[发明专利]一种车用尿素溶液及其制备方法

说明书

本发明属于汽车尾气处理技术领域，涉及一种车用尿素溶液及其制备方法。其各组成成分及其重量份数比为：尿素30~40份、高纯水60~80份、椰油酰胺丙基甜菜碱12~18份、酰胺基型羧酸盐型双子表面活性剂15~20份、聚乙烯吡咯烷酮3~4份、酚类的醇衍生物1~3份、聚环氧琥珀酸5~8份。制备方法为：(1)将尿素与高纯水搅拌混合得到混合液，将混合液通过过滤器去除杂质，再通过离子交换树脂柱去除混合液中的金属离子得到尿素溶液；(2)取(1)制备得到的尿素溶液、椰油酰胺丙基甜菜碱、酰胺基型羧酸盐型双子表面活性剂、聚乙烯吡咯烷酮、酚类的醇衍生物、聚环氧琥珀酸搅拌混合后过滤即得到车用尿素溶液。

技术领域

本发明属于汽车尾气处理技术领域，具体说是一种车用尿素溶液及其制备方法。

背景技术

随着雾霾现象的频繁发生，人们对环境问题越来越重视，机动车尾气排放平均要占到20%到25%左右。柴油车排放的氮氧化物(NO_X)会形成毒性很强的光化学烟雾，对人的呼吸道以及肺造成损害，严重时能够引起肺气肿，也是导致酸雨的主要物质，柴油车排排放的颗粒物(PM)对人体呼吸系统有极大的危害，可引起慢性肺病或致癌，也是引起城市灰霾天气的重要原因。我国拥有机动车多，每年排放的污染物也多，这些污染物包括氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳、颗粒物。在平均每年全国机动车排放的污染物5700多万吨中，汽车排放的氮氧化物和颗粒物超过85%，碳氢化合物和一氧化碳超过70%。此外，大约占汽车保有量不到20%的重型柴油车排放了60%左右的氮氧化物。机动车的污染物排放给环境造成了严重的影响，机动车的排放治理迫在眉睫。

据统计，柴油车是NOx和PM颗粒物排放的主要贡献者，柴油车排放的Nox占全国机动车排放量的60%以上，PM颗粒物排放量占比则接近100；重型载货车辆排放的Nox和PM颗粒物明显高于其他机动车，其Nox和PM颗粒物排放量占比分别为47.1%和61.4%。为了降低机动车尾气产生的污染物对人体健康和环境的污染，世界各国近年来都致力于减少汽车尾气NOx和PM的排放研究。国内外重型柴油机厂家大多数采用了SCR(选择性催化还原)技术来满足欧IV、欧Ⅴ机动车排放标准的要求。选择SCR技术的的车辆必须添加尿素溶液作为催化还原剂，使车辆达标排放。目前，我国主要采用SCR技术，SCR技术主要是通过强化燃料在发动机内的燃烧来降低PM颗粒物，再通过车用尿素溶液与氮氧化合物在SCR催化剂的作用下反应生成氮气来消除废气中氮氧化合物。与EGR+DPF技术相比，SCR技术具有应用方便和可提高燃油效率的优势，同时也兼顾到技术的延续性及我国柴油质量的特性。

车用尿素溶液原料是浓度为32.5%且溶剂为超纯水的尿素水溶液，生产原料为车用尿素专用原料和超纯水，其关键点在于原料纯度。车用尿素溶液产品质量控制指标主要有尿素、缩二脲、金属杂质等的含量。因为尿素会缩聚生成熔点高达300℃的三聚氰胺；而不易分解的缩二脲则粘附在SCR催化剂上，造成SCR催化剂失活；金属离子等物质可以造成车用尿素溶液管道、喷嘴和SCR催化剂孔道堵塞，降低催化剂效率。

在SCR技术应用的实际过程中由于传统的尿素溶液的还原剂的冰点均在-11℃左右，这意味着使用SCR技术的车辆在冬季时不能跑过山海关等温度较低的地带，大大限制了车辆的出行。为了改善SCR技术存在的问题，一般是在SCR技术系统中增加加热或保温系统，这不仅增加了车辆的成本还增加了车辆系统的复杂性，故障率高。研究低冰点车用尿素溶液，减少尿素结晶问题，减少SCR技术中催化剂失活，提高低排气温度下Nox转化率等问题尤为重要。

中国专利申请号：201410701059.3，专利名称：一种超低温车用尿素溶液。该专利公开了一种超低温车用尿素溶液，由以下重量份的原料制成：75wt%尿素溶液27-31份、甲酸铵20-25份、丙二醇10-15份、高纯水34-40份。本发明超低温尿素溶液组成简单，制备方便，超低温尿素溶液的冰点低于-45℃，适用于北方寒区冬季使用，具有很高的实用价值。