Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR OPERATING A CATALYTIC EVAPORATOR, AND USES OF THE METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/101846
Kind Code:
A1
Abstract:
A method is described for operating a catalytic evaporator (1), with the step: feeding fuel and an oxidant to the catalytic evaporator, which method is distinguished by the fact that (a) the feed of the fuel is performed as a pulsed feed, and/or (b) the feed of the oxidant is performed as a pulsed feed.

Inventors:
SZOLAK, Robert (Heimenhauserweg 4, Freiburg, 79111, DE)
SUSDORF, Alexander (Vogesenstraße 21, Breisach, 79206, DE)
RÜMMELE, Florian (Talstraße 3, Freiburg, 79102, DE)
Application Number:
EP2018/082191
Publication Date:
May 31, 2019
Filing Date:
November 22, 2018
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FÖRDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V. (Hansastraße 27c, München, 80686, DE)
International Classes:
B01B1/00; F02M31/18
Domestic Patent References:
WO2007042246A22007-04-19
WO2007042246A22007-04-19
Foreign References:
EP0716225A11996-06-12
US20140231027A12014-08-21
DE102006060669A12007-06-28
US6202407B12001-03-20
DE102010012945B42013-08-14
DE102015120106A12017-05-24
US7386977B22008-06-17
Other References:
DATABASE WPI Section Ch Week 200465, Derwent World Patents Index; Class E36, AN 2004-665598, XP002788190
Attorney, Agent or Firm:
FRIESE GOEDEN PATENTANWÄLTE PARTGMBB (Widenmayerstraße 49, München, 80538, DE)
Download PDF:
Claims:
Ansprüche

1. Verfahren zum Betrieb eines katalytischen Verdampfers (1) umfassend den Schritt:

Zufuhr von Brennstoff und einem Oxidationsmittel zu dem katalytischen Verdampfer (1),

dadurch gekennzeichnet, dass

(a) die Zufuhr des Brennstoffs als pulsierende Zugabe und/oder

(b) die Zufuhr des Oxidationsmittels als pulsierende Zugabe erfolgt .

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der pulsierenden Zugabe des Brennstoffes (a) während einer ersten Zeitspanne eine erste Menge des Brennstoffs und/oder während einer zweiten Zeitspanne eine zweite Menge des Brennstoffs und/oder während einer dritten Zeitspanne kein Brennstoff zugegeben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass

(i) während der ersten Zeitspanne die erste Menge

Brennstoff und während der dritten Zeitspanne kein

Brennstoff zugegeben werden

oder

(ii) während der ersten Zeitspanne die erste Menge

Brennstoff, während der zweiten Zeitspanne die zweite Menge Brennstoff und während der dritten Zeitspanne kein

Brennstoff zugegeben werden

oder

(iii) während der ersten Zeitspanne die erste Menge

Brennstoff und während der zweiten Zeitspanne die zweite Menge Brennstoff zugegeben werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zeitspanne 10 ms bis 10 s beträgt oder dass die zweite Zeitspanne 10 ms bis 10 s beträgt oder dass die dritte Zeitspanne 10 ms bis 10 s beträgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch

gekennzeichnet, dass bei der pulsierenden Zugabe des

Oxidationsmittels (b) während einer ersten Zeitspanne eine erste Menge des Oxidationsmittels und/oder während einer zweiten Zeitspanne eine zweite Menge des Oxidatiosmittels und/oder während einer dritten Zeitspanne kein

Oxidationsmittel zugegeben werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass

(i) während der ersten Zeitspanne die erste Menge

Oxidationsmittel und während der dritten Zeitspanne kein Oxidationsmittel zugegeben werden

oder

(ii) während der ersten Zeitspanne die erste Menge

Oxidationsmittel, während der zweiten Zeitspanne die zweite Menge Oxidationsmittel und während der dritten Zeitspanne kein Oxidationsmittel zugegeben werden

