[发明专利]一种车用尿素溶液的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化还原剂的制备方法，特别是涉及一种车用尿素溶液的制备方法。

背景技术

车用尿素是近几年发展起来的、适用于SCR系统(选择性催化还原系统)的高纯度尿素溶液。在高温(300℃以上)条件下，尿素溶液首先分解为氨气，然后在特种催化剂的作用下，氨气与柴油车尾气中的氮氧化物发生氧化还原反应，产生氮气和水，从而使氮氧化物的排放量达到国IV甚至更高的排放标准。

车用尿素的生产原料为普通尿素和超纯水。然而，农用尿素在生产和包装过程中不可避免地会引入金属离子、醛、不溶物、缩二脲等杂质，这些杂质不仅会导致SCR系统的催化剂失活，还会堵塞管道和催化剂骨架。因此，如何纯化尿素溶液以满足车用技术要求，是业内研究工作者不可回避的问题。

公开号为CN102442928A的中国专利公开了采用三段结晶法提纯尿素，然后再与高纯水混合得到车用尿素溶液的方法。然而，该方法中一级结晶温度高达75℃以上，在该温度下，尿素溶液中会形成部分缩二脲，因此不利于后续操作。公开号为CN202036819U的中国专利采用四级离子树脂交换柱对一定浓度的尿素溶液进行纯化处理。该方法虽能较好地实现尿素溶液的纯化且收率较高，但设备投资偏高。公开号为TW201121929A1的中国台湾专利采用了加热除杂、溶解、过滤、离子交换的技术路线得到高纯度工业级尿素溶液，该方法除杂效果较好，但耗能较高。公开号为CN1010811065A的中国专利也采用了溶解、过滤、离子交换、稀释的技术路线得到车用尿素溶液，产品收率较高，由于采用3-4级连续过滤装置，该工序投资较高，且无法去除尿素中的醛类杂质。公开号为CN101695669A的中国专利沿用了重结晶方法，采用纯净水与尿素混合、活性炭吸附、冷却结晶、晶体溶解并过滤的技术路线制得车用尿素溶液。虽然该方法的杂质去除率较高，但原料尿素收率偏低。

发明内容

为简化车用尿素溶液制备的操作流程、提高技术适用性、提高原料产出率，同时获得较高的产品纯度，本发明提供一种车用尿素溶液的制备方法，其包括以下步骤：

(1)选用农用级尿素和纯水为原料，配制成尿素溶液；

(2)将步骤(1)配制的尿素溶液通过过滤器进行除杂；

(3)向步骤(2)得到的尿素溶液中添加醛处理剂以降低所述尿素溶液的醛含量；

(4)将步骤(3)得到的尿素溶液通过离子交换树脂柱，去除所述尿素溶液中的金属离子和其他杂质，即得满足车用要求的尿素溶液。

步骤(1)中的农用级尿素优选合格品和一等品农用尿素。

步骤(1)中的纯水优选去离子纯水，所述纯水的电阻率优选为16MΩ·cm以上，进一步优选为18MΩ·cm以上。

步骤(1)中尿素溶液的浓度优选为30-35质量％，进一步优选为32-35质量％。

步骤(2)中所述过滤过程为单级过滤，过滤器的滤芯孔径优选为30-50μm。

步骤(3)中醛处理剂为清洁型氧化剂过氧化氢，既能通过反应除去醛类，又不影响尿素溶液品质，添加量优选不超过所述尿素溶液质量的5％，醛处理剂与尿素溶液的作用时间优选不超过30min。

步骤(4)中的离子交换树脂柱优选为二级交换柱，采用阴、阳离子交换树脂相结合的方式，优选底部滤芯孔径为4-15μm。根据杂质的种类和含量也可以选用混合树脂交换柱。

以上步骤中所用的容器均可以采用不锈钢、聚四氟乙烯或有机玻璃等材质，进一步优选所用容器均为有机玻璃材质，以避免尿素溶液的二次污染。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明采用针对性强的阴、阳二级离子交换树脂柱对尿素溶液进行纯化处理，针对农用级尿素含醛量高的问题专设了醛类处理环节，制得的车用尿素溶液纯度高，其杂质含量可以降低到20ppm以下，且满足相关技术要求；

(2)本发明的整个过程均在常温下进行，与多级结晶法相比，不仅避免了高温条件下尿素溶液中缩二脲的生成，还在很大程度上提高了原料尿素的收率；

(3)本发明的整个系统简单且易实现，与四级离子树脂交换法相比，简化了尿素溶液纯化程序，具有设备简单、基建成本低的明显优势；

(4)本发明采用清洁型氧化剂处理醛类，与加热法、降解法和吸附法等其他用于处理醛类的方法相比，具有作用快、效率高、节能环保的特点，既能在较短时间内降低醛含量至极低，又不影响其他杂质的含量和溶液的整体稳定性；

(5)由于采用自产农用尿素，本发明在原材料供应和成本方面具有明显优势。

具体实施方式