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Dokumentenidentifikation DE602004000819T2 19.10.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001445439
Titel Verfahren zum regenerieren eines Oxydations Katalysators von Abgasen einer Brennkraftmaschine
Anmelder Wärtsilä Finland Oy, Vaasa, FI
Erfinder Klimstra, Jacob, 9286 GA Twyzel, NL;
Torrkulla, Jan, 66600 Vöra, FI;
Sandelin, Kristoffer, 65100 Vasa, FI
Vertreter Zipse & Habersack, 80639 München
DE-Aktenzeichen 602004000819
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 16.01.2004
EP-Aktenzeichen 040008617
EP-Offenlegungsdatum 11.08.2004
EP date of grant 10.05.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.10.2006
IPC-Hauptklasse F01N 3/20(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse F01N 3/36(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B01D 53/86(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Oxidationskatalysatoren werden verwendet für die Oxidation von Kohlenwasserstoffen, die in Abgasen unterschiedlicher Prozesse enthalten sind. Z.B. können die Abgase von Verbrennungskraftmaschinen unterschiedliche unverbrannte Kohlenwasserstoffe enthalten. Üblicherweise werden Katalysatoren verwendet, um diese zu oxidieren, bevor sie in die Atmosphäre entlassen werden. Katalysatoren sind jedoch empfindlich und können kontaminiert werden, d.h. ihre Arbeitskapazität kann aufgrund des Vorhandenseins bestimmter Substanzen reduziert werden. Oxidationskatalysatoren sind insbesondere anfällig gegen Schwefelkontamination. Es ist jedoch bekannt, dass unter reduzierenden Bedingungen Wasserstoff (H2) mit Schwefel unter Bildung von Schwefelwasserstoff (H2S) reagieren kann. Eine derartige Entfernung von Schwefel stellt die Arbeitskapazität des Katalysators wieder her.

In großen Maschinen ist es schwierig, die Oxidationskatalysatoren der Abgase zu regenerieren, mit anderen Worten, es ist schwierig, die Arbeitskapazität des Katalysators wieder herzustellen. Die Arbeitsperioden der Maschinen sind lang und die Abgase sind keine reduzierenden Gase, zumindest nicht zu einem hinreichenden Grad.

Aus dem Dokument JP-A 62106826 ist ein Katalysatorsystem bekannt, bei welchem NOX, welches durch den Katalysator oxidiert und absorbiert wurde, reduziert und entfernt wird, indem dem Katalysator zu dessen Regeneration ein Reduktionsmittel zugeführt wird.

Es ist Ziel der Erfindung, eine Anordnung und ein Verfahren zur deutlichen Verbesserung des Betriebs eines Oxidationskatalysators speziell für große Maschinen zu schaffen.

Die Ziele der Erfindung werden hauptsächlich erreicht durch die Merkmale des Anspruchs 1, die detaillierter in Anspruch 2 beschrieben sind.

Die Regenerationsanordnung eines Oxidationskatalysators für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß der Erfindung, bei welcher Anordnung ein Oxidationskatalysator für Kohlenwasserstoffe mit dem Auslasskanal einer Verbrennungskraftmaschine verbunden ist, welche Regenerationsanordnung eine Quelle für das Reduktionsgas enthält, ist hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung der Regeneration eine eine Reduktionsgas produzierende Anordnung mit dem Auslasskanal vor dem Oxidationskatalysator verbunden ist, um dem Oxidationskatalysator Reduktionsgas zuzuführen. Eine derartige Anordnung erlaubt die Regeneration des Oxidationskatalysators in der gewünschten Situation, im Falle der Oxidationskatalysator kontaminiert worden ist.

Die Regenerierung des Oxidationskatalysators erfordert eine ausreichend hohe Temperatur. Eine der Grundideen der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Hitze, die sich in dem Katalysator angesammelt hat, während des normalen Gebrauchs für die Regeneration zu nutzen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Bypasskanal in dem Abgaskanal vorgesehen, um den Oxidationskatalysator zu umgehen, wobei das Abgas hinter den Oxidationskatalysator geleitet werden kann. Zusätzlich ist in diesem Fall die Reduktionsgas produzierende Anordnung mit dem Abgaskanal in Flussrichtung des Gases zwischen der Abzweigung des Bypasskanals vor dem Katalysator und dem Oxidationskatalysator verbunden. Die Reduktionsgas produzierende Anordnung enthält eine Brennstoffquelle und einen Brennstoffumformer, der aus dem Brennstoff Reduktionsgas erzeugt. Die Reduktionsgas produzierende Anordnung ist vorzugsweise mit dem Abgaskanal über eine erste Schließeinrichtung verbunden und die Schließeinrichtung ist vorzugsweise funktionell mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Schließeinrichtung verbunden. Der Bypasskanal ist mit einer zweiten Schließeinrichtung versehen und der Abgaskanal ist entsprechend mit einer dritten Schließeinrichtung versehen, wobei die Schließeinrichtung ebenfalls mit der Steuervorrichtung zur Steuerung der Schließeinrichtung verbunden ist.

In einem erfindungsgemäßen Verfahren für die Regeneration des Oxidationskatalysators für die Abgase einer Verbrennungskraftmaschine werden die Abgase einer Verbrennungskraftmaschine während des normalen Betriebes der Maschine durch den Oxidationskatalysator geleitet, und der Oxidationskatalysator wird in einem gewünschten Augenblick regeneriert, indem Reduktionsgas in Kontakt mit dem Katalysator gebracht wird. Das Verfahren der Erfindung ist hauptsächlich dadurch charakterisiert, dass zumindest während der Regeneration die Menge des Maschinenabgases, die durch den Katalysator fließt, im Vergleich mit einer normalen Betriebssituation reduziert wird.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der Fluss des Abgases der Maschine reduziert, indem die Maschine gestoppt wird. Während dieser Zeit kann Reduktionsgas in den Oxidationskatalysator zur Reparatur des Katalysators gleitet werden.

Zur Durchführung des Verfahrens wird die Temperatur des Oxidationskatalysators gemessen und die Temperaturinformation wird durch eine Steuervorrichtung gelesen, unter deren Kontrolle der Fluss des Reduktionsgases in den Oxidationskatalysator gestoppt wird, wenn die Temperatur des Oxidationskatalysators über einen bestimmten Schwellwert fällt.

Das Reduktionsgas wird erzeugt durch eine separate Anordnung zur Erzeugung von Reduktionsgas. Der genaue Weg der aktuellen Erzeugung des Reduktionsgases ist hinsichtlich der Erfindung nicht wesentlich, sondern unterschiedliche Lösungen können hierfür verwendet werden. Es ist eine Option, eine Anordnung zu verwenden, bei der das Reduktionsgas durch eine unvollkommene Oxidation eines Brennstoffs reduziert wird.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung, bei der 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung zeigt.

1 zeigt eine Verbindung, in der eine Regenerationsanordnung eines Oxidationskatalysators 2 in Verbindung mit einer Verbrennungskraftmaschine 1 angeordnet ist. In der Regenerationsanordnung ist ein Oxidationskatalysator 2 für Kohlenwasserstoffe, die in den Abgasen vorhanden sind, mit dem Abgaskanal 3 einer Verbrennungskraftmaschine 1 verbunden, durch welchen Katalysator die in den Abgasen enthaltenen Kohlenwasserstoffe oxidiert werden können. Die Anordnung enthält weiterhin eine Anordnung 4, die als Gasquelle für das zu produzierende Gas dient, welche Anordnung eine Brennstoffquelle 6, wie z.B. einen Tank, enthält, und einen Brennstoffumformer 7, durch welchen z.B. eine unvollständige Oxidation des Brennstoffs durchgeführt werden kann. Der Brennstoffumformer 7 ist mit dem Abgaskanal vor dem Oxidationskatalysator 2 in Fließrichtung des Gases über eine erste Schließeinrichtung 8 verbunden, wobei der Gasfluss des Reduktionsgases in dem Abgaskanal wie gewünscht gesteuert werden kann. Die Steuerung erfolgt mittels einer Steuervorrichtung 11. Die Anordnung enthält ebenfalls einen Bypasskanal 5, um den Oxidationskatalysator 2 zu umgehen, wobei der Umformer 7 mit dem Abgaskanal 3 zwischen der Abzweigung 5.1 des in Fließrichtung des Gases vor dem Katalysator angeordneten Bypasskanals 5 und dem Oxidationskatalysator 2 angeordnet ist. Der Bypasskanal 5 ist mit einer anderen Schließeinrichtung 9 versehen, die funktionell in Verbindung mit einer Steuervorrichtung 11 zur Steuerung der Schließeinrichtung steht. Der Abgaskanal 3 ist hinter der Abzweigung des Bypasskanals entsprechend mit einer dritten Schließeinrichtung 10 versehen, welche Schließeinrichtung funktionell in Verbindung mit einer Steuervorrichtung 11 zur Steuerung der Schließeinrichtung steht.

Während des normalen Betriebs der Verbrennungskraftmaschine werden die Abgase durch den Oxidationskatalysator 2 geleitet. Es ist möglich, dass der Oxidationskatalysator mit zunehmendem Alter kontaminiert wird, wobei speziell eine Schwefelkontamination typisch für Oxidationskatalysatoren ist. In diesem Fall wird seine Fähigkeit zur Katalyse der gewünschten Reaktionen beträchtlich verringert. Um die Betriebskapazität des Katalysators wieder herzustellen, wird der Oxidationskatalysator 2 in einem gewünschten Moment regeneriert, indem Reduktionsgas in Kontakt mit dem Katalysator gebracht wird. Gemäß der Erfindung wird dies durchgeführt, indem wenigstens während der Regeneration die durch den Katalysator fließende Abgasmenge im Vergleich zur normalen Betriebssituation reduziert wird. Um dies zu erreichen, wird eine Steuerungsvorrichtung 11 verwendet, tun die Ventileinrichtung 9 zu schließen und die Ventileinrichtung 10 zu öffnen. Hierbei fließen die Abgase der Maschine 1 durch den Bypasskanal 5 und deren Fluss durch den Oxidationskatalysator wird gestoppt. Die Ventileinrichtung 8 wird spätestens in dieser Phase geöffnet. Hierbei kann Reduktionsgas in den Oxidationskatalysator 2 fließen, und der Katalysator kann regeneriert werden, während die Maschine läuft. Das Reduktionsgas kann in den Katalysator 2 geleitet werden, entweder bis die Regeneration vollständig stattgefunden hat oder es aus einer Temperaturmessung 12 ersichtlich ist, dass die Temperatur zu stark gefallen ist, dass eine Regeneration stattfinden könnte.

Es ist üblich, dass die Maschine in jedem Fall von Zeit zu Zeit gestoppt wird und das Einbringen des Reduktionsgases kann vorzugsweise zeitlich erfolgen nachdem die Maschine abgeschaltet wurde, wobei die Hitze, die in dem Katalysator akkumuliert ist, für die Regenerierungsreaktion verwendet wird. Somit wird die Ventileinrichtung 8 geöffnet, nachdem die Maschine gestoppt wurde, um Reduktionsgas in den Katalysator 2 zu leiten.

Die Erfindung ist nicht begrenzt auf die beschriebene Ausführungsform, sondern eine Anzahl an Modifikationen kann erzielt werden innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche.


Anspruch[de]
Verfahren zum Regenerieren eines Oxidationskatalysators (2) für die Abgase einer Verbrennungskraftmaschine (1), bei welchem Verfahren die Abgase der Verbrennungskraftmaschine während des normalen Betriebs der Maschine durch den Oxidationskatalysator (2) geleitet werden, und bei welchem Verfahren der Oxidationskatalysator in einem gewünschten Moment regeneriert wird, indem Reduktionsgas in Kontakt mit dem Katalysator (2) gebracht wird, während gleichzeitig die Menge der Abgase der Maschine, die durch den Katalysator (2) fließt, verringert wird, dadurch gekennzeich net, dass die Temperatur des Oxidationskatalysators (2) gemessen wird, und die Temperaturdaten durch eine Steuervorrichtung (11) gelesen werden, unter deren Steuerung die Einbringung des Reduktionsgases in den Oxidationskatalysator (2) gestoppt wird, wenn die Temperatur des Oxidationskatalysators (2) unter einen gewissen Schwellenwert fällt. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsgas durch eine separate Anordnung (4) zur Produktion von Reduktionsgas erzeugt wird.






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