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Title:
DEVICE AND METHOD FOR THE SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION OF NITROGEN OXIDES IN AN OXYGEN-CONTAINING EXHAUST GAS OF A COMBUSTION SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/021832
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device (4) and to a method for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides in an oxygen-containing exhaust gas (6) of a combustion system (2) using a precursor substance (16) that can be converted into a reducing agent (12). The device (4) comprises an exhaust gas line (8) for conducting the exhaust gas (6), a reducing catalyst (10) that is disposed in the exhaust gas line (8) and through which the exhaust gas (6) can flow, and a separate processing reactor (18, 40) disposed outside the exhaust gas line (8) for the substantially thermal conversion of the precursor substance (16) into the reducing agent (12). To this end, the processing reactor (18, 40) comprises a means (24) for absorbing waste heat, wherein the means can be coupled to a component of the combustion system (2).

Inventors:
ARLT TINO (DE)
BAUER PETER (DE)
BECK JOHANN (DE)
Application Number:
PCT/EP2008/059892
Publication Date:
February 19, 2009
Filing Date:
July 28, 2008
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH (DE)
ARLT TINO (DE)
BAUER PETER (DE)
BECK JOHANN (DE)
International Classes:
B01D53/94
Domestic Patent References:
WO2006087551A12006-08-24
WO2006087541A12006-08-24
WO1999058230A11999-11-18
Foreign References:
US20050274331A12005-12-15
DE4200514A11993-07-15
DE10207984A12003-10-23
EP0487886A11992-06-03
Attorney, Agent or Firm:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH (München, DE)
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Claims:

Patentansprüche

1. Vorrichtung (4) zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden in einem sauerstoffhaltigen Abgas (6) einer Verbrennungsanlage (2) unter Anwendung einer in ein Reduktionsmittel (12) umsetzbaren Vorläufersubstanz (16), mit einer Abgasleitung (8) zur Führung des Abgases (6), mit einem in der Abgasleitung (8) angeordneten, von dem Abgas (6) durchströmbaren Reduktionskatalysator (10) und mit einem außerhalb der Abgasleitung (8) angeordneten, separaten Aufbereitungsreaktor (18, 40) zur im Wesentlichen thermischen Umsetzung der Vorläufersubstanz (16) in das Reduktionsmittel (12), dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbereitungsreaktor (18, 40) ein Mittel (24) zur Abwärmeaufnähme umfasst, welches an eine Komponente der Verbrennungsanlage (2) ankoppelbar ist.

2. Vorrichtung (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (24) zur Abwär- meaufnahme als ein Wärmetauscher (26) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Aufbereitungsreaktor (18, 40) zusätzlich eine Heizvorrichtung (48) angeordnet ist.

4. Vorrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abgabe der Vorläufer- Substanz (16) in den Aufbereitungsreaktor (18, 40) eine Einspritzvorrichtung (31) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abgabe der Vorläufer- Substanz (16) in den Aufbereitungsreaktor (18, 40) eine Einlaufvorrichtung (42) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung (4) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbereitungsreaktor (18, 40) eine zur thermischen Umsetzung erwärmbare Verdampferwanne (34) umfasst, welche einen an die Einlaufvor- richtung (42) angeschlossenen, schräg verlaufenden Einlaufbereich (44) aufweist, der in einen Auffangbereich (46) mündet.

7. Vorrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbereitungsreaktor

(18, 40) zum Abführen des Reduktionsmittels (12) an eine von einem Hilfsgas durchströmbare Hilfsgasleitung (28) geschaltet ist.

8. Vorrichtung (4) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsgasleitung (28) stromabwärts des Reduktionskatalysators (10) an die Ab- gasleitung (8) angeschlossen ist.

9. Vorrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbereitungsreaktor (18, 40) zur Unterstützung der Umsetzung einen Hydrolysekatalysator (36, 36') umfasst, der stromauf des Reduktionskatalysators (10) angeordnet ist.

10. Vorrichtung (4) nach Anspruch 4 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydrolysekatalysator (36, 36') zwischen der Einspritzvorrichtung (31) und einem zur thermischen Umsetzung erwärmbaren Bereich des Aufbe- reitungsreaktors (18, 40) angeordnet ist.

