Abstract: The invention relates to a method for exhaust gas aftertreatment, characterised by the steps: a) providing a nitrogen oxide-containing raw exhaust gas, b) introducing the nitrogen oxide-containing raw exhaust gas into a catalytic evaporator (1), c) introducing a urea solution and a fuel into the catalytic evaporator (1), as a result of which a reducing agent is obtained, and d) supplying the reducing agent to an exhaust gas aftertreatment system (8). The invention also relates to a device for producing a reducing agent, a reducing agent produced with same, and the use of these objects.
Abgasnachbehandlung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abgasnach
behandlung, die Verwendung eines katalytischen Verdampfers in einem solchen Verfahren, ein nach diesem Verfahren erhältliches Reduktionsmittel für die Abgasbehandlung, eine Vorrichtung zum Herstellen eines Reduktionsmittels für die Abgasnachbehandlung und die Verwendung dieser Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung.
Abgasnachbehandlung ist die Bezeichnung für Verfahren, bei denen die Verbrennungsgase, nachdem sie den Brennraum oder die Brennkammer einer Brennkraftmaschine verlassen haben, auf mechanischem, katalytischem oder chemischem Weg
gereinigt werden. Für die Reduktion von Stickoxiden (NOx) mit der selektiven katalytischen Reduktionstechnologie
(Selective Catalytic Reduction, SCR) werden Katalysatoren und Reduktionsmittel, beispielsweise Ammoniak, eingesetzt. Eingespritzt wird dazu eine wässrige Harnstofflösung, aus der im weiteren Verlauf des Transports durch das Abgasrohr durch Thermolyse und Hydrolyse Ammoniak entsteht. Für die Reduktion von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid können Dreiwegekatalysatoren eingesetzt werden.
Die Effektivität einer katalytischen Abgasnachbehandlung, d.h. die Umwandlungs- oder Konvertierungsrate, hängt neben anderen Faktoren entscheidend von der Betriebstemperatur ab. Unterhalb von ca. 250°C finden praktisch keine Reaktionen statt. Dies ist der Grund dafür, dass auch moderne Fahrzeuge nach dem Kaltstart hohe Schadstoffemissionen aufweisen. Der Katalysator ist in diesem Betriebszuständen noch nicht betriebswarm und wandelt die emittierten Schadstoffe somit nur unzureichend um.
Es gibt einige Strategien, die Abgastemperatur schnell anzuheben. Beispielsweise kann der Katalysator motornah im Abgasstrang plaziert werden. Dadurch ist aber zumindest bei Ottomotoren die Gefahr gegeben, dass in anderen Betriebs zuständen, beispielsweise in der Nähe der Nennleistung, die Temperaturen zu hoch werden. Denn Temperaturen von 1000 °C zerstören den Katalysator. Gute Umsetzungsraten und eine lange Lebensdauer sind bei 400°C bis 800°C gegeben. Alter nativ kann die Abgastemperatur durch elektrische Heizein richtungen oder durch Nacheinspritzungen sowohl inner motorisch und/oder im Abgasstrang angehoben werden.
Diese Maßnahmen haben jedoch die Wirkung, dass der Verbrauch nach dem Kaltstart weiter ansteigt und zusätzliche
Emissionen erzeugt werden.
Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, ein Reduktionsmittel für die
Abgasnachbehandlung ggf. einschließlich selektiver
katalytischer Reduktion bereitzustellen, das eine
katalytische Umwandlung bei niedrigeren Temperaturen
ermöglicht .
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung nach Anspruch 1, die Verwendung eines katalytischen Verdampfers in einem solchen Verfahren nach Anspruch 10, einem Reduktionsmittel nach Anspruch 11, einer Vorrichtung zum Herstellen eines Reduktionsmittels für die Abgasnachbehandlung nach Anspruch 12 und die Verwendung dieser Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung nach Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung, insbesondere zur Entfernung von Stickoxiden, vorgeschlagen, das sich durch die folgenden Schritte auszeichnet:
a) Bereitstellen eines stickoxidhaltigen Rohabgases, b) Einleiten des stickoxidhaltigen Rohabgases in einen
katalytischen Verdampfer,
c) Einleiten einer Harnstofflösung und eines Kraftstoffes in den katalytischen Verdampfer, wodurch ein Reduktionsmittel erhalten wird, und
d) Zuführen des Reduktionsmittels in ein
Abgasnachbehandlungssystem .
Der Einsatz des Verfahrens erfolgt insbesondere dann, wenn das Abgas Stickoxide enthält. Insofern wird ein geregeltes System ins Auge gefasst. In den Motorkennfeldpunkten in denen das Abgas vermehrt Stickoxide enthält, wird es
zugeschaltet. In anderen Motorkennfeldpunkten in denen durch die Verbrennung wenige oder tolerable Stickoxid-Mengen entstehen, ist das System nicht aktiv. Ist es nicht aktiv, wird die Zuleitung für Luft und Abgas gestoppt.
Das stickoxidhaltige Rohabgas kann ein unbehandeltes
Rohabgas sein. Es kann auch ein behandeltes Rohabgas sein, das z.B. mit einem Partikelfilter und/oder
Dieseloxidationskatalysator behandelt ist.
Die Schritte b) und c) können gleichzeitig ausgeführt werden. Im Schritt d) kann das Zuführen des
Reduktionsmittels direkt in das Abgasnachbehandlungssystem erfolgen oder indem es in die Abgasleitung eingeleitet wird, die vom Motor zum Abgasnachbehandlungssystem führt.
Auf Basis der katalytischen Verdampfungstechnologie , die an sich bekannt ist, wurde das erfindungsgemäße Verfahren entwickelt, bei dem stickoxidhaltiges Rohabgas eines Motors, flüssiger Kraftstoff und eine Harnstofflösung eingesetzt werden. Durch die katalytische Umwandlung des Kraftstoffs im katalytischen Verdampfer wird innerhalb des Systems Wärme erzeugt. Auf diese Weise wird das System wesentlich
unabhängiger vom Betrieb des Motors. Es wird somit möglich, losgelöst vom Motorbetrieb, insbesondere von Abgastemperatur und Abgasmassenstrom, Reduktionsmittel aus der wässrigen Harnstofflösung herzustellen. Zudem werden im
erfindungsgemäßen Verfahren aus dem zugegebenen Kraftstoff Wasserstoff und Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Ethen, erzeugt, die dem SCR-System der AGN als zusätzliches
Reaktionsmittel, d.h. Reduktionsmittel, dienen.
Die zugeführten Mengen an Harnstofflösung und Kraftstoff sind die üblichen Mengen, wie sie bei der an sich bekannten Betriebsweise von katalytischen Verdampfern verwendet werden .
Das dem katalytischen Verdampfer zugesetzte stickoxidhaltige Rohabgas kann ein Teil der üblichen Motorabgase sein, d.h. vom Abgasstrom des Motors kann ein Teil abgezweigt und im Schritt a) als stickoxidhaltiges Rohabgas bereitgestellt werden, das in den katalytischen Verdampfer eingeleitet wird. Eine solche Aufteilung kann durch Klappen oder
Schieber in der Abgasleitung erfolgen, die entsprechend angesteuert werden können. Das Rohabgas kann auch direkt vom Motor abgeleitet und dem katalytischen Verdampfer zugeführt werden .
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorteilhafterweise erreicht, dass im Gegensatz zur Aufheizung des
Gesamtabgasstromes gemäß dem Stand der Technik lediglich ein kleiner Teilstrom des stickoxidhaltigen Rohabgases
aufgeheizt werden muss. Durch die Umwandlung des Kraftstoffs wird zudem weitere Wärme erzeugt, die nicht elektrisch eingebracht werden muss. Für eine katalytische Umwandlung ist lediglich der Katalysator aufzuheizen. Die Reaktionen können über die Variation der Eduktströme geregelt werden.
Im erfindungsgemäßen Verfahren können katalytische
Verdampfer eingesetzt werden, wie sie aus dem Stand der Technik an sich bekannt sind. Der Fachmann weiß auch, wie sie prinzipiell betrieben werden können. Ein Beispiel eines im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren katalytischen Verdampfers ist in der DE 10 2015 120 106 Al beschrieben, auf die hinsichtlich der konstruktiven Details und der
Betriebsweise im vollen Umfang verwiesen wird.
Der im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte katalytische Verdampfer kann einen Katalysator aufweisen, der
beispielsweise auf einen Träger aufgebracht sein kann. Der Träger mit dem Katalysator kann in ein Reaktionsgefäß so eingebracht sein, dass zwischen der inneren Oberfläche des Reaktionsgefäßes und der Katalysatoroberfläche ein
Zwischenraum gebildet ist.
Beim Betrieb eines katalytischen Verdampfers kann
beispielsweise der flüssige Brennstoff auf die Innenseite der Reaktorwand eines katalytischen Verdampfers zugegeben werden, während ein Oxidationsmittel, z.B. Luft,
katalysatorseitig zugeführt wird. Ein geringer Teil des Brennstoffs oxidiert am Katalysator und die dabei erzeugte Wärme wird zur vollständigen Verdampfung des Brennstoffs genutzt. Die Wärmeübertragung erfolgt überwiegend durch die Wärmestrahlung von der heißen Katalysatoroberfläche auf die Oberfläche des Brennstoffs. Die Reaktorwand, auf die der Brennstoff aufgegeben wird, ist dabei kälter als der
Brennstoff selbst. Es entstehen keinerlei Ablagerungen oder Verkrustungen .
Das in Schritt a) zugeführte stickoxidhaltige Rohabgas kann Restsauerstoff enthalten. Falls die Konzentration an
Restsauerstoff im Rohabgas ausreichend ist, kann dies als Oxidationsmittel zum Betrieb des katalytischen Verdampfers ausreichend sein. Sollte die Konzentration an Restsauerstoff im stickoxidhaltigen Rohabgas zu niedrig sein, dann kann in einer Ausführungsform weiterhin in Schritt c) ein Oxidationsmittel in den katalytischen Verdampfer eingeleitet werden. Bei diesem Oxidationsmittel handelt es sich um ein zusätzliches Oxidationsmittel zum Restsauerstoff im
Rohabgas. Ein solches Oxidationsmittel kann Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Medium, insbesondere Luft, sein. Die Menge des Oxidationsmittels kann dabei so gewählt werden, dass die üblichen Mengen von Oxidationsmittel in einem katalytischen Verdampfer erreicht werden. Die Luft kann aus der Umgebung kommen und gegebenenfalls durch einen
Turbolader aufgeladen sein.
In einer Ausführungsform weist das in Schritt c) gebildete Reduktionsmittel Ammoniak (NH3) auf. In einer weiteren
Ausführungsform kann das Reduktionsmittel zusätzlich noch H2, CO, Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Ethen, und Mischungen dieser aufweisen.
In einer Ausführungsform kann durch die Veränderung der Eduktströme Kraftstoff, Harnstofflösung, stickoxidhaltiges Rohabgas und gegebenenfalls Oxidationsmittel je nach
Betriebspunkt im Motorkennfeld ein individuelles
Reduktionsmittel bereitgestellt werden. Die Bereitstellung dieses Reduktionsmittels in Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens steigert die Aktivität des SCR-Systems und somit die Reduktion von Stickoxiden im Motorenabgas. Besonders wirksam ist der Vorteil beim Kaltstart und anderen
Betriebspunkten mit kaltem Abgasnachbehandlungssystem.
In einigen Ausführungsformen kann die Harnstofflösung, die in Schritt c) eingesetzt wird, eine wässrige Harnstofflösung sein, insbesondere eine 32,5 prozentige Harnstofflösung .
Diese hat sich als besonders geeignet für
Abgasnachbehandlungssysteme herausgestellt .
In einer Ausführungsform umfasst die Abgasnachbehandlung eine an sich bekannte Thermolyse und Hydrolyse sowie eine ebenfalls an sich bekannte selektive katalytische Reduktion. Das aus dem katalytischen Verdampfer erhaltene
Reduktionsmittel kann zuerst der Hydrolyse und dann der selektiven katalytischen Reduktion unterzogen werden. In einer weiteren Ausführungsform kann die Abgasnachbehandlung, gegebenenfalls einschließlich der selektiven katalytischen Reduktion, bei einer Temperatur von bereits 170°C (und ggf. höher, z.B. 180°C, 190°C oder 200°C) betrieben werden. Dies bedeutet also, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Abgasnachbehandlungen bereits bei deutlich niedrigeren
Temperaturen als nach dem Stand der Technik bekannt
anspringen und durchgeführt werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Umwandlung von
Stickoxiden für SCR-Systeme jeglicher Art von
Verbrennungskraftmaschinen, die mit einem SCR-System zur Reduktion von NOx-Emissionen arbeiten, eingesetzt werden.
Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung eines katalytischen Verdampfers, wie er vorliegend ausführlich beschrieben wird, in einem erfindungsgemäßen Verfahren, wie es ebenfalls vorstehend im Detail beschrieben wurde.
Ferner wird ein Reduktionsmittel bereitgestellt, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich ist. Hinsichtlich der Herstellungsweise und der Zusammensetzung wird auf vorstehende Ausführungen verwiesen. Insbesondere weist das Reduktionsmittel Wasserstoff, Kohlenwasserstoffe,
insbesondere Ethen, Ammoniak und/oder Kohlenmonoxid auf.
Weiterhin wird eine Vorrichtung zum Herstellen eines
Reduktionsmittels für die Abgasnachbehandlung z.B.
einschließlich SCR beschrieben, wobei die Vorrichtung umfasst :
a) einen katalytischen Verdampfer,
b) eine Rohabgaszuleitung zum katalytischen Verdampfer, die dazu angepasst ist, stickoxidhaltiges Rohabgas in den katalytischen Verdampfer einzuleiten,
cl) eine KraftstoffZuleitung zum katalytischen Verdampfer, die dazu angepasst ist, Kraftstoff in den katalytischen Verdampfer einzuleiten, und eine HarnstoffZuleitung zum katalytischen Verdampfer, die dazu angepasst ist, die
Harnstofflösung in den katalytischen Verdampfer einzuleiten, oder
c2) eine Zuleitung, die dazu angepasst ist, eine Mischung in den katalytischen Verdampfer einzuleiten, die Harnstoff und Kraftstoff umfasst, und
d) eine Leitung, die dazu angepasst ist, im Verdampfen entstandenes Reduktionsmittel in einen Abgasstrang eines Motors, wobei der Abgasstrang zum AGN einschließlich ggf.
SCR führt, oder direkt in ein Abgasnachbehandlungssystem, insbesondere zuerst in eine Vorrichtung zur Hydrolyse und dann in eine Vorrichtung zur selektiven katalytischen
Reduktion, einzuleiten.
Durch die vorstehend verwendeten Begriffe „dazu angepasst ist" wird darauf hingewiesen, dass die entsprechenden
Leitungen so ausgelegt sind, dass die darin zuzuführenden Materialien ohne negative Auswirkungen geleitet werden können, d.h. dass sie beispielsweise gegenüber den zu leitenden Materialien inert sind. Ferner weist der Begriff „dazu angepasst ist" auch darauf hin, dass die
entsprechenden Leitungen mit Reservoirs verbunden sind, die die zuzuführenden Materialien aufweisen.
Durch die vorstehenden Merkmale cl) und c2) wird deutlich gemacht, dass entweder der Harnstoff in der entsprechenden Lösung getrennt vom Kraftstoff (Merkmal cl) ) zum
katalytischen Verdampfer zugegeben wird oder dass alternativ (Merkmal c2)) eine Mischung von Harnstofflösung und
Kraftstoff in den katalytischen Verdampfer eingeleitet werden. Eine Mischung kann insbesondere dann eingeleitet werden, wenn der Kraftstoff mit der Harnstofflösung mischbar ist. Dies trifft beispielsweise bei Alkoholen, wie Ethanol, als Kraftstoff zu.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann diese weiterhin eine Oxidationsmittelzuleitung zum katalytischen Verdampfer aufweisen, die dazu angepasst ist, Oxidationsmittel in den katalytischen Verdampfer
einzuleiten. Eine solche Zufuhr von Oxidationsmittel, beispielsweise Sauerstoff oder Luft, kann dann erforderlich werden, wenn das Rohabgas nicht die notwendige Konzentration an Restsauerstoff aufweist.
In einer Ausführungsform umfasst die Abgasnachbehandlung eine Vorrichtung für die Hydrolyse sowie eine Vorrichtung für eine an sich bekannte selektive katalytische Reduktion. Eine Vorrichtung für die Hydrolyse kann beispielsweise einen Hydrolysekatalysator umfassen. Eine Vorrichtung zur
selektiven katalytischen Reduktion kann beispielsweise einen Katalysator für die selektive katalytische Reduktion
aufweisen. Dabei können die Vorrichtung für die Hydrolyse und die Vorrichtung für die selektive katalytische Reduktion in voneinander verschiedenen Gehäusen vorgesehen sein. Dies ermöglicht es, diese Vorrichtungen unabhängig voneinander an verschiedenen Stellen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu verbauen .
Ferner ist Gegenstand der Erfindung die Verwendung der
Vorrichtung, wie sie vorstehend beschrieben wurde, zur
Abgasnachbehandlung, einschließlich einer selektiven
katalytischen Reduktion.
Mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung können in einfacher und günstiger Weise die durch das erfindungsgemäße Verfahren erreichten Vorteile erzielt werden.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Figuren ohne
Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Dabei ist
Figur 1 eine schematische Darstellung einer
Ausführungsform einer Vorrichtung mit einem katalytischen Verdampfer zur Abgasnachbehandlung.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung .
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer anderen
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung .
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung einer
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Figur 5 zeigt eine Ansicht eines beispielhaft einsetzbaren katalytischen Verdampfers.
Figur 6 zeigt das Prinzip der Wirkungsweise des
katalytischen Verdampfers von Figur 2.
In Figur 1 ist schematisch eine Vorrichtung mit einem katalytischen Verdampfer 1, der in den nachfolgenden Figuren 4 und 5 näher erläutert wird, zur Abgasnachbehandlung gezeigt. Ein Motor 9, z.B. ein Dieselmotor, wird in üblicher Weise zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges eingesetzt, wobei eine Kraftstoffzufuhr 10 und eine Luftzufuhr 11 erfolgt. Die entstandenen stickoxidhaltigen Rohabgase werden durch eine Leitung 2 aus dem Motor abgeleitet. Diese stickoxidhaltigen Rohabgase aus dem Motor 9 werden einer Vorrichtung zur
Abgasnachbehandlung 8 zugeführt . Die Abgasnachbehandlung 8 weist eine Vorrichtung zur Hydrolyse 81, beispielsweise einen Hydrolysekatalysator, und eine Vorrichtung zur
selektiven katalytischen Reduktion 82 auf. Die Vorrichtung zur Hydrolyse 81 und die Vorrichtung zur selektiven
katalytischen Reduktion können in getrennten Gehäusen vorliegen. Zumindest ein Teil des stickoxidhaltigen
Rohabgases wird über die Leitung 7 abgezweigt und dem katalytischen Verdampfer 1 zugeführt. Dem katalytischen Verdampfer wird ferner aus einem Reservoir für eine
Harnstofflösung 13 über eine HarnstoffZuleitung 4 dem katalytischen Verdampfer 1 die Harnstofflösung zugeführt. Ferner wird von einem Kraftstoffreservoir 12 über eine
KraftstoffZuleitung 3 dem katalytischen Verdampfer 1
Kraftstoff zugeführt. Über eine Oxidationsmittelzuleitung 5 kann dem katalytischen Verdampfer 1 ggf. ein
Oxidationsmittel zugeführt werden, beispielsweise Luft. In dem katalytischen Verdampfer 1 entsteht das
Reduktionsmittel, das insbesondere NH3, H2,
Kohlenwasserstoffe und CO umfassen kann, das über eine
Leitung 6 in den Abgasstrang 2 des Motors 9 eingeleitet wird .
