SE1450942A1 - Exhaust aftertreatment systems and vehicles including such exhaust aftertreatment systems - Google Patents
Exhaust aftertreatment systems and vehicles including such exhaust aftertreatment systems Download PDFInfo
- Publication number
- SE1450942A1 SE1450942A1 SE1450942A SE1450942A SE1450942A1 SE 1450942 A1 SE1450942 A1 SE 1450942A1 SE 1450942 A SE1450942 A SE 1450942A SE 1450942 A SE1450942 A SE 1450942A SE 1450942 A1 SE1450942 A1 SE 1450942A1
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- exhaust
- pilc
- treatment system
- catalyst
- exhaust duct
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- B01D53/9481—Catalyst preceded by an adsorption device without catalytic function for temporary storage of contaminants, e.g. during cold start
-
- 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
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0814—Exhaust 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
-
- 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
-
- 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
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
-
- 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
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
-
- 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
- F01N3/24—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 constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
-
- 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
- F01N3/24—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 constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
- F01N3/2825—Ceramics
-
- 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
- F01N3/24—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 constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
- F01N3/2825—Ceramics
- F01N3/2828—Ceramic multi-channel monoliths, e.g. honeycombs
-
- 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
- F01N3/24—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 constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
- F01N3/2835—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support fibrous
-
- 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
- F01N3/24—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 constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2882—Catalytic reactors combined or associated with other devices, e.g. exhaust silencers or other exhaust purification devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
- B01D2253/10—Inorganic adsorbents
- B01D2253/106—Silica or silicates
- B01D2253/11—Clays
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/30—Sulfur compounds
- B01D2257/302—Sulfur oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/55—Compounds of silicon, phosphorus, germanium or arsenic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/01—Engine exhaust gases
- B01D2258/012—Diesel engines and lean burn gasoline engines
-
- 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
- F01N2250/00—Combinations of different methods of purification
- F01N2250/12—Combinations of different methods of purification absorption or adsorption, and catalytic conversion
-
- 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
- F01N2450/00—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements
- F01N2450/30—Removable or rechangeable blocks or cartridges, e.g. for filters
-
- 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
- F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
- F01N2570/08—Phosphorus
-
- 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
- F01N2590/00—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines
- F01N2590/08—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines for heavy duty applications, e.g. trucks, buses, tractors, locomotives
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
Avgasefterbehandlingssystemet (1) enligt föreliggande uppfinning innefattar en giftfälla i form av ett element anordnat uppströms en avgasefterbehandlingsanordning (3) i en avgaskanal (4) mellan ett avgasutlopp (5) från en förbränningsmotor och ett avgasinlopp (6) hos avgasefterbehandlingsanordningen. Elementet innefattar en yta (14), vilken är avsedd att vara exponerad mot avgaserna i avgaskanalen och anpassad att adsorbera kemiska gifter i avgaserna. På så sätt kan en stor mängd kemiska gifter fångas upp från avgasflödet redan innan det når den första katalysatorn i en avgasefterbehandlingsanordning.The exhaust after-treatment system (1) according to the present invention comprises a poison trap in the form of an element arranged upstream of an exhaust after-treatment device (3) in an exhaust duct (4) between an exhaust outlet (5) from an internal combustion engine and an exhaust inlet (6) of the exhaust after-treatment device. The element comprises a surface (14), which is intended to be exposed to the exhaust gases in the exhaust duct and adapted to adsorb chemical toxins in the exhaust gases. In this way, a large amount of chemical toxins can be captured from the exhaust gas flow even before it reaches the first catalyst in an exhaust gas aftertreatment device.
Description
1AVGASEFTERBEHANDLlNGSSYSTEl\/l SAl\/IT FORDON INNEFATTANDE SÃDANTAVGASEFTERBEHANDLlNGSSYSTEl\/l TEKNISKT OMRÅDE Föreliggande uppfinning avser ett avgasefterbehandlingssystem för avgaser från enförbränningsmotor, avgasefterbehandlingssystemet innefattande enavgasefterbehandlingsanordning som innefattar åtminstone en katalysator anordnad för attrena avgaserna, exempelvis en avgasefterbehandlingsanordning innefattande åtminstone endieseloxidationskatalysator (DOC) och en selektiv katalytisk reduktions-katalysator (SCR).Uppfinningen avser vidare ett fordon innefattande en förbränningsmotor samt ett avgasefterbehandlingssystem. 1AVGASEFTERBEHANDLlNGSSYSTEl \ / I SAl \ / IT vehicle comprising SÃDANTAVGASEFTERBEHANDLlNGSSYSTEl \ / l The present invention relates to an exhaust gas aftertreatment system for exhaust gases from enförbränningsmotor, exhaust gas treatment system comprising enavgasefterbehandlingsanordning comprising at least one catalyst arranged attrena exhaust gases, such an exhaust gas after-treatment device comprising at least endieseloxidationskatalysator (DOC) and a The invention further relates to a vehicle comprising an internal combustion engine and an exhaust after-treatment system.
BAKGRUND En förbränningsmotor förbränner en luft- och bränsleblandning för att generera ett drivandemoment. Förbränningsprocessen genererar avgaser som avges från förbränningsmotorn.Dessa avgaser leds via en avgasledning till ett vid avgasledningens nedströmsände anordnat avgasledningsutlopp, från vilket avgaserna avges till omgivningen. Avgaserna från förbränningsmotorn innehåller bland annat nitrösa avgaser (NOX), koldioxid (C02), kolmonoxid (CO) och partiklar. NOX är ett allmänt vedertaget samlingsnamn för att beskriva de nitrösa avgaserna som primärt innefattar kväveoxid (NO) och kvävedioxid (N02). Innan avgaserna avges till omgivningen via avgasledningens avgasledningsutlopp bringas avgaserna att passera genom en i avgasledningen anordnad avgasefterbehandlingsanordning, vilken vanligtvis innefattar en eller flera katalysatorer, ett eller flera partikelfilter för rening av avgaserna samt eventuellt ljuddämningsmedel för dämpning av det ljud som orsakas av avgaserna. Avgaserna leds från förbränningsmotorn till avgasefterbehandlingsanordningen via en avgaskanal.BACKGROUND An internal combustion engine burns an air and fuel mixture to generate a driving torque. The combustion process generates exhaust gases emitted from the internal combustion engine. These exhaust gases are led via an exhaust line to an exhaust line outlet arranged at the downstream end of the exhaust line, from which the exhaust gases are emitted to the surroundings. The exhaust gases from the internal combustion engine contain, among other things, nitrous exhaust gases (NOX), carbon dioxide (CO 2), carbon monoxide (CO) and particles. NOX is a generally accepted collective name for describing the nitrous exhaust gases which primarily comprise nitric oxide (NO) and nitrogen dioxide (NO2). Before the exhaust gases are discharged to the environment via the exhaust line outlet of the exhaust line, the exhaust gases are passed through an exhaust after-treatment device arranged in the exhaust line, which usually comprises one or more catalysts, one or more particulate filters for purifying the exhaust gases and any muffler. The exhaust gases are led from the internal combustion engine to the exhaust after-treatment device via an exhaust duct.
Avgasefterbehandlingsanordningen innefattar vanligtvis en dieseloxidationskatalysator (DOC-katalysator) huvudsakligen anpassad att oxidera kolväten men även kolmonoxid och kvävemonoxid. Vidare innefattar avgasefterbehandlingssystemet vanligtvis en selektiv 2katalytisk reduktionskatalysator (SCR-katalysator) i vilken ett reduktionsmedel och NOX kanreagera och omvandlas till kvävgas och vatten, och på så sätt minska mängden NOX som släppsut till atmosfären. Reduktionsmedlet är vanligtvis en urea-baserad lösning, så som Adblue®, och sprutas in avgasledningen uppströms SCR-katalysatorn.The exhaust aftertreatment device usually comprises a diesel oxidation catalyst (DOC catalyst) mainly adapted to oxidize hydrocarbons but also carbon monoxide and nitrogen monoxide. Furthermore, the exhaust gas aftertreatment system usually comprises a selective 2-catalytic reduction catalyst (SCR catalyst) in which a reducing agent and NOX can react and convert to nitrogen and water, thus reducing the amount of NOX released into the atmosphere. The reducing agent is usually a urea-based solution, such as Adblue®, and is injected into the exhaust line upstream of the SCR catalyst.
Avgasefterbehandlingsanordningen innefattar vanligtvis även ett eller flera dieselpartikelfilter(exempelvis katalytiskt belagt sotpartikelfilter CSF, Eng: Catalysed Soot Filter) för att fånga uppoch oxidera exempelvis sotpartiklar. Andra typer av katalysatorer kan också användas i en avgasefterbehandlingsanordning, så som ammoniakslip-katalysator (ASC).The exhaust aftertreatment device usually also comprises one or more diesel particulate filters (for example catalytically coated soot particulate filter CSF, Eng: Catalysed Soot Filter) for capturing and oxidizing, for example, soot particles. Other types of catalysts can also be used in an exhaust aftertreatment device, such as ammonia slip catalyst (ASC).
De olika komponenterna hos avgasefterbehandlingsanordningen är anordnade i ettgemensamt hus vilket är gastätt bortsett från ett i huset anordnat avgasinlopp till vilketavgaskanalen från förbränningsmotorn är ansluten, ett avgasutlopp från vilket de renadeavgaserna tillåts ledas vidare till den omgivande atmosfären via avgasledningsutloppet samteventuella anslutningar för tillförsel och bortförsel av medel använda i de olika komponenterna, så som exempelvis urea-baserad lösning till SCR.The various components of the exhaust aftertreatment device are arranged in a common housing which is gas tight apart from an exhaust inlet arranged in the housing to which the exhaust duct from the internal combustion engine is connected, an exhaust outlet from which the purified exhaust gases are allowed to be passed on to the surrounding atmosphere. used in the various components, such as urea-based solution for SCR.
Dieseloxidationskatalystorn är ofta anordnad uppströms en SCR-katalysator för att på så sättoxidera kolväten, kolmonoxid och kvävemonoxid, innan dessa når SCR-katalysatorn, vilkaannars kan påverka SCR-katalysatorns verkningsgrad. Det är i själva verket vanligt attdieseloxidationskatalysatorn är den första komponenten i avgasefterbehandlingsanordningen.Dieseloxidationskatalystorn är på så sätt ofta exponerad för en stor mängd ämnen ochföreningar som kan orsaka förgiftning och deaktivering av dieseloxidationskatalystorn. Iavgasefterbehandlingsanordningar där dieseloxidationskatalysatorn inte är den förstakatalysatorn i anordningen kommer naturligtvis den första katalysatorn vilken exponeras för avgaserna vara den som utsätts för den största belastningen av kemiska gifter i avgaserna.The diesel oxidation catalyst is often arranged upstream of an SCR catalyst so as to oxidize hydrocarbons, carbon monoxide and nitrogen monoxide, before these reach the SCR catalyst, which otherwise can affect the efficiency of the SCR catalyst. In fact, it is common for the diesel oxidation catalyst to be the first component of the exhaust aftertreatment device. Thus, the diesel oxidation catalyst is often exposed to a wide variety of substances and compounds that can cause poisoning and deactivation of the diesel oxidation catalyst. In exhaust aftertreatment devices where the diesel oxidation catalyst is not the first catalyst in the device, the first catalyst which is exposed to the exhaust gases will of course be the one which is exposed to the greatest load of chemical toxins in the exhaust gases.
Svavelförgiftning av dieseloxidationskatalystorn är ett känt problem inom det tekniskaområdet. Lösningen på detta är vanligtvis att temporärt öka temperaturen hos avgaserna påså sätt att svavelbeläggningen löses upp eller sönderfaller. Det är även känt att försöka fångaupp svavel innan det når dieseloxidationskatalysatorn genom att anordna lämplig komponent därför i avgasefterbehandlingsanordningen.Sulfur poisoning of the diesel oxidation catalyst is a known problem in the technical field. The solution to this is usually to temporarily increase the temperature of the exhaust gases in such a way that the sulfur coating dissolves or decomposes. It is also known to try to capture sulfur before it reaches the diesel oxidation catalyst by arranging a suitable component therefor in the exhaust aftertreatment device.
US 2009/0107121 A1 beskriver ett avgasefterbehandlingssystem som innefattar en katalysatorsom fungerar som en SOX-fälla, en oxidationskatalysator, ett partikelfilter och en NOX SCR-katalysator. Katalysatorn som fungerar som SOX-fälla består av en bikakestruktur med ettflertal passager som sträcker sig i den axiella riktningen av katalysatorn. Vidare har dennakatalysator en beläggning, innefattande exempelvis alkalimetall, på vilken en ädelmetall äranordnad. Detta gör att kostnaden för SOX-fällan är relativt hög. Dessutom kan den vara svåratt byta ut om SOX-fällan i sig deaktiveras på så sätt att den inte längre kan uppta kemiska gifter.US 2009/0107121 A1 discloses an exhaust aftertreatment system comprising a catalyst which acts as an SOX trap, an oxidation catalyst, a particulate filter and a NOX SCR catalyst. The catalyst that acts as an SOX trap consists of a honeycomb structure with several passages extending in the axial direction of the catalyst. Furthermore, this catalyst has a coating, comprising for example alkali metal, on which a noble metal is arranged. This means that the cost of the SOX trap is relatively high. In addition, it can be difficult to replace if the SOX trap itself is deactivated in such a way that it can no longer absorb chemical toxins.
Utöver svavel förekommer även andra ämnen som kan ackumuleras i den första katalysatorn iavgasefterbehandlingsanordningen, vilka inte kan avlägsnas genom en förhöjd temperatur.Det har visat sig att framför allt fosfor utgör ett problem i tidigare kändaavgasefterbehandlingssystem då fosforinnehållande föreningar förgiftar och/eller deaktiverarkatalysatorn. Fosfor är exempelvis närvarande i vissa bränslen så som biobränslen elleranvänds som tillsats i vissa motoroljor och riskerar därmed även att förekomma i avgasernafrån förbränningsmotorn. Post-mortemanalyser av dieseloxidationskatalysatorer som varitanordnade först i en avgasefterbehandlingsanordning och där biobränslen har använts förförbränningsmotorn visar att stora mängder gifter, så som fosfor, har ackumulerats i dieseloxidationskatalysatorn.In addition to sulfur, there are also other substances that can accumulate in the first catalyst in the exhaust gas aftertreatment device, which cannot be removed by an elevated temperature. It has been found that phosphorus in particular is a problem in prior art exhaust gas treatment systems as phosphorus-containing compounds poison and / or deactivate the catalyst. Phosphorus, for example, is present in certain fuels such as biofuels or is used as an additive in certain engine oils and thus also risks being present in the exhaust gases from the internal combustion engine. Post-mortem analyzes of diesel oxidation catalysts that have been arranged first in an exhaust aftertreatment device and where biofuels have been used in the pre-combustion engine show that large amounts of toxins, such as phosphorus, have accumulated in the diesel oxidation catalyst.
Förgiftning och/eller deaktivering av dieseloxidationskatalysatorn leder till en försämradverkningsgrad av dieseloxidationskatalysatorn och påverkar så småningom även efterföljande komponenter i avgasefterbehandlingssystemet.Poisoning and / or deactivation of the diesel oxidation catalyst leads to a deterioration efficiency of the diesel oxidation catalyst and eventually also affects subsequent components in the exhaust after-treatment system.
US 2002/0064491 A1 beskriver ett förfarande vari flyktiga fosforföreningar i avgaser tas bortgenom reaktion med metall eller metallinnehållande föreningar vilka bildar fasta föreningarmed de flyktiga fosforföreningarna i avgaserna. Detta kan ske genom att dosera in metalleneller metallföreningen uppströms katalysatorn, genom tillsats till motoroljan eller bränslet hosförbränningsmotorn, eller genom en absorberande anordning anordnad i ett avgasrör mellan en motor och en katalysator som kan ta bort fosfor från avgaserna innan de når katalysatorn. 4EP 0638349 A1 beskriver ett förfarande för att skydda katalysatorer för rening av avgaser från gifter genom en adsorbent som kan bestå av zeolit eller blandningar av olika zeoliter.US 2002/0064491 A1 describes a process in which volatile phosphorus compounds in exhaust gases are removed by reaction with metal or metal-containing compounds which form solid compounds with the volatile phosphorus compounds in the exhaust gases. This can be done by dosing the metal or metal compound upstream of the catalyst, by adding to the engine oil or fuel of the internal combustion engine, or by an absorbent device arranged in an exhaust pipe between an engine and a catalyst which can remove phosphorus from the exhaust gases before reaching the catalyst. 4EP 0638349 A1 describes a process for protecting catalysts for purifying exhaust gases from poisons through an adsorbent which may consist of zeolite or mixtures of different zeolites.
Absorbenten är anordnad i avgasströmmen uppströms katalysatorn och kan vara i bikakeform.The absorbent is arranged in the exhaust stream upstream of the catalyst and may be in honeycomb form.
Den kan även vara belagd på den katalytiska beläggningen av katalysatorn.It may also be coated on the catalytic coating of the catalyst.
Eftersom de olika katalysatorerna ofta är inbyggda med ytterligare komponenter i engemensam enhet, en avgasefterbehandlingsanordning så som beskrivits ovan, går det inteenkelt att plocka ut en enskild katalysator separat ur ett fordon för att rengöra, regenereraeller byta ut denna. Att byta ut hela avgasefterbehandlingsanordningen innebär också enbetydande kostnad. Ett utbyte av en katalysator, exempelvis en dieseloxidationskatalysator, iavgasefterbehandlingsanordningar som tillåter detta innebär även det en betydande kostnadeftersom sådana katalysatorer är dyra. Det är därför önskvärt att kunna minimeraförgiftningen eller åtminstone väsentligen fördröja förgiftningen av en katalysator, framför alltden katalysator som är anordnad först i flödesriktningen av avgaserna, i avgasefterbehandlingsanordningen.Since the various catalysts are often built with additional components in a single unit, an exhaust aftertreatment device as described above, it is not easy to pick a single catalyst separately from a vehicle to clean, regenerate or replace it. Replacing the entire exhaust aftertreatment device also involves a significant cost. Replacing a catalyst, such as a diesel oxidation catalyst, with exhaust aftertreatment devices that allow this also involves a significant cost because such catalysts are expensive. It is therefore desirable to be able to minimize the poisoning or at least substantially delay the poisoning of a catalyst, in particular the catalyst which is arranged first in the direction of flow of the exhaust gases, in the exhaust after-treatment device.
Utöver detta finns det idag i vissa stater, statsunioner eller regioner även lagkrav på attavgasefterbehandlingsanordningen ska ha en minsta livslängd uttryckt i tid och/ellerackumulerad körsträcka för fordonet, så som exempelvis 7 år eller 700 000 kilometer, utan attemissionskraven överskrids. Detta gör att ett avgasefterbehandlingssystem för fordon måstekonstrueras på ett sådant sätt att det antingen har en sådan livslängd eller enkelt kanregenereras så att en avgasefterbehandlingsanordning inte behöver ersättas med en ny inom den lagstadgade tiden/körsträckan.In addition to this, today in some states, state unions or regions there are also legal requirements for the off-gas after-treatment device must have a minimum service life expressed in time and / or accumulated mileage for the vehicle, such as 7 years or 700,000 kilometers, without the emission requirements being exceeded. This means that an exhaust after-treatment system for vehicles must be designed in such a way that it either has such a service life or can easily be regenerated so that an exhaust after-treatment device does not need to be replaced with a new one within the statutory time / mileage.
SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett syfte med föreliggande uppfinning är minska risken för, alternativt fördröja, deaktiveringav en katalysator, så som en dieseloxidationskatalysator, i ett avgasefterbehandlingssystem påett kostnadseffektivt sätt och företrädesvis utan att väsentligen påverka trycket hos avgaserna i avgasefterbehandlingssystemet. 5Syftet erhålles med hjälp av avgasefterbehandlingssystemet enligt det självständiga patentkravet 1. Exemplifierande utföringsformer definieras av de självständiga patentkraven.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to reduce the risk of, alternatively delaying, deactivation of a catalyst, such as a diesel oxidation catalyst, in an exhaust after-treatment system in a cost-effective manner and preferably without substantially affecting the exhaust gas pressure in the exhaust after-treatment system. The object is obtained by means of the exhaust gas aftertreatment system according to the independent claim 1. Exemplary embodiments are defined by the independent claims.
Avgasefterbehandlingssystemet enligt föreliggande uppfinning innefattar en giftfälla i form avett element anordnad uppströms en avgasefterbehandlingsanordning i en avgaskanalanordnad mellan ett avgasutlopp från en förbränningsmotor och ett avgasinlopp hosavgasefterbehandlingsanordningen. Elementet innefattar en yta, vilken är avsedd att varaexponerad mot avgaserna i avgaskanalen och anpassad att adsorbera kemiska gifter iavgaserna. På så sätt kan en stor mängd kemiska gifter fångas upp från avgasflödet redaninnan det når den första katalysatorn i en avgasefterbehandlingsanordning. Vidare görelementets placering att det enkelt kan avlägsnas för byte eller regenerering utan att avgasefterbehandlingsanordningen måste plockas ut från fordonet och demonteras.The exhaust after-treatment system according to the present invention comprises a poison trap in the form of an element arranged upstream of an exhaust after-treatment device in an exhaust duct arrangement between an exhaust outlet of an internal combustion engine and an exhaust inlet of the exhaust after-treatment device. The element comprises a surface which is intended to be exposed to the exhaust gases in the exhaust duct and adapted to adsorb chemical toxins in the exhaust gases. In this way, a large amount of chemical toxins can be captured from the exhaust gas flow even before it reaches the first catalyst in an exhaust gas aftertreatment device. Furthermore, the location of the element means that it can be easily removed for replacement or regeneration without the exhaust after-treatment device having to be removed from the vehicle and dismantled.
Avgasefterbehandlingssystemet enligt föreliggande uppfinning innefattar enavgasefterbehandlingsanordning samt en avgaskanal anpassad att vara anordnad mellan ettavgasutlopp hos en förbränningsmotor samt ett avgasinlopp hosavgasefterbehandlingsanordningen. Avgasefterbehandlingsanordningen innefattar åtminstoneen katalysator anpassad för rening av avgaserna. Ett element, som har en yta anpassad attadsorbera åtminstone ett ämne eller en förening som kan deaktivera katalysatorn hosavgasreningsanordningen, är anordnat i avgaskanalen. Nämnda yta innefattar ett materialbestående av en pelarförsedd lera, PILC (Eng: Pillared layered clay). Lämpligen är hela den yta hos elementet som är exponerad för avgaserna utformad av PILC.The exhaust after-treatment system according to the present invention comprises an exhaust after-treatment device and an exhaust duct adapted to be arranged between one exhaust outlet of a combustion engine and an exhaust inlet of the exhaust after-treatment device. The exhaust aftertreatment device comprises at least one catalyst adapted for purifying the exhaust gases. An element having a surface adapted to adsorb at least one substance or compound which can deactivate the catalyst in the exhaust gas purification device is arranged in the exhaust duct. Said surface comprises a material consisting of a pillared clay, PILC (Eng: Pillared layered clay). Conveniently, the entire surface of the element exposed to the exhaust gases is formed by PILC.
Elementet är företrädesvis löstagbart anordnat i förhållande till avgaskanalen och kan på såsätt plockas ut från avgasefterbehandlingssystemet för rengöring eller regenerering alternativtbytas ut. Detta kan exempelvis åstadkommas genom att avgaskanalen frigörs frånavgasefterbehandlingsanordningen och avgasutloppet hos förbränningsmotorn och elementettrycks eller dras ut ur avgaskanalen. Ett annat alternativ är att avgaskanalen innefattar enlucka genom vilken elementet kan föras in respektive tas ut ur avgaskanalen. Ett ytterligarealternativ är att anordna elementet i en första avgaskanalsektion vilken är löstagbart anordnad i förhållande till en i avgaskanalens axiella riktning intilliggande andra 6avgaskanalsektion, varvid avgaskanalsektionen antingen kan bytas ut eller elementet däri kan rengöras eller regenereras.The element is preferably detachably arranged in relation to the exhaust duct and can thus be removed from the exhaust after-treatment system for cleaning or regeneration or alternatively replaced. This can be achieved, for example, by releasing the exhaust duct from the exhaust after-treatment device and the exhaust outlet of the internal combustion engine and pushing or pulling elements out of the exhaust duct. Another alternative is that the exhaust duct comprises a hatch through which the element can be inserted or removed from the exhaust duct. A further alternative is to arrange the element in a first exhaust duct section which is detachably arranged in relation to a second exhaust duct section adjacent in the axial direction of the exhaust duct, wherein the exhaust duct section can either be replaced or the element therein can be cleaned or regenerated.
Elementet kan lämpligen innefatta ett flertal, genom vilka avgaserna kan flöda, kanaler varsaxiella utsträckning är anordnade i avgaskanalens axiella utsträckning. På så sätt minskasrisken för att elementet orsakar tryckfall, exempelvis i förhållande till om elementets kanalerskulle ha en vinklad utsträckning i förhållande till det huvudsakliga flödet genomavgaskanalen. Vidare är det föredraget att elementet har en i avgaskanalens radiella tvärsnittöppen area som är större än den öppna arean hos den första katalysatorn iavgasreningsanordningen. Därigenom riskerar inte elementet att sättas igen av exempelvispartiklar i avgaserna eller att väsentligen påverka trycket hos avgaserna i avgaskanalen. För attåstadkomma detta kan elementet exempelvis vara format som en bikakestruktur, ennätformad struktur eller en åtminstone delvis veckad struktur där nämnda veck är anordnadeså att de sträcker sig i avgaskanalens axiella riktning. Dessa strukturer har även fördelen av attha en stor yta som kommer i kontakt med avgaserna och kan därigenom ha en stor adsorberande yta.The element may suitably comprise a plurality, through which the exhaust gases can flow, channels whose axial extent is arranged in the axial extent of the exhaust duct. In this way, the risk of the element causing a pressure drop decreases, for example in relation to whether the duct of the element should have an angular extent in relation to the main flow through the exhaust duct. Furthermore, it is preferred that the element has an open area in the radial cross-section of the exhaust duct which is larger than the open area of the first catalyst in the exhaust gas purification device. Thereby, the element does not risk being blocked by, for example, particles in the exhaust gases or to substantially affect the pressure of the exhaust gases in the exhaust duct. To achieve this, the element can for instance be shaped as a honeycomb structure, a net-shaped structure or an at least partially folded structure where said folds are arranged so that they extend in the axial direction of the exhaust duct. These structures also have the advantage of having a large surface which comes into contact with the exhaust gases and can thereby have a large adsorbent surface.
Enligt en exemplifierande utföringsform är PILC-materialet valt från en PILC innefattandepelare av aluminiumoxid, kiseloxid, titanoxid eller en blandning av åtminstone två av nämndaoxider. Dessa PILC har generellt goda termiska egenskaper och är stabila vid temperaturer över 500 °C.According to an exemplary embodiment, the PILC material is selected from a PILC comprising columns of alumina, silica, titanium oxide or a mixture of at least two of said oxides. These PILCs generally have good thermal properties and are stable at temperatures above 500 ° C.
PILC-materialet kan lämpligen vara dopat för att öka affiniteten för åtminstone ett ämne ellerförening, företrädesvis fosfor eller fosforinnehållande föreningar, som riskerar att deaktivera nämnda katalysator hos avgasefterbehandlingsanordningen.The PILC material may conveniently be doped to increase the affinity of at least one substance or compound, preferably phosphorus or phosphorus-containing compounds, which risks deactivating said catalyst of the exhaust gas aftertreatment device.
Enligt en exemplifierande utföringsform är PILC valt från en porös lerheterostruktur, PCH (Eng:Porous Clay Heterostructure), företrädesvis en PCH innefattande pelare av kiseloxid, titanoxideller en blandning av kiseloxid och titanoxid och är dopad med järn eller aluminium. Dessamaterial har visat sig ha mycket goda termiska egenskaper samt särskilt god förmåga att adsorbera fosfor och dess föreningar. 7PILC-material kan vara anordnat som en beläggning på en lastbärare på så sätt attbeläggningen och lastbäraren tillsammans bildar elementet. Det är även tänkbart att hela elementet består av PILC.According to an exemplary embodiment, the PILC is selected from a porous clay heterostructure, PCH (Porous Clay Heterostructure), preferably a PCH comprising columns of silica, titanium oxides or a mixture of silica and titanium oxide and is doped with iron or aluminum. These materials have been shown to have very good thermal properties and a particularly good ability to adsorb phosphorus and its compounds. 7PILC material can be arranged as a coating on a load carrier in such a way that the coating and the load carrier together form the element. It is also conceivable that the whole element consists of PILC.
Av kostnadsskäl är det föredraget att ytan hos elementet, företrädesvis hela elementet, är frifrån ädelmetall. Elementet är inte heller avsett att utgöra någon katalysator för rening avavgaser, utan endast att adsorbera gifter från avgaserna som riskerar att deaktivera de nedströms anordnade katalysatorerna, och behöver på så sätt inte fungera som katalysator.For cost reasons, it is preferred that the surface of the element, preferably the entire element, be free of precious metal. The element is also not intended to constitute a catalyst for purifying exhaust gases, but only to adsorb toxins from the exhaust gases which risk deactivating the downstream catalysts, and thus does not have to function as a catalyst.
Elementet är företrädesvis anordnat vid eller i närheten av en nedströms ände avavgaskanalen. Exempelvis kan det vara anordnat i den omedelbara närheten av avgasinloppethos avgasefterbehandlingsanordningen. På så sätt kan exempelvis de mekaniskapåfrestningarna hos elementet, orsakade av vibrationer under drift av förbränningsmotorn,minimeras. Vidare är denna placering av elementet fördragen då flödet av avgaserna i dennadel av avgaskanalen är turbulent, vilket gynnar masstransport av gifter samt inlagring av dessa i en yta exponerad för avgaserna.The element is preferably arranged at or near a downstream end of the exhaust duct. For example, it may be located in the immediate vicinity of the exhaust inlet of the exhaust aftertreatment device. In this way, for example, the mechanical stresses of the element, caused by vibrations during operation of the internal combustion engine, can be minimized. Furthermore, this placement of the element is preferred when the flow of the exhaust gases in this part of the exhaust duct is turbulent, which favors mass transport of toxins and storage of these in a surface exposed to the exhaust gases.
Elementet kan ha en begränsad utsträckning i avgaskanalens axiella utsträckning då det harvisat sig att uppfångningen av kemiska gifter kan åstadkommas effektivt på en relativt kort yta,framför allt då det är turbulent flöde hos avgaserna. En relativt liten axiell utsträckning är ävenfördelaktigt då risken för att elementet väsentligen påverkar trycket hos avgaserna iavgaskanalen minimeras. Lämpligen kan elementets axiella utsträckning i avgaskanalens axiella utsträckning vara mellan 1 och 10 cm, företrädesvis upp till och med 5 cm.Föreliggande uppfinning avser även ett fordon innefattande en förbränningsmotor samt ettavgasefterbehandlingssystem så som beskrivits ovan. Fordonet kan exempelvis vara en lastbil,en buss eller en personbil. Fordonet kan även vara ett marint fordon eller ett terrängfordon.The element may have a limited extent in the axial extent of the exhaust duct as it has been found that the capture of chemical toxins can be effected effectively on a relatively short surface, especially when there is turbulent flow of the exhaust gases. A relatively small axial extent is also advantageous as the risk of the element substantially affecting the pressure of the exhaust gases in the exhaust duct is minimized. Suitably the axial extent of the element in the axial extent of the exhaust duct may be between 1 and 10 cm, preferably up to 5 cm. The present invention also relates to a vehicle comprising an internal combustion engine and an exhaust after-treatment system as described above. The vehicle can be, for example, a truck, a bus or a car. The vehicle can also be a marine vehicle or an off-road vehicle.
FIGURBESKRIVNING Fig. la visar en schematisk sidovy av ett fordon innefattande en förbränningsmotor samt en avgasefterbehandlingsanordning.DESCRIPTION OF THE FIGURES Fig. 1a shows a schematic side view of a vehicle comprising an internal combustion engine and an exhaust aftertreatment device.
Fig. lb visar en perspektivvy av ett avgasefterbehandlingssystem innefattande en avgasefterbehandlingsanordning samt en avgaskanal.Fig. 1b shows a perspective view of an exhaust after-treatment system comprising an exhaust after-treatment device and an exhaust duct.
Fig. 1c visar schematiskt ett exempel på en avgasefterbehandlingsanordning.Fig. 1c schematically shows an example of an exhaust aftertreatment device.
Fig. 2 visar en del av ett radiellt tvärsnitt av ett element anpassat att anordnas i ettavgasefterbehandlingssystem i enlighet med en exemplifierande utföringsform av föreliggande uppfinning.Fig. 2 shows a part of a radial cross-section of an element adapted to be arranged in an exhaust gas after-treatment system in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
Fig. 3 visar en del av ett radiellt tvärsnitt av ett element anpassat att anordnas i ettavgasefterbehandlingssystem i enlighet med en annan exemplifierande utföringsform av föreliggande uppfinning.Fig. 3 shows a part of a radial cross-section of an element adapted to be arranged in an exhaust gas after-treatment system in accordance with another exemplary embodiment of the present invention.
Fig. 4 visar en del av ett radiellt tvärsnitt av ett element anpassat att anordnas i ettavgasefterbehandlingssystem i enlighet med en ytterligare utföringsform av förliggande uppfinning.Fig. 4 shows a part of a radial cross-section of an element adapted to be arranged in an exhaust gas after-treatment system in accordance with a further embodiment of the present invention.
DETALJERAD BESKRIVNING Nedan beskrivs uppfinningen i detalj med referens till bifogade figurer. Uppfinningen är intebegränsad till de utföringsformer som beskrivs och visas i figurerna utan kan modifieras inomramen för de bifogade kraven. Vidare ska figurerna inte anses vara skalenligt ritade då vissa särdrag kan vara överdrivna för att tydligare illustrera uppfinningen.DETAILED DESCRIPTION The invention is described in detail below with reference to the accompanying figures. The invention is not limited to the embodiments described and shown in the figures but can be modified within the scope of the appended claims. Furthermore, the figures should not be considered as scaled-down as certain features may be exaggerated to more clearly illustrate the invention.
Föreliggande uppfinning är avsedd att övervinna problemen orsakade av kemiska gifter iavgaser. Med gifter avses i detta sammanhang grundämnen eller föreningar därav som kanförgifta eller deaktivera åtminstone en katalysator i en avgasefterbehandlingsanordning,framför allt en dieseloxidationskatalysator hos en avgasefterbehandlingsanordning. Sådanagifter kan förekomma antingen i gasform, i partikelform eller i vissa fall till och medvätskeform utan att frångå uppfinningen. Förgiftning av en sådan katalysator sker vanligtvis genom att gifter ackumuleras i katalysatorn och leder till så kallad fouling (beläggning) på de 9katalytiska ytorna hos katalysatorn. Gifter kan även ackumuleras i katalysatorn via selektivadsorption på de katalytiska ytorna hos katalysator. På så sätt kan gifterna till slut deaktiverakatalysatorn då den katalytiska reaktionen förhindras eller åtminstone väsentligen försämras.Exempel på gifter är svavel, fosfor, zink, kalcium, magnesium eller alkalimetaller, eller föreningar innefattande ett eller flera av dessa element I enlighet med föreliggande uppfinning är ett element med en yta anpassad för att fånga uppämnen eller föreningar i avgaserna från förbränningsmotorn anordnat i avgaskanalenanordnad mellan ett avgasutlopp hos förbränningsmotorn och ett avgasinlopp hos enavgasefterbehandlingsanordning som innefattar en eller flera katalysatorer anordnade förrening av avgaserna. På så sätt fångar nämnda yta upp åtminstone ett ämne eller en föreningsom riskerar att förgifta eller deaktivera komponenterna i avgasefterbehandlingsanordningen,framför allt dieseloxidationskatalysatorn hos avgasefterbehandlingsanordningen i de fall dådenna är anordnad först av katalysatorerna i avgasefterbehandlingsanordningen.Avgaskanalen utgör vanligtvis en outnyttjad del av ett avgasefterbehandlingssystem ochfungerar primärt som en transportsträcka för avgaserna från förbränningsmotorn (merspecifikt från turbinen i turboladdaren hos förbränningsmotorn) tillavgasefterbehandlingsanordningen. Genom att anordna ett element med en yta anpassad attfånga upp ett eller flera ämnen eller föreningar som kan förgifta eller deaktiveradieseloxidationskatalysatorn i denna avgaskanal utnyttjas avgaskanalen effektivt. Dessutomförlängs livslängden hos avgasefterbehandlingsanordningen hosavgasefterbehandlingssystemet genom att den kan användas under en längre tid innanavgasefterbehandlingsanordningen behöver bytas ut eller på annat sätt regenereras. Vidaregör det faktum att nämnda element är anordnat i avgaskanalen istället för iavgasefterbehandlingsanordningen att nämnda element enkelt kan bytas ut eller plockas urför regenerering, exempelvis vid en ordinarie service av fordonet, utan attavgasefterbehandlingsanordningen i sig behöver plockas ut ur fordonet och demonteras. Enytterligare fördel med föreliggande uppfinning är att avgasefterbehandlingsanordningen intebehöver konstrueras om för att möjliggöra fördelarna med uppfinningen, utan endastavgaskanalen behöver anpassas. På så sätt kan även befintliga fordon utnyttja fördelarna meduppfinningen genom att endast byta ut avgaskanalen till en avgaskanal anpassad att innehålla nämnda element.The present invention is intended to overcome the problems caused by chemical toxins in exhaust gases. In this context, poisons refer to elements or compounds thereof which can poison or deactivate at least one catalyst in an exhaust after-treatment device, in particular a diesel oxidation catalyst of an exhaust after-treatment device. Such toxins can be present either in gaseous form, in particulate form or in some cases even in liquid form without departing from the invention. Poisoning of such a catalyst usually takes place by toxins accumulating in the catalyst and leading to so-called fouling (coating) on the 9 catalytic surfaces of the catalyst. Toxins can also accumulate in the catalyst via selective adsorption on the catalytic surfaces of the catalyst. Thus, the poisons may eventually deactivate the catalyst when the catalytic reaction is prevented or at least substantially deteriorated. Examples of poisons are sulfur, phosphorus, zinc, calcium, magnesium or alkali metals, or compounds comprising one or more of these elements. In accordance with the present invention, a elements with a surface adapted to trap substances or compounds in the exhaust gases from the internal combustion engine arranged in the exhaust duct arranged between an exhaust outlet of the internal combustion engine and an exhaust inlet of a exhaust gas aftertreatment device comprising one or more catalysts arranged pre-cleaning of the exhaust gases. In this way, said surface traps at least one substance or compound which risks poisoning or deactivating the components of the exhaust aftertreatment device, in particular the diesel oxidation catalyst of the exhaust aftertreatment device in those cases where it is arranged first by the catalysts in the exhaust aftertreatment device. as a transport distance for the exhaust gases from the internal combustion engine (more specifically from the turbine in the turbocharger of the internal combustion engine) to the exhaust after-treatment device. By arranging an element with a surface adapted to capture one or more substances or compounds which can poison or deactivate the diesel oxidation catalyst in this exhaust duct, the exhaust duct is utilized efficiently. In addition, the life of the exhaust aftertreatment device is extended by the exhaust aftertreatment system in that it can be used for a longer period of time before the exhaust aftertreatment device needs to be replaced or otherwise regenerated. Continues the fact that said element is arranged in the exhaust duct instead of the exhaust aftertreatment device that said element can easily be replaced or removed prior to regeneration, for example during a regular service of the vehicle, without the exhaust gas aftertreatment device itself having to be removed from the vehicle and dismantled. A further advantage of the present invention is that the exhaust after-treatment device does not need to be redesigned to enable the advantages of the invention, but the only exhaust gas duct needs to be adapted. In this way, existing vehicles can also utilize the advantages of the invention by only replacing the exhaust duct with an exhaust duct adapted to contain said elements.
Uppfångning av gifter från avgaserna från förbränningsmotorn medelst nämnda elementanordnat i avgaskanalen sker genom adsorption på en yta hos elementet. Med adsorptionavses fasthållande av en substans, vilken kan vara en atom, jon, molekyl eller förening från engas eller vätska på en yta av en fast kropp. Adsorption kan indelas i kemisorption vilkeninnefattar en kemisk reaktion mellan ytan och den absorberade substansen, eller fysisorption ivilken de samverkande krafterna mellan ytan och substansen är relativt svaga och kan vara orsakade exempelvis av van der Waal-krafter.Capture of toxins from the exhaust gases from the internal combustion engine by means of said element device arranged in the exhaust duct takes place by adsorption on a surface of the element. By adsorption is meant the retention of a substance, which may be an atom, ion, molecule or compound from a gel or liquid on a surface of a solid body. Adsorption can be divided into chemisorption which involves a chemical reaction between the surface and the absorbed substance, or physisorption in which the interacting forces between the surface and the substance are relatively weak and can be caused, for example, by van der Waal forces.
Avgaskanalen utgör ett rörformat element som kan innefatta ett flertal böjar eller liknandeoch kan således ha en centrumaxel som inte är rak. Avgaskanalen kan vara uppdelad i ettflertal avgaskanalsektioner. Ãtminstone en avgaskanalsektion kan på konventionellt sätt varautformad för att tillåta upptagning av vibrationer i avgaskanalen för att på så sätt minimera de mekaniska påfrestningarna hos avgaskanalen.The exhaust duct is a tubular element which may comprise a plurality of bends or the like and thus may have a center axis which is not straight. The exhaust duct can be divided into several exhaust duct sections. At least one exhaust duct section may be conventionally designed to allow uptake of vibrations in the exhaust duct so as to minimize the mechanical stresses of the exhaust duct.
Avgasefterbehandlingsanordningen innefattar åtminstone en katalysator avsedd att renaavgaserna från förbränningsmotorn. Vanligtvis innefattar avgasefterbehandlingsanordningenett flertal olika katalysatorer, så som DOC, SCR, ASC, och/eller CSF. Den kan även innefattaandra typer av filter och/eller ljuddämpningsmedel. Avgasefterbehandlingsanordningeninnefattar ett hus i vilket de olika komponenterna därav är anordnade till en gemensam enhet.Huset innefattar ett avgasinlopp anslutet till avgaskanalen som sträcker sig frånförbränningsmotorn till avgasefterbehandlingsanordningen och ett utlopp från vilket renadeavgaser kan ledas vidare till omgivande atmosfär. Avgasefterbehandlingsanordningen ärkonstruerad på så sätt att avgaser inte kan tillåtas lämna avgasefterbehandlingsanordningen på annat sätt än genom utloppet.The exhaust aftertreatment device comprises at least one catalyst intended to purify the exhaust gases from the internal combustion engine. Typically, the exhaust aftertreatment device includes a variety of catalysts, such as DOC, SCR, ASC, and / or CSF. It may also include other types of filters and / or sound attenuators. The exhaust aftertreatment device comprises a housing in which the various components thereof are arranged in a common unit. The housing comprises an exhaust inlet connected to the exhaust duct extending from the combustion engine to the exhaust aftertreatment device and an outlet from which purified exhaust gases can be passed on to the surrounding atmosphere. The exhaust after-treatment device is designed in such a way that exhaust gases cannot be allowed to leave the exhaust after-treatment device in any other way than through the outlet.
I enlighet med föreliggande uppfinning utgör nämnda element ett element med en ytaanpassad för att fånga upp ett eller flera ämnen eller föreningar som riskerar att förgifta ellerdeaktivera en katalysator. Ytan innefattar ett material bestående av en pelarförsedd lera, PILC,vilken möjliggör adsorption av nämnda ämne/ämnen eller förorening/föroreningar. Elementetkan exempelvis vara väsentligen cylinderformat och ha en bikakestruktur, en nätformad struktur eller en veckad struktur, på så sätt att strukturen (det vill säga konstruktionen) av 11elementet skapar axiella kanaler genom vilka avgaserna kan flöda. Ett sådant cylinderformatelement är lämpligen anordnat koaxiellt med avgaskanalen. Vidare är elementet företrädesvis i form av en monolitisk struktur.In accordance with the present invention, said element constitutes an element with a surface adapted to capture one or more substances or compounds which risk poisoning or deactivating a catalyst. The surface comprises a material consisting of a columned clay, PILC, which enables adsorption of said substance / substances or contaminant / contaminants. The element may, for example, be substantially cylindrical in shape and have a honeycomb structure, a net-shaped structure or a pleated structure, in such a way that the structure (i.e. the construction) of the element creates axial channels through which the exhaust gases can flow. Such a cylinder-shaped element is suitably arranged coaxially with the exhaust duct. Furthermore, the element is preferably in the form of a monolithic structure.
För att minimera risken för att elementet ska skapa ett tryckfall i avgaskanalen under drift avförbränningsmotorn är det föredraget att det har en relativt öppen struktur, d.v.s. en storöppen area i avgaskanalens radiella tvärsnitt. Den öppna arean för elementet utgörs avsumman av arean av kanalerna i avgaskanalens radiella tvärsnitt. Dock bör elementet hatillräckligt stor yta för att kunna adsorbera så mycket av de kemiska gifterna i avgaserna sommöjligt för att på så sätt minimera risker för att en katalysator hos avgasefterbehandlingsanordningen förgiftas.To minimize the risk of the element creating a pressure drop in the exhaust duct during operation of the internal combustion engine, it is preferred that it has a relatively open structure, i.e. a large open area in the radial cross-section of the exhaust duct. The open area of the element is the sum of the area of the ducts in the radial cross-section of the exhaust duct. However, the element should have a sufficiently large surface area to be able to adsorb as much of the chemical toxins in the exhaust gases as possible in order to minimize the risk of a catalyst in the exhaust aftertreatment device being poisoned.
Elementet kan ha en relativt kort axiell utsträckning i avgaskanalens axiella utsträckning. Enkort axiell utsträckning är fördelaktigt för att minimera tryckfallet i avgaskanalen på grund avelementet, d.v.s. för att se till att elementet inte bidrar till en signifikant tryckfallsökning. Vidpost-mortem analyser av dieseloxidationskatalysatorer anordnade först i enavgasreningsanordning har det visat sig att inlagring av kemiska gifter primärt sker i den förstacentimetern av katalysatorn där avgasflödet är turbulent. Av denna anledning torde en axiellutsträckning av elementet i avgaskanalen kunna vara så kort som omkring 1 cm, framför alltom elementet anordnas i en del av avgaskanalen där avgasflödet är turbulent, exempelvis inärheten av inloppet till avgasefterbehandlingsanordningen. Av samma anledning behöverelementet inte ha en axiell utsträckning som är större än 10 cm, även om det är möjligt attutforma element med längre utsträckning. Företrädesvis skulle elementet kunna ha en axiell utsträckning i avgaskanalens axiella utsträckning omkring 1-5 cm.The element may have a relatively short axial extent in the axial extent of the exhaust duct. Short axial extension is advantageous to minimize the pressure drop in the exhaust duct due to the element, i.e. to ensure that the element does not contribute to a significant pressure drop increase. Post-mortem analyzes of diesel oxidation catalysts first arranged in a single-exhaust purifier have shown that storage of chemical toxins takes place primarily in the first centimeter of the catalyst where the exhaust gas flow is turbulent. For this reason, an axial extension of the element in the exhaust duct can be as short as about 1 cm, above all the element is arranged in a part of the exhaust duct where the exhaust flow is turbulent, for example the proximity of the inlet to the exhaust after-treatment device. For the same reason, the element does not need to have an axial extent greater than 10 cm, although it is possible to design elements with a longer extent. Preferably, the element could have an axial extent in the axial extent of the exhaust duct about 1-5 cm.
Till skillnad från tidigare kända giftfällor, så som konventionella ädelmetallinnehållandebikakestrukturer för att fånga upp svavelinnehållande föreningar, är elementet för att fångaupp gifter i enlighet med föreliggande uppfinning anordnat i avgaskanalen, gjort av ett relativtbilligt material, har företrädesvis en stor öppen area och en förhållandevis kort axiellutsträckning, och är företrädesvis löstagbart anordnat i avgaskanalen. Därigenomåstadkommes en kostnadseffektiv lösning på problemet med deaktivering av en katalysator i avgasefterbehandlingsanordningen utan någon väsentlig påverkan av trycket hos avgaserna i 12avgaskanalen eller i avgasefterbehandlingsanordningen, vilket i sin tur exempelvis skullekunna påverka belastningen hos förbränningsmotorn och/eller verkningsgraden hos efterföljande komponenter i avgasefterbehandlingsanordningen.Unlike prior art poison traps, such as conventional noble metal-containing honeycomb structures for trapping sulfur-containing compounds, the element for trapping toxins in accordance with the present invention is arranged in the exhaust duct, made of a relatively inexpensive material, preferably has a large open area and a relatively short axial extent. , and is preferably releasably arranged in the exhaust duct. This provides a cost-effective solution to the problem of deactivating a catalyst in the exhaust aftertreatment device without any significant effect on the pressure of the exhaust gases in the exhaust duct or in the exhaust aftertreatment device, which in turn could affect the internal combustion engine load and / or aftertreatment component aftertreatment.
Fig. la visar en schematisk sidovy av ett fordon 100 i form av en lastbil. Fordonet 100 ärförsett med en förbränningsmotor 2 anordnad att driva fordonets drivhjul 17 via en växellådaoch en kardanaxel (ej visade). Förbränningsmotorn 2 drivs av ett bränsle som frammatas tillförbränningsmotorn med hjälp av ett bränslesystem innefattande en bränsletank 16.Avgaserna från förbränningsmotorn 2 transporteras via en avgaskanal 4 till en avgasefterbehandlingsanordning 3.Fig. 1a shows a schematic side view of a vehicle 100 in the form of a truck. The vehicle 100 is provided with an internal combustion engine 2 arranged to drive the drive wheels 17 of the vehicle via a gearbox and a propeller shaft (not shown). The internal combustion engine 2 is driven by a fuel which is fed to the internal combustion engine by means of a fuel system comprising a fuel tank 16. The exhaust gases from the internal combustion engine 2 are transported via an exhaust duct 4 to an exhaust after-treatment device 3.
Fig. lb visar en perspektivvy av ett avgasefterbehandlingssystem 1 innefattande enavgasefterbehandlingsanordning 3 samt en avgaskanal 4. Avgaskanalen 4 är anordnad mellanett avgasutlopp 5 hos en förbränningsmotor 2 (enbart visad schematiskt) och ett avgasinlopp 6hos avgasefterbehandlingsanordningen 3. Avgaskanalen är således anordnad för transport av avgaser från förbränningsmotorn till avgasefterbehandlingsanordningen.Fig. 1b shows a perspective view of an exhaust after-treatment system 1 comprising an exhaust after-treatment device 3 and an exhaust duct 4. The exhaust duct 4 is arranged between an exhaust outlet 5 of an internal combustion engine 2 (shown only schematically) and an exhaust inlet 6 of the exhaust after-treatment device. the combustion engine of the exhaust aftertreatment device.
Fig. 1c visar schematiskt en exemplifierad avgasefterbehandlingsanordning 3 innefattande endieseloxidationskatalysator (DOC) 7, en nedströms DOC anordnad selektiv katalytiskreduktionskatalysator (SCR) 8, och ett nedströms SCR-katalysatorn anordnat partikelfilter 9.De olika komponenterna hos avgasefterbehandlingsanordningen kan vara anordnade på olikasätt och ytterligare komponenter kan förekomma. Exempelvis kanavgasefterbehandlingsanordningen även innefatta ljuddämpande medel, ytterligarepartikelfilter, samt ytterligare katalysatorer om så behövs för specifik applikation. Vilken somhelst avgasefterbehandlingsanordning kan användas enligt uppfinningen förutsatt att deninnefattar åtminstone en katalysator för rening av avgaser. Företrädesvis innefattaravgasefterbehandlingsanordningen åtminstone en dieseloxidationskatalysator och en SCR-katalysator, samt eventuellt ett katalytiskt belagt partikelfilter, dock inte nödvändigtvis anordnade i den ordning som visas i Fig. 1c.Fig. 1c schematically shows an exemplary exhaust gas aftertreatment device 3 comprising one diesel oxidation catalyst (DOC) 7, a downstream DOC arranged selective catalytic reduction catalyst (SCR) 8, and a downstream SCR catalyst arranged particle filter 9. The various components of the aftertreatment components can happen. For example, the exhaust aftertreatment device may also include sound attenuators, additional particulate filters, and additional catalysts if needed for specific application. Any exhaust gas aftertreatment device can be used according to the invention provided that it comprises at least one catalyst for purifying exhaust gases. Preferably, the exhaust aftertreatment device comprises at least one diesel oxidation catalyst and an SCR catalyst, and optionally a catalytically coated particulate filter, but not necessarily arranged in the order shown in Fig. 1c.
Eftersom elementet är anordnat uppströms avgasefterbehandlingsanordningen kommer det utsättas för en stor belastning i form av kemiska gifteri avgaserna och kommer därmed att 13 mättas långt före avgasefterbehandlingsanordningen. Det är därför önskvärt att anordnaelementet på ett löstagbart sätt i avgaskanalen för att därmed möjliggöra att enkelt kunnabyta ut det eller att plocka ut det för rengöring eller regenerering. Elementet enligtföreliggande uppfinning kan därför anordnas i avgaskanalen antingen i form av enavgaskanalsektion vilken är löstagbart fastsatt mot åtminstone en angränsandeavgaskanalsektion, och en annan avgaskanalsektion eller ett inlopp hosavgasefterbehandlingsanordningen. Ett annat alternativ är att anordna en öppning,företrädesvis förslutningsbar medelst en lucka eller liknande, i avgaskanalen genom vilken elementet kan sättas in i avgaskanalen respektive tas ut ur avgaskanalen.Since the element is arranged upstream of the exhaust after-treatment device, it will be subjected to a large load in the form of chemical toxins the exhaust gases and will thus be saturated long before the exhaust after-treatment device. It is therefore desirable to arrange the element in a detachable manner in the exhaust duct in order to thereby make it possible to easily replace it or to pick it out for cleaning or regeneration. The element according to the present invention can therefore be arranged in the exhaust duct either in the form of a single exhaust duct section which is detachably attached to at least one adjacent exhaust duct section, and another exhaust duct section or an inlet of the exhaust after-treatment device. Another alternative is to arrange an opening, preferably closable by means of a hatch or the like, in the exhaust duct through which the element can be inserted into the exhaust duct or removed from the exhaust duct.
I enlighet med föreliggande uppfinning har elementet en yta, vilken är avsedd att exponerasmot avgaserna i avgaskanalen, vilken innefattar ett material bestående av en pelarförseddlera, PILC. PILC-materialet är anordnat på så sätt att kemiska gifter i avgaserna kan adsorberasmed hjälp av detta material. Elementet kan bestå helt av PILC-materialet, eller PILC-materialetkan vara närvarande i form av en beläggning på en yta av elementet som är avsedd attexponeras för avgaserna. I det senare fallet innefattar elementet en lastbärare samt enbeläggning av PILC. Företrädesvis är samtliga ytor vilka är avsedda att exponeras motavgaserna utformade av PILC-materialet. Vidare utgör PILC-materialet den yttersta ytan hoselementet, det vill säga det finns ingen ytterligare beläggning på PILC-materialet på den sidaav PILC-materialet som är motstående en eventuell lastbärare. Däremot är det möjligt attanordna en beläggning mellan lastbäraren och beläggningen av PILC om så önskas, exempelvis för att förbättra vidhäftningen av PILC till lastbäraren.In accordance with the present invention, the element has a surface which is intended to be exposed to the exhaust gases in the exhaust duct, which comprises a material consisting of a pillar clay, PILC. The PILC material is arranged in such a way that chemical toxins in the exhaust gases can be adsorbed by means of this material. The element may consist entirely of the PILC material, or the PILC material may be present in the form of a coating on a surface of the element which is intended to be exposed to the exhaust gases. In the latter case, the element comprises a load carrier and a single coating of PILC. Preferably, all surfaces which are intended to be exposed to the exhaust gases are formed of the PILC material. Furthermore, the PILC material constitutes the outermost surface of the hose element, i.e. there is no additional coating on the PILC material on the side of the PILC material which is opposite a possible load carrier. On the other hand, it is possible to arrange a coating between the load carrier and the coating of PILC if desired, for example to improve the adhesion of PILC to the load carrier.
PILC utgör ett zeolit-liknande material med modifierade skikt som är separerade påkontrollerade avstånd från varandra och innehåller ett tvådimensionellt nätverk av porer. PILCframställs utgående från syntetiska eller naturliga leror, exempelvis smektiter (i synnerhetmontmorillonit), vermikuliter, eller bentonit. PILC-material framställs genom att byta utkatjoner i silikatet hos leran med exempelvis hydroxikatjoner, företrädesvis storahydroxikatjoner, vilka är bildade genom hydrolys av metalloxider eller salt. Detta kanexempelvis göras genom att svälla leran med hjälp av ett suspensionsmedel, exempelvisvatten, och tillsätta den önskade katjonen i suspensionen. Vid uppvärmning underkastas metallhydroxikatjonerna dehydrering och dehydroxylering, bildande stabil metalloxid eller 14 annat metallsalt. Den bildade metalloxiden eller saltet utgör en nanopartikel som fungerarsom en pelare som håller de tunna silikatskikten separerade from varandra. Därigenom skapasutrymme mellan skikten i materialet av molekylär storleksordning, vanligtvis 1-20 Ã även omdet är möjligt att skapa även större avstånd. Exempel på oxider som används som pelare äroxider av titan, zirkonium, aluminium, järn, kisel eller krom. Om katjonen som tillsätts till leranför att bilda pelarna är katalytiskt aktiv kan det resulterande materialet användas som katalysator.PILC is a zeolite-like material with modified layers that are separated by controlled distances from each other and contains a two-dimensional network of pores. PILC is prepared from synthetic or natural clays, for example smectites (especially montmorillonite), vermiculites, or bentonite. PILC materials are prepared by exchanging cations in the silicate of the clay with, for example, hydroxycation ions, preferably large hydroxycation ions, which are formed by hydrolysis of metal oxides or salt. This can be done, for example, by swelling the clay with the aid of a suspending agent, for example water, and adding the desired cation to the suspension. Upon heating, the metal hydroxide ions are subjected to dehydration and dehydroxylation, forming stable metal oxide or other metal salt. The metal oxide or salt formed is a nanoparticle that acts as a pillar that keeps the thin silicate layers separated from each other. This creates space between the layers in the material of molecular size, usually 1-20 Å, even if it is possible to create even larger distances. Examples of oxides used as pillars are oxides of titanium, zirconium, aluminum, iron, silicon or chromium. If the cation added to the clay to form the columns is catalytically active, the resulting material can be used as a catalyst.
PILC kan om så önskas dopas med metall eller metalljoner. Exempel på dopämnen som kananvändas i PILC är alkaliska jordartsmetaller eller övergångsmetaller (inkl. lantanoider), ellerjoner därav. Det är även känt att det går att dopa med andra ämnen, så som aluminium och gallium.PILC can, if desired, be doped with metal or metal ions. Examples of dopants that can be used in PILC are alkaline earth metals or transition metals (incl. Lanthanoids), or ions thereof. It is also known that it is possible to dop with other substances, such as aluminum and gallium.
PILC utveckades första gången på 1970-talet och används idag exempelvis som katalysatorervid krackning av kolväten, och som katalysatorer eller absorbenter vid mark- ochvattensanering. PILC har även föreslagits som katalysator i SCR-processer för att minska kväveoxider, exempelvis vid koleldade pannor så som beskrivs i US 5,415,850.PILC was first developed in the 1970s and is used today, for example, as a catalyst for cracking hydrocarbons, and as catalysts or absorbents in soil and water remediation. PILC has also been proposed as a catalyst in SCR processes to reduce nitrogen oxides, for example in coal-fired boilers as described in US 5,415,850.
En ny klass av PILC utvecklades på 1990-talet och kallas för porösa lerheterostukturer PCH(Eng: Porous Clay Heterostructures). Framställningen därav baserar sig på införande avkiseloxidpelare i mellan skikten av leror genom en metod användande ett ytaktivt ämne. Ävenexempelvis titanoxid kan bilda pelare i PCH. PCH karaktäriseras av hög ytarea, en strukturinnefattande mikro- och meso-porer, ytsurhet, och katjonsutbytesegenskaper. Stukturen hosPCH är stabil upp till höga temperaturer och PCH kan därför användas i högtemperaturprocesser.A new class of PILC was developed in the 1990s and is called Porous Clay Heterostructures (PCH). The preparation thereof is based on the introduction of silica columns into between the layers of clays by a method using a surfactant. Also, for example, titanium oxide can form pillars in PCH. PCH is characterized by high surface area, a structure-containing micro- and mesopores, surface acidity, and cation exchange properties. The structure of PCH is stable up to high temperatures and PCH can therefore be used in high temperature processes.
Affiniteten hos PILC (samt PCH) för gifter, så som fosfor med flera, och/eller den katalytiskaeffekten hos PILC kan ökas ytterligare om så önskas genom att införa lämpligt dopämne. På så sätt kan materialets förmåga att adsorbera gifter förbättras ytterligare.The affinity of PILC (as well as PCH) for toxins, such as phosphorus and others, and / or the catalytic effect of PILC can be further increased if desired by introducing a suitable dopant. In this way, the ability of the material to adsorb toxins can be further improved.
PILC har fördelen att det är ett relativt kostnadseffektivt material jämfört med traditionella ädelmetallinnehållande material som används som katalysatorer eller exempelvis svavelfällor i avgasefterbehandlingssystem. PILC har också en stor specifik ytarea vilket gör detta materiallämpligt för applikationer där ett eller flera ämnen ska adsorberas. Vidare har PILC generellt engod förmåga att fånga upp fosfor och fosforinnehållande föreningar likväl som andra kemiskagifter i avgaserna och kan om så önskas dopas för att ytterligare förbättra denna förmåga. PILChar vidare fördelen av att de innehåller porer av olika storlekar, och kan därigenomackumulera föroreningar i de större porerna utan att den katalytiska förmåga förhindras i de fall då en katalytisk effekt önskas.PILC has the advantage that it is a relatively cost-effective material compared to traditional precious metal-containing materials used as catalysts or, for example, sulfur traps in exhaust after-treatment systems. PILC also has a large specific surface area, which makes this material suitable for applications where one or more substances are to be adsorbed. Furthermore, PILC generally has a good ability to capture phosphorus and phosphorus-containing compounds as well as other chemical toxins in the exhaust gases and can, if desired, be doped to further improve this ability. PILC further has the advantage that they contain pores of different sizes, and can thereby accumulate impurities in the larger pores without the catalytic ability being prevented in cases where a catalytic effect is desired.
I enlighet med föreliggande uppfinning används PILC-materialet för att adsorbera kemiskagifter, framför allt fosfor och fosforinnehållande föreningar, från avgaserna innan de nåravgasefterbehandlingsanordningen med dess katalysatorer anordande för rening avavgaserna. För att göra detta anordnas PILC-materialet som en yta hos ett element iavgaskanalen som förbinder förbränningsmotorn med avgasefterbehandlingsanordningen. Föratt kunna adsorbera gift från avgaserna är nämnda yta exponerad för avgaserna då de flödargenom avgaskanalen mot avgasefterbehandlingsanordningen. Beroende på det ämne ellerämnen som ska adsorberas och på vilket PILC-material som används kan adsorptionen ske genom kemisorption eller fysiosorption.In accordance with the present invention, the PILC material is used to adsorb chemical toxins, in particular phosphorus and phosphorus-containing compounds, from the exhaust gases before the near-exhaust aftertreatment device with its catalysts for purifying the exhaust gases. To do this, the PILC material is arranged as a surface of an element in the exhaust duct which connects the combustion engine to the exhaust aftertreatment device. In order to be able to adsorb poison from the exhaust gases, said surface is exposed to the exhaust gases as they flow through the exhaust duct towards the exhaust after-treatment device. Depending on the substance or substances to be adsorbed and on which PILC material is used, the adsorption can take place by chemisorption or physiosorption.
För att säkerställa att materialet klarar av de temperaturförhållanden som förekommeriavgaskanalen, typiskt upp till åtminstone 500 °C, väljs PILC-materialet för ytan av elementetlämpligen från en PILC som är termiskt stabil upp till åtminstone 500 °C, helst upp tillåtminstone 550 °C. PILC innehållande pelare av kiseloxid, så kallade Si-PILC, eller pelare avkiseloxid och titanoxid har visat sig vara stabila upp till temperaturer av åtminstone 800 °C ochutgör därför exempel på lämpliga alternativ. PILC med enbart titanoxid som pelare, så kalladeTi-PILC, eller PILC med pelare av aluminiumoxid, så kallade Al-PILC, är också tänkbara. PILC-material med pelare av flera olika typer, så kallade ”mixed pillars" har visat sig har extra goda termiska egenskaper.To ensure that the material withstands the temperature conditions of the exhaust duct, typically up to at least 500 ° C, the PILC material for the surface of the element is preferably selected from a PILC that is thermally stable up to at least 500 ° C, preferably up to at least 550 ° C. PILCs containing silica columns, so-called Si-PILC, or silica and titanium oxide columns have been found to be stable up to temperatures of at least 800 ° C and are therefore examples of suitable alternatives. PILC with only titanium oxide as a pillar, so-called Ti-PILC, or PILC with an alumina pillar, so-called Al-PILC, are also conceivable. PILC materials with pillars of several different types, so-called "mixed pillars" have been shown to have extra good thermal properties.
Enligt en exemplifierande utföringsform är PILC valt från en PCH med pelare av kiseloxid, ellerkiseloxid och titanoxid. Detta material kan om så önskas vara dopat för att få bättre affinitetför vissa ämnen eller föroreningar, i synnerhet fosfor och/eller fosforinnehållande föreningar, eller för ytterligare förbättrad termisk stabilitet. Enligt en exemplifierande utföringsform är 16PCH-materialet med pelare av kiseloxid, eller kiseloxid och titanoxid, dopat med järn, vanadin eller aluminium.According to an exemplary embodiment, PILC is selected from a PCH with columns of silica, or silica and titanium oxide. This material may, if desired, be doped to obtain better affinity for certain substances or impurities, in particular phosphorus and / or phosphorus-containing compounds, or for further improved thermal stability. According to an exemplary embodiment, the 16PCH material with columns of silica, or silica and titanium oxide, is doped with iron, vanadium or aluminum.
Vidare är det föredraget att ett PILC-material med hög affinitet till fosfor används för attdärmed säkerställa att så hög mängd fosfor och fosforinnehållande föreningar som möjligtfångas upp innan de når avgasefterbehandlingsanordningen. Dopämnen som har visat sig varaeffektiva för att fånga upp fosfor och/eller fosforinnehållande föreningar innefattar exempelvis aluminium, zirkonium, titan, gallium, kalcium, krom, lantan ellerjärn.Furthermore, it is preferred that a PILC material with high affinity for phosphorus be used to thereby ensure that as high an amount of phosphorus and phosphorus-containing compounds as possible are captured before they reach the exhaust gas aftertreatment device. Substances that have been shown to be effective in capturing phosphorus and / or phosphorus-containing compounds include, for example, aluminum, zirconium, titanium, gallium, calcium, chromium, lanthanum or iron.
Enligt en exemplifierande utföringsform utgör PILC-materialet en HCP med pelare av kiseloxid,eller kiseloxid och titanoxid, och dopad med järn eller aluminium. Ett sådant material är stabiltvid höga temperaturer och har god förmåga att fånga upp fosfor och fosforinnehållande föreningar.According to an exemplary embodiment, the PILC material is an HCP with columns of silica, or silica and titanium oxide, and doped with iron or aluminum. Such a material is stable at high temperatures and has a good ability to capture phosphorus and phosphorus-containing compounds.
Enligt en annan exemplifierande utföringsform utgör PILC-materialet en PILC med pelare avaluminiumoxid, en så kallad Al-PILC, företrädesvis framställd från bentonit. Ett sådant material har god affinitet till framför allt fosfat.According to another exemplary embodiment, the PILC material constitutes a PILC with columns of alumina, a so-called Al-PILC, preferably made of bentonite. Such a material has a good affinity for, above all, phosphate.
PILC-materialet kan framställas på konventionellt sätt och utformas till elementet eller till endel därav. Exempelvis skulle det kunna extruderas till ett monolitiskt element, exempelvis medbikakestruktur eller liknande så som beskrivits ovan, alternativt tillföras en lastbärare i form av en washcoat.The PILC material can be manufactured in a conventional manner and designed for the element or for part thereof. For example, it could be extruded into a monolithic element, for example a honeycomb structure or the like as described above, or alternatively fed to a load carrier in the form of a washcoat.
Eftersom elementet har syftet att fånga upp gifter från avgaserna innan de nåravgasefterbehandlingsanordningen, vilken är avsedd att utföra själva reningen av avgaserna såatt de kan släppas ut till atmosfären, bör elementet vara utformat på så sätt att det interiskerar att sättas igen av partiklar i avgaserna. Det är därför önskvärt att det har en relativtstor öppen area så som beskrivits ovan. Företrädesvis har det en öppen area som är större änden öppna arean hos var och en av katalysatorerna i avgasefterbehandlingsanordningen.Detta har även effekten av att minimera risken för tryckfall i avgaskanalen vilket annars riskerar att påverka förbränningsmotorn och därmed bränsleförbrukningen. 17Dock bör elementet ha en så stor ytarea som möjligt för att kunna adsorbera så mycketkemiska gifter som möjligt utan att riskera att orsaka tryckfall i avgaskanalen. Av dennaanledning är det föredraget att elementet är utformat på så sätt att det, sett i ett radiellttvärsnitt av avgaskanalen, har en bikakestruktur, en nätformad struktur alternativt en veckad struktur.Since the element is intended to capture toxins from the exhaust gases before the near exhaust gas aftertreatment device, which is intended to perform the actual purification of the exhaust gases so that they can be released into the atmosphere, the element should be designed so that it is interfering with particles in the exhaust gases. It is therefore desirable that it has a relatively large open area as described above. Preferably, it has an open area that is larger than the open area of each of the catalysts in the exhaust aftertreatment device. This also has the effect of minimizing the risk of pressure drop in the exhaust duct, which otherwise risks affecting the internal combustion engine and thus fuel consumption. 17However, the element should have as large a surface area as possible in order to be able to adsorb as much chemical toxins as possible without risking a pressure drop in the exhaust duct. For this reason, it is preferred that the element is designed in such a way that, seen in a radial cross-section of the exhaust duct, it has a honeycomb structure, a net-shaped structure or a pleated structure.
Fig. 2 visar schematiskt ett radiellt tvärsnitt av en del av bikakestruktur 10 hos ett element därvarje yta 14 hos kanalerna 13 innefattar PILC. På motsvarande sätt visar Fig. 3 ett tvärsnitt aven del av en nätformad struktur 11 där varje yta 14 hos kanalerna 13 innefattar PILC och Fig. 4ett tvärsnitt av en del av en veckad struktur 12 där varje yta 14 hos kanalerna 13 innefattarPILC. Den visade strukturen i Fig. 4 innefattar även distansorgan 15, exempelvis i form avskivelement, vilka stödjer den veckade strukturen och/eller ökar den mekaniska hållfasthetenhos elementet. Kanalerna 13 så som visas i Fig. 2 till 4 är anordnade på så sätt att deras axiella utsträckning är anordnad i avgaskanalens axiella utsträckning.Fig. 2 schematically shows a radial cross-section of a part of honeycomb structure 10 of an element, each surface 14 of the channels 13 comprising PILC. Similarly, Fig. 3 shows a cross-section of a part of a net-shaped structure 11 where each surface 14 of the channels 13 comprises PILC and Fig. 4 a cross-section of a part of a pleated structure 12 where each surface 14 of the channels 13 comprises PILC. The structure shown in Fig. 4 also comprises spacers 15, for example in the form of disc elements, which support the pleated structure and / or increase the mechanical strength of the element. The ducts 13 as shown in Figs. 2 to 4 are arranged in such a way that their axial extent is arranged in the axial extent of the exhaust duct.
Uppfinningen enligt föreliggande beskrivning är inte begränsad till de utföringsformer somvisas och beskrivs ovan, utan kan modifieras inom ramen för de bifogade kraven. Exempelvisär fordonet inte begränsat till en lastbil så som visas i Fig. 1a utan kan vara vilket som helstfordon som innefattar en förbränningsmotor och ett avgasefterbehandlingssystem så sombeskrivits ovan. Vidare behöver inte elementet ha en sådan struktur som visas i Fig. 2-4 så länge som det tillåter passage av avgaser genom elementet över en yta därav.The invention according to the present description is not limited to the embodiments shown and described above, but may be modified within the scope of the appended claims. For example, the vehicle is not limited to a truck as shown in Fig. 1a but may be any vehicle that includes an internal combustion engine and an exhaust aftertreatment system as described above. Furthermore, the element need not have such a structure as shown in Figs. 2-4 as long as it allows the passage of exhaust gases through the element over a surface thereof.
Claims (1)
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE1450942A SE539895C2 (en) | 2014-08-14 | 2014-08-14 | Exhaust aftertreatment system comprising an element with a surface of pillared clay |
CN201580042501.9A CN106574532A (en) | 2014-08-14 | 2015-08-05 | System for exhaust treatment comprising PILC-element for adsorbing catalyst poisons |
PCT/SE2015/050846 WO2016024902A1 (en) | 2014-08-14 | 2015-08-05 | System for exhaust treatment comprising pilc-element for adsorbing catalyst poisons |
DE112015003193.6T DE112015003193T5 (en) | 2014-08-14 | 2015-08-05 | Exhaust gas treatment system with PILC element for the adsorption of catalyst toxins |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE1450942A SE539895C2 (en) | 2014-08-14 | 2014-08-14 | Exhaust aftertreatment system comprising an element with a surface of pillared clay |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE1450942A1 true SE1450942A1 (en) | 2016-02-15 |
SE539895C2 SE539895C2 (en) | 2018-01-02 |
Family
ID=55304419
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE1450942A SE539895C2 (en) | 2014-08-14 | 2014-08-14 | Exhaust aftertreatment system comprising an element with a surface of pillared clay |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106574532A (en) |
DE (1) | DE112015003193T5 (en) |
SE (1) | SE539895C2 (en) |
WO (1) | WO2016024902A1 (en) |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2530822C2 (en) * | 1975-07-10 | 1987-02-12 | Degussa Ag, 6000 Frankfurt | Device for removing pollutants contained in the exhaust gases of an internal combustion engine and method for producing the same |
US4134733A (en) * | 1975-07-09 | 1979-01-16 | Deutsche Gold- Und Silber-Scheideanstalt Vormals Roessler | Apparatus for treatment of exhaust gases |
US4381755A (en) * | 1980-08-08 | 1983-05-03 | General Motors Corporation | Protecting catalyst from phosphorus poisoning |
US5298473A (en) * | 1990-07-16 | 1994-03-29 | Board Of Trustees Operating Michigan State University | Hydrated lime clay composites for the removal of SOx from flue gas streams |
US6555492B2 (en) * | 1999-12-29 | 2003-04-29 | Corning Incorporated | Zeolite/alumina catalyst support compositions and method of making the same |
US20020162319A1 (en) * | 2001-05-03 | 2002-11-07 | Mark Crocker | Method for increasing internal combustion engine exhaust gas catalyst durability |
DE102004013165A1 (en) * | 2004-03-17 | 2005-10-06 | Adam Opel Ag | Method for improving the effectiveness of NOx reduction in motor vehicles |
DE102004024519A1 (en) * | 2004-05-18 | 2005-12-15 | Adam Opel Ag | Minimization of PAH emissions during the regeneration of particulate filters |
-
2014
- 2014-08-14 SE SE1450942A patent/SE539895C2/en not_active IP Right Cessation
-
2015
- 2015-08-05 CN CN201580042501.9A patent/CN106574532A/en active Pending
- 2015-08-05 DE DE112015003193.6T patent/DE112015003193T5/en not_active Withdrawn
- 2015-08-05 WO PCT/SE2015/050846 patent/WO2016024902A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE112015003193T5 (en) | 2017-03-23 |
SE539895C2 (en) | 2018-01-02 |
CN106574532A (en) | 2017-04-19 |
WO2016024902A1 (en) | 2016-02-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2917520B2 (en) | Close-coupled scr system | |
US8887495B2 (en) | Ash filter, exhaust gas treatment system incorporating the same and method of using the same | |
BR112013030719A2 (en) | article and method for treating an exhaust gas, and, system for treating nox in a poorly burning exhaust gas | |
US20120247088A1 (en) | Exhaust gas after-treatment system | |
JP2007291980A (en) | Exhaust emission control device | |
US10577999B2 (en) | System for the removal of particulate matter and noxious compounds from engine exhaust gas | |
Jansson | Vanadia-based catalysts for mobile SCR | |
US20180193797A1 (en) | Three way catalyst having an nh3-scr activity, an ammonia oxidation activity and an adsorption capacity for volatile vanadium and tungsten compounds | |
EP3320194B1 (en) | Method for the removal of particulate matter and noxious compounds from engine exhaust gas | |
JP7566569B2 (en) | Catalyst system for purifying exhaust gas | |
SE1450942A1 (en) | Exhaust aftertreatment systems and vehicles including such exhaust aftertreatment systems | |
WO2016024903A1 (en) | Exhaust aftertreatment system and vehicle comprising means for capturing catalyst poisons | |
WO2011055053A1 (en) | Device for treating exhaust gases from a vehicle comprising a heat engine | |
JP2009216021A (en) | Exhaust emission control device | |
JP2007291981A (en) | Exhaust emission control device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |