專利名稱：一種超低溫尿素還原劑組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種超低溫尿素還原劑組合物，該技術(shù)應(yīng)用到汽車尾氣的后處理行業(yè)。
背景技術(shù)：
未來幾年內(nèi)，全球的汽車生產(chǎn)商，特別是美國和歐洲關(guān)于汽車氮氧化物NOX和微粒PM的排放達(dá)標(biāo)方面將強(qiáng)制性地實(shí)施一些更嚴(yán)厲的規(guī)格，例如，歐5和歐6排放標(biāo)準(zhǔn)。在排放法規(guī)的壓力下，一方面國外的車用重負(fù)荷柴油機(jī)正不斷進(jìn)行技術(shù)升級和改進(jìn)，另一方面，選擇恰當(dāng)?shù)暮筇幚砑夹g(shù)策略和裝備，例如，SCR(Selective Catalytic Reduction)催化轉(zhuǎn)化還原技術(shù)，DPF(Diesel Particulate Filter)顆粒捕捉器，DOC(Diesel Oxidation Catalyst)氧化型催化器等。SCR技術(shù)的本質(zhì)是利用尿素在高溫下分解出NH3，作為還原劑的NH3和發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的NOX在催化劑和溫度的綜合作用下進(jìn)行反應(yīng)，理想工況下生成無毒的N2和H20，從而達(dá)到凈化的目的。目前，歐洲的大多數(shù)制造商已經(jīng)開始采用SCR技術(shù)來實(shí)現(xiàn)歐4和歐5標(biāo)準(zhǔn)。SCR具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如，可以在排氣溫度250 550°C的范圍內(nèi)具有50 85% 的NOX去除效率，并能有效降低PM的排放水平；SCR能輕松滿足歐4和歐5水平，也具有達(dá)到歐6水平的潛力；歐4采用的SCR技術(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油耗可降低3 6% ;SCR催化劑不含有貴金屬，比成本相對較低；SCR對車用燃油的質(zhì)量，特別是硫含量不敏感?；谝陨戏治?， SCR后處理技術(shù)也最適合中國的車輛狀況和車用燃油狀況。如果在中國推廣應(yīng)用車載SCR后處理技術(shù)，必須解決好尿素還原劑供應(yīng)、尿素還原劑的劑量、尿素還原劑的霧化噴射、SCR催化劑轉(zhuǎn)換效率、氨氣泄露量等至關(guān)重要的技術(shù)難點(diǎn)。上述各點(diǎn)都涉及到尿素還原劑的問題。在這些問題中，尿素還原劑的冰點(diǎn)是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。目前，傳統(tǒng)的尿素溶液的還原劑冰點(diǎn)均在_11°C左右，這意味著使用SCR技術(shù)的車輛冬季向北不能跑過山海關(guān)，這對于交通如此發(fā)達(dá)的今天顯然是不可容忍的。解決傳統(tǒng)尿素還原劑存在問題的方法，一般都是在傳統(tǒng)還原劑溶液系統(tǒng)附加防凍液循環(huán)加熱或電加熱的系統(tǒng)以及保溫系統(tǒng)，即增加了加熱管回路、溫度傳感器、保溫層等附加零件，不僅每車增加了約1200元的成本，無疑也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，故障率高，此外， 冬天起車時(shí)需要車輛空轉(zhuǎn)一定時(shí)間，等發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的溫度上升之后，循環(huán)防凍液來融化已經(jīng)結(jié)冰的尿素等缺點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，開發(fā)低冰點(diǎn)還原劑溶液勢在必行。檢索發(fā)現(xiàn)，改善還原劑溶液冰點(diǎn)的研究成果包括日本的專利20090031713 ((ANTIFREEZING UREA SOLUTION FOR UREA SCR SYSTEM AND UREA SCR SYSTEM USING THE SAME》和歐洲的產(chǎn)品Denoxium-30。