DK170361B1 - Fremgangsmåde og anlæg til behandling af dieseludstødningsgasser - Google Patents

Description

i DK 170361 B1

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde, ved hvilken dieseludstødningsgas, der indeholder bl.a. NO og uforbrændt carbon, ledes gennem et filter til fjernelse af parti-kelformigt materiale derfra inden udledning, og hvor partikel-5 formigt materiale, der er aflej ret på filteret, forbrændes.

Opfindelsen angår også et anlæg til udøvelse af fremgangs- måden, hvilket anlæg er ejendommeligt ved det i krav 9' s kendetegnende del angivne.

Det er almindeligt kendt inden for teknikken at lede udstød-10 ningsgasser fra dieselmotorer gennem et filter for at fjerne partikelformigt materiale (sod eller andre carbonholdige faste bestanddele) i gassen, inden gassen ledes ud i atmosfæren. Dette opnås generelt ved at anbringe et filter, f.eks. et rustfrit ståltrådsnet, der almindeligvis indbefatter en kata-15 lysator, idet formålet med katalysatoren er at lette forbrændingen af partiklerne, der opsamles på filteret. Sådan forbrænding er ønskelig for at undgå filtertilstopning og opbygningen af uønsket modtryk som et resultat af opsamlingen af sod eller lignende partikelformigt materiale på filtret.

20 Konventionelle filtersystemer lider af et antal ulemper. Således er der f.eks. ved de nuværende tilgængelige systemer et problem med hensyn til effektiv forbrænding af partikelformigt -dieselmateriale ved normale gastemperaturer på 300°C eller derunder. Selv om temperaturen af dieseludstødningsgas kan 25 være så høj som 500°C, er den generelt betydeligt lavere, f.eks. 300°C eller derunder, og som tidligere nævnt er konventionelle filterarrangementer ikke særligt effektive til forbrænding af partikelformigt materiale ved så lave temperaturer. Dér kan anvises midler til at forøge udstødningsgassens 30 temperatur til over 300°C for at lette forbrændingen af det opsamlede partikelformige materiale, men dette skaber andre besværligheder. Yderligere har tidligere arrangementer lidt af en væsentlig dannelse af svovlsyre, der kondenserer under dannelse af uønskede sulfatpartikler.

2 DK 170361 B1

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe en fremgangsmåde til effektiv forbrænding og fjernelse af partikelformigt carbonmateriale, der opsamles på filteret selv ved lave temperaturer, f.eks. 225-300°C. Endnu et formål er at minimere dan-5 nelsen af svovlsyre og sulfatpartikler samt at fjerne Ν0χ fra udstødningsgassen. *

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at den omfatter forbrænding af det partikelformige materiale med en gas indeholdende N02, idet gassen, der indeholder N02, til-10 vejebringes ved først at lede dieseludstødningsgassen, der indeholder NO, gennem en katalysator for at omdanne NO til no2.

Det N02, der kræves til dette formål, dannes katalytisk i selve udstødningsgassen, før den ledes med strømmen til filte-15 ret, på hvilket partikelformigt dieselmateriale fanges, idet N02-oxidationsmidlet tjener til effektivt at forbrænde det opsamlede partikelformige materiale ved lav temperatur og således reducere modtrykket, der normalt forårsages af aflejring af partikelformig materiale på filteret. Herved opnås, at 20 N02-gassen forbrænder det partikelformige sodmateriale på filteret ifølge de nedenstående reaktioner: NO + l/202 N02 (a) N02 + C -> NO t + CO t (b) * N2 t + C02 f (c) 25 Det skal bemærkes, at kombinationen af reaktionerne (a) og (c) både tilvejebringer fjernelsen af NO fra dieseludstødningsgassen samt tilvejebringer det til sodfjernelse nødvendige N02.

Det er specielt nyttigt at anvende N02-gassen i kombination med vanddamp, da denne kombination ser ud til at give specielt 30 effektive resultater til fjernelse af carbonmaterialet.

