EA027298B1 - Способ и система для удаления вредных соединений из выхлопного газа двигателя - Google Patents

Способ и система для удаления вредных соединений из выхлопного газа двигателя Download PDF

Info

Publication number
EA027298B1
EA027298B1 EA201491619A EA201491619A EA027298B1 EA 027298 B1 EA027298 B1 EA 027298B1 EA 201491619 A EA201491619 A EA 201491619A EA 201491619 A EA201491619 A EA 201491619A EA 027298 B1 EA027298 B1 EA 027298B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
exhaust gas
ammonia
catalyst
particulate filter
engine
Prior art date
Application number
EA201491619A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201491619A1 (ru
Inventor
Кельд Ёхансен
Original Assignee
Хальдор Топсёэ А/С
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
Application filed by Хальдор Топсёэ А/С filed Critical Хальдор Топсёэ А/С
Publication of EA201491619A1 publication Critical patent/EA201491619A1/ru
Publication of EA027298B1 publication Critical patent/EA027298B1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust 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
    • F01N3/033—Exhaust 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
    • F01N3/035—Exhaust 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation 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
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/90—Injecting reactants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation 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
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9459—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts
    • B01D53/9477—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts with catalysts positioned on separate bricks, e.g. exhaust systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0093—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are of the same type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust 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
    • F01N3/105—General auxiliary catalysts, e.g. upstream or downstream of the main catalyst
    • F01N3/106—Auxiliary oxidation catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust 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
    • F01N3/18—Exhaust 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
    • F01N3/20—Exhaust 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 specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/206—Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust 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
    • F01N3/18—Exhaust 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
    • F01N3/20—Exhaust 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 specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/206—Ammonium compounds
    • B01D2251/2062—Ammonia
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/206—Ammonium compounds
    • B01D2251/2067—Urea
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20707—Titanium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20723—Vanadium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20738—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20761—Copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/50—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/915—Catalyst supported on particulate filters
    • B01D2255/9155—Wall flow filters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation 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
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
    • B01D53/9418—Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by selective catalytic reduction [SCR] using a reducing agent in a lean exhaust gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation 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
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9436—Ammonia
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation 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
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/944—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or carbon making use of oxidation catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
    • F01N2900/1404—Exhaust gas temperature
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

В изобретении представлены способ и система для удаления вредных соединений из двигателей, работающих на обедненной топливной смеси, причем способ включает последовательно этапы контактирования выхлопного газа с катализатором, проявляющим активность при окислении летучих органических соединений и монооксида углерода, пропускания обработанного выхлопного газа через сажевый фильтр, катализированный первым СКВ-катализатором, и пропускания выходящего из сажевого фильтра выхлопного газа через второй СКВ-катализатор, причем аммиак вводят в выхлопной газ перед подачей в катализированный сажевый фильтр при температуре ниже или около 220°С и причем между первым и вторым СКВ-катализатором вводят мочевину, когда выхлопной газ достигает температуры около 200°С.

