一種車用尿素的製備系統的製作方法

2023-06-05 04:58:36

一種車用尿素的製備系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種車用尿素的製備系統，它包括：通過管路依次相連的原水池（1）、原水泵（2）、沙石過濾系統（3）、活性炭過濾系統（4）、離子交換軟化裝置（5）、加壓泵（6）、微濾裝置（7）、超濾裝置（8）、中間水箱（9）、高壓泵（10）、一級反滲透裝置（11）、二級反滲透裝置（12）、EDI系統（13）、尿素用水桶（14）、物料儲罐（15）、初過濾系統（16）、勻質系統（17）、脫色系統（18）、提純系統（19）和灌裝裝置（20）。該系統結構設計合理，應用範圍廣泛，設備成套性好、自動化程度高，可操作性強，佔地面積小，能除去水中的各類離子，脫鹽率可達到99.5%以上，系統運行穩定，系統利用率高。
【專利說明】一種車用尿素的製備系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及柴油排氣後處理系統領域，具體涉及一種新型柴油機用尿素的製備裝置。
【背景技術】
[0002]隨著我國汽車保有量不斷增加，汽車廢氣排放已成為重要汙染源。由於各國的環境保護部門提出進一步減少柴油機排放放的氮氧化物汙染物。國內俗稱歐IV標準。車用尿素是用於處理重型柴油車尾氣的耗材，通過特定的系統將尾氣中的氮氧化物還原成無害物質，從而達到降低氮氧化物排放的目的。選擇性催化還原(SCR)是目前公認的減少柴油機NOx排放最有效的後處理技術之一，尿素SCR通過向排氣管中噴入一定量的的尿素水溶液，尿素再經過蒸發、熱解和水解過程得到還原劑NH3, NH3在催化劑的作用下選擇性的將NOx還原為N2，從而實現降低排放其中的NOx的含量。如果不裝載柴油機尾氣處理液、或純度不夠、或質量偽劣，都會發生車輛發動機自動減速。同時，質量偽劣的柴油機尾氣處理液會汙染SCR催化反應罐中的催化劑，造成嚴重後果。
汽車尿素(車用尿素，汽車環保尿素)的學名是柴油機尾氣處理液。應用於柴油發動機中。它是一種在SCR技術中必須要用到的消耗品，用來減少柴油車尾氣中的氮氧化物汙染的液體。其組成成分為32.5%的高純尿素和67.5%的去離子水。
[0003]車用尿素的純度要求很高，普通的尿素或者尿液不能滿足要求，自來水中的某些雜質含量也遠超過車用尿素，顯然車用尿素的提純和水處理的配置是車用尿素的關鍵。
[0004]因此，很有必要在現有技術的基礎之上，研發出一種結構設計合理，操作方便，生產效率高，能製備出高質量柴油機用尿素的裝置。