3 DK 170361 B1 NO2-oxidationsmiddelgassen, der anvendes til at forbrænde det partikelformige materiale på filteret, dannes katalytisk ved indledningsvis at lede dieseludstødningsgassen gennem en katalytisk konverter placeret opstrøms for filteret. Udstødnings-5 gassen indbefatter almindeligvis en signifikant mængde NO, 02, CO, C02, H20 og S02 såvel som uforbrændte hydrocarboner og carbonholdigt partikelformigt materiale. Den vigtige bestanddel er imidlertid NO, der, ifølge opfindelsen, omdannes til N02-oxidationsmidlet, der er nødvendigt til forbrænding af 10 partikelformigt materiale på filteret. Fortrinsvis vil N02~ mængden i gassen, som den tilføres til filteret, være i intervallet fra 100 til 2.000 ppm, selv om det skal forstås, at N02-indholdet kan varieres betydeligt inden for og uden for dette interval. Den væsentlige pointe er, at der er nok N02 i 15 gassen, der tilføres til filteret, til effektivt at forbrænde aflej ret carbonsod og lignende partikelformigt materiale.

I en foretrukken udførelsesform ledes dieseludstødningsgassen gennem en monolitkatalysator (f.eks. en keramisk bikage) med lille tryktab overtrukket med platin (Pt) eller andre metaller 20 af platingruppen (PGM), hvorved NO i udstødningsgassen katalytisk omdannes til N02 ved reaktion med oxygen. Den således behandlede gas ledes derefter med strømmen gennem et trådnetfilter for partikelformigt materiale, der, hvis det ønskes, indeholder en katalysator. Denne katalysator kan simpelthen om-25 fatte et konventionelt tyndt overtræk (eng: washcoat) af aluminiumoxid. Alternativt kan katalysatorer af uædelt metal benyttes. Specielt gode resultater opnås, hvis filteret indbefatter en katalysator til forbrænding af partikelformigt materiale ved høj temperatur, typisk en katalysator omfattende 30 lanthan, cæsium og vanadiumpentoxid (La/Cs/V205) eller lignende, til at forbrænde partikelformigt materiale, der opsamles på filteret. Det må forstås, at det katalytisk dannede oxidationsmiddel ikke nødvendigvis er rent N02. Det kan helt eller delvis være N205, N20 eller lignende oxidationsmidler 35 hidrørende fra NO i dieseludstødningen. Af bekvemmelighedshensyn omtales oxidationsmidlet heri simpelthen som N02.

4 DK 170361 B1

Som bemærket tidligere opnås specielt gode resultater, hvis forbrændingen udføres i nærværelsen af små mængder tilsat vand (f.eks. 0,5% til 10%, baseret på gassens totale volumen). Det menes, at vandet kan omdanne noget N02 til HN03, hvilket også 5 ser ud til at lette forbrændingen eller fjernelse af partikel-formigt materiale fra filteret.

Opfindelsen er baseret på den teori, at hvis små mængder N02 og/eller HN03 kan tilvejebringes i dieseludstødningsgas før filteret til opsamling af partikelformigt dieselmateriale, vil 10 N02 og/eller HNO3 absorberes i de på filteret værende carbon- aflejringer, der derefter antændes, og fjernes som uskadeligt N2 og H20, mere effektivt og ved lavere temperaturer, end det ellers ville være tilfældet.

Kendte katalysatorer til fremstilling af N02 ud fra NO og 02 15 kan benyttes til at danne N02-oxidationsmidlet til de foreliggende formål. Sådanne katalysatorer benyttes i stor udstrækning til den katalytiske omdannelse af udstødningsgasser fra biler. Dette indbefatter f.eks. Pt, Pd, Ru, Rh eller kombinationer deraf, pi at ingruppemet aloxider, såsom RI1O3 og lignende.

20 Katalysatoren overtrækkes hensigtsmæssigt på en monolitunderstøtning, f.eks. en keramisk bikubestruktur. Katalysatoren kan imidlertid også benyttes i perle- eller partikelform.

Filteret kan have konventionel form og struktur. Typisk omfatter dette et eller flere trådnet af egnet metal (f.eks.

25 rustfrit stål eller lignende), gennem hvilket gassen ledes. Som tidligere nævnt kan nettet eller tilsvarende indbefatte et overtræk, såsom aluminiumoxid, der letter indfangningen af partikelformigt materiale, eller et overtræk, der fremmer forbrænding ved højere temperatur, f.eks. vanadiumoxid eller for- 30 trinsvis La/Cs/V205. Det skal imidlertid forstås, at opfindel- sen ikke er afhængig af brugen af et trådnetfilter, og at andre tilgængelige alternative filtre til tilbageholdelse af partikelformigt materiale, f.eks. et keramisk vægstrømnings-filter, eller et keramisk skumfilter, kan benyttes.

