EP1209330A1 - Rohrförmige Vorrichtung zur Abscheidung und Verbrennung von Russteilchen in Abgasströmen, insbesondere Dieselruss, und Verfahren zum Entfernen von Russteilchen in Abgasströmen, insbesondere Dieselabgasen - Google Patents

Rohrförmige Vorrichtung zur Abscheidung und Verbrennung von Russteilchen in Abgasströmen, insbesondere Dieselruss, und Verfahren zum Entfernen von Russteilchen in Abgasströmen, insbesondere Dieselabgasen Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a tubular device for the separation and combustion of Soot particles in exhaust gas streams, in particular diesel soot, with a catalyst and a filter, and a method for removing soot particles in exhaust gas streams, in particular diesel exhaust gases, by means of a tubular device, the soot particles being deposited on a filter are.
  • the NO-containing exhaust gas is first passed without a filter over a catalytic converter in order to convert the NO in the exhaust gas to NO 2 , before filtering to remove it particles.
  • the N0 2 containing exhaust gas is then used to burn the trapped on the filter particles, wherein the amount of converted to NO 2 NO sufficient to enable it to continue the combustion of the trapped on the filter particles at a temperature of less than 400 ° C ,
  • the associated device disclosed therein initially consists of a tubular device in which the above-mentioned catalyst for converting NO to NO 2 is located, after which a second tubular body has the above-mentioned filter for depositing the diesel soot.
  • a disadvantage of this method and this device is the fact that one is not always satisfactory interaction in terms of efficiency between catalyst and filter can occur and in connection with this the ratio of the volume consumed to Effectiveness of the device, especially when applied to passenger cars, is unfavorable appears.
  • practice shows that only sulfur-free diesel fuel is used may be.
  • this problem is solved by a device according to claim 1 A method according to claim 5 and solved by a use according to claim 9.
  • a catalyst for lowering is on a first filter the soot ignition point temperature applied as a coating, with a second filter first filter in the longitudinal direction of the tubular device and / or radially at least partially encloses.
  • the exhaust gas containing soot particles is passed through the first filter, the soot particles are separated on the first filter and the second filter, at the same time the exhaust gas on the first filter is conditioned with the aid of the catalytic converter in order to burn of the soot particles deposited on the first and second filters.
  • the device according to the invention is thus designed as a so-called filter candle.
  • the spatial Fixing and spacing of the first and second filters from one another takes place in the Usually through radial perforated plates.
  • the first filter can be provided with a catalytic aluminum oxide-containing coating be, which are also inorganic oxides of rare earth metals and / or La, Ti, Zr, Hf and others May contain metals.
  • the coating can be precious metals, for example, as active components Pt, Pd, Rh, Ru or Ir included.
  • the second filter contains a further substance that lowers the soot ignition point, for example Fe, Cu, Mo, La, Cs, V, Ce, Zr, Si as oxides or mixed oxides and / or with the catalyst conditioning the exhaust gas, for example Pt, Pd, Ru, Rh; Ir or combinations of this, is coated, since in the first case the combustion of those deposited on the second filter Soot particles relieved and in the second case by the one fixed on the second filter A catalyst redundancy is available.
  • a further substance that lowers the soot ignition point for example Fe, Cu, Mo, La, Cs, V, Ce, Zr, Si as oxides or mixed oxides and / or with the catalyst conditioning the exhaust gas, for example Pt, Pd, Ru, Rh; Ir or combinations of this, is coated, since in the first case the combustion of those deposited on the second filter Soot particles relieved and in the second case by the one fixed on the second filter A catalyst redundancy is available.
  • the first filter is a wire mesh filter and / or the second Filters made of a ceramic or metallic knitted fabric, fabric, flow, fiber or sintered body exists because these embodiments have proven themselves in practice.
  • exhaust gas containing soot particles is passed through a first with a filter coated to reduce the soot ignition temperature and the soot particles are separated on the first and on a second filter and simultaneously with the help of the catalytic converter, the exhaust gas for burning those separated on the first and second filters Soot particles conditioned, the second filter the first filter lengthways and / or at least partially radially.
