EP1456512A1 - Verfahren zur nachbehandlung von abgasen von brennkraftmaschinen und einrichtung hierf r - Google Patents

Verfahren zur nachbehandlung von abgasen von brennkraftmaschinen und einrichtung hierf r

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EP1456512A1
EP1456512A1 EP02792605A EP02792605A EP1456512A1 EP 1456512 A1 EP1456512 A1 EP 1456512A1 EP 02792605 A EP02792605 A EP 02792605A EP 02792605 A EP02792605 A EP 02792605A EP 1456512 A1 EP1456512 A1 EP 1456512A1
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EP
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exhaust gases
reducing agent
internal combustion
fuel
aftertreatment
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Application number
EP02792605A
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Johannes Schaller
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a method for the aftertreatment of exhaust gases from internal combustion engines, in particular for reducing the NO x content of the exhaust gases, the NO being reduced in the presence of 0 2 and a reducing agent.
  • Such methods are known under the name SCR (Selective Catalytic Reduction) technology.
  • the object of the present invention is to improve the known SCR technology in such a way that a further reduction in the NO. Fraction in the exhaust gases is achieved.
  • This object is achieved by an aforementioned method that the fact indicates that, is converted before the reduction of NO x in the presence of O, with a reducing agent at least a part of the present in the exhaust N0 X or NO to NO.
  • the method according to the invention is based on the finding that when using reducing agents which do not have a high selectivity, the SCR technology primarily reduces NO 2 while NO does not, or only slightly being affected.
  • the exhaust gases are therefore preconditioned prior to the reduction by means of SCR technology in such a way that the largest possible proportion of NO ,, or from NO to NO, is converted.
  • the proportion of NO in the exhaust gases is consequently lower and the proportion of N0 2 is correspondingly higher. Since NO is preferably converted in the subsequent reduction, the total NO. Fraction in the exhaust gases is reduced due to the previous conversion from NO to NO.
  • fuel is used as the reducing agent.
  • the use of fuel has the advantage that fuel is present in the vehicle to supply the internal combustion engine. Despite the relatively low selectivity of the fuel as a reducing agent, it can be reduced with the SCR technology due to the high NO, content of the exhaust gases due to the conversion according to the invention.
  • ammonia has a high selectivity, which is why a relatively high proportion of NO x is reduced in SCR technology.
  • ammonia can be obtained in the vehicle on a hydrolysis catalytic converter from non-toxic urea water solution.
  • the invention also relates to a device for the aftertreatment of exhaust gases from internal combustion engines, in particular for carrying out the method according to the invention, with an exhaust system which has an SCR catalytic converter and an introductory device upstream of the SCR catalytic converter for introducing reducing agent into the exhaust system.
  • an exhaust system which has an SCR catalytic converter and an introductory device upstream of the SCR catalytic converter for introducing reducing agent into the exhaust system.
  • the task is upstream of the insertion device an oxidation catalyst.
  • the oxidation catalytic converter converts NO : ⁇ or NO to NO, before the exhaust gases are fed to the SCR catalytic converter.
  • This has the advantage that reducing agents with low selectivity, such as in particular fuel, can also be used for the aftertreatment of the exhaust gases, and in particular for reducing the NO. Fraction of the exhaust gases.
  • the figure shows an exhaust line 10 in which exhaust gases A coming from an internal combustion engine are first fed to an oxidation catalytic converter 12.
  • the oxidation catalytic converter 12 has the task of converting NO present in the exhaust gas A to NO.
  • the oxidation catalytic converter 12 is followed by an introducer 14, which introduces reducing agents in the form of, for example, fuel K into the exhaust line 10.
  • the introduction device 14 is followed by an SCR catalytic converter 16, which reduces NO. With the reducing agent K in the presence of 0.
  • the main advantage of using fuel is that there is fuel in the vehicle.
  • Another reducing agent, such as ammonia has to be refueled as an additional fuel.
  • fuel as a reducing agent in the SCR catalytic converter 16 generally has a low selectivity, it has been shown that fuel preferably reduces NO.
  • the overall NO, content is significantly reduced because of the high N0 2 content.
