2002539348A (de)
AT (1) AT263616T (de)
AU (1) AU6111799A (de)
DE (1) DE69916312T2 (de)
WO (1) WO2000021647A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008037156A1 (de) 2008-08-08 2010-02-18 Audi Ag Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung eines Abgasstroms einer magerlauffähigen Brennkraftmaschine
DE102006008400B4 (de) * 2006-02-21 2015-06-03 Fev Gmbh Direkteinspritzende, fremdgezündete Verbrennungskraftmaschine mit SCR-Katalysator und Verfahren hierfür

Families Citing this family (83)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9913331D0 (en) * 1999-06-09 1999-08-11 Johnson Matthey Plc Treatment of exhaust gas
DE10020170C1 (de) * 2000-04-25 2001-09-06 Emitec Emissionstechnologie Verfahren zum Entfernen von Rußpartikeln aus einem Abgas und zugehöriges Auffangelement
DE10020555A1 (de) * 2000-04-27 2001-10-31 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen eines Verbrennungsmotors
DE10026696A1 (de) * 2000-05-30 2001-12-20 Emitec Emissionstechnologie Partikelfalle
GB0013609D0 (en) * 2000-06-06 2000-07-26 Johnson Matthey Plc Emission control
GB0013607D0 (en) * 2000-06-06 2000-07-26 Johnson Matthey Plc Emission control
FI114731B (fi) * 2000-07-05 2004-12-15 Kemira Metalkat Oy Järjestelmä ja menetelmä pakokaasujen puhdistamiseksi
US20020007629A1 (en) * 2000-07-21 2002-01-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Device for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine
US6826906B2 (en) 2000-08-15 2004-12-07 Engelhard Corporation Exhaust system for enhanced reduction of nitrogen oxides and particulates from diesel engines
GB0021118D0 (en) * 2000-08-29 2000-10-11 Johnson Matthey Plc Exhaust system for lean-burn engines
US7021049B2 (en) * 2000-09-29 2006-04-04 Ford Global Technologies, Llc Vehicle sulfur oxide trap and related method
DE10054877A1 (de) 2000-11-06 2002-05-29 Omg Ag & Co Kg Abgasreinigungsanlage für die selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden unter mageren Abgasbedingungen und Verfahren zur Abgasreinigung
US7829033B2 (en) * 2003-07-03 2010-11-09 Fuel Tech, Inc. Selective catalytic reduction of NOx enabled by sidestream urea decomposition
GB0104682D0 (en) * 2001-02-26 2001-04-11 Johnson Matthey Plc Gas treatment using ammonia
DE10113947B4 (de) * 2001-03-22 2004-03-25 Daimlerchrysler Ag Verfahren zur Verringerung des Stickoxidgehalts im Abgas einer im Mager-Fett-Wechsel betreibbaren Brennkraftmaschine
DE10128414A1 (de) * 2001-06-12 2002-12-19 Daimler Chrysler Ag Abgasreinigungsanlage mit Reduktionsmittelversorgung
US7832203B2 (en) 2001-10-27 2010-11-16 Johnson Matthey Public Limited Company Exhaust system for a lean burn internal combustion engine
GB0125890D0 (en) * 2001-10-27 2001-12-19 Johnson Matthey Plc Exhaust system for an internal combustion engine
US7264785B2 (en) 2001-12-20 2007-09-04 Johnson Matthey Public Limited Company Selective catalytic reduction
DE10207986A1 (de) * 2002-02-25 2003-09-04 Daimler Chrysler Ag Abgasreinigungsanlage für eine Brennkraftmaschine
GB0220645D0 (en) * 2002-09-05 2002-10-16 Johnson Matthey Plc Exhaust system for a lean burn ic engine
DE10242303A1 (de) * 2002-09-12 2004-03-18 Robert Bosch Gmbh Abgasreinigungsanlage und Verfahren zur Reinigung von Absagen
US7175821B2 (en) * 2002-09-30 2007-02-13 Tronox Llc Reactor and process for reducing emissions of CO and NOx
US7332135B2 (en) * 2002-10-22 2008-02-19 Ford Global Technologies, Llc Catalyst system for the reduction of NOx and NH3 emissions
DE10254764A1 (de) * 2002-11-22 2004-06-03 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Abgasanlage
DE10300298A1 (de) * 2003-01-02 2004-07-15 Daimlerchrysler Ag Abgasnachbehandlungseinrichtung und -verfahren
GB0305415D0 (en) * 2003-03-08 2003-04-16 Johnson Matthey Plc Exhaust system for lean burn IC engine including particulate filter and NOx absorbent
JP4052178B2 (ja) * 2003-05-15 2008-02-27 日産自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US7374735B2 (en) * 2003-06-05 2008-05-20 General Electric Company Method for nitrogen oxide reduction in flue gas
CA2527006A1 (en) 2003-06-18 2004-12-29 Johnson Matthey Public Limited Company System and method of controlling reductant addition
GB0314245D0 (en) * 2003-06-18 2003-07-23 Johnson Matthey Plc Engine exhaust gas treatment
EP1766201A1 (de) * 2004-06-18 2007-03-28 Johnson Matthey Public Limited Company Reduktionsmittelzugabe in ein ein nox-absorptionsmittel umfassendes abgassystem
US20050047982A1 (en) * 2003-08-29 2005-03-03 Berriman Lester P. Engine emissions nox reduction
US7490464B2 (en) * 2003-11-04 2009-02-17 Basf Catalysts Llc Emissions treatment system with NSR and SCR catalysts
DE602004016229D1 (de) 2004-10-11 2008-10-09 Volvo Lastvagnar Ab System und verfahren zur verringerung von stickoxiden aus durch verbrennungsmotoren mit magerer verbrennung erzeugten abgasen
US20060168948A1 (en) * 2005-02-02 2006-08-03 Lifeng Xu Alumina-based lean NOx trap system and method of use
US20060168949A1 (en) * 2005-02-02 2006-08-03 Lifeng Xu Alumina-based lean NOx trap system and method of use in dual-mode HCCI engines
US20060179825A1 (en) * 2005-02-16 2006-08-17 Eaton Corporation Integrated NOx and PM reduction devices for the treatment of emissions from internal combustion engines
DE102005013707A1 (de) * 2005-03-24 2006-09-28 Daimlerchrysler Ag Kraftfahrzeug mit Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
US8327631B2 (en) * 2005-03-28 2012-12-11 Sal Caro Air pollution control system for ocean-going vessels
US20060236680A1 (en) * 2005-04-26 2006-10-26 Wenzhong Zhang Method for regenerating a diesel particulate filter
US8115373B2 (en) 2005-07-06 2012-02-14 Rochester Institute Of Technology Self-regenerating particulate trap systems for emissions and methods thereof
US7251929B2 (en) * 2005-07-07 2007-08-07 Eaton Corporation Thermal management of hybrid LNT/SCR aftertreatment during desulfation
US20070012032A1 (en) * 2005-07-12 2007-01-18 Eaton Corporation Hybrid system comprising HC-SCR, NOx-trapping, and NH3-SCR for exhaust emission reduction
US20080256933A1 (en) * 2005-09-12 2008-10-23 Gary Black Internal Combustion Engine Having On-Board Electrolyzer And Method Of Using Same
DE102005059451A1 (de) * 2005-12-13 2007-06-21 Volkswagen Ag Verfahren zur Reduzierung der NOx-Emission von Dieselmotoren
US7862640B2 (en) 2006-03-21 2011-01-04 Donaldson Company, Inc. Low temperature diesel particulate matter reduction system
JP4715581B2 (ja) * 2006-03-24 2011-07-06 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システム
JP5373255B2 (ja) * 2006-05-29 2013-12-18 株式会社キャタラー NOx還元触媒、NOx還元触媒システム、及びNOx還元方法
US20080016850A1 (en) * 2006-07-21 2008-01-24 Eaton Corporation Simultaneous LNT and DPF regeneration
US7726118B2 (en) * 2006-09-18 2010-06-01 Ford Global Technologies, Llc Engine-off ammonia vapor management system and method
US7673446B2 (en) * 2007-01-29 2010-03-09 Caterpillar Inc. Dual path exhaust emission control system
US20080196398A1 (en) * 2007-02-20 2008-08-21 Eaton Corporation HC mitigation to reduce NOx spike
US7810315B2 (en) * 2007-02-20 2010-10-12 Eaton Corporation LNT regeneration strategy to reduce NOx spike
JP2008223641A (ja) * 2007-03-13 2008-09-25 Yamaha Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置
JP4894615B2 (ja) * 2007-05-15 2012-03-14 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
WO2008144385A2 (en) * 2007-05-15 2008-11-27 Donaldson Company, Inc. Exhaust gas flow device
US8176729B2 (en) * 2008-03-06 2012-05-15 GM Global Technology Operations LLC Perturbation control strategy for low-temperature urea SCR NOx reduction
US8071037B2 (en) * 2008-06-25 2011-12-06 Cummins Filtration Ip, Inc. Catalytic devices for converting urea to ammonia
GB2465151A (en) * 2008-11-05 2010-05-12 Agco Sa Engine exhaust treatment unit
US8459012B2 (en) * 2008-11-19 2013-06-11 Caterpillar Inc. Method for purging a dosing system
DE102008063488A1 (de) * 2008-12-17 2010-06-24 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Verfahren und Vorrichtung zur tropfenförmigen Zugabe eines flüssigen Reduktionsmittels in eine Abgasleitung
EP2358982B1 (de) 2008-12-17 2017-11-08 Donaldson Company, Inc. Flussvorrichtung für ein abgassystem
WO2010140262A1 (ja) * 2009-06-03 2010-12-09 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US20110002376A1 (en) * 2009-07-01 2011-01-06 Wham! Inc. Latency Minimization Via Pipelining of Processing Blocks
US8371108B2 (en) * 2009-07-29 2013-02-12 Ford Global Technologies, Llc Twin turbo diesel aftertreatment system
CN102713188B (zh) 2010-01-12 2015-08-05 唐纳森公司 排气处理系统的流动装置
ES2569923T3 (es) 2010-01-25 2016-05-13 Peugeot Citroën Automobiles SA Dispositivo de postratamiento de los gases de escape de un motor de combustión interna
US8763369B2 (en) * 2010-04-06 2014-07-01 GM Global Technology Operations LLC Apparatus and method for regenerating an exhaust filter
DE102010014468B4 (de) * 2010-04-09 2013-10-31 Umicore Ag & Co. Kg Verfahren zur Verminderung von Lachgas bei der Abgasnachbehandlung von Magermotoren
US9308496B2 (en) 2010-04-23 2016-04-12 General Electric Company System and method for controlling and reducing NOx emissions
US7914747B1 (en) * 2010-04-23 2011-03-29 General Electric Company System and method for controlling and reducing NOx emissions
US9670811B2 (en) 2010-06-22 2017-06-06 Donaldson Company, Inc. Dosing and mixing arrangement for use in exhaust aftertreatment
CN102908846A (zh) * 2011-08-05 2013-02-06 李启仁 烟气环保净化分离装置
CN102512841A (zh) * 2012-01-04 2012-06-27 安庆五宁精细化工有限责任公司 浓硝酸稀释尾气的吸收方法
US8938954B2 (en) 2012-04-19 2015-01-27 Donaldson Company, Inc. Integrated exhaust treatment device having compact configuration
US9266092B2 (en) 2013-01-24 2016-02-23 Basf Corporation Automotive catalyst composites having a two-metal layer
WO2014127264A1 (en) 2013-02-15 2014-08-21 Donaldson Company, Inc. Dosing and mixing arrangement for use in exhaust aftertreatment
CN103537161B (zh) * 2013-11-04 2016-08-17 圣象实业(江苏)有限公司 一种封蜡线气体处理装置
CN103551003B (zh) * 2013-11-08 2015-09-09 中国恩菲工程技术有限公司 淋洗设备
DE212015000170U1 (de) 2014-06-30 2017-02-14 Haldor Topsoe A/S Abgasnachbehandlungssystem für einen Dieselmotor
KR101488198B1 (ko) 2014-12-26 2015-02-06 한국에너지기술연구원 다기능성 배기가스 정화필터 및 이를 이용한 배기가스 정화장치
DK178859B1 (en) * 2015-07-09 2017-04-03 Haldor Topsøe As Method for the removal of particulate matter and noxious compounds from engine exhaust gas