  • the second filter contains a further substance that lowers the ignition point and / or is coated with the exhaust gas conditioning catalyst, since in the first case the burning of the soot particles separated on the second filter is facilitated and in the second If the catalyst is fixed to the second filter, conditioning redundancy is available stands.
  • the first filter is a wire mesh filter and / or the second Filters made of a ceramic or metallic knitted fabric, fabric, flow, fiber or sintered body exists because these embodiments have proven themselves in practice.
  • the device according to the invention is primarily used to remove soot particles in exhaust gas streams, especially diesel exhaust. Surprisingly, it has been shown that the The device according to the invention also works with sulfur-containing diesel exhaust gases the combustion of fuel with a maximum concentration of 500 ppm sulfur.
  • Figure 1 is a sketch of a tubular device according to the invention for removing Soot particles shown in exhaust gas streams.
  • the device according to the invention essentially consists of one in the longitudinal direction extending center axis tubular inner first wire mesh filter 1, the has a catalytic coating to lower the soot ignition point temperature.
  • This first filter 1 is by means of a tubular perforated plate 3 from an adjacent and the first filter 1 in the longitudinal direction and radially enclosing second filter 2.
  • the second filter 2 is in turn radially surrounded by another perforated plate 3 in the longitudinal direction.
  • FIG. 2 shows a sketch of another tubular device for removal according to the invention represented by soot particles in exhaust gas streams.
  • the device according to the invention essentially consists of one in the longitudinal direction extending center axis tubular inner first wire mesh filter 1, the has a catalytic coating to lower the soot ignition point temperature.
  • the first filter is by means of a tubular perforated plate 3 from an adjacent one and the first filter 1 partially in the longitudinal direction and completely radially enclosing second filter 2 spaced.
  • the second filter 2 is in turn from another perforated plate 3 in the longitudinal direction surrounded radially.
  • the first to flow through is a filter with a wire mesh filter 1 filled tubular jacket 4. This special design shows unexpectedly high burn rates the soot particles and a correspondingly highly efficient conditioning of the exhaust gas.

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Abstract

Es wird u. a. eine rohrförmige Vorrichtung zur Abscheidung und Verbrennung von Rußteilchen in Abgasströmen, insbesondere Dieselruß, mit einem Katalysator und einem Filter bereitgestellt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Rußzündpunkttemperatur absenkende Katalysator als Beschichtung auf einem ersten Filter (1) aufgebracht ist, wobei ein zweiter Filter (2) den ersten Filter (1) in Längsrichtung und/oder radial zumindest teilweise umschließt, so dass Rußteilchen enthaltendes Abgas durch den ersten Filter (1) geführt wird, dabei die Rußteilchen am ersten Filter (1) und am zweiten Filter (2) abgeschieden werden und gleichzeitig am ersten Filter (1) das Abgas zum Verbrennen der am ersten und zweiten Filter (1, 2) abgeschiedenen Rußteilchen konditioniert wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine rohrförmige Vorrichtung zur Abscheidung und Verbrennung von Rußteilchen in Abgasströmen, insbesondere Dieselruß, mit einem Katalysator und einem Filter, und ein Verfahren zum Entfernen von Rußteilchen in Abgasströmen, insbesondere Dieselabgasen, mittels einer rohrförmigen Vorrichtung, wobei die Rußteilchen auf einem Filter abgelagert sind.
Seit vielen Jahren ist die Rußteilchenproblematik bei Dieselkraftfahrzeugen bekannt, da Dieselruß im Verdacht steht, kanzerogene Wirkungen hervorzurufen. Dieses für die Umwelt wichtige Problem wurde insbesondere durch ein in EP 0 341 832 B1 offenbartes Verfahren versucht, zu beseitigen.
