DE2251631A1

DE2251631A1 - Verfahren und vorrichtung zur reinigung von abgas

Info

Publication number: DE2251631A1
Application number: DE2251631A
Authority: DE
Inventors: Kenji Mizuno
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1971-10-20
Filing date: 1972-10-20
Publication date: 1973-05-10
Also published as: JPS4847479A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Abgas Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur katalytischen Reinigung der von einem Kraftfahrzeug erzeugten Abgase oder der von anderen Brennkraftmaschinen erzeugten Abgase sowie eine Vorrichtung zur Iurchfuhrung dieses Verfahrens.
Bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen9 bei denen z.Be ein Oxidationskatalysator in einer Abgas-Re inigungsvorri ohtung für Kraftfahrzeuge angeordnet und keine Wärmequelle unmittelbar vor dem Katalysator vorgesehen ist, um letzteren zu erhitzen, kann das von der BrennkraStmaschine abgegebene Abgas bei Kontaktierung mit dem Katalysator nicht gereinigt werden, sofern es nicht eine Temperatur von etwa 20000 an nimmt. Genauer gesagt, beginnt das Abgas mit dem Katalysator zu reagieren, wenn es die genannte Temperatur nach einer für das Warmlaufen der Brennkraftmaschine erforderlichen Zeitspanne im Bereich von einigen Minuten bis zu einigen zwanzig Ninuten erreicht. Infolgedessen wird der Katalysator in erheblichem Maß durch das Abgas verschmutst, bevor seine Temperatur ausreichend weit angestiegen ist, was nicht nur eine sehr kurze Betriebslebensdauer des Katalysators, sondern unweigerlich auch die Emission einer größeren Menge ungereinigten Abgases zum Zeitpunkt des Anlassens der Brennkraftmaschine zur Folge hat.
Auf Grund der Erfindung ist daher in erster Linie die Verbesserung des bekannten Verfahrens zur Reinigung von Abgas. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels einer Abgas-Reinigungsvorrichtung gelöst, die einen elektrisch .leitfähigen Träger und einen an diesem haftenden Katalysator> z.B. Oxidationskatalysator aufweist, wobei der Katalysator durch an den Tiäger angelegten elektrischen Strom beheizt und das Abgas über den so beheizten Katalysator geleitet wird, so daß die katalytische Reaktion einsetzen kann, sobald das Abgas mit dem Katalysator in Kontakt kommt.
Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung an Hand der bedliegenden Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 einen Teilschnitt durch eine Abgas-Reinigungsvorrichtung nach der Erfindung und Fig. 2 ein Fließschema des erfindungsgemäßen Abgas-Reinigungsverfahrens, wenn die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist.
Gemäß Fig. 1 weist die erfindungsgemäße Abgas-Reinigungsvorrichtung 3 einen elektrisch leitfähigen Träger W, an dessen Oberfläche der Katalysator haftet, zwischen den Träger und ein Gehäuse X eingefügtes Isoliermaterial Y, eine an der Seitenwand vorgesehene und mit dem Träger W verbundene Klemme Z und an den beiden Enden einen Einlaß 7 bzw. einen Auslaß 8 für das Abgas auf.
Im folgenden ist das Verfahren zur Abgasreinigung- bei Einbau der vorstehend beschriebenen Abgas-Reinigungsvorrichtung 3 in ein Kraftfahrzeug an Hand von Fig. 2 näher erläutert. Dabei wird zunächst 1 - 2 min vor dem Anlassen der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs ein elektrischer Strom von etwa 40 A vom Akkumulator 4 an den in der Vorrichtung 3 enthaltenen Katalysator-Träger W angelegt, um ihn aufzuheizen. Beim Anlassen der Brennkraftmaschine 1 wird, nachdem die Temperatur des Trägers W auf etwa 100 -2000C angestiegen ist, das von der Brennkraftmaschine 1 abgegebene Abgas A mit der an einem Sekundärluft-Injektor 2 von außen angesaugten Luft B vermischt und in Form eines Mischgases a, das aus dem Abgas der Maschine und der Luft besteht, über den Einlaß 7 in-die Reinigungsvorrichtung 3 eingeleitet. Innerhalb der Vorrichtung 3 kommt das Mischgas C mit dem in der Vorrichtung 3 enthaltenen, vorher aufgeheizten Katalysator in Berührung, wobei es augenblicklich mit dem Katalysator reagiert, so daß vollständig gereinigtes Gas D an die Außenluft abgegeben wird.