日本專利20090031713采用的是C1 C7的醇類作為冰點(diǎn)改善劑，其添加量用(水+C1 C7的醇類+尿素)/C1 C7的醇類的添加量的比例來限定， 比值為7/1，理論上計(jì)算，假設(shè)20°C溫度下乙醇的密度為0. 789kg/L，推算醇類的添加量小于10% wt ；如果采用甲醇或乙醇來實(shí)施，實(shí)際檢測表明其冰點(diǎn)并不能達(dá)到所描述的-30°C， 推測應(yīng)該是添加了異丙醇或乙二醇，或者發(fā)明者有意隱含了某種成分或加入量；關(guān)于這一點(diǎn)20090031713專利的發(fā)明者并沒有描述。因此，上述發(fā)明的核心，不在本發(fā)明的所描述權(quán)利要求范圍內(nèi)。歐洲的低溫尿素還原劑產(chǎn)品Denoxium-30采用20%尿素和甲酸銨的水溶液作為還原劑，產(chǎn)品冰點(diǎn)在-26°C -30°C之間，這對于北方寒區(qū)的冬季使用仍具有一定的挑戰(zhàn)性；相對于本發(fā)明成本稍高。

發(fā)明內(nèi)容
一種超低溫尿素還原劑組合物，由A組分，B組分，C組分、D組分和E組分組成；其特征在于組分A為尿素，組分B為銨類，組分C為酰胺類，組分D為低分子醇類，組分E為高純水；其中，組分A占混合物總質(zhì)量的15份 19份，組分B占混合物總質(zhì)量的17份 22 份，組分C占混合物總質(zhì)量的7份 15份，組分D占混合物總質(zhì)量的1份 5份，組分E占混合物總質(zhì)量的50份 60份。組分A的尿素純度要求高，需采用滿足GB/T696-1994《化學(xué)試劑-尿素》標(biāo)準(zhǔn)要求的尿素，分子式為CO (NH2) 2，有效元素N含量46%，分解溫度為131°C 135°C ；組分B和組份C要求為分析純產(chǎn)品，或相當(dāng)純度的化學(xué)產(chǎn)品，是用來部分替代尿素的能釋放出NH3的前驅(qū)體成分，要求能在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度范圍內(nèi)正常分解而不留殘余物；推薦的組份B為甲酸銨，其儲(chǔ)存化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，分子式為NH4HC00，有效元素N含量為21. 67 %，在180°C下分解成NH3和HC00H/C0+H20 ；組份C甲酰胺，分子式為CH3N0，在180°C開始分解成CO和NH3， 儲(chǔ)存化學(xué)穩(wěn)定性高，在水中具有無限的溶解度；選用組份B和組份C以及相應(yīng)的最佳加入量，一方面要考慮成本，另一方面要充分體現(xiàn)兩者之間具有最佳的協(xié)同效應(yīng)；組分D的低分子醇類為分析純的無水乙醇或甲醇等。選用某類醇的原則是這種醇的冰點(diǎn)低，而且這種醇的分解溫度不能太高，同等添加量的前提下，分解產(chǎn)物中C02的組分越少越好，符合低碳戰(zhàn)略，另外，組分A、B、C在其中的溶解度要高，其中，采用甲醇或乙醇配制的這種組合物在儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用中都是采用密閉容器，一定的醇類存在并不改變這種液體混合物的危險(xiǎn)性等級，無安全隱患，考慮甲醇的氣味問題，優(yōu)選采用乙醇。組分E的水的純度要求較高，水中的微量有機(jī)物、氯離子以及金屬離子都是SCR后處理催化劑的危害物，因此，組分E為高純度水，是純凈水或蒸餾水再經(jīng)過逆滲透處理后的3類水質(zhì)。本發(fā)明的積極效果在于對傳統(tǒng)的尿素還原劑的組成進(jìn)行基本的改進(jìn)，解決了傳統(tǒng)的尿素還原劑溶液冰點(diǎn)高，冬季不適用或使用麻煩的問題，具有很高的實(shí)用價(jià)值。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1選取高純度尿素組分A為15份，分析純的甲酸銨組分B為22份，分析純的甲酰銨組分C為10份，分析純的乙醇組分D為5份，高純度水組分E為50份；室溫?cái)嚢柚寥芎螅?采用過濾精度為5μπι的濾芯壓力過濾，即為本發(fā)明的混合物溶液。經(jīng)測定，混合物溶液冰點(diǎn)-38°C，無味，外觀清澈透明，密度為1. 048g/cm3,縮二脲含量0. 01 %，雜質(zhì)元素含量均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，塑料相容性滿足要求；室溫儲(chǔ)存4 后，外觀、氣味無感官可察覺的變化，性能指標(biāo)檢測均合格。在排量為8. 6升的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上進(jìn)行ESC工況測試，該還原劑在額定噴量下， 經(jīng)過SCR后處理器處理后，NOX排放能達(dá)到國4要求。