【發明內容】

[0005]發明目的:本發明的目的是針對現有技術車用尿素用水生產系統的不足，研發設計一種結構設計合理，應用範圍廣泛，設備成套性好、自動化程度高，可操作性強的車用尿素用水生產裝置。
[0006]技術方案:為了實現以上目的，本發明採用的技術方案為:
一種車用尿素的製備系統，它包括:通過管路依次相連的原水池、原水泵、沙石過濾系統、活性炭過濾系統、離子交換軟化裝置、加壓泵、微濾裝置、超濾裝置、中間水箱、高壓泵、一級反滲透裝置、二級反滲透裝置、EDI系統、尿素用水桶、物料儲罐、初過濾系統、勻質系統、脫色系統、提純系統和灌裝裝置。
[0007]所述的原水池出水口連接原水泵進水口，原水泵出水口連接沙石過濾系統進水口，沙石過濾系統的出水口連接活性炭過濾系統的進水口，活性炭過濾系統的出水口連接離子交換軟化裝置的進水口，離子交換軟化裝置的出水口連接加壓泵的進水口，加壓泵的出水口連接微濾裝置的進水口，微濾裝置的出水口連接超濾裝置的進水口、超濾裝置的出水連接高壓泵的進水口、高壓泵的出水口連接反滲透裝置的進水口、一級反滲透裝置的出水口連接二級反滲透的進水、二級反滲透的出水連接EDI系統進水、EDI系統出水連接尿素用水桶進水、尿素用水桶出水連接物料儲罐、物料儲罐的出水連接初過濾系統進水、初過濾系統進水出水連接均勻質系統的進水，均勻質系統的出水連接脫色系統進水、脫色系統出水連接提純系統進水、提純系統出水連接灌裝裝置。
[0008]作為優選方案，以上所述的車用尿素的製備系統，所述的微濾裝置中，多隻膜管並聯固定在不鏽鋼管道做成的膜殼內部，組成一個個膜組件，同時也具有相當高的強度和優異的耐化學品和耐高溫性能，可以在更高的壓力下運行，可以承受8kg/cm2錯流的壓力，具有很高的過濾通量，並且佔地面積小。
[0009]作為優選方案，以上所述的車用尿素的製備系統，所述的超濾膜採用中空纖維膜元件，該超濾膜是一種很薄的聚合材料，由聚楓PS材質製成並帶有非對稱的微孔結構，這種結構使得過濾微小顆粒的流動阻力小、不易堵塞。
[0010]作為優選方案，以上所述的車用尿素的製備系統，所述的反滲透裝置出水量可達
0.5噸/小時，出水壓力2公斤，脫鹽率可達到99.5%以上。
[0011]作為優選方案，以上所述的車用尿素的製備系統，所述的原水池、中間水箱和尿素用水桶上都安裝有液位計，可實時觀測水位。
[0012]作為優選方案，以上所述的車用尿素的製備系統，所述的原水池、離子交換軟化裝置、微濾裝置、超濾裝置、中間水箱、一級反滲透裝置、二級反滲透裝置、EDI系統、尿素用水桶上均設置有排放管路，且排放管路上安裝有蝶閥，根據需要將水進行排放。
[0013]有益效果:本發明提供的車用尿素的製備系統和現有技術相比具有以下優點:
1、本發明採用的活性炭過濾系統，該活性炭過濾系統中的特種活性炭顆粒有非常多的微孔和巨大的比表面積，具有很強的物理吸附能力，當水通過炭床，水中有機汙染物可被活性炭有效地吸附。
[0014]2、本發明採用的微濾裝置，多隻膜管並聯固定在不鏽鋼管道做成的膜殼內部，組成一個個膜組件，同時也具有相當高的強度和優異的耐化學品和耐高溫性能，可以在更高的壓力下運行，可以承受8kg/cm2錯流的壓力。具有很高的過濾通量，並具有佔地面積小的優點。
[0015]3、本發明採用的超濾膜，採用中空纖維膜元件，該超濾膜是一種很薄的聚合材料，由聚楓PS材質製成並帶有非對稱的微孔結構，這種結構使得過濾微小顆粒的流動阻力小、不易堵塞。
[0016]4、本發明採用二級反滲透裝置，可實用有效的保證出水水質，能夠有效除去水中的各類離子，脫鹽率可達到99.5%以上，能夠去除99%的溶解性固體、99%以上的有機物及膠體和約100%的細菌。
[0017]5、本發明採用的反滲透裝置，該反滲透裝置出水量可達0.5噸/小時，出水壓力2公斤，脫鹽率可達到99.5%以上。
[0018]6、發明提供的車用尿素的製備系統，結構設計合理，工作效率高且穩定可靠，自動化程度高，且整個系統過程簡潔佔地面積小，使用最少的管路、閥門、儀表和控制的濾膜系統，簡單、緊湊；整個系統運行穩定，系統利用率高。且整個裝置為模塊式設備，可根據需要任意組合，該系統不需要停機再生，無需酸鹼，因此廢水排放問題可得到解決，更符合環保要求，可將水的電阻值由0.05-0.ΙΜΩ/cm提升至15_18MQ/cm。[0019]【專利附圖】

