[发明专利]一种抗结晶型车用尿素水溶液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗结晶型车用尿素水溶液，包含以下质量百分比的原料：尿素为20%～35%；碳酸氢铵为1%～10%和/或碳酸铵为0.5%~6%；N，N‑二甲基甲酰胺为0.1％～5％；余量为水。本发明选择的原料均为常见的化工产品，价廉易得，同时调配工艺简单，无需复杂的设备，适合工业化批量生产。

技术领域

本发明涉及柴油机尾气净化装置SCR系统还原剂技术领域，具体涉及一种抗结晶型车用尿素水溶液及其制备方法。

背景技术

随着我国汽车尾气排放标准的不断升级，传统的柴油机缸内燃烧优化技术已无法满足排放要求，必须引入排气后处理系统对排气污染物进行机外净化，柴油机尿素—选择性催化还原(urea-SCR)技术是目前最具前景的后处理技术之一。SCR具有油耗低、发动机结构及其电控系统功能改变小、对燃油中的硫含量不敏感等技术特点，因此SCR成为降低柴油车NO_x排放的重要技术路线。

在理想状态下，尿素在SCR系统内的热分解主要分为两步：尿素热解生成等体积的氨气(NH₃)和异氰酸(HNCO)；异氰酸水解生成NH₃和CO₂。但在实际运行中，尿素水溶液分解形成NH₃的过程涉及一系列的物理化学变化，如液滴破碎、雾化、蒸发、尿素热解和水解、喷雾撞壁等，易受到反应条件和系统结构的影响，往往不能完全分解，产生很多不必要的副产物，长时间积累后会在喷射器喷嘴、排气管壁和混合器表面形成固体沉积物，造成尿素转化效率降低、催化剂入口处NH₃分布均匀性变差、加速催化剂老化并降低NO_x还原效率。尿素液滴在排气流道内形成结晶结石等沉积物是影响当前SCR系统稳定运行的主要因素，在车辆运行过程中会引起车辆燃油消耗增加和NO_x排放升高等问题，严重时导致发动机限扭，影响发动机正常运行。

目前，根据修理厂反馈的结果显示，尿素喷嘴结晶无法喷射尿素液的故障案例非常多。尿素喷嘴中尿素溶液结晶是重型卡车发生最多的一种结晶形式，会直接导致排气管堵塞、排气背压增大、排放故障灯亮、动力不足等后果，因此对整车性能的影响也最大，同时维修费用也大大增加。现如今，发动机厂、整车厂、SCR系统厂家等对SCR后处理系统沉积物堵塞故障采取的办法都是直接更换堵塞部件，并且更换后的堵塞部件大部分直接报废，无有效的再生处理方法，造成较大的经济损失及资源浪费，其中，更换一个喷嘴进口的要800~900元，而更换一个排气管尾部的催化剂载体要 8000~9000 元。

现有技术对于SCR系统尿素结晶问题的研究，技术人员主要对外部环境影响因素进行了大量研究，并总结了尿素结晶的具体原因（如喷嘴位置及结构设计不合理、雾化不良和排气温度低等），这些研究都是从宏观角度出发，揭示影响沉积物生成量的外部因素，并针对性的提出了一些改进措施，但这样的措施并不能从根本上解决尿素结晶的问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种抗结晶型车用尿素水溶液及其制备方法，以解决现有技术无法从根本上解决尿素喷嘴中尿素溶液结晶的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种抗结晶型车用尿素水溶液，包含以下质量百分比的原料：尿素为20%～35%；碳酸氢铵为1%～10%和/或碳酸铵为0.5%~6%；N，N-二甲基甲酰胺为0.1％～5％；余量为水。

优选地，包含以下质量百分比的原料：尿素为28%～33%；碳酸氢铵为1%～8%和/或碳酸铵为2~6%；N，N-二甲基甲酰胺为0.5％～4％；余量为水。

优选地，还包括乙二醇胺，乙二醇胺的质量百分比为0~5%，

优选地，所述尿素为AUS 32专用尿素。

优选地，所述水为三级水。

优选地，所述碳酸氢铵、N，N-二甲基甲酰胺为化学纯及以上级别。