實(shí)施例2選取高純度尿素組分A為18份，分析純甲酸銨組分B為20份，分析純甲酰銨組分C 為7份，分析純的乙醇組分D為3份，高純度水組分E為52份；室溫?cái)嚢柚寥芎螅捎眠^濾精度為5μπι的濾芯壓力過濾，即為本發(fā)明的混合物溶液，經(jīng)測定，混合物溶液冰點(diǎn)_36°C， 無味，外觀清澈透明，密度為1. 052g/cm3，縮二脲含量0. 02%，雜質(zhì)元素含量均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，塑料相容性滿足要求；室溫儲(chǔ)存4 后，外觀、氣味無感官可察覺的變化，性能指標(biāo)檢測均合格。在排量為8. 6升的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上進(jìn)行ESC工況測試，該還原劑在額定噴量下， 經(jīng)過SCR后處理器處理后，NOX排放能達(dá)到國4要求。實(shí)施例3選取高純度尿素組分A為17份，分析純的甲酸銨組分B為20份，分析純的甲酰銨組分C為10份，分析純的乙醇組分D為3份，高純度水組分E為50份；室溫?cái)嚢柚寥芎?，采用過濾精度為5 μ m的濾芯壓力過濾，即為本發(fā)明的混合物溶液，經(jīng)測定，混合物溶液冰點(diǎn)_36°C，無味，外觀清澈透明，密度為1.050g/cm3，縮二脲含量0. 02%，雜質(zhì)元素含量均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，塑料相容性滿足要求；室溫儲(chǔ)存4 后，外觀、氣味無感官可察覺的變化，性能指標(biāo)檢測均合格。在排量為8. 6升的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上進(jìn)行ESC工況測試，該還原劑在額定噴量下， 經(jīng)過SCR后處理器處理后，NOX排放能達(dá)到國4要求。
權(quán)利要求
1.一種超低溫尿素還原劑組合物，由A組分，B組分，C組分、D組分和E組分組成；其特征在于組分A為尿素，組分B為銨類，組分C為酰胺類，組分D為低分子醇類，組分E為高純水；其中，組分A占混合物總質(zhì)量的15份 19份，組分B占混合物總質(zhì)量的17份 22 份，組分C占混合物總質(zhì)量的7份 15份，組分D占混合物總質(zhì)量的1份 5份，組分E占混合物總質(zhì)量的50份 60份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超低溫尿素還原劑組合物，其特征在于所述的混合物的銨類組分為甲酸銨，酰胺類組分為甲酰胺，低分子醇類組分為甲醇或乙醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超低溫尿素還原劑組合物，其特征在于所述的混合物的制備方法如下將組分A、組分B、組分C、組分D和組分E按上述的比例混合，在室溫下攪拌至全溶后采用過濾精度為5 μ m的濾芯壓力過濾，即為本發(fā)明的混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超低溫尿素還原劑組合物。該溶液由A、B、C、D、E五種組分組成。其特征在于組分A為尿素，組分B為銨類，組分C為酰胺類，組分D為低分子醇類，組分E為高純水。組分A、B、C、D、E以一定的比例混合。同傳統(tǒng)的尿素還原劑相比，該產(chǎn)品冰點(diǎn)低于-35℃，適合北方寒區(qū)冬季使用。
文檔編號B01D53/94GK102213124SQ201110134698
公開日2011年10月12日 申請日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者鄒建波 申請人:遼寧潤迪精細(xì)化工有限公司