Selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden in Kraftfahrzeugen ...
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3.3 Thermische Zersetzung <strong>von</strong> Harnstoff<br />
3.3 Thermische Zersetzung <strong>von</strong> Harnstoff<br />
In diesem Abschnitt werden die ablaufenden Reaktionen bei der thermischen Zersetzung<br />
<strong>von</strong> Harnstoff diskutiert und zwei unterschiedliche Ansätze zur Berechnung der<br />
Thermolyse <strong>von</strong> Harnstoffpartikeln vorgestellt.<br />
3.3.1 Reaktionsschema<br />
Die Zersetzung wässriger Harnstofflösungen f<strong>in</strong>det nur <strong>in</strong> sehr ger<strong>in</strong>gem Umfang statt<br />
[33]. Es gilt als abgesichert [58, 63], dass der Harnstoff bei der E<strong>in</strong>spritzung <strong>von</strong> HWL<br />
hauptsächlich <strong>in</strong> zwei Schritten, der Thermolyse (3.27) und der Hydrolyse (3.28), zersetzt<br />
wird. Beim Erhitzen über den Schmelzpunkt <strong>von</strong> 406 K h<strong>in</strong>aus zerfällt Harnstoff<br />
<strong>in</strong> Isocyansäure (HNCO) und Ammoniak (NH3) [33]. Der Verlauf der thermischen Zersetzung<br />
hängt erheblich <strong>von</strong> Heizrate und Schichtdicke ab [78]. Die Freisetzung <strong>von</strong> Isocyansäure<br />
und Ammoniak läuft über die Zwischenstufe Ammoniumcyanat (NH4OCN),<br />
welches durch Umlagerung aus Harnstoff entsteht [21]:<br />
(NH2)2CO ⇋ NH4OCN ⇋ HNCO + NH3. (3.27)<br />
Die freiwerdende Isocyansäure ist äußerst reaktiv. Bei der Hydrolyse reagiert die Isocyansäure<br />
mit Wasserdampf:<br />
HNCO + H2O ⇋ NH3 +CO2. (3.28)<br />
Wird die thermische Zersetzung des Harnstoffs durch zu langsame Wärmezufuhr verzögert,<br />
kann es zu Nebenreaktionen kommen [104]. Verbleibender Harnstoff kann mit<br />
der primär entstehenden Isocyansäure zu Biuret reagieren:<br />
(NH2)2CO + HNCO ⇋ H2N − CO − (NH) − CO − NH2. (3.29)<br />
Bei rascher Erwärmung des Reaktionsgemisches dom<strong>in</strong>iert die Trimerisierung der Isocyansäure<br />
zur zyklischen Cyanursäure:<br />
3 HNCO ⇋ (HNCO)3<br />
(3.30)<br />
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