Bei dem dort beanspruchten Verfahren durch Verbrennen von Teilchen, welche in einem Diesel-Abgassystem angeordneten Filter abgelagert sind, wird das NO enthaltende Abgas zuerst ohne Filter über einen Katalysator geleitet, um das NO im Abgas zu N02 umzuwandeln, vor dem Filtern zum Entfernen von Teilchen. Das N02 enthaltende Abgas wird dann zum Verbrennen der auf dem Filter eingefangenen Teilchen verwendet, wobei die Menge an zu NO2 umgewandelten NO ausreicht, es zu ermöglichen, die Verbrennung der auf dem Filter eingefangenen Teilchen bei einer Temperatur von weniger als 400 ° C fortzusetzen.
Die dort offenbarte zugehörige Vorrichtung besteht stromabwärts gesehen zunächst aus einer rohrförmigen Vorrichtung, in der sich der obengenannte Katalysator zur Umwandlung von NO in NO2 befindet, wobei im Anschluss daran ein zweiter rohrförmiger Körper den obengenannten Filter zur Ablagerung des Dieselrußes aufweist.
Nachteilig bei diesem Verfahren und dieser Vorrichtung ist die Tatsache, dass ein nicht immer befriedigendes Zusammenspiel hinsichtlich Wirkungseffizienz zwischen Katalysator und Filter auftreten kann und im Zusammenhang damit das Verhältnis von verbrauchtem Volumen zur Wirksamkeit der Vorrichtung gerade bei der Applizierung an Personenkraftwagen ungünstig erscheint. Darüber hinaus zeigt sich in der Praxis, dass nur schwefelfreier Dieselkraftstoff verwendet werden darf.
Aus dem Vorgenannten ergibt sich das Problem, mit Hilfe eines neuartigen Verfahrens und einer neuartigen Vorrichtung die obengenannten Nachteile zumindest teilweise zu beseitigen, insbesondere im Hinblick auf die Entfernung der Rußteilchen ein hocheffizientes Verfahren und eine entsprechend korrespondierende und kompakte und damit an Personenkraftwagen leichter zu applizierende Vorrichtung bereitzustellen, die auch mit schwefelhaltigem Dieselkraftstoff problemlos funktioniert.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1, durch ein Verfahren nach Anspruch 5 und durch eine Verwendung nach Anspruch 9 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist auf einem ersten Filter ein Katalysator zur Absenkung der Rußzündpunkttemperatur als Beschichtung aufgebracht, wobei ein zweiter Filter den ersten Filter in Längsrichtung der rohrförmigen Vorrichtung und/oder radial zumindest teilweise umschließt. Dadurch wird das Rußteilchen enthaltende Abgas durch den ersten Filter geführt, dabei die Rußteilchen am ersten Filter und am zweiten Filter abgeschieden, gleichzeitig wird das Abgas am ersten Filter mit Hilfe des Katalysators derart konditioniert, um zum Verbrennen der am ersten und zweiten Filter abgeschiedenen Rußteilchen verwendet zu werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit als sogenannte Filterkerze ausgeführt. Die räumliche Fixierung und Beabstandung des ersten und zweiten Filters voneinander geschieht in der Regel durch radiale Lochbleche. Das Verbrennen der abgeschiedenen Rußteilchen verläuft in der Regel bei Temperaturen T < = + 400°C, wobei auch höhere Temperaturen denkbar sind. Oberraschend ist die Tatsache, dass aufgrund der spezifischen Anordnung der einzelnen Komponenten zueinander, ein problemloser Betrieb mit schwefelhaltigem Dieselkraftstoff erst ermöglicht wird, der ggf. durch die sich dann einstellende Konditionierung des Abgases zu erklären ist. Der erste Filter kann mit einer katalytischen aluminiumoxidhaltigen Beschichtung versehen sein, die auch anorganische Oxide der Seltenerdmetalle und/oder La, Ti, Zr, Hf sowie anderer Metalle enthalten kann. Die Beschichtung kann als Aktivkomponenten Edelmetalle, beispielsweise Pt, Pd, Rh, Ru oder Ir enthalten.
