[发明专利]一种用于柴油发动机废气处理的水溶液的用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于处理车载或固定的柴油发动机排气口排出的废气的溶液。本发明还涉及所述溶液在任意装置中进行这些废气处理的用途，不论是重型货车发动机，还是轻型车辆的发动机，还是固定的工业用发动机。

背景技术

关于柴油燃料污染的欧洲标准，尤其是那些适用于重型货车的标准，对有效且明显地减少有害环境的排放产生了影响。首先，在EURO2和EURO3的阶段，已修改了重型货车的发动机的燃烧参数。EURO4的阶段已经促使重型货车发动机的制造商选择废气后处理，即SCR(选择性催化还原器)，EGR(废气再循环)和粒子过滤器(PF)。各种后处理可以被独立地或相互结合地安装，因为它们并不总是对废气中同样的污染物起作用。

大多数的重型货车发动机的欧洲制造商为他们的发动机废气选择了SCR的后处理，这种后处理手段仅对减少废气中的氮氧化物起作用，这种技术的另一个优点是它通过最优的发动机调节实现了燃料消耗的大幅减少。

SCR后处理包括，在氨气存在的条件下，在一种含铂和钯的催化剂上还原NO_X或氮氧化物。为了将氨气引入到废气中，已知可通过蒸发尿素水溶液的方法在SCR之前的管道中直接制造氨气，尿素水溶液被放置于平均温度一般在200-400℃的范围内波动的环境下，逐渐分解放出氨气。

在某些SCR和尿素喷射的安装构造中，制造商注意到在SCR进气口之前的废气管道中出现了沉积物。这些沉积物可能足够大以至于导致部分甚至全部的废气管道堵塞，因此引起了发动机动力损失。在一个连续的喷射构造中，在低温下形成的沉积物的量较高温下多。根据已进行过的分析，这些沉积物的大部分的成分为三聚氰酸，这是由于尿素的不完全分解导致的结果。三聚氰酸可升华继续制造氨气；这个反应仅在高于450℃的非常高的温度下发生，而这个温度在废气管道的这个位置几乎是不能达到的。

进一步，注意到这些沉积物存在于一些这样的管道中，所述管道由于车内空间不足而具有一些弯曲，且尿素喷射位置和第一个弯曲之间的距离非常短。假设是在这样的构造类型中，一部分的尿素液滴没有时间蒸发和完全分解为氨气，它们沉积在管道壁上，并处于太“冷”以至于不能允许它们完全分解为氨气的温度下，因此它们仅部分地分解，形成了三聚氰酸的沉积物粘附在管道壁上。

US 5489419描述了一个通过选择性非催化还原法(SNCR)，使用NO_X的还原剂，一般为尿素水溶液来减少燃烧过程中的污染物，所述的污染物更具体地说是NO_X。为了增加向燃烧室内引入尿素溶液的可靠性，D1推荐向尿素水溶液中添加一种表面活性剂来得到尿素喷雾，这些尿素喷雾的液滴的平均尺寸减小了，它们的分布相较于不含表面活性剂的尿素喷雾也受到更大的限制。

US 5645756推荐改进接触尿素水溶液的设备的可靠性，由于配制尿素水溶液使用的水中含有钙离子，镁离子，碳酸根离子等等，因此水的硬度不能忽略(参见栏3，第13-49行)。为了解决这一技术难题，D2推荐向尿素水溶液中添加一种化合物来降低水的硬度，这种化合物选自水溶性膦酸盐化合物。

WO 00/75643描述了一种监控在系统中用来还原NO_X的尿素溶液量的方法，尤其是在附带选择性催化剂还原(SCR)的燃烧过程中。这种方法包括将一种荧光示踪剂并入尿素溶液中，并且监控随时间变化的信号发展，这种荧光示踪剂进一步地可具有表面活性剂的性质。

现有技术中没有任何文献提到沉积物的形成，除了一些具体文献为这些溶液推荐新型的喷射器结构来避免这样的沉积物形成，而没有阐明这些沉积物的本质。

发明内容

为此，本发明推荐一种水溶液的用途，这种水溶液包含的主要部分是一种可以在200℃以上释放出氨气的成分，次要部分是HLB在7-17的范围内变化的至少一种多功能添加剂，所述水溶液用来在废气后处理的任何喷雾装置中、更具体地说是SCR装置中限制基于三聚氰酸的沉积物的形成。这种水溶液包含一种可分解成氨气的化合物，这种化合物在喷射中易于蒸发，并且大大限制了三聚氰酸沉积物在“冷”管壁上的形成。

进一步，这种溶液的用途可以被实现于任何用于废气后处理的装置中。

根据一个优选的实施方案，这种溶液包含15-40％的至少一种分解为氨气的成分，和10ppm以上的、优选100ppm以上的至少一种多功能添加剂。

根据一个优选的实施方案，此溶液含100-5000ppm的至少一种多功能添加剂，优选500-1000ppm。

根据一个优选的实施方案，所述成分选自尿素及其衍生物。