  • the oxidation catalytic converter 12 oxidizes all NO to NO ,.
  • the NO x portion would then be largely completely reduced with fuel as the reducing agent.
  • the proportion of platinum in the SCR catalytic converter should be as low as possible in order to prevent conversion of the N0 X into N, 0 as far as possible.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Nachbehandlung von Abgasen von Brennkraftmaschinen, insbesondere zur Reduzierung des NOx-Anteils der Abgase, wobei das NOx in Gegenwart von O2 mit einem Reduktionsmittel (K) reduziert wird. Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass vor der Reduzierung des NOx wenigstens ein Teil des im Abgas vorhandenen NOx bzw. NO zu NO2 umgewandelt wird.

Description

Verfahren zur Nachbehandlung von Abgasen von Brennkraftmaschinen und Einrichtung hierfür
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nachbehandlung von Abgasen von Brennkraftmaschinen, insbesondere zur Reduzierung des NOx-Anteils der Abgase, wobei das NO., in Gegenwart von 02 und einem Reduktionsmittel reduziert wird. Derartige Verfahren sind unter der Bezeichnung SCR (Selective Catalytic Reduction) Technologie bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte SCR-Technologie dahingehend zu verbessern, dass eine weitere Verringerung des NO.,-Anteils in den Abgasen erzielt wird.
Diese Aufgabe wird durch ein eingangs genanntes Verfahren gelöst, dass sich dadurch kennzeichnet, dass vor der Reduzierung des NOx in Gegenwart von O, mit einem Reduktionsmittel wenigstens ein Teil des im Abgas vorhandenen N0X bzw. NO zu NO, umgewandelt wird.
Die Erfindung und ihre Vorteile
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, dass bei Verwendung von Reduktionsmitteln, die keine hohe Selektivität aufweisen, bei der SCR-Technologie vorrangig N02 reduziert wird, während NO nicht oder nur geringfügig beeinflusst wird. Erfindungsgεmäß werden deshalb die Abgase vor der Reduzierung mittels der SCR-Technologie derart vorkonditioniert , dass ein möglichst großer Anteil von NO,, bzw. von NO zu NO, umgewandelt wird. Nach der Umwandlung von NO zu NO, ist folglich der An eil des NO in den Abgasen geringer und der Anteil des N02 entsprechend höher. Da bei der anschließenden Reduktion bevorzugt NO, umgesetzt wird, verringert sich aufgrund der vorherigen Umwandlung von NO zu NO, insgesamt der NO.,-Anteil in den Abgasen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Reduktionsmittel Kraftstoff verwendet. Die Verwendung von Kraftstoff hat den Vorteil, dass Kraftstoff im Fahrzeug zur Versorgung der Brennkraftmaschine vorhanden ist. Trotz der relativ geringen Selektivität des Kraftstoffs als Reduktionsmittel kann aufgrund des durch die erfindungsgemäße Umwandlung hohen NO,-Anteils der Abgase, dieser mit der SCR-Technologie reduziert werden.
Ferner ist denkbar, als Reduktionsmittel Ammoniak zu verwenden. Ammoniak hat zwar eine hohe Selektivität, weshalb bei der SCR-Technologie ein relativ hoher Anteil des NOx reduziert wird. Vorteilhafterweise kann Ammoniak im Fahrzeug an einem Hydrolyse-Katalysator aus ungiftiger Harnstoff -Wasserlössung gewonnen werden. Nachteilig ist allerdings, dass entweder Ammoniak oder Harnstoff- asserlösung als weiterer Betriebsstoff getankt werden muss .
Die Erfindung betrifft außerdem eine Einrichtung zur Nachbehandlung von Abgasen von Brennkraftmaschinen, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit einem Abgasstrang, der einen SCR- Katalysator und eine dem SCR-Katalysator vorgeschaltete Einführeinrichtung zum Einführen von Reduktionsmittel m den Abgasstrang aufweist. Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe ist der Einführeinrichtung ein Oxidationskatalysator vorgeschaltet. Durch den Oxidationskatalysator wird NO:< bzw. NO zu NO, umgewandelt, bevor die Abgase dem SCR-Katalysator zugeführt werden. Dies hat den Vorteil, dass auch Reduktionsmittel mit geringer Selektivität, wie insbesondere Kraftstoff, für die Nachbehandlung der Abgase, und insbesondere zur Reduzierung des NO.,-Anteils der Abgase, Verwendung finden können.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen , in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist.