5 DK 170361 B1

Ved en foretrukken udførelsesfoirm for opfindelsen ledes die-, seludstødning gennem en platinovertrukket monolitkatalysator (keramisk bikubestruktur) med lavt tryktab, indeholdende en katalytisk effektiv mængde platin ved en volumenudskiftnings-5 hastighed (space velocity) på f.eks. op til ca. 60.000 h-"1, til dannelse af N02 ud fra kombinationen af NO og 02 i udstødningsgassen. Den således behandlede gas ledes derefter gennem et konventionelt trådnetfilter til tilbageholdelse af partikelf ormigt dieselmateriale, hvilket filter indeholder et tyndt 10 overtræk af aluminiumoxid eller en katalysator, fortrinsvis La/Cs/V^g, til forbrænding af partikelf ormigt materiale, placeret nedstrøms for monolitten. Gassen, der passerer gennem • filteret, tjener til effektivt at forbrænde sod eller lignende carbonholdige partikler, der aflejres på filteret.

15 Gassens volumenudskiftningshastighed gennem den N02-dannende katalysator og gennem filteret kan varieres i vid udstrækning afhængigt af andre driftsbetingelser, f.eks. katalysatorens karakter. Generelt kan der imidlertid benyttes volumenudskiftningshastigheder på op til 200.000/h til dannelse af N02, mens 20 volumenudskiftningshastigheder på op til 100.000/h benyttes gennem filteret.

Systemet kan indrettes således, at trinnet til dannelse af oxidationsmiddel fungerer kontinuerligt under motorens drift, eller kun fungerer i perioder, når sod akkumuleres på filteret 25 over en ønsket værdi. En egnet indretning til at lede gasstrømmen forbi den N02-dannende katalysator kan tilvejebringes, hvis det oxidationsmiddeldannende trin kun skal udføres i perioder. Dette kan være ønskeligt i det tilfælde, hvor der dannes mere sulfat end ønskeligt.

30 Opfindelsen illustreres ved hjælp af den medfølgende tegning, hvor (1) generelt repræsenterer en keramisk bikagemonolit af konventionel sammensætning, hvis celler kan være overtrukket med et tyndt lag aluminiumoxid bærende f.eks. en Pt-kataly-sator. Et filter eller en udskiller (3) af konventionel ud- 6 DK 170361 B1 formning til tilbageholdelse af partikelformigt materiale, er forbundet til at modtage gas, der forlader (1) via forbindelsespassage (2). Overfladerne af (3), der kommer i kontakt med gas, kan som tidligere nævnt bære en egnet katalysator. En 5 katalysator af uædelt metal foretrækkes almindeligvis til dette formål, især en katalysatortype, der er svovl- eller * sulfatabsorberende.

Ved anvendelse kommer dieseludstødning ind i systemet gennem en åbning (4), behandles i (1) til katalytisk dannelse af N02 10 ud fra NO deri, idet den resulterende gas med det forøgede N02-indhold ledes gennem filteret (3), efter hvilket det ledes ud ved (5). I filteret (3) forbrændes sod eller lignende car-bonholdigt partikelformigt materiale ved en temperatur, der generelt er i størrelsesordenen 250-400°C eller endnu højere, 15 hvis det ønskes, til at omdanne carbonaflejringer til flygtigt CO og/eller C02. Filteret tjener også til effektivt at fange H2S04 eller sulfat, der dannes i systemet.

Der kan være tilstrækkelig vanddamp i gassen, der behandles i (1) , til at give den ønskede vandmængde til at forbedre for-20 brændingen ved filteret. Imidlertid kan vand tilsættes ved (1) eller ved et eller andet punkt, før gassen strømmer ind i filteret (3).

Opfindelsen illustreres, men begrænses ikke af de følgende eksempler.

• 25 EKSEMPEL 1

De følgende forsøgsserier udførtes for at bestemme effekten af forskellige gasser på gasfaseoxidationen ved lav temperatur (< 400°C) af sod, der er opsamlet på en dieselpartikeludskiller. Tidligere undersøgelser har vist, at oxygen alene ikke var ef-30 fektivt ved temperaturer under 400°C.

