Selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden in Kraftfahrzeugen ...

3Tropfen
Schaber et al. [99] stellen auf der Basis eigener TG-Untersuchungen und einer Erhitzungsrate
von 10 K/min drei Reaktionsschemata für die thermische Zersetzung von
Harnstoff für Temperaturen < 463 K, 463 bis 598 K und Temperaturen > 598 K
ein. Erwähnenswert ist die Beobachtung, dass eine merkliche Massenabnahme erst bei
413 K durch Verdampfung von Harnstoff stattfindet und die thermische Zersetzung in
Ammoniak und Isocyansäure erst bei 425 K beobachtet wird.
Aus der Literatur können zwei verschiedene Reaktionswege für die thermische Zersetzung
abgeleitet werden. Diese sind in Abbildung 3.2 dargestellt:
a) die Verdunstung von geschmolzenem oder festem Harnstoff zu gasförmigem
Harnstoff, der in der Gasphase in NH3 und HNCO zersetzt, oder
b) die direkte Zersetzung von geschmolzenem oder festem Harnstoff in gasförmiges
NH3 und HNCO.
a)
Harnstoff
(s oder l)
Harnstoff (g)
r1, �H=+87.4
kJ/mol
r2, �H=+98.1
kJ/mol
NH (g) + HNCO (g)
3
b)
Harnstoff
(s oder l)
r3, �H=+185.5
kJ/mol
NH (g) + HNCO (g)
3
Abbildung 3.2: Zwei mögliche Reaktionswege für die thermische Zersetzung eines
Harnstoffpartikels mit den Reaktionsgeschwindigkeiten ri und den dazugehörigen
Enthalpien ∆H (angegeben für festen Harnstoff bei Standardbedingungen,
298 K und 1 bar): mit gasförmigen Harnstoff (a)
und ohne Auftreten von gasförmigen Harnstoff (b)
Die beiden Ansätze unterscheiden sich hauptsächlich darin, an welcher Stelle die Reaktionsenthalpie
wirkt. Weiterhin ist das Folgeverhalten von geschmolzenem oder festem
Harnstoff im Vergleich zu gasförmigem Harnstoff in der Abgasströmung stark unterschiedlich.
Für den ersten Fall kühlt die Sublimationsenthalpie von +87.4 kJ/mol (bei
Standardbedingungen, 298 K und 1 bar) das Partikel (Reaktionsgeschwindigkeit r1),
während die folgende Zersetzung (r2 ) mit einer Reaktionsenthalpie von +98.1 kJ/mol
zu einer direkten Absenkung der Gastemperatur führt. Die Ergebnisse in Abschnitt
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