Zeichnung
Die Figur zeigt einen Abgasstrang 10, in dem von einer Brennkraftmaschine kommende Abgase A zunächst einem Oxidationskatalysator 12 zugeführt werden. Der Oxidationskatalysator 12 hat die Aufgabe, in dem Abgas A vorhandenes NO zu NO, umzuwandeln. Aufgrund des Oxidationskatalysators 12 wird folglich der NO-Anteil im Abgas A gesenkt und der NO,-Anteil im Abgas A entsprechend erhöht. Dem Oxidationskatalysator 12 ist eine Einführeinrichtung 14 nachgeschaltet , die Reduktionsmi tel in Form von bspw. Kraftstoff K in den Abgasstrang 10 einführt. Der Einführeinrichtung 14 ist ein SCR-Katalysator 16 nachgeschaltet, der NO., in Gegenwart von 0, mit dem Reduktionsmittel K reduziert.
Die Verwendung von Kraftstoff hat den entscheidenden Vorteil, dass Kraftstoff im Fahrzeug vorhanden ist. Ein anderes Reduktionsmittel, wie beispielsweise Ammoniak, muss als weiteren Betriebsstoff zugetankt werden.
Obwohl Kraftstoff als Reduktionsmittel im SCR-Katalysator 16 grundsätzlich eine geringe Selektivität aufweist, hat sich gezeigt, dass Kraftstoff bevorzugt NO, reduziert. Durch deutliche Erhöhung des NO,-Anteils im Abgas durch das Vorsehen des Oxidationskatalysators 12 wird insgesamt der NO,.-Anteil, wegen des hohen N02-Anteils, deutlich gesenkt. Im Idealfall oxidiert der Oxidationskatalysator 12 sämtliches NO zu NO,. Im SCR-Katalysator würde dann mit Kraftstoff als Reduktionsmittel der NOx-Anteil weitgehend vollständig reduziert.
Bei Verwendung von Kraftstoff als Reduktionsmittel ohne Vorsehen des Oxidationskatalysators 12 wird lediglich der relativ geringe N02-Anteil im Abgas A reduziert. Aufgrund der geringen Selektivität des Kraftstoffes werden NO- Anteile nur schwach umgesetzt. Erfindungsgemäß wird folglich der N02-Anteil der NO.,-Emission vor Zugabe von Kraftstoff erhöht, um schließlich durch den guten NO,- Umsatz mit Kraftstoff als Reduktionsmittel einen insgesamt verbesserten NOx-Umsatz zu erzielen.
Im SCR-Katalysator sollte der Platinanteil möglichst gering sein, um eine Umwandlung des N0X in N,0 möglichst zu unterbinden.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln, als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Nachbehandlung von Abgasen (A) von Brennkraftmaschinen, insbesondere zur Reduzierung des NO% Anteils der Abgase (A) , wobei das N0X in Gegenwart von 0, mit einem Reduktionsmittel (K) reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Reduzierung des NOκ wenigstens ein Teil des im Abgas vorhandenen NOx bzw. NO zu NO, umgewandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Reduktionsmittel Kraftstoff (K) verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass als Reduktionsmittel Ammoniak verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlung von N0κ zu NO, durch katalytische oder plasmaunterstützter Oxidation erfolgt .
5. Einrichtung zur Nachbehandlung von Abgasen (A) von Brennkraftmaschinen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Abgasstrang (10), der einen SCR-Katalysator (16) und eine dem SCR-Katalysator (16) vorgeschaltete Einführeinrichtung (14) zum Einführen von Reduktionsmit el
(K) in den Abgasstrang (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einführeinrichtung (14) ein Oxidationskatalysator (12) vorgeschaltet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Reduktionsmittel Kraftstoff (K) verwendet wird.
7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Reduktionsmittel Ammoniak verwendet wird.
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