7 DK 170361 B1

Undersøgelserne udførtes ved brug af et laboratoriestrømnings-reaktor (SCAT-Syntehtic Catalyst Activity Test)-udstyr. Dette system benyttes til at blande en syntetisk udstødningsgas ved brug af komprimerede gasser med rene komponenter og kan ana-5 lysere den resulterende gasblanding før og efter den ledes gennem en lille forsøgskatalysatorprøve.

Til disse forsøg installeredes to elementer i SCAT-strømnings-reaktorsystemet. Det første element var en konventionel keramisk monolitunderstøttet katalysator indeholdende ca. 2,27 10 g/m3 Pt. Monolitkernen var 25,4 mm i diameter og 56,6 mm lang, hvilket ved brug af en strøm på 20 1/min. gav en volumenudskiftningshastighed på ca. 42.000 h-1.

Det andet element, der var anbragt ca. 25,4 mm nedstrøms for monolitten, var en prop af trådnet, der var 25,4 mm i diameter 15 gange 25,4 mm lang. Propperne, der brugtes hertil, var fremstillet fra det samme rustfri ståltrådsnet, der anvendtes til blokkene i fuld størrelse, og var overtrukket med et konventionelt tyndt lag af aluminiumoxid. Der blev ikke anvendt noget ædelmmetal eller anden katalysator til disse propper. Sod 20 aflej redes på disse propper ved at montere dem i et specielt fikstur, der derefter blev fastgjort i udstødningssystemet på en dieselmotor fra en bil, der kørte i en dynamometertest- . celle.

SCAT-strømningsreaktoren indeholdende platinmonolitten, efter 25 hvilken en stærkt tilsodet prop var placeret, blev derefter opvarmet til 300°C i en nitrogenstrøm. Trykforskellen over proppen (målt i cm vandsøjle) blev benyttet som et mål for sodbelastningen på proppen, og reduktionshastigheden i denne trykforskel (målt i cm vand per time) blev benyttet som en in-30 dikator for forbrændingshastigheden af det tilbageholdte partikelf ormige materiale.

Adskillige gaskombinationer indførtes derefter i strømningsreaktoren, og hastigheden af tryktabsformindskelsen måltes. Kon- DK 170361 B1 s centrationen af hver gas (vist nedenfor) holdtes konstant gennem disse undersøgelsesserier:

Oxygen 12% vand 4,5% 5 carbonmonoxid 200 ppm nitrogenoxid 400 ppm svovldioxid 50 ppm nitrogen resten.

Tre undersøgelsesserier blev udført, og de betegnedes som 10 SCAT-kørselsnumrene 6797, 6802 og 6803. Resultaterne af disse undersøgelser vises i tabellerne 1, 2 og 3.

TABEL 1 SCAT-kørsel nr. 6797 cm hastighed 15 Undersø- N2-ba- NO 02 H20 S02 CO H20 cm H20 crelse # lance 400pom 12% 4.5% 50ppm 20Qppm START pr. h.

1 x 239 0 2 xx 236 25 3 x x x 221 81 20 4 xx 196 0 5 X x x 191 76 6 xx xx 173 163 7 xxx 150 71 8 x x 135 10 25 9 x x x 130 0 10 x xx 86 0 11 x x x x x 89 41 12 x x x x 79 41 13 x 74 0 30 14 x x x 71 0 15 X XX 71 0 16 X X XX 74 5 17 X x x 69 13 18 xx xxx X 69 43 TABEL 2 9 DK 170361 B1 SCAT-kørsel nr. 6802

Undersø- ^-ba- SC>2 O2 H2O NO cm H2O hastighed crelse lance 5Qppm 12% 4,5% 40Qppm START cm HoQ/h.

5 1 x 201 0 2 x x 201 10 3 xxx 193 10 4 x x x x 188 10 5 x x x 198 0 10 6 x x xx 198 0 7 xx xx x 175 135 8 x x x X 152 130 9 x x x 122 10 10 x x x 109 0 15 TABEL 3 SCAT-kørsel nr. 6803

Undersø- ^-ba- NO O2 H2O SO2 cm H2O hastighed gelse lance 400ppm 12% 4.5% 50ppm START cm HUO/h.

