[发明专利]车用尿素溶液制备系统及车用尿素溶液的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，尤其涉及一种车用尿素制备系统及车用尿素的制备方法。

背景技术

从当前国内外发动机技术来看，公交、环卫、邮政等部门使用的重型压燃式柴油机动车辆要达到国Ⅳ排放，改造发动机已经比较困难。全球各大汽车生产公司纷纷把目光投向具有巨大开发潜力的选择性催化还原技术(SCR，Selective Catalytic Reduction)，对烟气进行脱硝处理来满足第Ⅳ阶段排放的要求。选择性催化还原技术SCR的原理为：车用尿素溶液存放于容量为100L的专门储存罐，用压缩空气将尿素溶液喷洒向热的发动机尾气(约300℃-500℃，满足了还原反应条件)，该溶液气化后产生还原效率高的氨气，氨气与尾气的NOx在SCR催化器中反应，转化为无害的水蒸汽和N2，同时吸收了有害的烟气颗粒。目前SCR还原剂主要有烃类及其衍生物、氨气和尿素溶液三类，根据陶建忠对此三种还原剂的比较得出以下优缺点：烃类及其衍生物价廉易得但所使用催化剂为比较昂贵的金属催化剂，且易受硫含量影响引起催化剂中毒，活性温度范围窄，还原效率不高，易造成二次污染；相比之下，氨气及尿素不但还原效率高，活性温度宽，而且对硫含量没有特别严格的要求，但氨气和尿素相比，尿素具有无毒便于运输的优点，因此，尿素更适合作为重型柴油机SCR技术中治理NOx的还原剂。因此，欧洲、日本等一些国家在推行柴油机车第“IV”阶段排放的同时配套制定了尿素溶液标准。目前，关于车用尿素溶液的生产主要有两种方法：(1)尿素结晶提纯法；(2)尿素溶液选择性吸附法。但是尿素结晶提纯法的成本高、废水处理量大、产品质量不稳定；尿素溶液选择性吸附法通常与尿素合成联在一起，设备投入成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种制备的车用尿素溶液纯度高、成本低的车用尿素溶液制备系统及车用尿素溶液的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种车用尿素溶液制备系统，包括依次连接的溶解罐、第一粗过滤装置、第一超微过滤装置、缓冲罐、活性炭交换装置、阳离子交换装置、阴离子交换装置、第二粗过滤装置、第二超微过滤装置和成品罐。

上述的车用尿素溶液制备系统，优选的，所述第一超微过滤装置还直接与成品罐连接。

上述的车用尿素溶液制备系统，优选的，所述活性炭交换装置、阳离子交换装置、阴离子交换装置均和废水收集罐连接。

上述的车用尿素溶液制备系统，优选的，所述活性炭交换装置、阳离子交换装置、阴离子交换装置分别与第一加药罐、第二加药罐和第三加药罐连接。

上述的车用尿素溶液制备系统，优选的，所述成品罐与灌装系统连接，所述灌装系统包括小瓶灌装装置和大桶灌装装置。

上述的车用尿素溶液制备系统，优选的，所述成品罐与灌装系统之间还设有第三超微过滤装置。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种基于上述的车用尿素溶液制备系统的车用尿素溶液的制备方法，包括以下步骤：

1)将工业级尿素与纯水加入溶解罐中，配制成浓度为30wt％～35wt％的尿素溶液；

2)将步骤1)配制的尿素溶液依次通过第一粗过滤装置和第一超微过滤装置过滤后进入缓冲罐；

3)将缓冲罐中的尿素溶液再依次泵入活性炭交换装置、阳离子交换装置和阴离子交换装置后，得到纯化的尿素溶液；

4)将纯化后的尿素溶液再通过第二粗过滤装置和第二超微过滤装置过滤后得到成品车用尿素溶液，成品车用尿素溶液储存在成品罐中。

上述的制备方法，优选的，所述步骤2)中，第一粗过滤装置中过滤网的孔径为50～100μm；第一超微过滤装置中过滤膜的孔径为0.1～0.5μm。

上述的制备方法，优选的，所述步骤2)中，活性炭交换装置中活性炭的粒径为1～2mm；阳离子交换装置中的树脂为大孔树脂或凝胶树脂，大孔树脂或凝胶树脂的粒径均为1～2mm；阴离子交换装置中的树脂为强碱型阴离子交换树脂或弱碱型阴离子交换树脂，强碱型阴离子交换树脂或弱碱型阴离子交换树脂的粒径均为1～2mm。

上述的制备方法，优选的，第二粗过滤装置中过滤网的孔径为50～100μm；第二超微过滤装置中过滤膜的孔径为0.1～0.5μm。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1)本发明的车用尿素溶液制备系统能够去除尿素溶液中的金属杂质、机械杂质及其它杂质，制备的车用尿素纯度高。

2)本发明的车用尿素溶液制备系统设有废水收集罐，能够真正实现无任何三废排放。