Es ist vorteilhaft, wenn der zweite Filter mit einer weiteren rußzündpunkterniedrigenden Substanz, beispielsweise Fe, Cu, Mo, La, Cs, V, Ce, Zr, Si als Oxide oder Mischoxide und/oder mit dem das Abgas konditionierenden Katalysator, beispielsweise Pt, Pd, Ru, Rh; Ir oder Kombinationen hiervon, beschichtet ist, da im ersten Fall das Verbrennen der am zweiten Filter abgeschiedenen Rußteilchen erleichtert und im zweiten Fall durch den am zweiten Filter fixierten Katalysator eine Konditionierungsredundanz zur Verfügung steht.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn der erste Filter ein Drahtgestrickfilter ist und/oder der zweite Filter aus einem keramischen oder metallischen Gestrick, Gewebe, Fließ, Faser- oder Sinterkörper besteht, da sich diese Ausführungsformen in der Praxis bewährt haben.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird Rußteilchen enthaltendes Abgas durch einen ersten mit einem die Rußzündpunkttemperatur absenkenden Katalysator beschichteten Filter geführt und dabei die Rußteilchen am ersten und an einem zweiten Filter abgeschieden und gleichzeitig mit Hilfe des Katalysators das Abgas zum Verbrennen der am ersten und zweiten Filter abgeschiedenen Rußteilchen konditioniert, wobei der zweite Filter den ersten Filter in Längsrichtung und/oder radial zumindest teilweise umschließt.
Es ist vorteilhaft, wenn der zweite Filter mit einer weiteren zündpunkterniedrigenden Substanz und/oder mit dem das Abgas konditionierenden Katalysator beschichtet ist, da im ersten Fall das Verbrennen der am zweiten Filter abgeschiedenen Rußteilchen erleichtert und im zweiten Fall durch den am zweiten Filter fixierten Katalysator eine Konditionierungsredundanz zur Verfügung steht.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der erste Filter ein Drahtgestrickfilter ist und/oder der zweite Filter aus einem keramischen oder metallischen Gestrick, Gewebe, Fließ, Faser- oder Sinterkörper besteht, da sich diese Ausführungsformen in der Praxis bewährt haben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient in erster Linie zum Entfernen von Rußteilchen in Abgasströmen, insbesondere Dieselabgasen. In überraschender Weise hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung auch bei schwefelhaltigen Dieselabgasen funktioniert, die aus der Verbrennung von Kraftstoff mit einer Maximalkonzentration von 500 ppm Schwefel stammen.
Das nachfolgende Beispiel dient zur Erläuterung der Erfindung.
Es zeigen:
Figur 1
eine skizzenhafte Darstellung einer erfindungsgemäßen rohrförmigen Vorrichtung.
Figur 2
eine skizzenhafte Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen rohrförmigen Vorrichtung.
In Figur 1 ist skizzenhaft eine erfindungsgemäße rohrförmige Vorrichtung zum Entfernen von Rußteilchen in Abgasströmen dargestellt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem bezüglich der in Längsrichtung verlaufenden Mittelpunktachse rohrförmigen inneren ersten Drahtgestrickfilter 1, der eine katalytische Beschichtung zur Absenkung der Rußzündpunkttemperatur aufweist. Dieser erste Filter 1 ist mittels eines rohrförmigen Lochbleches 3 von einem darauf anliegenden und den ersten Filter 1 in Längsrichtung und radial umschließenden zweiten Filter 2 beabstandet. Der zweite Filter 2 ist wiederum von einem weiteren Lochblech 3 in Längsrichtung radial umgeben.
Bei Einsatz einer solchen Vorrichtung wird entsprechendes Dieselabgas axial in die rohrförmige Vorrichtung (Filterkerze) eingeführt und radial über den 2. Filter abgelassen.