Description

Настоящее изобретение относится к способу и системе для уменьшения выбросов оксидов азота (ΝΟχ) и твердых частиц, присутствующих в выхлопе двигателей внутреннего сгорания, с воспламенением от сжатия, работающих на обедненной топливной смеси. В частности, способ и система согласно изобретению обеспечивают уменьшение выбросов ΝΟχ при запуске двигателя из холодного состояния.
Выхлопная система современных автомобилей с двигателями, работающими на обедненной топливной смеси, оснащена катализатором окисления, сажевым фильтром и катализатором для селективного каталитического восстановления ΝΟχ (СКВ-катализатором) в присутствии восстанавливающего агента.
Катализаторы окисления, проявляющие активность при окислении летучих органических соединений и монооксида углерода, а также СКВ-катализаторы известны в уровне техники и описаны во множестве публикаций.
В качестве сажевого фильтра, как правило, применяют так называемые \уа11-Ло\у-фильтры с множеством впускных и выводных каналов. Впускные каналы закрыты на выходе, а выводные каналы закрыты на входе таким образом, что газ, проникающий в фильтр, вынужден проходить через пористые стенки, образующие каналы, в результате чего из газа отфильтровываются твердые частицы.
При селективном каталитическом восстановлении в качестве восстанавливающего агента, как правило, используют аммиак. Аммиак является вредным соединением, поэтому предпочтительным является генерирование аммиака в реакционной смеси путем термического разложения раствора мочевины, вводимого в качестве прекурсора аммиака в горячий выхлопной газ перед подачей в СКВ-катализатор.
Даже учитывая то, что мочевина нетоксична, и ее легко хранить внутри автомобиля, использование жидкого раствора мочевины в качестве прекурсора восстанавливающего агента - аммиака является проблематичным, в частности, во время фазы запуска двигателя из холодного состояния, т.е. когда температура выхлопного газа ниже 200°С.
После введения жидкого раствора мочевины в выхлопной газ происходит разложение мочевины до аммиака в количествах, достаточных только для СКВ, при температуре от около 200°С.
Настоящее изобретение основано на использовании фильтра с СКВ-катализатором в сочетании с введением при низкой температуре восстанавливающего агента - аммиака в выхлопной газ двигателя, работающего на обедненной топливной смеси, во время фазы запуска двигателя из холодного состояния, когда температура выхлопного газа ниже 220°С, а также второго СКВ-катализатора, при этом необходимый восстанавливающий агент образуется путем разложения мочевины, введенной в выхлопной газ при температурах выше 200°С после фазы запуска из холодного состояния. Таким образом, возможно получить уменьшение уровня ΝΟχ в выхлопном газе двигателя, которое составляет более 99%, в полном ездовом цикле.
Настоящее изобретение представляет способ удаления вредных соединений из выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, работающего на обедненной топливной смеси, включающий последовательно следующие этапы:
контактирование выхлопного газа с катализатором, проявляющим активность при окислении летучих органических соединений и монооксида углерода до диоксида углерода и воды, а также оксида азота до диоксида азота;
пропускание обработанного таким образом выхлопного газа через сажевый фильтр, катализируемый первым СКВ-катализатором для селективного восстановления оксидов азота;
пропускание выходящего из фильтра выхлопного газа через второй СКВ-катализатор для селективного восстановления оксидов азота, причем восстанавливающий агент - аммиак вводят в выхлопной газ двигателя перед подачей в катализированный сажевый фильтр во время фазы запуска двигателя из холодного состояния, когда температура газа составляет ниже или около 220°С, и причем введение аммиака прекращают, а в качестве прекурсора восстанавливающего агента - аммиака в газ между первым и вторым СКВ-катализатором вводят мочевину, когда газ достигает температуры около 200°С.
Преимуществом способа согласно изобретению является то, что аммиак имеет крайне малый промежуток смешения, и с помощью введения аммиака обеспечивается возможность расположения дизельного катализатора окисления (ΌΟΟ) и фильтра с СКВ-катализатором (δΟΚ/ΏΡΡ) с глухим соединением. Такое расположение с глухим соединением, а также малый объем ΌΟΟ и δΟΚ/ϋΡΡ способствует быстрому нагреванию этих блоков и, следовательно, обеспечивает достаточную активность катализатора на ранней фазе после запуска из холодного состояния. Во время фазы запуска двигателя из холодного состояния с помощью ΌΟΟ в выхлопном газе происходит образование ΝΟ2 из ΝΟ, и обеспечиваются температурные условия для пассивной регенерации фильтра δΟΚ/ϋΡΡ, расположенного с глухим соединением.
Введение аммиака может начинаться, когда температура выхлопного газа составляет от 160°С. При температурах ниже 200°С аммиак, по существу, остается непрореагировавшим при прохождении через ΌΟΟ.