11. Verfahren (4) zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden in einem sauerstoffhaltigen Abgas (6) einer Verbrennungsanlage (2), wobei eine in ein Reduktionsmittel (12) umsetzbare Vorläufersubstanz (16) in einem separaten Aufbereitungsreaktor (18, 40) im Wesentlichen thermisch in das Reduktionsmittel (12) umgesetzt wird und anschließend

das Reduktionsmittel (12) zur Reaktion mit den Stickoxiden dem Abgas (6) vor einem Reduktionskatalysator (10) beigegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass Abwärme einer Komponente der Verbrennungsanlage (2) zur Erhitzung auf den Aufbereitungsreaktor (18, 40) übertragen wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwärme mittels eines Wärmetausch-Prozesses auf den Aufbereitungsreaktor (18, 40) übertragen wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbereitungsreaktor (18, 40) zusätzlich beheizt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorläufersubstanz (16) in den Aufbereitungsreaktor (18, 40) eingespritzt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorläufersubstanz (16) in den Aufbereitungsreaktor (18, 40) einläuft.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorläufersubstanz (16) entlang eines schräg verlaufenden, erhitzten Einlaufbereichs (44) einer Verdampferwanne (34) läuft und ein nicht umgesetzter Anteil zur weiteren Umsetzung aufgefangen wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsmittel (12) mittels einer Hilfsgasströmung (38) abgeführt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsgasströmung (38) mit dem Reduktionsmittel (12) stromauf des Reduktionskata- lysators (10) in die Abgasleitung (8) geleitet wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsmittel (12) zur Unterstützung der Umsetzung zusätzlich mit einem stromauf des Reduktionskatalysators (10) angeordneten Hydrolysekatalysator (36, 36') kontaktiert wird.

20. Verfahren nach Anspruch 14 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorläufersubstanz (16) durch den Hydrolysekatalysator (36, 36') hindurch in den Aufbereitungsreaktor (18, 40) zur thermischen Umsetzung eingespritzt wird.

Description:

Beschreibung

Vorrichtung und Verfahren zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden in einem sauerstoffhaltigen Abgas einer Verbrennungsanlage

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden in einem sauerstoffhaltigen Abgas einer Verbrennungsanlage, unter Anwendung einer in ein Reduktionsmittel umsetzbaren Vorläufersubstanz, mit einer Abgasleitung zur Führung des Abgases, mit einem in der Abgasleitung angeordneten, von dem Abgas durchströmbaren Reduktionskatalysator und mit einem außerhalb der Abgasleitung angeordneten, separaten Aufbereitungsreaktor zur im Wesentli- chen thermischen Umsetzung der Vorläufersubstanz in das Reduktionsmittel. Die Erfindung betrifft weiter ein entsprechendes Verfahren zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden in einem sauerstoffhaltigen Abgas einer Verbrennungsanlage .

Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur selektiven katalytischen Reduktion der eingangs genannten Art ist aus der WO 99/58230 Al bekannt.

Das Verfahren der selektiven katalytischen Reduktion (auch

SCR-Verfahren genannt) hat sich zur Beseitigung von Stickoxiden mittlerweile als ein technisch gut beherrschbares Verfahren etabliert, das zur Entstickung von Abgasen einer Verbrennungsanlage, auch einer Brennkraftmaschine, insbesondere ei- nes Dieselmotors, eingesetzt wird. Dabei werden die in dem

Abgas enthaltenen Stickoxide in Anwesenheit von Sauerstoff an einem selektiv arbeitenden Reduktionskatalysator mittels eines geeigneten Reduktionsmittels in molekularen Stickstoff und Wasser umgesetzt. Als ein Reduktionsmittel hat sich Ammo- niak gegenüber anderen Reduktionsmitteln wie Kohlenwasserstoffen oder Cyanursäure durchgesetzt.

Da Ammoniak eine stark riechende und in höherer Konzentration auch toxische Verbindung darstellt existieren hinsichtlich dessen Lagerung und Handhabung länderspezifische Vorschriften .

Die Verwendung des giftigen und intensiv riechenden Ammoniaks wird üblicherweise vermieden, indem insbesondere eine wäs- srige Harnstofflösung thermisch in Ammoniak umgesetzt wird.

In der EP 0 487 886 Bl wird eine Harnstofflösung zur thermischen Umsetzung in einem separaten Aufbereitungsreaktor auf einen beheizten Verdampfer aufgebracht. Bei einer solchen Vorgehensweise muss der Verdampfer mit zusätzlicher Energie auf die zur Umsetzung erforderliche Temperatur aufgeheizt werden.

In der WO 99/58230 Al wird ein Verfahren angegeben, bei dem die für die Umsetzung der Vorläufersubstanz erforderliche E- nergie verringert wird, indem der Energieeintrag über ein Trägergas erfolgt, in welches die Vorläufersubstanz, insbesondere eine wässrige Harnstofflösung oder Ammoniakwasser, eingebracht wird.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Auf- gäbe zugrunde, ein möglichst Energie sparendes Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden unter Anwendung einer in ein Reduktionsmittel umsetzbaren Vorläufersubstanz anzugeben.

Die auf eine Vorrichtung gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden in einem sauerstoffhaltigen Abgas einer Verbrennungsanlage unter Anwendung einer in ein Reduktionsmittel umsetzbaren Vorläufersubstanz, mit einer Ab- gasleitung zur Führung des Abgases, mit einem in der Abgas- leitung angeordneten, von dem Abgas durchströmbaren Reduktionskatalysator und mit einem außerhalb der Abgasleitung an-

geordneten, separaten Aufbereitungsreaktor zur im Wesentlichen thermischen Umsetzung der Vorläufersubstanz in das Reduktionsmittel, wobei der Aufbereitungsreaktor ein Mittel zur Abwärmeaufnähme umfasst, welches an eine Komponente der Verbrennungsanlage ankoppelbar ist.

Im Betrieb einer Verbrennungsanlage, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, wie z. B. eines Dieselmotors, entsteht Wärme, die häufig ungenutzt als Abwärme über Komponenten der Verbrennungsanlage, wie z. B. einen Motorblock oder einen

Turbolader eines Dieselmotors, an die Umgebung oder ein Kühlsystem abgegeben wird.

Die Erfindung nutzt nun gezielt die in einer Verbrennungs- anläge entstehende Abwärme als Energiequelle, um die Vorläufersubstanz auf die zur Umsetzung erforderliche Temperatur aufzuheizen .

Dazu umfasst der Aufbereitungsreaktor ein Mittel zur Abwärme- aufnähme. Das derartige Mittel überträgt insbesondere Abwärme von einer "heißen" Komponente der Verbrennungsanlage an den Aufbereitungsreaktor. Dazu ist das Mittel beispielsweise an eine Komponente der Verbrennungsanlage ankoppelbar, z. B. an das Motorkühlsystem oder den Motorblock, derart dass es von dieser Komponente Abwärme aufnimmt und mit dieser den Aufbereitungsreaktor oder Teile des Aufbereitungsreaktors, wie z. B. einen plattenförmigen Verdampfer, aufheizt. Die thermische Energie des derart aufgeheizten Aufbereitungsreaktors wird zur thermischen Umsetzung der Vorläufersubstanz zur Ver- fügung gestellt. Somit wird, im Sinne einer wirtschaftlichen, kostensparenden Arbeitsweise, die im Betrieb der Verbrennungsanlage ohnehin anfallende Abwärme zur thermischen Umsetzung der Vorläufersubstanz genutzt.

Die Vorläufersubstanz wird in den Aufbereitungsreaktor eingebracht und ist beispielsweise als eine wässrige Harnstofflösung oder als Ammoniakwasser gegeben. Bei einer Erhitzung

z.B. des Harnstoffs über eine gewisse Temperatur zerfällt dieser im Zuge einer Hydro- und/oder Pyrolyse zu Ammoniak, welches letztlich als Reduktionsmittel dem Reduktionskatalysator zugeführt wird.

Das Mittel zur Abwärmeaufnähme ist vorzugsweise aus einem thermisch gut leitenden Material wie beispielsweise aus einem Metall oder einem entsprechend modifiziertem Kunststoff gefertigt. Das Mittel kann selbst ein Teilbereich, z. B. ein Metallboden des Aufbereitungsreaktors sein, oder auf andere Weise thermisch mit dem Aufbereitungsreaktor verbunden sein. Ist das Mittel beispielsweise als ein Teilbereich des Aufbereitungsreaktors gegeben, ist für eine Abwärmeaufnähme eine Anordnung des Aufbereitungsreaktors nahe an einer "heißen" Komponente der Verbrennungsanlage sinnvoll.

Vorzugsweise ist das Mittel zur Abwärmeaufnähme als ein Wärmetauscher ausgebildet. Bei einem derartigen Wärmetauscher wird die Abwärme über ein Fluid, z. B. eine Flüssigkeit, Dampf oder Gas, aufgenommen und zu dem Aufbereitungsreaktor transportiert. Aufgrund des Temperaturunterschieds zwischen dem erwärmten Fluid und dem Aufbereitungsreaktor wird Wärme von dem Fluid an den Aufbereitungsreaktor übertragen. Der Wärmetauscher umfasst dazu beispielsweise ein Wärmerohr, eine sog. "Heatpipe" oder einen Flüssigkeitskreislauf. Mittels des Wärmetauschers ist es insbesondere möglich, die Abwärme einer Komponente über eine größere Distanz hinweg an den Aufbereitungsreaktor heranzuführen, so dass eine bauraumoptimierte Anordnung des Aufbereitungsreaktors möglich ist.

In einer zweckmäßigen Ausführung ist an dem Aufbereitungsreaktor zusätzlich eine Heizvorrichtung angeordnet. Die zur Entstickung des Abgases, z. B. des Dieselmotors, notwendige Menge an dem Reduktionsmittel ist häufig abhängig von dem je- weiligen Betriebszustand der Verbrennungsanlage. Bei einer hohen Betriebsbelastung der Verbrennungsanlage fällt z. B. häufig eine größere Menge an Stickoxiden an als bei einer

niedrigeren oder normalen Belastung. Mit einer Heizvorrichtung ist es in vorteilhafter Weise möglich, die thermischen Bedingungen für die Umsetzung weiter zu verbessern, so dass z. B. auch ein betriebsbedingt hoher Reduktionsmittelbedarf abgedeckt wird. Durch die Nutzung der Abwärme genügt dazu allerdings eine Heizvorrichtung mit einer vergleichsweise geringen Heizleistung, bzw. eine Heizvorrichtung, die nur entsprechend der momentanen Betriebsbelastung zugeschaltet wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zur

Abgabe der Vorläufersubstanz in den Aufbereitungsreaktor eine Einspritzvorrichtung vorgesehen. Die Vorläufersubstanz kann mittels der Einspritzvorrichtung gezielt in den durch das Mittel zur Abwärmeaufnähme aufgeheizten, für die Umsetzung optimalen Bereich des Aufbereitungsreaktor dosiert werden.

Für eine bedarfsgerechte Abgabe der Vorläufersubstanz umfasst die Einspritzvorrichtung beispielsweise ein Regelventil, dass z. B. in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Verbrennungsanlage die Abgabemenge der Vorläufersubstanz steu- ert.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist zur Abgabe der Vorläufersubstanz in den Aufbereitungsreaktor eine Einlaufvorrichtung vorgesehen. Die Einlaufvorrichtung ist be- sonders kostengünstig zu realisieren, da insbesondere die

Kosten für zusätzliche Komponenten zur Abgabe des Vorläufersubstanz entfallen.

Zweckmäßigerweise umfasst der Aufbereitungsreaktor eine zur thermischen Umsetzung erwärmbare Verdampferwanne, welche einen an die Einlaufvorrichtung angeschlossenen, schräg verlaufenden Einlaufbereich aufweist, der in einen Auffangbereich mündet. Die Vorläufersubstanz läuft also zunächst aus der Einlaufvorrichtung über den schrägen Einlaufbereich in den Aufbereitungsreaktor. Die Menge der abgegebenen Vorläufersubstanz wird dabei z. B. so gewählt, dass ein gewisser Anteil der Vorläufersubstanz schon während des Einlaufens in

das Reduktionsmittel in einer zur Entstickung des Abgases ausreichenden Menge umgesetzt wird. Der nicht umgesetzte Anteil der Vorläufersubstanz sammelt sich im Auffangbereich und bildet eine Art Reservoir, das zur weiteren Umsetzung, z. B. bei einem betriebsbedingt erhöhten Reduktionsmittelbedarf, zur Verfügung steht. Dazu wird der Auffangbereich bedarfsabhängig beispielsweise mit einer elektrischen Heizvorrichtung beheizt, derart dass die angesammelte Vorläufersubstanz in das Reduktionsmittel umgesetzt wird.

Alternativ ist es ebenso möglich, die Menge der abgegebenen Vorläufersubstanz bedarfsabhängig, z. B. in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Verbrennungsanlage, zu variieren. Beispielsweise wird die Abgabemenge so gewählt, dass die Vor- laufersubstanz bei einer normalen Betriebsbelastung schon während des Einlaufens vollständig umgesetzt wird und sich erst bei einer größeren Abgabemenge im Auffangbereich sammelt, wo sie zur weiteren Umsetzung zur Verfügung steht. Insgesamt ist es in dieser Ausführung vorteilhaft möglich, eine für die Entstickung des Abgases der Verbrennungsanlage bedarfsgerechte Menge an dem Reduktionsmittel zur Verfügung zu stellen .

In einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Aufbereitungsreaktor zum Abführen des Reduktionsmittels an eine von einem Hilfsgas durchströmbare Hilfsgasleitung geschaltet. Der bei der Umsetzung der Vorläufersubstanz, insbesondere deren Hydrolyse, sich aufbauende Dampfdruck ist gegebenenfalls ausreichend, um das Reduktionsmittel abzuführen. Jedoch kann es dabei betriebsbedingt zu Schwankungen bei der Abführung kommen. Mittels einer Hilfsgasströmung ist es vorteilhaft möglich, eine kontinuierliche Abführung des Reduktionsmittels zu gewährleisten, so dass es dem Reduktionskatalysator gleichmäßig zugeführt wird. Dazu wird ein gegenüber dem Reduktionsmittel inertes Gas, z.B. Luft oder Abgas, beispielsweise angesaugt, derart dass das Hilfsgas durch die

Hilfsgasleitung in Richtung des Reduktionskatalysators strömt .

Zur Erzeugung einer Hilfsgasströmung ist es beispielsweise auch möglich die Hilfsgasleitung in Art einer "Bypass-Lei- tung" an die Abgasleitung anzuschließen. Dabei wird ein Teilstrom des Abgases aus der Abgasleitung abgezweigt, so dass dieser abgezweigte Teilstrom als Hilfsgasströmung durch den Aufbereitungsreaktor in Richtung des Reduktionskatalysators strömt. In diesem Fall ist zur Erzeugung der Hilfsgasströmung insbesondere keine Absaug- oder Pumpvorrichtung notwendig.

Die Hilfsgasströmung durchquert den Aufbereitungsreaktor und nimmt das Reduktionsmittel mit. Das entstehende Hilfsgas-/Re- duktionsmittel-Gemisch kann als weitestgehend kontinuierliche Strömung dem Reduktionskatalysator zugeführt werden. Dazu ist zweckmäßigerweise die Hilfsgasleitung stromabwärts des Reduktionskatalysators an die Abgasleitung angeschlossen, so dass das Reduktionsmittel mit dem zu entstickenden Abgas durch den Reduktionskatalysator strömt. Insbesondere bei einem Aufbau des Reduktionskatalysators aus einzelnen Monolithen wird das Reduktionsmittel dem Reduktionskatalysator jeweils vor den einzelnen Monolithen zugeführt. Damit wird eine homogene Verteilung des Reduktionsmittels über das zur Verfü- gung stehende Katalysatorvolumen ermöglicht, wodurch die ka- talytische Wirkung des Reduktionskatalysators optimal ausgenutzt werden kann.

Vorzugsweise umfasst der Aufbereitungsreaktor zur Unterstüt- zung der Umsetzung einen Hydrolysekatalysator, der stromauf des Reduktionskatalysators angeordnet ist. Der Hydrolysekatalysator ist beispielsweise vor einem Auslass des Aufbereitungsreaktors angeordnet. Ebenso ist eine Anordnung in der Hilfsgasleitung stromauf des Reduktionskatalysators möglich. Selbstverständlich kann der Hydrolysekatalysator auch in dem Aufbereitungsreaktor, beispielsweise direkt über einem Verdampfer oder der Verdampferwanne angeordnet werden. Mit dem

Hydrolysekatalysator lässt sich die Umsetzung der Vorläufersubstanz in dem Aufbereitungsreaktor weiter verbessern. Die Bildung von Ablagerungen durch Zwischenprodukte, die bei einer nicht vollständigen Umsetzung der Vorläufersubstanz ent- stehen können, wird somit wirkungsvoll vermieden.

Bei der Abgabe der Vorläufersubstanz mittels einer Einspritzvorrichtung ist der Hydrolysekatalysator vorzugsweise zwischen der Einspritzvorrichtung und einem zur thermischen Um- setzung erwärmbaren Bereich des Aufbereitungsreaktors angeordnet. Der erwärmbare Bereich ist z. B. ein plattenförmiger Verdampfer oder eine erwärmbare Verdampferwanne des Aufbereitungsreaktors. In dieser Anordnung wird die Vorläufersubstanz also durch den Hydrolysekatalysator hindurch auf z. B. die heiße Verdampferwanne gespritzt. Vorzugsweise ist der

Hydrolysekatalysator dabei in Einspritzrichtung unter einer Hilfsgasleitung angeordnet. In dieser Anordnung wird sichergestellt, dass die "verdampfte" Vorläufersubstanz erst nach dem Kontakt mit dem Hydrolysekatalysator von der Hilfsgas- Strömung abgeführt wird. Dadurch wird die Bildung von Ablagerungen in nachgeordneten Komponenten der Vorrichtung wirkungsvoll vermieden.

Die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des auf ein Verfahren gerichteten Patentanspruchs. Demnach wird eine in ein Reduktionsmittel umsetzbare Vorläufersubstanz in einem separaten Aufbereitungsreaktor im Wesentlichen thermisch in das Reduktionsmittel umgesetzt und anschließend wird das Reduktionsmittel zur Reaktion mit den Stickoxiden dem Abgas vor einem Reduktionskatalysator beigegeben, wobei Abwärme einer Komponente der Verbrennungsanlage zur Erhitzung auf den Aufbereitungsreaktor übertragen wird.

Weitere vorteilhafte Ausführungen finden sich in den auf das Verfahren bezogenen Unteransprüchen. Dabei können die für die

Vorrichtung geschilderten Vorteil sinngemäß auf das Verfahren übertragen werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt in schematischer Darstellung:

FIG 1 eine Verbrennungsanlage mit einer angeschlossenen

Vorrichtung zur katalytischen Reduktion der Stick- oxide des Abgases,

FIG 2 eine Detailansicht eines Aufbereitungsreaktors und FIG 3 eine Detailansicht eines Aufbereitungsreaktor in einer weiteren Ausführungsform.

In FIG 1 ist eine Verbrennungsanlage 2 dargestellt, die mit einer Vorrichtung 4 zur Entstickung der Abgase 6 ausgestattet ist. Gemäß FIG 1 ist an der Verbrennungsanlage 2 eine Abgas- leitung 8 zur Abführung der in der Verbrennungsanlage 2 entstehenden Abgase 6 angeordnet. Das Abgas 6 wird über die Ab- gasleitung 8 zu einem Reduktionskatalysator 10 geführt und durchströmt diesen. Der Reduktionskatalysator 10 ist insbesondere ein DeNOx-Katalysator, mit dem die im Abgas 6 enthaltenen Stickoxide mit einem Reduktionsmittel 12 nach dem Verfahren der selektiven katalytischen Reduktion (SCR) zu um- weltfreundlichem Stickstoff und Wasser umgesetzt werden. Als Reduktionsmittel 12 wird insbesondere Ammoniak verwendet.

Da Ammoniak eine stark riechende und in höherer Konzentration auch toxische Verbindung darstellt, wird das benötigte Ammo- niak in der Vorrichtung 4 aus einer "harmlosen" Vorläufersubstanz 16, hier aus einer wässrigen Harnstofflösung, gewonnen. Dazu wird die Vorläufersubstanz 16 in einem separaten Aufbereitungsreaktor 18 thermisch in das Reduktionsmittel 12 umgesetzt .

Die Vorläufersubstanz 16 befindet sich dazu in wässriger Form in einem Vorratsbehälter 20, aus dem sie über eine Zuleitung

22 in den Aufbereitungsreaktor 18 abgegeben und in diesen mittels einer Einspritzvorrichtung 31 gemäß FIG 2 eingespritzt wird. Die eingespritzte Vorläufersubstanz 16 wird in dem Aufbereitungsreaktor 18 thermisch in das Reduktionsmittel 12 umgesetzt, beispielsweise hydrolysiert .

Zur thermischen Umsetzung der Vorläufersubstanz 16, d. h. der Harnstofflösung, ist es notwendig, die Vorläufersubstanz 16 auf eine zur Umsetzung erforderliche Temperatur aufzuheizen. Dazu umfasst der Aufbereitungsreaktor 18 ein Mittel 24 zur

Abwärmeaufnähme . Mit dem Mittel 24 wird Abwärme der Verbrennungsanlage 2 genutzt, um den Aufbereitungsreaktor 18, beziehungsweise Teilbereiche des Aufbereitunsreaktors 18, wie beispielsweise eine Verdampferwanne, zur erhitzen. Die ther- mische Umsetzung der Vorläufersubstanz 16 in das Reduktionsmittel 12 wird somit energiesparend realisiert, da die im Betrieb der Verbrennungsanlage 2 ohnehin anfallende Abwärme zur Erwärmung der Vorläufersubstanz 16 genutzt wird.

Das Mittel 24 zur Abwärmeaufnähme ist insbesondere als ein Wärmetauscher 26 ausgebildet. Der Wärmetauscher 26 umfasst insbesondere einen Flüssigkeitskreislauf. Die Abwärme von der Verbrennungsanlage 4 oder von Komponenten der Verbrennungsanlage 4 wird in diesem Kreislauf von der Flüssigkeit auf- genommen und zu dem Aufbereitungsreaktor 18 transportiert. Aufgrund des Temperaturunterschieds gibt die erwärmte Flüssigkeit Wärme an den kühleren Aufbereitungsreaktor 18 ab. Die dadurch abgekühlte Flüssigkeit wird wieder zur Verbrennungsanlage 4 transportiert, wo sie wiederum durch Abwärme erwärmt wird.

Das in dem Aufbereitungsreaktor 18 hergestellte Reduktionsmittel 12 wird dann aus dem Aufbereitungsreaktor 18 über eine Hilfsgasleitung 28 abgeführt, mithilfe einer in der Hilfsgas- leitung 28 erzeugten Hilfsgasströmung. Dazu ist die Hilfs- gasleitung 28 in Art einer "Bypass-Leitung" an die Abgaslei- tung 8 angeschlossen, derart dass über eine Einführleitung 29

der Hilfsgasleitung 28 ein Teilstrom des Abgases 6 aus der Abgasleitung 8 abgezweigt und durch den Aufbereitungsreaktor 18 geleitet wird.

Das Hilfsgas, hier der abgezweigte Teilstrom des Abgases 6, durchquert den Aufbereitungsreaktor 18 und reißt dabei das Reduktionsmittel 12 mit sich. Das entstehende Reduktionsmit- tel-Hilfsgas-Gemisch verlässt den Aufbereitungsreaktor 18 ü- ber einen Auslass 30, wo es stromabwärts des Reduktionska- talysators 10 in die Abgasleitung 8 eingeführt wird. Mit der Abgasströmung wird das Reduktionsmittel 12 dann in den Reduktionskatalysator 10 transportiert, wo es für die katalyti- schen Prozesse zur Verfügung steht.

In FIG 2 ist eine Detailansicht des in FIG 1 dargestellten Aufbereitungsreaktors 18 dargestellt. Der Aufbereitungsreaktor 18 umfasst eine Einspritzvorrichtung 31, einen Hydrolysekatalysator 36, 36' und eine Verdampferwanne 34.

Zur Erhitzung der Verdampferwanne 34 ist diese mit einem Mittel 24 zur Abwärmeaufnähme thermisch verbunden. Das Mittel 24 umfasst hier ein aus Metall gefertigtes Bodenelement des Aufbereitungsreaktors 18. Der Aufbereitungsreaktor ist dabei auf einem Motorblock 32 der Verbrennungsanlage angeordnet, so dass Abwärme des Motorblocks 32 von dem Mittel 24, d.h. dem Bodenelement des Aufbereitungsreaktors 18, aufgenommen und mit dieser die Verdampferwanne 34 erhitzt wird.

über die Einspritzvorrichtung 31 wird die Vorläufersubstanz 16 auf die erhitzte Verdampferwanne 34 des Aufbereitungsreaktors 18 gespritzt. Die auf die erhitzte Verdampferwanne 34 gespritzte Vorläufersubstanz 16 verdampft sozusagen auf der Verdampferwanne 34 und wird dabei thermisch in das Reduktionsmittel 12 umgesetzt.

Bei unzureichender Umsetzung der Vorläufersubstanz 16 können unter Umständen Zwischenprodukte entstehen, die zur Bildung

von Ablagerungen in Komponenten der Vorrichtung 4 führen können. Um die Umsetzung der Vorläufersubstanz 16 in dem Aufbereitungsreaktor 18 zu verbessern, um damit die Bildung von Ablagerungen zu vermeiden, umfasst der Aufbereitungsreaktor 16 einen Hydrolysekatalysator 36, 36'.

Der Hydrolysekatalysator 36 ist dabei zwischen der Verdampferwanne 34 und der Einspritzvorrichtung 31 angeordnet. Die Vorläufersubstanz 16 wird also durch den Hydrolysekatalysator 36 hindurch auf die Verdampferwanne 34 gespritzt. Auf der erwärmten Verdampferwanne 34 "verdampft" die Vorläufersubstanz 16. Der überwiegende Teil der Vorläufersubstanz 16 wird dabei thermisch in das Reduktionsmittel 12 umgesetzt. Die Umsetzung in das Reduktionsmittel 12 ist hierbei in der Regel nicht vollständig, so dass z. B. Zwischenprodukte der Umsetzung entstehen. Das bei der "Verdampfung" entstehende Gemisch aus Reduktionsmittel 12, Zwischenprodukten und Resten an Vorläufersubstanz 16 wird aufgrund des Dampfdrucks abgeführt und strömt dabei durch den Hydrolysekatalysator 36. Durch den Kontakt mit dem Hydrolysekatalysator 36 werden insbesondere Zwischenprodukte weiter hydrolysiert und dabei in das Reduktionsmittel 12 umgesetzt.

Nach dem Durchtritt durch den Hydrolysekatalysator 36 wird das Reduktionsmittel 12 von der Hilfsgasströmung 38 erfasst und mit dieser in Richtung des Auslasses 30 des Aufbereitungsreaktors 18 transportiert. Alternativ ist der Hydrolysekatalysator 36 an dem Auslass 30 angeordnet, in der Figur als Hydrolysekatalysator 36' dargestellt.

über die an dem Auslass 30 angeschlossene Hilfsgasleitung 28 wird das Hilfsgas-Reduktionsmittel-Gemisch zu dem Reduktionskatalysator 10 abgeführt und letztlich, wie aus FIG 1 ersichtlich, über die Abgasleitung 8 zu dem Reduktionskata- lysator 10 transportiert.

In FIG 3 ist ein Aufbereitungsreaktor 40 in einer weiteren Ausführungsform dargestellt.

Im Gegensatz zu dem in FIG 2 dargestellten Aufbereitungs- reaktor 18 wird hier die Vorläufersubstanz 16 nicht eingespritzt, sondern sie wird mittels einer Einlaufvorrichtung 42 in den Aufbereitungsreaktor 18 eingebracht.

Beim Einbringen läuft die Vorläufersubstanz 16 aus der Ein- laufvorrichtung 42 auf die Verdampferwanne 34. Diese umfasst hierzu einen schräg verlaufenden Einlaufbereich 44, der an die EinlaufVorrichtung 42 angeschlossen ist.

Der Einlaufbereich 42 wird über ein als ein Wärmetauscher ge- gebenes Mittel 24 zur Abwärmeaufnähme erhitzt, so dass die über den Einlaufbereich 42 fließende Vorläufersubstanz 16 schon zu einem großen Teil in das Reduktionsmittel 12 umgesetzt wird. Um die Umsetzung der Vorläufersubstanz 16 während des Einlaufens weiter zu verbessern, ist insbesondere zur Vergrößerung der Oberfläche des Einlaufbereichs 42 diese zusätzlich aufgeraut oder alternativ mit einer oberflächenvergrößernden Beschichtung versehen. Dadurch verringert sich insbesondere die Fließgeschwindigkeit der Vorläufersubstanz 16 während des Einlaufens, so dass für eine Umsetzung der ü- ber den Einlaufbereich 42 fließenden Vorläufersubstanz 16 mehr Zeit zur Verfügung steht und sich entsprechend der während des Einlaufens umgesetzte Anteil der Vorläufersubstanz 16 weiter erhöht.

Der währende des Einlaufens nicht umgesetzte An-teil der Vorläufersubstanz 16 sammelt sich in einem an den Einlaufbereich 42 anschließenden Auffangbereich 46 der Verdampferwanne 34.

Der Auffangbereich 46 der Verdampferwanne 34 ist an eine Heizvorrichtung 48 gekoppelt. Im Falle eines z. B. betriebsbedingt erhöhten Reduktionsmittelbedarfs wird der Auffangbereich 46 mittels der Heizvorrichtung 48 beheizt, so dass

die im Auffangbereich 46 gesammelte Vorläufersubstanz 16 thermisch in das Reduktionsmittel 12 umgesetzt wird.