Sobald die Temperatur des gereinigten Gases D einen festen Wert erreicht, kann die gatalysatrtemperatur dann durch die Reaktionswärme des Katalysators selbst in ausreichendem Maß aufrechterhalten werden, so daß dann die Stromzufuhr vom Akkumulator 4 mittels eines in Abhängigkeit von einem Thermostaten 5 arbeitenden Magnetschalters 6 automatisch abgeschaltet werden kann.
Obgleich die vorstehend beschriebene Abgas-Reinigungsvorrichtung so ausgebildet ist, daß das ganze Katalysatorbett aufgeheizt wird, kann sie bei Bedarf auch so ausgelegt sein, daß nur ein Teil des Katalysatorbetts erhitzt wird.
Der für die Reinigung des Abgases benutzte Katalysator kann in Abhängigkeit' von der Art des zu reinigenden Abgases entsprechend gewählt werden. Für die erfindungsgemäße Vorrichtung wird das Katalysatorbett beispielsweise in der Weise hergestellt, daß ein elektrisch leitfähiger Träger, z.B.
aus rostfreier Stahldrahtgaze bzw. -sieb, Netallfaser und dgl., unmittelbar mit einem Oxidationskatalysator beschichtet wird. Ebenso kann ein Katalysatorbett verwendet werden, das durch schichtweise Anordnung eines wärmebeständigen, gasdurchlässigen, faserförmigen Trägers, beispielsweise aus Steinwolle, der mit einem Oxidationskatalysator beschichtet ist, in vergleichsweise hoher Konzentration zwischen den genannten, leitfähigen Trägerelementen angeordnet wird. Bei der Erfindung ist der anwendbare Eatal.ysator nicht auf Oxidationskatalysatoren beschränkt, vielmehr kann das erfindungsgemäße Verfahren wirksam mit Jedem beliebigen Katalysator durchgeführt werden, der eine vergleichsweise hohe Reaktions-Anfangatemperatur besitzt.
Obgleich die Erfindung vorstehend in Verbindung mit der Reinigung von Abgasen von Kraftfahrzeugen beschrieben ist, kann das erfindungsgemäße Verfahren ersichtlicherweise nicht nur wirksam für die Reinigung von Abgasen von beliebigen Brennkraftmaschinenl aondern auch für die Reinigung von brennbaren, giftigen Abgasen eingesetzt werden, die beim Lackieren, beim Backen, bei Iackierungstrookenöfen und dgl. entstehen.
Erfindungsgemäß ist das Abgas auf eine Kontaktierung mit einem erhitzten Katalysator beschränkt, so daß die Verschmutsung des Katalysators durch das Abgas verringert wird, was zu einer beträchtlichen Verlängerung der Betriebslebensdauer des Katalysators führt. Außerdem hat der Katalysator-Träger beim Anlassen der Brennkraftmaschine bereits eine für den Ablauf der der Abgas-Anfangsreaktion ausreichende Temperatur erreicht, so daß das Abgas sofort mit dem Katalysator reagiert und die Emission von ungereinigtem Abgas beim Anlassen der Brenskraftmaschine vollständig verhindertswird.
Zusammenfassend schafft die Erfindung mithin ein Verfahren zum Reinigen eines Abgases mittels einer Abgas-Reinigungsvorrichtung, die mit einem elektrisch leitfähigen Träger mit einem daran haftenden Katalysator versehen ist, wobei der Oxidationskatalysator durch an den Träger angelegten elektrischen Strom aufgeheizt und das Abgas' über den auf diese Weise erhitzten Oxidationskatalysator geleitet wird.

Claims

P a t e n t a n 8 p r U c~h e

1. Verfahren zur katalytisohen Reinigung von Abgas mittels einer Abgas-Relnigungsvorrlchtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein an einem Träger aus einem elektrisch leitfähigen Material haftender Katalysator vorgesehen wird und daß das Abgas durch die Vorrichtung geleitet wird, nachdem der Katalysator durch Anlegung von elektrischem Strom an den Träger erhitzt worden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als das zu reinigende Abgas das von einer Brennkraftmaschine abgegebene Gas benutzt wird.

3. Ahgas-Reinigungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen elektrisch leitfähigen Träger (W) und einen an diesem haftenden Katalysator aufweist, wobei der Katalysator durch Anlegung von elektrischem Strom an den Träger (W) erhitzt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Aufheizen eines Teils des Katalysatorbetts vorgesehen ist.

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