oder

(iii) während der ersten Zeitspanne die erste Menge

Oxidationsmittel und während der zweiten Zeitspanne die zweite Menge Oxidationsmittel zugegeben werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zeitspanne 10 ms bis 10 s beträgt und/oder dass die zweite Zeitspanne 10 ms bis 10 s beträgt und/oder dass die weitere Zeitspanne 10 ms bis 10 s beträgt oder dass die erste Zeitspanne 1 s bis 5 s beträgt und/oder dass die zweite Zeitspanne 1 s bis 5 s beträgt und/oder dass die weitere Zeitspanne 1 s bis 5 s beträgt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzechnet, dass der Brennstoff ausgewählt ist unter Benzin, Diesel, Bioöle, Pyrolyseöle, Biodiesel, Schweröl, Alkohole, Fischer-Tropsch-Kraftstoffe, Dimethylether, Diethylether, Oxymethylenether, Ester, Aldehyde, Aromaten, Amine, Carbonsäuren, Alkane, Erdgas, Campinggas, LPG, Fackelgase, Deponiegase, Biogase und Mischungen von

mindestens zwei dieser Brennstoffe.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidationsmittel Sauerstoff oder sauerstoffhaltige Medien enthält, insbesondere Luft oder Abgase mit Restsauerstoff .

10. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, um die Brennstoffeigenschaften so zu verschieben, dass innermotorisch Emissionen reduziert werden.

11. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, um die Light-off-Temperatur in Abgasnachbehandlungssystemen von Brennkraftmaschinen zu reduzieren.

12. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Erzeugung eines Reduktionsmittels für

Speicherkatalysatoren .

Description:
Verfahren zum Betrieb eines katalytischen Verdampfers und

Anwendungen des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines katalytischen Verdampfers und Anwendungen des Verfahrens.

Es ist bekannt, katalytische Verdampfer zur Einstellung der Kraftstoffeigenschaften einer Brennkraftmaschine einzusetzen. Die WO 2007/042246 A2 beschreibt ein Verfahren zur Verdampfung und Reformierung flüssiger Brennstoffe, bei dem in einem ersten Reaktionsraum der Brennstoff unter Zuführung von Luft mit Hilfe eines ersten Katalysators verdampft und stark unter stöchiometrisch oxidiert und in einem zweiten Reaktionsraum der verdampfte Brennstoff mit zugeführter Luft vermischt und anschließend reformiert wird, wobei das Verhältnis des im ersten Reaktionsraum zugeführten Luftvolumens zu dem im zweiten Reaktionsraum zugeführten Luftvolumen zwischen 30:70 und 70:30 eingestellt wird.

Die DE 10 2010 012 945 B4 offenbart ein Verfahren zur

Verdampfung von flüssigen Kraft- und/oder Brennstoffen, bei dem auf ein saugfähiges Material ein flüssiger Kraft- und/oder Brennstoff aufgetragen und durch Luftzufuhr ein sauerstoff haltiges Gasgemisch oder Sauerstoff eingebracht wird, wobei das Sauerstoff/Brennstoffverhältnis unterstöchiometrisch ist. Für die Durchführung dieses Verfahrens kann eine Vorrichtung eingesetzt werden, umfassend a) eine zentrale, axial und radial luftdurchlässige Luftzufuhr, b) ein Katalysatorsystem, das zumindest auf einem Teil der Länge der Luftzufuhr

konzentrisch um diese angeordnet ist, c) eine konzentrisch um das Katalysatorsystem angeordnete Pufferzone und d) ein konzentrisch um die Pufferzone angeordnetes saugfähiges

Material zur Brennstoffverteilung, wobei mindestens ein gasdichtes Dichtelement zwischen den Bestandteilen a) bis d) angebracht ist.

Aus der DE 10 2015 120 106 Al ist ein Verfahren zur

Einstellung der Zündeigenschaft eines Brennstoffs bekannt, das eine Einheit nutzt, welche mindestens eine Verteilungszone, mindestens eine Oxidationszone und mindestens eine

Umwandlungszone aufweist. Dabei wird in der Verteilungszone, welche eine Verteilungsstruktur aufweist, Brennstoff verteilt, in der Oxidationszone zumindest ein Teil des Brennstoffs mit mindestens einem Oxidationsmittel an mindestens einem

Katalysator auf einem Katalysatorträger oxidiert und in der Umwandlungszone zumindest ein Teil des verteilten Brennstoffs und/oder eines anderen zugeführten Brennstoffs thermisch und/oder katalytisch umgewandelt. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass durch das Molverhältnis von im Oxidations mittel enthaltenen Sauerstoff zum zur vollständigen Oxidation des vorhandenen Brennstoffes benötigten Sauerstoff, und/oder den Druck in der Einheit und/oder die Verweilzeit und/oder die Temperatur die Zündeigenschaft des Brennstoffs eingestellt wird .

Allgemein kann ein an sich bekannter katalytischer Verdampfer beispielsweise als Vorprozess für eine homogene Vermischung von Kraftstoff und Oxidationsmittel, beispielsweise Luft, eingesetzt werden. Gleichzeitig können die Kraftstoffeigen- schaften so verändert werden, dass Stickoxide (NO x) und

Rußemissionen innermotorisch reduziert werden. Besonders effektiv für die Verschiebung der Kraftstoffeigenschaften sind die Reaktionsprodukte von Reformierungsreaktionen (Wasserstoff (H 2) und Kohlenmonoxid (CO) ) . Die Light-off Temperaturen der Komponenten Wasserstoff und Kohlenmonoxid auf dem Diesel oxidationskatalysator sind wesentlich niedriger als die von Diesel, so dass bei einem Kaltstart eines Motors das Abgas system schneller auf Betriebstemperatur kommt.

Desweitern kann der Verdampfer auch zum gleichzeitigen

Erwärmen des Abgasnachbehandlungssystems verwendet werden.

Eine Veränderung der Kraftstoffeigenschaften durch das

katalytische Verdampfungsverfahren kann mit Hilfe der Erhöhung des Betriebsdrucks und der Erhöhung der Luftzahl erreicht werden. Die Erhöhung des Betriebsdrucks ist durch die

Aufladung der Brennkraftmaschine begrenzt. Die Erhöhung der Luftzahl führt zu einer erhöhten Temperatur am Katalysator und kann dementsprechend nicht beliebig erhöht werden.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb von katalytischen Verdampfern anzugeben, welches die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile nicht aufweist, insbesondere mit dem die Kraftstoffeigenschaften in Bezug auf die Eigenschaften des Ursprungskraftstoffs in günstiger Weise verschoben werden können .

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum

Betrieb eines katalytischen Verdampfers gemäß Anspruch 1 sowie die Anwendungen des Verfahrens nach den Ansprüchen 10 bis 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betrieb eines

katalytischen Verdampfers vorgeschlagen umfassend den Schritt: Zufuhr von Brennstoff und einem Oxidationsmittel zu dem katalytischen Verdampfer (1), wobei

(a) die Zufuhr des Brennstoffs als pulsierende Zugabe und/oder

(b) die Zufuhr des Oxidationsmittels als pulsierende Zugabe erfolgt .

Dabei kann in Schritt (a) die entsprechende Zufuhr des

Oxidationsmittels und in Schritt (b) die entsprechende Zufuhr des Brennstoffes kontinuierlich erfolgen, insbesondere wenn diese Zugaben nicht als pulsierende Zugaben ausgestaltet sind.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird also entweder der

Brennstoff oder das Oxidationsmittel oder auch beide zusammen in Form von Pulsen zugegeben, wobei Pulse zeitlich begrenzte Portionen sind. Sie können eine Folge von regelmäßig

wiederkehrenden gleichartigen Zugaben darstellen. Dabei ist die pulsierende Zugabe von einer kontinuierlichen Zugabe verschieden, indem die pulsierende Zugabe zugabefreie

Pausenzeiten enthält. Die Pulse für Brennstoff Z ugaben und/oder die Pulse für die Oxidationsmittelzugaben können gleich lang oder unterschiedlich lang sein.

In einigen Ausführungsformen kann bei der pulsierenden Zugabe des Brennstoffes (a) während einer ersten Zeitspanne eine erste Menge des Brennstoffs und/oder während einer zweiten Zeitspanne eine zweite Menge des Brennstoffes und/oder während einer dritten Zeitspanne kein Brennstoff zugegeben werden.

In einigen Ausführungsformen können die Zugaben dadurch erfolgen, dass

(i) während der ersten Zeitspanne die erste Menge Brennstoff und während der dritten Zeitspanne kein Brennstoff zugegeben werden, wobei keine zweite Zeitspanne vorhanden sein muss oder

(ii) während der ersten Zeitspanne die erste Menge Brennstoff, während der zweiten Zeitspanne die zweite Menge Brennstoff und während der dritten Zeitspanne kein Brennstoff zugegeben werden

oder (iii) während der ersten Zeitspanne die erste Menge Brennstoff und während der zweiten Zeitspanne die zweite Menge Brennstoff zugegeben werden, wobei keine dritte Zeitspanne vorhanden sein muss .

Durch die Bezeichnungen „erste", zweite" und „dritte" wird nicht die Reihenfolge der Zugaben bezeichnet, sondern sie dienen lediglich zur Unterscheidung der Zugaben. Dabei weisen die Begriffe „erste Menge" und „zweite Menge" darauf hin, dass diese Mengen voneinander verschieden sind.

In einigen Ausführungsformen kann hinsichtlich der Brennstoff zufuhr die vorstehende erste Zeitspanne etwa 10 ms bis etwa 10 s betragen; die vorstehende zweite Zeitspanne kann etwa 10 ms bis etwa 10 s betragen, und die dritte Zeitspanne kann etwa 10 ms bis etwa 10 s betragen. In anderen Ausführungs formen der Erfindung kann die erste und/oder die zweite und/oder die dritte Zeitspanne zwischen etwa 1 Sekunden und etwa 5 Sekunden gewählt sein.

Die Pulse können nach den jeweiligen konkreten Erfordernissen für den Betrieb des katalytischen Verdampfers eingestellt werden, beispielsweise anhand der folgenden Parameter: Menge des Brennstoffs im Puls und/oder Dauer des Pulses und/oder Zeit zwischen zwei Pulsen (entspricht der Häufigkeit der Pulse pro Zeit) . Der Fachmann kann durch einfache Experimente feststellen, wie die Pulse der Brennstoffzugabe einzustellen sind, um die jeweiligen konkreten Erfordernisse und die optimalen Ergebnisse für den Betrieb des Verdampfers zu erhalten .

Überraschenderweise wurde gefunden, dass durch die pulsierende Zugabe des Brennstoffs zum katalytischen Verdampfer die Luft zahl erhöht werden kann, ohne dass die maximale Temperatur des Katalysators überschritten wird. Auf diese Weise trägt die pulsierende Zugabe des Brennstoffs dazu bei, die Brennstoff eigenschaften im Vergleich zum ursprünglich eingesetzten Brennstoffs zu verschieben. Vor allem werden durch die

pulsierende Zugabe des Brennstoffs die Brennstoffeigenschaften dahingehend verschoben, dass der Anteil an Wasserstoff

und/oder Kohlenmonoxid deutlich erhöht wird. Gleichzeitig ermöglicht die pulsierende Betriebsweise ein schnelleres

Umschalten von der maximalen zur minimalen Leistung.

Der katalytische Verdampfer, der in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden kann, kann als Vorprozess für eine homogene Vermischung von Brennstoff und Oxidationsmittel, beispielsweise Luft, sorgen. Ein katalytischer Verdampfer, wie er im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden kann, kann in an sich bekannter Weise zur Aufheizung bei der Abgasnach behandlung verwendet werden. Mit dem erfindungsgemäßen

Verfahren können die Brennstoffeigenschaften so verändert werden, dass Stickoxide (NO x) und Rußemissionen innermotorisch reduziert werden. Erfindungsgemäß wird eine besonders günstige und effektive Verschiebung der Brennstoffeigenschaften hin zu einer Erhöhung der Menge an Reaktionsprodukten von

Reformierungsreaktionen (Wasserstoff (H 2) und Kohlenmonoxid (CO)) erreicht. Desweitern kann im erfindungsgemäßen Verfahren der Verdampfer vorteilhafterweise auch zum gleichzeitigen Erwärmen des Abgasnachbehandlungssystems verwendet werden. Ferner sind beim erfindungsgemäßen Verfahren die Light-off Temperaturen der Komponenten Wasserstoff und Kohlenmonoxid auf dem Dieseloxidationskatalysator wesentlich niedriger als die von Diesel, so dass bei einem Kaltstart eines Motors das

Abgassystem schneller auf Betriebstemperatur kommt.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat deutliche Kosten- und

Leistungsvorteile bei Gasbrennern, die Heizöl verbrennen und bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen bzw. Dieselmotoren, und zwar sowohl innermotorisch als auch in Abgasnachbe

handlungssystemen. Darüber hinaus hat das erfindungsgemäße Verfahren hat deutliche Kosten- und Leistungsvorteile bei innermotorischer Anwendung in fremdgezündeten Brennkraft maschinen .

Wie vorstehend beschrieben wurde, erfolgt die Brennstoffzugabe in Form einer pulsierenden Zugabe. Bei dem Betrieb eines katalytischen Verdampfers nach dem Stand der Technik werden sowohl der Brennstoff als auch das Oxidationsmittel

kontinuierlich in vorher festgelegten Mengen zugegeben, d.h. die Zugabemenge von Oxidationsmittel und Brennstoff bleibt über die Zeit konstant. Als besonders günstig hat es sich beim erfindungsgemäßen Verfahren herausgestellt, dass eine

voreingestellte Menge an Brennstoff über eine bestimmte Zeit zugegeben wird, gefolgt von einer Zeitspanne, in der kein Brennstoff zugegeben wird, d.h. eine Zeitspanne in der die Brennstoffzugabe auf den Wert „null" eingestellt wird. Die Menge des zuzugebenden Brennstoffs liegt in dem Bereich der bisher nach dem Stand der Technik eingesetzten Mengen an

Brennstoff, die den aus dem Stand der Technik bekannten katalytischen Verdampfern zugesetzt werden.

In der Alternative (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann bei der pulsierenden Zugabe des Oxidationsmittels während einer ersten Zeitspanne eine erste Menge des Oxidationsmittels und/oder während einer zweiten Zeitspanne eine zweite Menge des Oxidationsmittels und während einer dritten Zeitspanne kein Oxidationsmittel zugegeben werden.

In einigen Ausführungsformen können die Zugaben so erfolgen, dass

(i) während der ersten Zeitspanne die erste Menge

Oxidationsmittel und während der dritten Zeitspanne kein

Oxidationsmittel zugegeben werden, wobei keine zweite

Zeitspanne vorhanden sein muss

oder

(ii) während der ersten Zeitspanne die erste Menge

Oxidationsmittel, während der zweiten Zeitspanne die zweite Menge Oxidationsmittel und während der dritten Zeitspanne kein

Oxidationsmittel zugegeben werden

oder

(iii) während der ersten Zeitspanne die erste Menge

Oxidationsmittel und während der zweiten Zeitspanne die zweite Menge Oxidationsmittel zugegeben werden, wobei keine dritte Zeitspanne vorhanden sein muss.

Durch die Bezeichnungen „erste", zweite" und „dritte" wird nicht die Reihenfolge der Zugaben bezeichnet, sondern sie dienen lediglich zur Unterscheidung der Zugaben. Dabei weisen die Begriffe „erste Menge" und „zweite Menge" darauf hin, dass diese Mengen voneinander verschieden sind.

In einigen Ausführungsformen kann in der Alternative (b) bezüglich der Oxidationsmittelzugabe die vorstehende erste Zeitspanne etwa 10 ms bis etwa 10 s betragen; die vorstehende zweite Zeitspanne kann etwa 10 ms bis etwa 10 s betragen und die weitere Zeitspanne kann etwa 10 ms bis etwa 10 s betragen. In anderen Ausführungsformen kann in der Alternative (b) bezüglich der Oxidationsmittelzugabe die vorstehende erste Zeitspanne etwa 1 s bis etwa 5 s betragen; die vorstehende zweite Zeitspanne kann etwa 1 s bis etwa 5 s betragen und die weitere Zeitspanne kann etwa 1 s bis etwa 5 s betragen

Mit der pulsierenden Zugabe des Oxidationsmittels können die selben Vorteile erreicht werden, wie sie vorstehend in

Verbindung mit der pulsierenden Zugabe des Brennstoffes beschrieben sind, so dass diesbezüglich auf vorstehende

Ausführungen in vollem Umfang verwiesen wird.

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 besonders günstiger katalytischer Verdampfer ist in der DE 10 2015 120 106 Al beschrieben, auf die hinsichtlich der konstruktiven Details und der Betriebsweise in vollem Umfang verwiesen wird. Die Vorrichtung zur Einstellung der

Zündeigenschaft mindestens eines Brennstoffs enthält

• mindestens einen Brennstoffeinlass und mindestens einen Oxidationsmitteleinlass ,

• mindestens eine Verteilungszone zur Verteilung des

Brennstoffs mit mindestens einer Verteilerstruktur für den Brennstoff,

• mindestens eine Oxidationszone zur zumindest teilweisen Oxidation des Brennstoffs enthaltend mindestens einen

Katalysatorträger mit mindestens einem Katalysator,

• mindestens eine Umwandlungszone zur zumindest teilweisen katalytischen und/oder thermischen Umwandlung des Brennstoffs und

• mindestens einen Auslass für Brennstoff mit veränderter Zündeigenschaft, wobei der Oxidationsmitteleinlass, der Katalysatorträger und die Verteilungszone so angeordnet und ausgestaltet sind, dass in der Oxidationszone entstandene Wärme an ein in die

Verteilungszone und/oder Umwandlungszone strömendes Gas oder Gasgemisch übertragen werden kann.

In einigen Ausführungsformen kann der im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte katalytische Verdampfer einen

Katalysator aufweisen, der z.B. 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. Die Funktionsweise des vorstehend beschriebenen katalytischen Verdampfers wird nachfolgend beispielhaft beschrieben. Eine gute Gemischbildung der Reaktionspartner ist günstig für den stabilen und effizienten Betrieb vieler chemischer Prozesse. Besonders bei Oxidationsprozessen, z. B. der Verbrennung, reduziert eine homogene Vermischung Emissionen und verhindert die Rußbildung. Dazu kann der flüssige Brennstoff in die

Gasphase überführt werden. Die Vermischungsvorteile wurden für verschiedene Anwendungen (Brenner, Partikelfilter, Reformer) nachgewiesen. Besonders bedeutend ist die Kopplung mit einem Motor. Ziel ist es, den Verdampfer auf die innermotorische Nutzung anzupassen und die Reduzierung von Stickoxid- und Rußemissionen an einem Motorteststand zu verifizieren.

Beim Betrieb eines katalytischen Verdampfers kann

beispielsweise der flüssige Brennstoff auf die Innenseite der Reaktorwand eines katalytischen Verdampfers zugegeben werden, während 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 Wärmestrahlung von der heißen Katalysatoroberfläche auf die Oberfläche des Brennstofffilms . Die Reaktorwand, auf die der Brennstoff aufgegeben wird, ist dabei stets kälter als der Brennstoff selbst. So entstehen keinerlei Ablagerungen oder Verkrustungen .

Ein Brennstoff ist ein chemischer Stoff, dessen gespeicherte Energie sich durch Verbrennung in nutzbare Energie umwandeln lässt. Ein Beispiel dafür sind Kraftstoffe, die in Brennkraft maschinen in Antriebskraft umgewandelt werden. In einigen Ausführungsformen kann der Brennstoff ausgewählt sein unter Benzin, Diesel, Bioöle, Pyrolyseöle, Biodiesel, Schweröl, Alkohole, Fischer-Tropsch-Kraftstoffe, Dimethylether,

Diethylether, Oxymethylenether, Ester, Aldehyde, Aromaten, Amine, Carbonsäuren, Alkane, Erdgas, Campinggas, LPG, Fackel gase, Deponiegase, Biogase und Mischungen von mindestens zwei dieser Brennstoffe. Insbesondere können im erfindungsgemäßen Verfahren flüssige Brennstoffe eingesetzt werden. Mit diesen Kraftstoffen werden die vorstehend beschriebenen Vorteile in besonders günstiger Weise erzielt.

In einigen Ausführungsformen kann das Oxidationsmittel Sauer stoff oder sauerstoffhaltige Medien enthalten, insbesondere Luft oder Abgase mit Restsauerstoff . Damit werden die vor stehend beschriebenen Vorteile in besonders günstiger Weise erreicht .

Vorteilhafterweise werden, wie bereits vorstehend erläutert wurde, die Brennstoffeigenschaften in günstiger Weise

verschoben. Somit eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren bestens, um die Brennstoffeigenschaften so zu verschieben, dass Emissionen reduziert werden. Ferner kann das erfindungs gemäße Verfahren bei Verdampfern angewendet werden, um die Light-off-Temperatur in Abgasnachbehandlungssystemen von Brennkraftmaschinen zu reduzieren, insbesondere bei Pkw- Dieselmotoren . Ferner eignet sich das erfindungsgemäße

Verfahren zur Erzeugung eines Reduktionsmittels für Speicher katalysatoren. Dies kann entsprechend der US 7,386,977 B2 erfolgen. In dieser Patentveröffentlichung wird aus Methan CO und H2 für die Regenerierung erzeugt. Mit der vorliegenden Erfindung kann aus Diesel CO und H2 in analoger Weise wie in der US 7,386,977 B2 erzeugt werden.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Figuren ohne

Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Ansicht eines beispielhaft einsetzbaren

katalytischen Verdampfers. Fig. 2 zeigt das Prinzip der Wirkungsweise des katalytischen Verdampfers von Fig. 1.

Fig. 3a bis 3e zeigen einen Vergleich der kontinuierlichen Betriebsweise und verschiedener erfindungsgemäßen pulsierenden Betriebsweisen eines katalytischen Verdampfers, bei denen der Brennstoff pulsierend zugegeben wird.

Fig. 4a bis 4d zeigen verschiedene pulsierende Zugaben von Oxidationsmittel .

Fig. 5a-d zeigen die Brennstoff Z usammensetzungen, wie sie nach den Betriebsweisen der Fig. 3a und 3b erhalten werden.

In Fig. 1 ist ein katalytischer Verdampfer 1 gezeigt, wie er im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden kann. Der katalytische Verdampfer weist einen Katalysator 2 auf, der auf ein Metallnetz 3 aufgebracht ist. Als Katalysator 2 und als Metallnetz 3 können dabei solche Materialien eingesetzt werden, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Das Metallnetz 3 mit dem Katalysator 2 kann in einem Reaktions gefäß 4 vorliegen. In Fig. 1 erfolgt aus Gründen der

Übersichtlichkeit die Darstellung so, dass der Katalysator 2 mit dem Metallnetz 3 aus dem Reaktionsgefäß 4 herausgezogen dargestellt ist. Wird der Katalysator 2 mit dem Metallnetz 3 in das Reaktionsgefäß eingeschoben, dann bildet sich zwischen der inneren Oberfläche 5 des Reaktionsgefäßes 4 und der Ober fläche des Katalysators 2 auf dem Metallnetz 3 ein Zwischen raum.

Fig. 2 zeigt schematisch die Wirkungsweise des in Fig. 1 dar gestellten katalytischen Verdampfers. Eine gute Gemischbildung der Reaktionspartner ist günstig für den stabilen und

effizienten Betrieb vieler chemischer Prozesse. Besonders bei Oxidationsprozessen, z. B. der Verbrennung, reduziert eine homogene Vermischung Emissionen und verhindert die Rußbildung. Bei Betrieb des katalytischen Verdampfers werden flüssige Brennstoffe in die Gasphase überführt. Die Vermischungsvor teile wurden für verschiedene Anwendungen (Brenner, Partikel filter, Reformer) nachgewiesen. Besonders bedeutsam ist die Kopplung mit einem Motor. Der Verdampfer kann auf die

innermotorische Nutzung angepasst werden und die Reduzierung von Stickoxid- und Rußemissionen wurden an einem Motortest stand nachgewiesen.

Der flüssige Brennstoff wird auf die innere Oberfläche des Reaktorgefäßes 4 zugegeben, während Luft katalysatorseitig zugeführt wird. Ein geringer Teil des Brennstoffs oxidiert am Katalysator 2 und die dabei erzeugte Wärme wird zur voll ständigen Verdampfung des Brennstoffs genutzt. Die Wärme übertragung erfolgt überwiegend durch Wärmestrahlung von der heißen Oberfläche des Katalysators 2 auf die Oberfläche des Brennstofffilms . Die Wand des Reaktorgefäßes 4, auf die der Brennstoff aufgegeben wird, kann dabei kälter als der Brenn stoff selbst sein. So entstehen keinerlei Ablagerungen oder Verkrustungen .

In den Fig. 3a und 3b sind die Verläufe der Mengen an

zugegebenen Oxidationsmittel (hier: Luft) und die Mengen an Brennstoff angegeben. Bei der in Fig. 3a dargestellten

normalen (d.h. kontinuierlichen) Betriebsweise werden das Oxidationsmittel und der Brennstoff über die Betriebsdauer in konstanten Mengen kontinuierlich zugegeben. Im Gegensatz dazu (vgl. Fig. 3b) erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Zugabe des Brennstoffs als pulsierende Zugabe. Die Zugabe des Oxidationsmittels erfolgt dagegen nicht als pulsierende

Zugabe, sondern vielmehr so wie aus dem Stand der Technik bekannt in Form einer kontinuierlichen Zugabe. Bei der pulsierenden Zugabe des Brennstoffs werden Zeitspannen mit einer Zugabe von Brennstoff (im Beispiel 16,9 g/min) gefolgt von Zeitspannen ohne Brennstoffzufuhr (0 g/min) . In dem der Fig. 3b zugrundeliegenden Beispiel wurden die Zeitspannen mit und ohne Brennstoffzufuhr auf jeweils 3 s eingestellt. In den Fig. 3c bis 3e sind weitere Ausführungsformen der pulsierenden Zugabe von Brennstoff dargestellt. In Fig. 3b ist wird in einer ersten Zeitspanne eine erste Menge Brennstoff zugegeben, unmittelbar gefolgt von einer zweiten Zeitspanne, bei der eine geringere zweite Menge Brennstoff zugegeben wird. Dem schließt sich eine weitere Zeitspanne an, in der kein Brennstoff in den katalytischen Verdampfer eingeleitet wird.

In Fig. 3d sind die in Fig. 3c dargestellten pulsierenden Zugaben von zwei unterschiedlichen Mengen Brennstoff und einer Zeitspanne ohne Brennstoffzugabe gezeigt, wobei zwischen jeder Brennstoffzugabe eine Zeitspanne zwischengeschaltet ist, in der kein Brennstoff zugeführt wird.

In Fig. 3e ist die pulsierende Zugabe von zwei

unterschiedlichen Brennstoffmengen gezeigt, wobei keine

Zeitspanne ohne Brennstoffzugabe durchgeführt wird.

In den Fig. 4a bis 4d sind die entsprechenden pulsierenden Zugaben von Oxidationsmittel bei kontinuierlicher Zugabe von Brennstoff gezeigt, die den Fig. 3b bis 3e entsprechen, so dass im vollem Umfang auf vorstehende Ausführungen verwiesen wird, die im Ergebnis für die Fig. 4a bis 4d ebenfalls

zutreffen .

In Figuren 5a bis 5d wurden die Änderungen der Brennstoff zusammensetzung bei dem in Fig. 3a dargestellten normalen Betrieb (Fig. 5a und 5b) und dem in Fig. 3b gezeigten

erfindungsgemäßen pulsierenden Betrieb (Fig. 5c und 5d) verglichen. Da im erfindungsgemäßen Verfahren der Brennstoff nicht kontinuierlich zugeführt wird, kann eine Luftzahl höher als 0,2 gefahren werden ohne den Katalysator zu überhitzen. Durch diese hohen Luftzahlen erhöht sich der Anteil an Kohlen monoxid (CO) und Wasserstoff (H 2 ) deutlich. So konnte der

Anteil an CO um das Dreifache und der Anteil an H 2 sogar um das Neunfache erhöht werden. Die Anpassung der Betriebsweise eines katalytischen Verdampfers ermöglicht dessen Einsatz in dynamischen Anwendungen, beispielsweise einem Pkw-Motor.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen 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.