1 xx 183 0 20 2 x x 175 0 3 xxx 175 61 4 x x x x 147 124 5 x x x x x 117 76 6 x x x x 89 51 25 7 x x x 81 0 8 x x x x 79 28

Det må forstås, at trykforskellen over filteret, som vist i den anden kolonne fra højre i tabellerne 1-3, repræsenterer begyndelsestryktabet over filteret. Den højre kolonne i tabel-30 lerne 1-3 med overskriften "hastighed" viser faldet i tryktabet, som er et resultat af brugen af de viste gasser. Jo 10 DK 170361 B1 større reduktionsværdi, der er vist i denne kolonne, desto større er forbrændingseffekten af den anvendte gas.

Følgende konklusioner kan drages på basis af resultaterne, der er opnået i de ovennævnte undersøgelser: 5 1. oxygen alene kan ikke oxidere det tilbageholdte partikel- formige materiale ved en signifikant hastighed ved 300°C; 2. en kombination af nitrogenoxid og oxygen producerer, når de ledes hen over Pt-katalysatoren, et gasfaseoxidationsmiddel (sandsynligvis N02), der er et effektivt oxidationsmiddel for 10 partikelformige materialer ved 300°C; 3. tilsætningen af vand (sammen med N02 og 02) forbedrer betydeligt hastigheden af tryktabsfaldet; 4. forbrændingshastigheden af det partikelformige materiale, som vist ved trykændringshastigheden, falder samtidigt med, at 15 belastningen af det partikelformige materiale mindskes.

EKSEMPEL2

Eksempel 1 blev gentaget med de følgende ændringer: 1. Rent N02 blev indføjet i gassen; 2. Oxygen opnåedes fra en af to forskellige kilder: 20 a. komprimeret luft fra et standardanlæg indeholdende ca. 0,3% vand; eller b. komprimeret luft af analytisk kvalitet (eng: zero grade) fra en kommercielt tilgængelig gascylinder indeholdende mindre end 3 ppm vand.

11 DK 170361 B1 3. Der anvendtes kun propper uden katalysator med aflej ret-dieselsod, dvs. at platinmonolitkatalysatoren, der benyttedes i eksempel 1, ikke blev taget i brug ved to af undersøgelserne (betegnet som 7169 og 7174) i det nærværende -eksempel. En un-5 dersøgelse (7176) udførtes med en Pt-monolit placeret opstrøms for filteret til opsamling af partikelformigt materiale, og der anvendtes snarere NO end NO2 i gasstrømmen.

Der udførtes tre undersøgelsesserier, der blev betegnet som SCAT-kørselsnumrene 7169, 7174 og 7176. Resultaterne af disse 10 undersøgelser vises i tabellerne 4, 5 og 6. Hastigheden, hvormed trykforskellen aftog, blev forøget ved tilsætningen af ' oxygen (anlægsluft) til N02 i den første undersøgelsesserie (nr. 7169). Dette indikerer, at vand spillede en vigtig rolle i N02/sod-reaktionen.

15 Den anden undersøgelsesserié udformedes til at forsinke indføringen af vand til systemet. Det er opfattelsen, at den højere hastighed, der observeredes ved reaktionen med kun N02 i den første undersøgelsesserie (91 cm H20/h) sammenlignet med den lavere hastighed på 33 cm H20/h, der måltes i anden serie, 20 skyldtes restvand i systemet under den første undersøgelsesserie. Vandets effekt blev bekræftet i den tredje undersøgelses-serie, hvor Pt-monolitten blev benyttet til at fremstille N02 ved omsætning af NO og oxygen, idet reaktionen blev fremmet af vandindholdet i oxygenfødestrømmen.

TABEL 4 12 DK 170361 B1 SCAT-kørsel nr. 7169

Undersø- ^-ba- NO2 NO O2 H2O hastighed qelse # lance 40Qppm 40Qppm 12% 4,5%_cm ^O/h.

5 1 x 0 2 x x 0 3 x x 0 4 x x 0 5 x xxx 0 10 6 x x 81 7 x x x 102 8 x x x 20 TABEL 5 15 SCAT-kørsel nr. 7174

Undersø- N2-ba- N02 02 NO H20 hastighed qelse lance 40Qppm 12% 4QQppm_4.5%_cm HnO/h.