In Figur 2 ist eine weitere Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch gezeigt, wobei identische Bauteile der Figur 1 dieselben Bezugszeichen aufweisen, so dass hinsichtlich der konstruktiven
Ausgestaltung und der Funktionsweise auf Fig. 1 verwiesen wird. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird in dem Raum 131 ein Gemisch von Harnstoff und Kraftstoff hergestellt, und dann dieses Gemisch über die Zuleitung 41 in den katalytischen Verdampfer 1 eingeleitet. Das vorherige Mischen von
Harnstoff und Kraftstoff kann bei Kraftstoffen angewendet werden, die mit Wasser mischbar sind, z.B. Alkohole, wie Ethanol .
In Figur 3 ist eine weitere Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch gezeigt, wobei identische Bauteile der Fig. 1 und 2 dieselben Bezugszeichen aufweisen, so dass hinsichtlich der konstruktiven
Ausgestaltung und der Funktionsweise auf Fig. 1 und 2 verwiesen wird. In der Vorrichtung von Fig.3 wird zuerst das aus dem katalytischen Verdampfer 1 gewonnenen
Reduktionsmittel in die Vorrichtung zur Hydrolyse 81
eingeleitet. Das daraus gewonnenen Material wird dann in den Abgasstrang 2 eingeleitet und dann in die Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion 82 weitergeleitet.
In Figur 4 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Sie entspricht der in Figur 3
gezeigten Vorrichtung, wobei in dem Raum 131 ein Gemisch von Harnstoff und Kraftstoff hergestellt wird, das dann über die Zuleitung 41 in den katalytischen Verdampfer 1 eingeleitet wird .
In Figur 5 ist ein katalytischer Verdampfer 1 gezeigt, wie er im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden kann.
Der katalytische Verdampfer 1 weist einen Katalysator 112 auf, der auf ein Metallnetz 113 aufgebracht ist. Als
Katalysator 112 und als Metallnetz 113 können dabei solche Materialien eingesetzt werden, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Das Metallnetz 113 mit dem
Katalysator 112 kann in einem Reaktionsgefäß 114 vorliegen. In Figur 5 erfolgt aus Gründen der Übersichtlichkeit die Darstellung so, dass der Katalysator 112 mit dem
Metallnetz 113 aus dem Reaktionsgefäß 114 herausgezogen dargestellt ist. Wird der Katalysator 112 mit dem
Metallnetz 113 in das Reaktionsgefäß eingeschoben, dann bildet sich zwischen der inneren Oberfläche 115 des
Reaktionsgefäßes 114 und der Oberfläche des Katalysators 112 auf dem Metallnetz 113 ein Zwischenraum.
Figur 6 zeigt schematisch die Betriebsweise des in Figur 2 dargestellten katalytischen Verdampfers. Der Kraftstoff wird auf die untere Oberfläche des Reaktorgefäßes 114 zugegeben, während das stickoxidhaltige Rohabgas und gegebenenfalls ein weiteres Oxidationsmittel katalysatorseitig zugeführt
werden. Ein geringer Teil des Kraftstoffs oxidiert am
Katalysator 112 und die dabei erzeugte Wärme wird zur vollständigen Verdampfung des Brennstoffs genutzt. Die Wärmeübertragung erfolgt überwiegend durch Wärmestrahlung von der heißen Oberfläche des Katalysators 112 auf die Oberfläche des Brennstofffilms . Die Wand des
Reaktorgefäßes 114, auf die der Brennstoff aufgegeben wird, kann dabei kälter als der Brennstoff selbst sein. So entstehen keinerlei Ablagerungen oder Verkrustungen.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die in den Figuren dargestellte Ausführungsform beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden
Ansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Beschreibung oder die Ansprüche „erste" und „zweite" Merkmale definieren, so dient dies der
Unterscheidung gleichartiger Merkmale ohne eine Rangfolge festzulegen .
Ansprüche
1. Verfahren zur Abgasnachbehandlung, gekennzeichnet durch die Schritte:
a) Bereitstellen eines stickoxidhaltigen Rohabgases, b) Einleiten des stickoxidhaltigen Rohabgases in einen katalytischen Verdampfer (1) ,
c) Einleiten einer Harnstofflösung und eines Kraftstoffes in den katalytischen Verdampfer (1) , wodurch ein
Reduktionsmittel erhalten wird, und
d) Zuführen des Reduktionsmittels in ein
Abgasnachbehandlungssystem (8) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin in Schritt c) ein Oxidationsmittel in den katalytischen Verdampfer (1) eingeleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsmittel Ammoniak aufweist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass das Reduktionsmittel Wasserstoff, Kohlenmonoxid und/oder Kohlenwasserstoffe aufweist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die Harnstofflösung eine 32,5 %ige Harnstofflösung ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass das Einstellen der Zusammensetzung des Reduktionsmittels über das Einleiten der
Harnstofflösung, des Kraftstoffes, des stickoxidhaltigen Rohabgases und/oder des Oxidationsmittels erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass die Abgasnachbehandlung eine
Thermolyse und Hydrolyse sowie eine selektive katalytische Reduktion umfasst.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass die Abgasnachbehandlung bei einer Temperatur von etwa 170 °C oder höher betrieben werden kann .
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass der Kraftstoff und die
Harnstofflösung zusammen oder getrennt in den
katalytischen Verdampfer (1) eingeleitet werden.
10. Verwendung eines katalytischen Verdampfers (1) in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
11. Reduktionsmittel, erhältlich nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
12. Vorrichtung zum Herstellen eines Reduktionsmittels für die Abgasnachbehandlung, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung umfasst:
a) einen katalytischen Verdampfer (1),
b) eine Rohabgaszuleitung (7) zum katalytischen Verdampfer (1), die dazu angepasst ist, stickoxidhaltiges Rohabgas in den katalytischen Verdampfer (1) einzuleiten,
cl) eine KraftstoffZuleitung (3) zum katalytischen Verdampfer (1), die dazu angepasst ist, Kraftstoff in den katalytischen Verdampfer (1) einzuleiten, und eine
HarnstoffZuleitung (4) zum katalytischen Verdampfer (1), die dazu angepasst ist, eine Harnstofflösung in den katalytischen Verdampfer (1) einzuleiten
oder
c2) eine Zuleitung (41), die dazu angepasst ist, eine Mischung in den katalytischen Verdampfer (1) einzuleiten, die Harnstoff und Kraftstoff umfasst, und
d) eine Leitung (6), die dazu eingerichtet ist,
entstandenes Reduktionsmittel in einen Abgasstrang (2) eines Motors (9) oder in ein Abgasnachbehandlungssystem (8) einzuleiten.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine Oxidationsmittelzuleitung (5) zum katalytischen Verdampfer (1) aufweist, die dazu angepasst ist, Oxidationsmittel in den katalytischen Verdampfer (1) einzuleiten .
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch
gekennzeichnet, dass das Abgasnachbehandlungssystem (8) eine Vorrichtung für eine Hydrolyse (81) sowie eine
Vorrichtung für eine selektive katalytische Reduktion (82) umfasst.
15. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14 zur Abgasnachbehandlung einschließlich einer selektiven katalytischen Reduktion.
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