Таким образом, в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения аммиак вводят в выхлопной газ перед контактом с ΌΟΟ.
В качестве альтернативы, аммиака может быть введен между ΌΟΟ и 8СК/ОРР.
- 1 027298
Аммиак может храниться сам по себе во встроенном контейнере или предпочтительно может высвобождаться из твердого материала для хранения аммиака, например, путем термодесорбции. Твердые материалы для хранения аммиака, такие как металлические соли аминов или аммониевые соединения, известны в уровне техники, например, из ШО 2206/012903.
Введение аммиака прекращают, когда температура выхлопного газа составляет около 220°С, и при температуре около 200°С начинают введение мочевины в выхлопной газ, покидающий катализированный фильтр.
Это означает, что для полного устранения ΝΟχ необходимо лишь ограниченное количество находящегося на хранении аммиака во время фазы запуска двигателя из холодного состояния. В основном ездовом цикле, когда температура выхлопного газа составляет более 220°С, аммиак образуется путем разложения раствора мочевины, вводимой в горячий выхлопной газ между 8СК/ОРР и вторым СКВ.
При температуре выше 200°С ΝΟ в выхлопном газе окисляется до ΝΟ2 путем контакта с ЭОС. Образовавшийся ΝΟ2 используют для пассивной регенерации фильтра ΌΡΡ. Таким образом, при температурах выше 220°С все количество образованного ΝΟ2 может использоваться исключительно для пассивной регенерации сажевого фильтра.
Современные двигатели с низким выбросом сажи обеспечивают возможность пассивной регенерации сажевого фильтра, и максимальная температура на входе во второй СКВ-катализатор может сохраняться ниже 550°С. Это означает, что второй СКВ-катализатор может быть выбран из менее дорогостоящих соединений катализаторов на основе ванадия или цеолита.
Еще одним преимуществом способа согласно изобретению является то, что пассивная регенерация является более эффективной, так как аммиак не присутствует в выхлопном газе в течение основного ездового цикла, и селективное каталитическое восстановление в фильтре 8СК/ОРР прекращается.
Небольшие количества аммиака могут присутствовать в выхлопном газе из второго СКВкатализатора. Таким образом, предпочтительно пропустить выхлопной газ из второго СКВ-катализатора через катализатор селективного окисления аммиака, расположенный после второго СКВ-катализатора. С помощью катализатора селективного окисления аммиака происходит преобразование аммиака в азот.
Кроме того, настоящее изобретение предоставляет систему для применения способа согласно изобретению.
Указанная система содержит внутри канала выхлопного газа двигателя соединенные с двигателем, последовательно расположенные блок с катализатором окисления для окисления летучих органических соединений и монооксида углерода до диоксида углерода и воды, а также оксида азота до диоксида азота;
сажевый фильтр, содержащий первый катализатор для селективного восстановления оксидов азота; блок со вторым катализатором для селективного восстановления оксидов азота;
расположенное перед сажевым фильтром устройство для введения аммиака в канал выхлопного газа двигателя;
расположенное между сажевым фильтром и вторым катализатором для селективного восстановления оксидов азота устройство для введения мочевины в канал выхлопного газа двигателя.
В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения устройство для введения аммиака расположено между двигателем и блоком с катализатором окисления.
В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения устройство для введения аммиака представляет собой соединительное звено с контейнером, содержащим твердый материал для хранения аммиака.
В случае, когда ООС и фильтр 8СК/ОРР выполнены с глухим соединением, тепловая потеря ограничивается, что обеспечивает повышенные температуры и повышенное образование ΝΟ2 над ЭОС и повышенные температуры в фильтре, что приводит к более эффективной пассивной регенерации сажевого фильтра.
Для удаления небольших количеств аммиака, не конвертированного в СКВ-катализаторах, предпочтительно расположить катализатор проскока аммиака после второго блока СКВ.
Таким образом, система будет иметь одну из следующих конфигураций:
Двигатель ссООС ΝΗ3 (<220°С) сс8СК/ОРР Мочевина (>200°С) второй СКВ-катализатор —> КПА в качестве альтернативы
Двигатель ΝΗ3 (<220°С) ссООС сс8СК/ОРР Мочевина (>200°С) основной СКВ-катализатор —> КПА
Как уже упоминалось, катализаторы, которые могут применяться в изобретении, известны в уровне техники и не входят в объем изобретения.
Предпочтительно первый встроенный в фильтр СКВ-катализатор для применения в способе и системе согласно изобретению основан на термоустойчивых промотированных медью и/или железом цеолитах или соединениях алюмофосфатов кремния.
- 2 027298
Второй СКВ-катализатор для применения в способе и системе согласно изобретению предпочтительно выбран из промотированных ванадий-титаном, медью и/или железом цеолитов, промотированных медью и/или железом алюмофосфатов кремния, при необходимости, в сочетании с оксидами церия, с оксидами циркония и алюминия.

Claims (10)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ удаления вредных соединений из выхлопного газа двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, работающего на обедненной топливной смеси, включающий последовательно следующие этапы:
    контактирование выхлопного газа с катализатором, проявляющим активность при окислении летучих органических соединений и монооксида углерода до диоксида углерода и воды, а также оксида азота до диоксида азота;
    пропускание обработанного таким образом выхлопного газа через сажевый фильтр, подверженный катализу первым СКВ-катализатором для селективного восстановления оксидов азота;
    пропускание выходящего из фильтра выхлопного газа через второй СКВ-катализатор для селективного восстановления оксидов азота, причем восстанавливающий агент - аммиак вводят в выхлопной газ выше по течению относительно подверженного катализу сажевого фильтра во время фазы запуска двигателя из холодного состояния, когда температура газа составляет ниже или около 220°С, и причем введение аммиака прекращают, а в качестве прекурсора восстанавливающего агента - аммиака в газ между первым и вторым СКВ-катализатором вводят мочевину, когда газ достигает температуры около 200°С.
  2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что восстанавливающий агент - аммиак вводят в выхлопной газ перед контактом с катализатором окисления.
  3. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что восстанавливающий агент - аммиак вводят в выхлопной газ между катализатором окисления и СКВ-катализируемым сажевым фильтром.
  4. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что восстанавливающий агент - аммиак высвобождают из твердого материала для его хранения перед введением в выхлопной газ.
  5. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что выхлопной газ дополнительно пропускают через катализатор окисления аммиака ниже по течению относительно второго СКВ-катализатора.
  6. 6. Система удаления вредных соединений из выхлопного газа двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, работающего на обедненной топливной смеси, для применения согласно способу по п.1, содержащая последовательно располагаемые внутри канала выхлопного газа двигателя блок катализатора окисления для окисления летучих органических соединений и монооксида углерода до диоксида углерода и воды, а также оксида азота до диоксида азота;
    сажевый фильтр, содержащий первый катализатор для селективного восстановления оксидов азота; блок второго катализатора для селективного восстановления оксидов азота;
    расположенное выше по течению относительно сажевого фильтра устройство для введения аммиака в канал выхлопного газа двигателя;
    расположенное между сажевым фильтром и вторым катализатором для селективного восстановления оксидов азота устройство для введения мочевины в канал выхлопного газа двигателя.
  7. 7. Система по п.6, отличающаяся тем, что устройство для введения аммиака расположено между двигателем и блоком катализатора окисления.
  8. 8. Система по п.6 или 7, отличающаяся тем, что устройство для введения аммиака соединено с контейнером, содержащим твердый материал для хранения аммиака.
  9. 9. Система по любому из пп.6-8, отличающаяся тем, что блок катализатора окисления и сажевый фильтр, содержащий первый катализатор для селективного восстановления оксидов азота, расположены в позиции рядом с двигателем.
  10. 10. Система по любому из предшествующих пунктов, которая дополнительно оснащена блоком катализатора для селективного окисления аммиака до азота ниже по течению относительно блока второго катализатора для селективного восстановления оксидов азота.
EA201491619A 2012-03-02 2012-09-21 Способ и система для удаления вредных соединений из выхлопного газа двигателя EA027298B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA201200169 2012-03-02
PCT/EP2012/068623 WO2013127473A1 (en) 2012-03-02 2012-09-21 Method and system for the removal of noxious compounds from engine exhaust gas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201491619A1 EA201491619A1 (ru) 2015-02-27
EA027298B1 true EA027298B1 (ru) 2017-07-31