1 x x 33 2 x x x 81 20 3 x x x x 48 4 x x x 13 5 x x x 25 6 x xx x 127 25 7 x x x 152 8 x x x x 58 9 x xxx x 191 10 X x x x x 61 TABEL 6 13 DK 170361 B1

Pt-monolit opstrøms for et filter overtrukket med aluminiumoxid.

SCAT-kørsel nr. 7176 5 Undersø- N2-ba- NO luft af anal. luft af tek- H20 hastighed gelse lance 400ppm kval. nisk kval. 4,5% cm H20/h _(<3ppm H2Q)_(0,3% H20)_ 1 x x x 30 2 x x x 61 10 3 x x xx 107

Konklusioner, der kan drages fra de forestående resultater indbefatter følgende: 1. N02 i sig selv er ikke nødvendigvis tilstrækkelig til at forårsage et signifikant fald i tryktabet; 15 2. Vand og nitrogendioxid sammen forårsager et hurtigt fald i trykket; 3. Nitrogenoxid (NO) hæmmer N02/H20/sod-reaktionen.

EKSEMPEL 3

Formålet ved undersøgelsen, der beskrives i dette eksempel, 20 var at vise, at en platinkatalysator, der er understøttet på en keramisk monolit opstrøms for det ukatalyserede dieselfilter, er. i stand til signifikant at reducere ligevægtstemperaturen af et ukatalyseret filter til tilbageholdelse af partikelf ormigt materiale.

25 Ligevægtstemperaturen ved forbrænding af partikelformigt dieselmateriale defineres inden for rammerne af en fastlagt mo- 14 DK 170361 B1 torundersøgelsesprocedure som den temperatur, ved hvilken trykforskellen over et lille hul, hvorigennem gassen strømmer med stor hastighed, stopper med at forøges. Dvs. hastigheden, ved hvilken oxidationen af det partikelformige materiale er i 5 ligevægt med akkumulationshastigheden af det partikelformige materiale på filtersystemet. Under ligevægtstemperaturen forøges tryktabet over filteret, og over ligevægtstemperaturen falder tryktabet, når det partikelformige materiale brænder.

Dieselfilterkomponenten i de to undersøgte systemer var iden-10 tiske. Hver omfattede seks standardtrådnetblokke, der kun var overtrukket med et tyndt lag aluminiumoxid uden katalysator af nogen art. Det første system bestod af udskiller alene uden katalysator. Det andet system udgjordes af en identisk udskiller uden katalysator, før hvilken var anbragt en katalytisk · 15 konverter indeholdende tre 737 cm^ store keramiske monolit-blokke, hver indeholdende ca. 2 g platin.

Disse systemer undersøgtes på en 2,5 1 Peugeot dieselmotor monteret i en dynamometertestcelle. Standardligevægtsundersøgelser udførtes ved at holde motorhastigheden konstant og 20 gradvist forøge udstødningsgastemperaturen (4°C/min.) ved at øge motorbelastningen. Tryktabet over filteret blev registreret som en funktion af indgangstemperaturen ved udskilleren ved brug af en X-Y-skriver.

Resultaterne af de to ligevægtsundersøgelser vises i fig. 2 og 25 3. Som vist på tegningerne, gav udskilleren alene (fig. 2) en ligevægtstemperatur på 410°C, hvorimod systemet indeholdende platinmonolitten og udskilleren (fig. 3) producerede en ligevægtstemperatur på 275°C. Disse undersøgelser anskueliggør virkningen af at adskille katalysatoren fra filteret til op-30 samling af partikelformigt dieselmateriale, der omtales i nærværende beskrivelse. Disse undersøgelser bekræfter også SCAT-resultaterne og viser endvidere, at opfindelsen er funktionsdygtig i et dieseludstødningsmiljø. Dette system kan forbedres yderligere ved at indbefatte en katalysator (ædel- 15 DK 170361 B1 metal, uædelt metal, eller andet) på filtermediernes overflade .

EKSEMPEL 4

Eksempel 3 blev gentaget bortset fra, at filtrene blev udskif-5 tet som følger: a. der blev ikke benyttet Pt-monolitkatalysator opstrøms for et Pt-katalysatorfilter; b. Pt-monolitkatalysator anvendtes opstrøms for et aluminiumoxid- overtrukket filter; og 10 c. Pt-monolitkatalysator anvendtes opstrøms for et La/Cs/V205-overtrukket filter.