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62117620A (en) 1985-11-19 1987-05-29 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd Method for removing nitrogen oxide contained in exhaust gas of gasoline engine
US4902487A (en) 1988-05-13 1990-02-20 Johnson Matthey, Inc. Treatment of diesel exhaust gases
JPH0559942A (ja) * 1991-08-29 1993-03-09 Toyota Motor Corp コールドhc吸着除去装置
JP2605586B2 (ja) 1992-07-24 1997-04-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US5406790A (en) 1992-12-11 1995-04-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification device for an engine
JP3311051B2 (ja) * 1992-12-16 2002-08-05 日本碍子株式会社 排気ガス浄化方法及び装置
FR2699524B1 (fr) * 1992-12-21 1995-02-10 Rhone Poulenc Chimie Composition à base d'un oxyde mixte de cérium et de zirconium, préparation et utilisation.
CA2138133C (en) 1993-04-28 2002-04-23 Kazuo Tsuchitani Method for removal of nitrogen oxides from exhaust gas
EP0628706A3 (de) * 1993-06-10 1995-01-04 Inco Ltd
JP2984528B2 (ja) * 1993-10-04 1999-11-29 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2937738B2 (ja) * 1994-04-05 1999-08-23 エヌ・エス・エンジニアリング株式会社 排煙脱硝装置の還元剤噴霧装置
AT187226T (de) * 1994-09-13 1999-12-15 Siemens Ag Verfahren und einrichtung zum einbringen von flüssigkeit in eine abgasreinigungsvorrichtung
US5772972A (en) * 1995-01-09 1998-06-30 Ford Global Technologies, Inc. Catalyst/hydrocarbon trap hybrid system
JP3899534B2 (ja) * 1995-08-14 2007-03-28 トヨタ自動車株式会社 ディーゼル機関の排気浄化方法
US5727385A (en) 1995-12-08 1998-03-17 Ford Global Technologies, Inc. Lean-burn nox catalyst/nox trap system
JP3557815B2 (ja) * 1996-11-01 2004-08-25 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE19653756C2 (de) 1996-12-20 1999-01-14 Porsche Ag Neue Regelstrategie für einen NOx-Speicher
JP3645704B2 (ja) 1997-03-04 2005-05-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
GB9801023D0 (en) * 1998-01-19 1998-03-18 Johnson Matthey Plc Combatting air pollution
US6199375B1 (en) * 1999-08-24 2001-03-13 Ford Global Technologies, Inc. Lean catalyst and particulate filter control system and method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006008400B4 (de) * 2006-02-21 2015-06-03 Fev Gmbh Direkteinspritzende, fremdgezündete Verbrennungskraftmaschine mit SCR-Katalysator und Verfahren hierfür
DE102008037156A1 (de) 2008-08-08 2010-02-18 Audi Ag Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung eines Abgasstroms einer magerlauffähigen Brennkraftmaschine

Also Published As

Publication number Publication date
EP1128895B1 (de) 2004-04-07
AU6111799A (en) 2000-05-01
DE69916312D1 (de) 2004-05-13
AT263616T (de) 2004-04-15
WO2000021647A1 (en) 2000-04-20
US6863874B1 (en) 2005-03-08
JP2002539348A (ja) 2002-11-19
EP1128895A1 (de) 2001-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6177200B2 (ja) Scr濾過器を用いた排気処理システムおよび方法
JP2018159380A (ja) 車両ポジティブ点火内燃機関用排気システム
US10316739B2 (en) Method and device for the purification of diesel exhaust gases
RU2608998C2 (ru) Монолитная подложка с катализатором scr
ES2699720T3 (es) Catalizadores diésel de cuatro vías y métodos de uso
JP5814333B2 (ja) 排気処理方法
EP2616647B1 (de) Katalysator zur entfernung von stickoxiden aus dem abgas von dieselmotoren
JP5528195B2 (ja) リーンバーンエンジン用排気機構
CN102159807B (zh) 用于稀燃内燃发动机的排气系统
JP5110954B2 (ja) 選択還元型触媒を用いた排気ガス浄化触媒装置並びに排気ガス浄化方法
RU2583374C2 (ru) Объединенные катализатор удаления просочившегося аммиака и катализатор экзотермического окисления углеводородов
KR101569940B1 (ko) 피독 내성을 갖는 자동차 배기 가스 처리 촉매 및 자동차 배기 가스의 처리 방법
JP5041567B2 (ja) ゾーンが複数備わっている接触トラップおよびそれの製造および使用方法
US8800268B2 (en) Zone coated filter, emission treatment systems and methods
EP1060004B2 (de) Verbesserungen der schadstoffregelung
KR100981338B1 (ko) 내연기관의 배기정화장치
ES2522965T3 (es) Materiales de almacenamiento de NOx y trampas resistentes al envejecimiento térmico
US8057768B2 (en) Device for the purification of diesel exhaust gases
US7097817B2 (en) Method for treating soot-containing exhaust
US7264785B2 (en) Selective catalytic reduction
KR20140110933A (ko) Pgm 성분과 scr 촉매를 포함하는 린번 ic 엔진을 위한 배기 시스템
US8512658B2 (en) Method of depleting nitrous oxide in exhaust gas after-treatment for lean-burn engines
US7799298B2 (en) Catalyst arrangement and method of purifying the exhaust gas of internal combustion engines operated under lean conditions
DE60117379T2 (de) Reaktor zur abgasbehandlung
EP1600612B1 (de) Verfahren zur Entfernung von Stickoxiden und Russpartikeln aus dem mageren Abgas eines Verbrennungsmotors und Abgasreinigungssystem hierfür

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8328 Change in the person/name/address of the agent

Representative=s name: KROHER, STROBEL RECHTS- UND PATENTANWAELTE, 80336

8328 Change in the person/name/address of the agent

Representative=s name: DR. SCHOEN & PARTNER, 80336 MUENCHEN