Family

ID=47018977

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201491619A EA027298B1 (ru) 2012-03-02 2012-09-21 Способ и система для удаления вредных соединений из выхлопного газа двигателя

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20150020506A1 (ru)
EP (1) EP2819769B1 (ru)
JP (1) JP6129215B2 (ru)
KR (1) KR20140143145A (ru)
AR (1) AR090213A1 (ru)
CA (1) CA2865929A1 (ru)
CL (1) CL2014002323A1 (ru)
EA (1) EA027298B1 (ru)
WO (1) WO2013127473A1 (ru)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK2597279T3 (da) * 2011-11-22 2021-10-25 Deutz Ag Anordning og fremgangsmåde til rensning af dieselmotorudstødningsgasser
FR2992022B1 (fr) * 2012-06-19 2014-06-13 Renault Sa Systeme de traitement des gaz d'echappement comprenant un filtre a particules catalytique, et procede correspondant
WO2015034365A1 (en) 2013-09-09 2015-03-12 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Process for heterogeneous gas phase reactions and apparatus for carrying out said process
EP3081284B1 (en) * 2013-12-09 2019-04-10 Cataler Corporation Exhaust gas purification apparatus
CN106062331A (zh) 2014-02-28 2016-10-26 斯堪尼亚商用车有限公司 排气处理系统及用于处理排气流的方法
US20160032801A1 (en) * 2014-07-31 2016-02-04 Caterpillar Inc. Aftertreatment system having multiple dosing circuits
CN106605045A (zh) 2014-08-25 2017-04-26 托普索公司 用于从发动机废气中去除颗粒物质和重金属的方法和系统
AT14862U1 (de) * 2014-11-19 2016-07-15 Avl List Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
FR3029800B1 (fr) * 2014-12-11 2016-12-16 Ifp Energies Now Produit pour la depollution des gaz d'echappement, notamment de moteur a combustion interne, et procede de depollution des gaz d'echappement utilisant ce produit.
PL3271053T3 (pl) * 2015-03-19 2024-09-23 Basf Corporation Filtr katalizowany katalizatorem scr, układy i sposoby
SE539803C2 (en) 2015-06-05 2017-12-05 Scania Cv Ab A method and a system for determining a composition of a gas mix in a vehicle
SE539129C2 (en) 2015-08-27 2017-04-11 Scania Cv Ab Process and system for processing a single stream combustion exhaust stream
SE539131C2 (sv) 2015-08-27 2017-04-11 Scania Cv Ab Förfarande och avgasbehandlingssystem för behandling av en avgasström
WO2017034470A1 (en) * 2015-08-27 2017-03-02 Scania Cv Ab Method and exhaust treatment system for treatment of an exhaust gas stream
SE539134C2 (sv) 2015-08-27 2017-04-11 Scania Cv Ab Avgasbehandlingssystem och förfarande för behandling av en avgasström
SE539133C2 (sv) 2015-08-27 2017-04-11 Scania Cv Ab Avgasbehandlingssystem och förfarande för behandling av en avgasström
SE539130C2 (sv) 2015-08-27 2017-04-11 Scania Cv Ab Förfarande och avgasbehandlingssystem för behandling av en avgasström
CN110462176B (zh) 2017-04-06 2021-09-03 优美科股份公司及两合公司 从发动机废气中除去有害化合物的方法和系统
US10767532B2 (en) 2018-06-13 2020-09-08 Deere & Company Exhaust gas treatment system and method having improved low temperature performance
US10718245B2 (en) 2018-06-13 2020-07-21 Deere & Company Exhaust gas treatment system and method having improved low temperature performance
EP3581772B1 (en) * 2018-06-13 2021-12-01 Deere & Company Exhaust gas treatment system and method having improved low temperature performance
SE543882C2 (en) * 2020-01-23 2021-09-14 Scania Cv Ab Method for adaption of an exhaust treatment system
CN114575978A (zh) * 2021-02-18 2022-06-03 长城汽车股份有限公司 一种处理含氮氧化物气体的系统及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004076037A1 (en) * 2003-02-26 2004-09-10 Umicore Ag & Co. Kg Method of removing nitrogen oxides from the exhaust gas of a lean-burn internal combustion engine and exhaust-gas purification system therefor
WO2004111401A1 (de) * 2003-05-27 2004-12-23 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur reinigung des abgases einer brennkraftmaschine und verfahren hierzu
US20070122317A1 (en) * 2005-11-30 2007-05-31 Driscoll James J Multi-stage system for selective catalytic reduction
WO2007145548A1 (en) * 2006-06-13 2007-12-21 Volvo Lastvagnar Ab Diesel catalyst system
US20100077739A1 (en) * 2008-09-30 2010-04-01 Rodman Anthony C Exhaust system implementing dual stage SCR
US20110162347A1 (en) * 2010-07-30 2011-07-07 Ford Global Technologies, Llc Synergistic SCR / DOC Configurations for Lowering Diesel Emissions

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10128414A1 (de) * 2001-06-12 2002-12-19 Daimler Chrysler Ag Abgasreinigungsanlage mit Reduktionsmittelversorgung
US7264785B2 (en) * 2001-12-20 2007-09-04 Johnson Matthey Public Limited Company Selective catalytic reduction
KR20070057143A (ko) 2004-08-03 2007-06-04 아미넥스 에이/에스 고체 암모니아 저장 및 수송 물질
JP4702310B2 (ja) * 2007-03-19 2011-06-15 トヨタ自動車株式会社 圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置
JP2010159693A (ja) * 2009-01-08 2010-07-22 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP2011196310A (ja) * 2010-03-23 2011-10-06 Mazda Motor Corp 排気浄化方法及び排気浄化装置
JP5874968B2 (ja) * 2011-12-21 2016-03-02 三菱自動車工業株式会社 内燃機関の排ガス浄化装置
CN104053871B (zh) * 2011-12-23 2018-05-01 沃尔沃拉斯特瓦格纳公司 排气后处理系统和用于运行该系统的方法
GB201213443D0 (en) * 2012-07-27 2012-09-12 Perkins Engines Co Ltd Apparatus and method for exhaust gas after treatment