Motoren gennemløb herefter en serie undersøgelser i stationær tilstand, og forøgelseshastigheden (+) og formindskelseshastigheden (-) af tryktabet over filteret måltes ved forskel-15 lige filterindløbstemperaturer med de følgende resultater:

Trykændrincrshastighed (inch HoO/h) Filterindløb system system system °C a) b) c) 225 +30 +10 + 8 20 275 +14 + 5 +10 300 - 6 - 7 +1 400 -15 - 5 - 9 450 -10 + 3 -20

Ligevægtstemperaturer og H2SO4-emissioner, målt ved 450°C for 25 de tre systemer, gav de følgende resultater: 16 DK 170361 B1

System ligevægtstemperatur0 C HnSO^ mg/m3 a 270°C 0,13 b 245 °C 0,037 c 280°C 0,079 5 De opnåede resultater viser, at kombinationen af en Pt-monolitkatalysator til dannelse af N02 opstrøms for et filter med uædelt metal som katalysator til tilbageholdelse af partikel-formigt materiale, giver en fremragende kombination af a) lav ligevægtstemperatur, b) lav trykforøgelseshastighed over fil-10 teret ved lave temperaturer og høje trykformindskelseshastig-heder ved høje temperaturer, og c) reduktion af svovlsyreemissioner under niveauerne, der opnås med et filter med Pt-katalysator.

Som tidligere nævnt er det opfattelsen, at tilstedeværelsen af 15 H20, ved dets tilsætning til gassen eller ved dets naturlige tilstedeværelse under de benyttede betingelser, resulterer i HN03-produktion i udstødningsgassen. Ved fremstillingen af aktivt kul benyttes salpetersyre almindeligvis til at oxidere eller afbrænde carbon, og det ser ud til, at den HN03, der er 20 dannet i udstødningsgassen inden filteret ved reaktion mellem det katalytisk dannede N02 og vanddamp, kan fungere på en lignende måde i det nærværende tilfælde til at fremme antændelse og fjernelse af carbonsod eller lignende partikelformigt mate- _ riale, der er samlet på filteret.

25 Selv om opfindelsen omfatter anvendelsen af katalytisk dannet N02 til dannelse af HNO3, er det også muligt, som en yderligere modifikation, at forsyne filteret med HNO3 på andre måder, f.eks. ved styret salpetersyreindsprøjtning i filteret eller ind i udstødningsgassen, inden denne når filteret.

30 Andre modifikationer kan tænkes. Som et alternativ til den katalytiske omdannelse af NO til N02 i dieseludstødningen for at fjerne dieselsod er det f.eks. muligt at anvende et metalnitrat, der dekomponerer ved en temperatur nær ved den krævede dieselsodsforbrændingstemperatur til frembringelse af diesel- 17 DK 170361 B1 N02. Repræsentative nitrater, der kan nævnes til dette formål, indbefatter kaliumnitrat, magnesiumnitrat, bismuthnitrat og blynitrat. Det ser ud til, at metalnitrater, der dekomponerer ved temperaturer på op til ca. 470°C, kan -anvendes til at 5 levere N02 ved en temperatur nær 300°C for således effektivt at oxidere dieselsod.

Det skal forstås fra det ovenstående, at opfindelsen involverer katalytisk dannelse af oxidationsmidlet N02, der bæres nedstrøms til et filter, på hvilket partikelformigt carbonma-10 teriale opfanges, hvorpå oxidationsmidlet angriber og forbrænder det partikelformige materiale og derved reducerer tryk--tabet over filteret. Filteret virker også som en udskiller for ethvert sulfat, der dannes, for således at reducere sulfat-emissioner. Filteret kan også indbefatte en højtemperaturkata-15 lysator til at lette forbrænding over 300°C. Som yderligere et alternativ kan filteret forsynes med en katalysator til katalytisk dannelse af oxidationsmidlet N02 sammesteds som det partikelformige materiale. Det foretrækkes imidlertid, at den N02-dannende katalysator er anbragt opstrøms for filteret for 20 at minimere tilsmudsning af N02-dannelseskatalysatoren med partikelformigt dieselmateriale.

Som det ses, giver opfindelsen et antal fordele, og specielt skal nævnes muligheden for effektivt at fjerne carbonholdige partikelformige aflejringer fra filteret i et dieseludstød-25 ningsgassystem ved lave temperaturer. Imidlertid er en yderligere fordel, at den foreliggende fremgangsmåde muliggør effektiv NO-fjernelse fra udstødningsgassen. Det blev ikke tidligere anset for muligt effektivt at nedbringe NO-indholdet i en dieseludstødningsgas uden at forøge aflejringen af partikel-30 formigt materiale. Opfindelsen giver anvisning på midler til at reducere både NO-indholdet i gassen og carbonafsætningen på filteret.

Fig. 4 viser grafisk, at den foreliggende fremgangsmåde sørger for både fjernelse af partikelformigt materiale og NO såvel DK 170361 Bl 18 som reduceret CO- og hydrocarbonemission. Resultaterne vist i fig. 4 blev opnået med en Pt-monolitkatalysator, efterfulgt af en La/Cs/V205_trådnetsudskiller under anvendelse af en Cummins' LIO Heavy Duty dieselmotor. Specifikke data for 5 undersøgelsessystemet var som følger: motorkapacitet 10 liter monolitvolumen 13,5 1 indeholdende 38 g Pt udskillervolumen 49 ringformede trådnetsblokke med ydre diameter 114 mm, 10 indre diameter 63,5 mm x 76 mm lang.

Disse resultater blev sammenlignet med dem, der blev opnået med et tilsvarende system, men uden Pt-monolit, og med udskillerfilteret katalyseret med en 35% Rh/Pt-katalysator. Systemet 15 ifølge opfindelsen viste mindre fjernelse af CO, HC og partikelf ormigt materiale med ca. det samme NO-fjernelsesniveau.

Resultaterne vist i fig. 4 opnåedes ved "the Federal Test Procedure for Heavy Duty Engines" på et transient undersøgelses-leje.

20 Det ses, at nogen fjernelse af det partikelformige materiale sker via NO -> N02-dannelsen over selve monolitten. Imidlertid . giver brugen af filteret eller udskilleren til tilbageholdelse af det partikelformige materiale efter monolitten forøget opholdstid og dermed forøget effektivitet.

25 Fig. 5 viser grafisk udskillerens effekt til at reducere H2SO4-emissionen. De viste resultater opnåedes ved at lede udstødningsgas successivt hen over Pt-monolitten og

La/Cs/V205-trådnettet, og der måltes ved 225°C, 450°C, 300°C og igen ved 450°C. Undersøgelsen udførtes som ved eksempel 3 30 på Peugeot motoren med udstødningstemperaturerne fastholdt på hver af disse værdier. Ved 225°C var udskilleren under ligevægt s temperaturen og akkumulerede partikelformigt materiale.

Claims (9)

1. Fremgangsmåde, ved hvilken dieseludstødningsgas, der inde-25 holder bl.a. NO og uforbrændt carbon, ledes gennem et filter til fjernelse af partikelformigt materiale derfra inden udledning, og hvor partikelformigt materiale, der er aflejret på filtere.t, forbrændes, kendetegnet ved, at den omfatter forbrænding af det partikelformige materiale med en gas 30 indeholdende N02, idet gassen, der indeholder N02, tilvejebringes ved først at lede dieseludstødningsgassen, der indeholder NO, gennem en katalysator for at omdanne NO til N02. DK 170361 B1

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at gassen, der indeholder N02, også indeholder vanddamp.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at det partikelformige materiale forbrændes ved en temperatur 5 under 400°C.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at katalysatoren omfatter et metal fra platingruppen.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at katalysatoren omfatter et metal fra platingruppen på en mo- 10 nolitisk bikagestruktur.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 5, kendetegnet ved, at filteret indbefatter en katalysator, der letter forbrændingen af partikelformigt materiale.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 6, kendetegnet ved, 15 at filterkatalysatoren omfatter et uædelt metal.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 6, kendetegnet ved, . at filterkatalysatoren omfatter en kombination af lanthan, cæsium og vanadiumpentoxid.

9. Anlæg til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1, k e n -20 detegnet ved, at det omfatter en bikagemonolit (1) , der indbefatter en katalysator til oxidation af NO i gassen til NO2; midler til at lede udstødningsgassen gennem zonen således, at NO-gassen omdannes til N02, og et partikelfiltreringsmiddel (3) anbragt nedstrøms for zonen, til modtagelse af 25 N02~holdig gas fra zonen og forbrænding på filteret.