In Figur 2 ist skizzenhaft eine weitere erfindungsgemäße rohrförmige Vorrichtung zum Entfernen von Rußteilchen in Abgasströmen dargestellt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem bezüglich der in Längsrichtung verlaufenden Mittelpunktachse rohrförmigen inneren ersten Drahtgestrickfilter 1, der eine katalytische Beschichtung zur Absenkung der Rußzündpunkttemperatur aufweist. Dieser erste Filter ist mittels eines rohrförmigen Lochbleches 3 von einem darauf anliegenden und den ersten Filter 1 teilweise in Längsrichtung und vollständig radial umschließenden zweiten Filter 2 beabstandet. Der zweite Filter 2 ist wiederum von einem weiteren Lochblech 3 in Längsrichtung radial umgeben. Als zuerst zu durchströmender Aufsatz fungiert ein mit weiterem Drahtgestrickfilter 1 gefüllter rohrförmiger Mantel 4. Diese spezielle Ausgestaltung zeigt unerwartet hohe Abbrandraten der Rußteilchen sowie eine entsprechend hocheffiziente Konditionierung des Abgases.

Claims (10)

  1. Rohrförmige Vorrichtung zur Abscheidung und Verbrennung von Rußteilchen in Abgasströmen, insbesondere Dieselruß, mit einem Katalysator und einem Filter, dadurch gekennzeichnet, dass der Rußzündpunkttemperatur absenkende Katalysator als Beschichtung auf einem ersten Filter (1) aufgebracht ist, wobei ein zweiter Filter (2) den ersten Filter (1) in Längsrichtung und/öder radial zumindest teilweise umschließt, so dass Rußteilchen enthaltendes Abgas durch den ersten Filter (1) geführt wird, dabei die Rußteilchen am ersten Filter (1) und am zweiten Filter (2) abgeschieden werden und gleichzeitig am ersten Filter (1) das Abgas zum Verbrennen der am ersten und zweiten Filter (1, 2) abgeschiedenen Rußteilchen konditioniert wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Filter (2) mit einer weiteren rußzündpunkterniedrigenden Substanz und/oder mit dem das Abgas konditionierenden Katalysator beschichtet ist.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Filter (1) ein Drahtgestrickfilter ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Filter (2) aus einem keramischen oder metallischen Gestrick, Gewebe, Fließ, Faser- oder Sinterkörper besteht.
  5. Verfahren zum Entfernen von Rußteilchen in Abgasströmen, insbesondere Dieselabgasen, mittels einer rohrförmigen Vorrichtung, wobei die Rußteilchen auf einem Filter abgelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass Rußteilchen enthaltendes Abgas durch einen ersten mit einem die Rußzündpunkttemperatur absenkenden Katalysator beschichteten Filter (1) geführt wird, dabei die Rußteilchen am ersten und an einem zweiten Filter (1, 2) abgeschieden werden, gleichzeitig mit Hilfe des Katalysators das Abgas zum Verbrennen der am ersten und zweiten Filter (1, 2) abgeschiedenen Rußteilchen konditioniert wird, wobei der zweite Filter (2) den ersten Filter (1) in Längsrichtung radial zumindest teilweise umschließt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Filter (2) mit einer weiteren rußzündpunkterniedrigenden Substanz und/oder mit dem das Abgas konditionierenden Katalysator beschichtet ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Filter (1) ein Drahtgestrickfilter ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Filter (2) aus einem Keramikgestrick, Keramikfließ oder aus Metallfasern besteht.
  9. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zum Entfernen von Rußteilchen in Abgasströmen, insbesondere Dieselabgasen.
  10. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Abgasströmen um schwefelhaltige Dieselabgase handelt, die aus der Verbrennung von Kraftstoff mit einer Maximalkonzentration von 500 ppm Schwefel stammen.
EP01127830A 2000-11-27 2001-11-22 Rohrförmige Vorrichtung zur Abscheidung und Verbrennung von Russteilchen in Abgasströmen, insbesondere Dieselruss, und Verfahren zum Entfernen von Russteilchen in Abgasströmen, insbesondere Dieselabgasen Expired - Lifetime EP1209330B1 (de)

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