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004076037A1 (en) * 2003-02-26 2004-09-10 Umicore Ag & Co. Kg Method of removing nitrogen oxides from the exhaust gas of a lean-burn internal combustion engine and exhaust-gas purification system therefor
WO2004111401A1 (de) * 2003-05-27 2004-12-23 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur reinigung des abgases einer brennkraftmaschine und verfahren hierzu
US20070122317A1 (en) * 2005-11-30 2007-05-31 Driscoll James J Multi-stage system for selective catalytic reduction
WO2007145548A1 (en) * 2006-06-13 2007-12-21 Volvo Lastvagnar Ab Diesel catalyst system
US20100077739A1 (en) * 2008-09-30 2010-04-01 Rodman Anthony C Exhaust system implementing dual stage SCR
US20110162347A1 (en) * 2010-07-30 2011-07-07 Ford Global Technologies, Llc Synergistic SCR / DOC Configurations for Lowering Diesel Emissions

Also Published As

Publication number Publication date
JP6129215B2 (ja) 2017-05-17
KR20140143145A (ko) 2014-12-15
EP2819769A1 (en) 2015-01-07
CA2865929A1 (en) 2013-09-06
WO2013127473A1 (en) 2013-09-06
CN104136099A (zh) 2014-11-05
US20150020506A1 (en) 2015-01-22
AR090213A1 (es) 2014-10-29
JP2015513634A (ja) 2015-05-14
EP2819769B1 (en) 2017-11-22
CL2014002323A1 (es) 2014-12-19
EA201491619A1 (ru) 2015-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA027298B1 (ru) Способ и система для удаления вредных соединений из выхлопного газа двигателя
US8418443B2 (en) Method of treating pollutants contained in exhaust gases, notably of an internal-combustion engine, and system using same
KR101659788B1 (ko) 조건에 따라 이산화질소를 제공하기 위한 온도제어식 프리캐탈리스트를 사용하는 디젤기관 배기가스의 질소 산화물 제거
US10502107B2 (en) Exhaust gas after-treatment unit for an internal combustion engine and procedure for using a drive mechanism with such an exhaust gas after-treatment unit
US10399036B2 (en) Method for the cleaning of exhaust gas from a compression ignition engine
CN207363741U (zh) 用于柴油发动机的排气后处理系统
WO2014044318A1 (en) Method and system for the removal of noxious compounds from engine exhaust gas
KR101798030B1 (ko) 배출물 조절에서의 개선
US10287939B2 (en) Exhaust gas after-treatment unit for an internal combustion engine
JP2010516948A (ja) リーンエンジンの排ガス装置内のすすフィルタを再生する方法及びこのための排ガス装置
JP2018521258A (ja) 粒子状物質および有害化合物をエンジン排気ガスから除去するための方法、多機能フィルタおよびシステム
US10167758B2 (en) Product for the depollution of exhaust gases, especially from an internal combustion engine, and method for the depollution of exhaust gases using said product
US10138779B2 (en) Selective catalytic reduction filter devices having NOx storage capabilities
CN104136099B (zh) 用于从发动机废气中除去有害化合物的方法和系统
Zheng Applied and Fundamental Studies of LNT-SCR Dual-layer Monolithic Catalysts for Lean NOx Emission Control
Ren et al. Exhaust system with improved NO X emission control
WO2015150000A1 (en) Method and system for the removal of particulate matter and noxious compounds from engine exhaust gas
RU2009101974A (ru) Способ осуществляемой на транспортном средстве регенерации термически состаренных накопительных каталитических нейтрализаторов оксидов азота в транспортных средствах с двигателем внутреннего сгорания, работающим преимущественно на обедненных смесях

Legal Events

Date Code Title Description
PC4A Registration of transfer of a eurasian patent by assignment
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU