Az ammónia oxidációs katalizátorok szerepe és működése
A dízelmotorok káros nitrogén-oxid (NOx) kibocsátásának csökkentésére irányuló folyamatos törekvésben az AdBlue kulcsfontosságú szövetségesnek bizonyult. Ez a karbamidból és vízből álló folyadék nemcsak a szennyezés csökkentésének szabványává vált, hanem forradalmasította a dízelüzemű járművek környezetvédelmi előírásoknak való megfelelését is.
Az emissziótechnikában - a kipufogógáz káros anyag méregtelenítésben - egyre újabb és újabb visszacsatoló jeladók válnak szükségessé és kerülnek az autóba.
SCR rendszer sematikus ábrája.
Mi az AdBlue?
Az AdBlue egy erősen tisztított színtelen folyadék, amely 32,5%-ban demineralizált vizet és karbamidot tartalmaz. Fő felhasználási területe a dízelmotorok, és az európai határokon túl többféle néven is ismert, mint például DEF, ARLA 32 vagy AUS 32.
Az AdBlue® NOx - redukáló adalék az SCR (szelektív katalitikus redukció) rendszerrel működő haszongépjárművek káros-anyag kibocsátásának, ezen belül a nitrogén-oxidok kibocsátásának csökkentésére szolgáló termék.
Kipufogórendszerek katalizátor nélkül
- AdBlue® NOx - redukáló adalék - a teljes technológiai folyamatban jellemző nagyfokú tisztasága révén biztosítja az SCR rendszer hosszú élettartamát.
- Karbamid- és vízalapú, áttetsző, enyhén szúrós, ammónia szagú, nem mérgező, veszélytelen folyadék 32,5 % névleges karbamid koncentrációval.
- A folyadék -11°C hőmérsékleten kristályosodni kezd, +35°C felett megindul a karbamid bomlása. A fagyás nem jár különösebb következményekkel, de a bomlás a termék tönkremenetelét jelenti.
- A folyadék az SCR rendszerre szerelt külön tartályban helyezkedik el.
Ezt a folyadékot az SCR (szelektív katalitikus redukciós) rendszer katalizátorába fecskendezik, és ezzel olyan kémiai reakciót indítanak be, amely képes csökkenteni az égési folyamat során keletkező NOx-kibocsátást a kipufogógázokban.
Amikor az AdBlue kapcsolatba kerül a forró gázokkal, ammónia szabadul fel, amely elősegíti a katalizátorban lejátszódó reakciót, és a nitrogén-oxidokat szabad nitrogénné és vízzé alakítja. Az SCR, egy kibocsátáscsökkentő technológia, a nitrogén-oxidokat (NOx) molekuláris nitrogénné (N2) és vízzé (H2O) alakítja át egy katalizátor és egy gáznemű redukálószer, általában ammónia segítségével, amelyet a motor kipufogógázra alkalmaznak.
Az SCR rendszer az AdBlue® folyadékot, az égéstérből távozó forró kipufogógázhoz porlasztva adagolja, közvetlenül a katalizátor elé.
A magas hőmérsékleten a karbamidból ammónia képződik, a kipufogógázban lévő nitrogén-oxidok az SCR katalizátor felületén az ammóniával lépnek reakcióba. Ezek során vízzé és a természetben is nagy tömegben előforduló ártalmatlan nitrogén gázzá alakulnak át. Az SCR rendszer előnye, hogy egyaránt alkalmas az Euro 4 és az Euro 5 normák nitrogén-oxid kibocsátásra vonatkozó követelményeinek kielégítésére.
AdBlue tároló tartály.
Kezelés és tárolás
- Napsugárzástól védett helyen, élelmiszertől, állati takarmánytól elkülönítetten -5°C -tól +25°C között tárolandó.
- Erősen korrozív hatású, ezért kizárólag a szállító által biztosított edényzetben tárolható.
- Minőségét 12 hónapig megőrzi.
AdBlue gyártási folyamat
AdBlue gyártástechnológia ismertetése | Teljes üzemi 3D-s folyamatáttekintés
Az AdBlue előállításához karbamidra és tisztított vízre van szükség, és ezt a folyamatot nagy ipari üzemekben végzik.
A karbamid az ammónia és a szén-dioxid reakciója során keletkezik, melynek során karbamid, víz és felesleges ammónia keletkezik. A CO2 és az ammóniagázokat visszanyerik, a karbamidot pedig megszűrik. Ezt követően az oldott szennyeződések tartalmának csökkentése érdekében elpárolgási és kondenzációs folyamaton megy keresztül, amelynek végén felhasználásra kész karbamidgranulátum keletkezik.
A következő lépés a vízben lévő szennyeződések eltávolítása. A begyűjtés után a szennyeződések és szennyeződések eltávolítása érdekében szűrésre kerül, majd fotokatalitikus kezelésnek vetik alá. Az ultraibolya sugárzás és egy katalizátor segítségével a vízben lévő szennyeződések és az oxigén szintje csökken.
A karbamidgyártási folyamatból 80% karbamidot tartalmazó oldatot vonnak ki, és statikus keverőben kiváló minőségű demineralizált vízzel keverik össze. Miután lehűlt, az oldatot folyamatosan elemzik, hogy az AdBlue megfelelő koncentrációját (32,5% karbamid és 67,5% víz) fenntartsák. Ezt az egyensúlyt a keverőbe áramló víz és karbamid mennyiségének automatikus beállításával érik el.
Szűrés AdBlue előállításához
Az AdBlue előállítása során szűrési folyamatot végeznek a jelen lévő inert anyagok eltávolítása érdekében. Az AZUD szűrési megoldások itt lépnek a képbe, és számos előnnyel járnak a technológiai víz szűrése és újrafelhasználása során.
Hogyan Javítsuk a Katalizátor Hőmérséklet Jeladó Hibáját?
Hatékonyság a szennyeződések eltávolításában
Az AZUD szűrőrendszerek pontosan és hatékonyan távolítják el a nemkívánatos részecskéket, ami jelentősen javítja az összetevő víz minőségét, és biztosítja az AdBlue gyártásához szükséges szabványoknak való megfelelést.
Folyamatoptimalizálás
Az AZUD szűrőrendszerek hozzájárulnak az Adblue optimális minőségéhez, javítják az oldat tisztaságát és növelik a vegyület katalitikus kapacitását. Ezen túlmenően a levegővel támogatott tisztítással ellátott AZUD szűrés, az AZUD HELIX AUTOMATIC AAlehetővé teszi a szűrt Adblue állandó áramlási sebességének és minőségének fenntartását a visszapermetezés során történő Adblue-fogyasztás nélkül.
Sokoldalúság és alkalmazkodóképesség
Ezek a szűrők anyaguknak köszönhetően képesek a poláris vegyületek szűrésére anélkül, hogy filmrétegek keletkeznének a műanyag lemezeken. Ez a tulajdonságuk alkalmassá teszi őket más kémiai oldatgyártási folyamatokhoz, például etilénglikol előállításához, bizonyítva sokoldalúságukat és széles alkalmazási spektrumukat.
Az AZUD szűrés pontossága és hatékonysága nemcsak az AdBlue gyártási folyamatában alapvető, hanem más ipari folyamatokra is kiterjed, biztosítva az optimális vízkezelést és az előállított oldatok egyenletes minőségét.
SCR (szelektív katalitikus reaktor)
Feladata, hogy a füstgázban lévő nitrogén-oxidokat nitrogénné és vízzé alakítsa. A nitrogén-oxid és a nitrogén-dioxid arányának 1:1-nek kell lennie, de mivel a dízelmotorok nitrogén-dioxidot nem bocsátanak ki, a megfelelő arányért a DOC felel.
Az úgy nevezett „AdBlue” folyadékból a rendszerbe való táplálása után ammóniát szabadítanak fel.
Thermolízis során ammónia és izociánsav keletkezik, majd az izociánsav hidrolízise során ammónia, illetve széndioxid keletkezik.
A nitrogén-oxidok redukálása ezután történik, tiszta nitrogén és víz keletkezik. Ezeknek a kémiai reakcióknak a végbemenetele nagyon fontos, a szükséges anyagok megfelelő arányban kell jelen legyenek.
Az ammóniaszonda
A dízelmotorok kipufogógázában lévő nitrogén-oxid redukálásához - nem úgy, mint az Otto-motornál - külön reaktor szükséges. Ennek felügyelete a szélessávú lambda-szonda mellett a NOx-szonda, a nitrogén-oxidot érzékelő, annak koncentrációját mérni képes szonda.
NOx szonda elhelyezkedése.
Miután az SCR-katalizátorban a nitrogén-oxidokat redukáljuk, természetes, hogy kell a NOx-szonda az SCR után, mely a „sikerről számol be” az irányító „agynak”. Kell azonban az SCR elé is, vagy a „tisztítószekrénybe”, vagy a turbótöltő után a katalizátorok előtti csőszakaszba egy NOx-szonda, mert túl a képződési modellen pontosítja, hogy mennyi legyen az AdBlue adagolás mennyisége. Mindkettő OBD-célokat is szolgál.
Mivel az SCR-reakció lényege az ammóniával való kezelés, annak pontos mennyisége is ellenőrizendő. És „megérkeztünk” egy újabb visszacsatoló jeladó szükségességéhez: meg kell mérni, hogy az SCR-katalizátorból mennyi ammónia, azaz NH3 „csúszik ki”. Ezt a feladatot az ammóniaszonda kell, hogy ellássa.
Hőmérő és ammóniaszonda.
Az ammónia az AdBlue folyadékból (karbamid vizes oldatából) képződik a kipufogócsőben, az SCR előtti csőszakaszban. Pontosan kell adagolni az AdBlue-t, hogy a mindenkor szükséges ammóniamennyiség a redukáló folyamat rendelkezésére álljon.
Ha a gépkocsi tartályában lévő AdBlue karbamid koncentrációja nem előírásos, felhígult, akkor a modellek már nem passzolnak. A NOx-szonda fog (áttételesen) több AdBlue-t kérni annak adagolójától.
Ha túllendül a szabályozás, feleslegesen sok ammónia kerül az SCR-be, melyet nem tud felhasználni és felhasználatlanul lép ki a katalizátorból. A környezetbe már nem kerül ki, mert a záró oxidációs katalizátor (CUC) elbontja, nitrogéngáz és víz lesz belőle.
OBD-követelmények és rendszerüzem-szabályozás miatt vált szükségessé az ammóniaszonda alkalmazása. Euro VI-os IVECO (HI-eSCR) haszongépjárműveknél a tisztítódob oldalán, gázáramlási irányban a NOx-szonda előtt jól látható. Jelfeldolgozó elektronikája valahol a közelben van. Ebből CAN és analóg jel is lép ki az ECU felé.
Az ammóniaszondát és a jelfeldolgozó elektronikát a Delphi cég fejlesztette ki és gyártja.
A szonda szilárdtest elektrolit, felépítésében, fizikai működési elvében a lambda- és nitrogén-oxid szondához nagyon hasonló. A mérési elv angol megnevezése: Non-equilibrium electrochemical sensing .
Az elektrokémiában az anódos és a katódos hely közötti szabadentalpia különbség helyett potenciálkülönbségről, cellafeszültségről, elektromotoros erőről beszélünk (EMF). Az ammóniaszonda karakterisztikáját az ábra mutatja.
NH3-szonda karakterisztika.
Nem érzékeny a kipufogógáz NO-, HC-, CO-, N2O-komponenseire, de keresztérzékenységet mutat az O2-, H2O-komponensekre.
Az ammóniaszondának nem kell gyors érzékelésűnek lennie, nem szükséges, hogy közel azonos idejű mérési eredményt szolgáltasson.
A vegyiművek kémikusai szerint max. 10 ppm ammónia léphet ki az SCR-ből felhasználatlanul.
Ha az ammónia teljesen felhasznált (a 10 ppm határérték gyakorlatilag ezt jelenti), akkor:
- a legnagyobb mértékű a redukció, a nitrogén-oxid nitrogénné és vízzé alakítása a legjobb hatásfokkal megy végbe,
- a katalizátor (ez a tervezési szempont) szükséges és elégséges méretű lehet, tehát nem kell biztonsági térfogati tartalék),
- jól működik a szabályozás,
- optimális az AdBlue-felhasználás.
tags: #ammónia #oxidáció #katalizátor