【附圖說明】
圖1是本發明提供的車用尿素的製備系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍，在閱讀了本發明之後，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落於本申請所附權利要求所限定的範圍。
[0021]如圖1所示，一種車用尿素的製備系統，它包括:通過管路依次相連的原水池(I)、原水泵(2)、沙石過濾系統(3)、活性炭過濾系統(4)、離子交換軟化裝置(5)、加壓泵(6)、微濾裝置(7)、超濾裝置(8)、中間水箱(9)、高壓泵(10)、一級反滲透裝置(11)、二級反滲透裝置(12)、EDI系統(13)、尿素用水桶(14)、物料儲罐(15)、初過濾系統(16)、勻質系統(17)、脫色系統(18)、提純系統(19)和灌裝裝置(20)。
[0022]以上所述的車用尿素的製備系統，所述的原水池(I)、中間水箱(9)和尿素用水桶
(14)上都安裝有液位計。
[0023]以上所述的車用尿素的製備系統，所述的原水池(I)、離子交換軟化裝置(5)、微濾裝置(7)、超濾裝置(8)、中間水箱(9)、一級反滲透裝置(11)、二級反滲透裝置(12)、EDI系統(13)、尿素用水桶(14)上均設置有排放管路，且排放管路上安裝有蝶閥。
[0024]本發明所述的車用尿素的製備系統的工作流程為:首先將深層地下水通過提升泵把液體打入原水池(I)內，原水池(I)設有水位計，當達到設定水量後，連接的原水泵(2)自動工作，將原水打入沙石過濾系統(3)，該沙石過濾器(3)又稱石英砂過濾器或砂濾器，它是通過均質等粒徑石英砂形成砂床作為過濾載體進行立體深層過濾的過濾器，常用於一級過濾。其主要是採用砂石作為濾料過濾。罐體內部採用雙層結構，濾板上部為砂床及雜質存留空間，下部為清水流轉空間。且罐底留有排汙口，隨時將罐底可能沉積的汙物從底端清除。石英砂有效粒徑為0.4-1.2mm,最大可承壓IOkg/cm2,具有自動反衝洗功能,能實現不間斷供水，接口為法蘭式和卡扣式，組裝方便。經過沙石過濾系統(3)過濾的液體再進入活性炭過濾系統(4)處理。
[0025]活性炭過濾系統(4)的工作是通過炭床來完成的。組成炭床的活性炭顆粒有非常多的微孔和巨大的比表面積，具有很強的物理吸附能力。水通過炭床，水中有機汙染物被活性炭有效地吸附。此外活性炭表面非結晶部分上有一些含氧管能團，使通過炭床的水中之有機汙染物被活性炭有效地吸附。活性炭過濾系統(4)是一種較常用的水處理設備，作為水處理脫鹽系統前處理可有效保證後級設備使用壽命，提高出水水質，防止汙染，特別是防止後級反滲透膜，離子交換樹脂等的游離態餘氧中毒汙染。該活性炭過濾系統(4)，工作壓力:≤0.6MPa，小型規格≤0.4MPa，工作溫度:常溫，進水濁度≤5度，濾速:除濁脫氯6~12m/h，反洗膨脹率:40~50%，經過活性炭過濾系統(4)的液體進入離子交換軟化裝置(5)，離子交換法是一種藉助於離子交換劑上的離子和水中的離子進行交換反應而除去水中有害離子的方法。離子交換軟化裝置(5)，當含有鈣鹽及鎂鹽的水通過裝有陽離子交換樹脂的交換器時，水中的Ca2+及Mg2+便與樹脂中的可交換離子(Na+或H+)交換，使水中Ca2+、Mg2+含量降低或基本上全部去除，這個過程叫做水的軟化。樹脂失效後要進行再生，即把樹脂上吸附的鈣、鎂離子置換出來，代之以新的可交換離子。[0026]經過離子交換軟化裝置(5 )的液體經過加壓泵加壓(6 )，進入微濾裝置(管式裝置)
(7)，該微濾膜的運行方式是低壓錯流過濾方式，固液混合物以低壓力(0.7-7bar)，高流速(3-4m/sec)下進入膜管，用以分離液體中的懸浮固體，採用錯流的過濾方式，固液混合物在壓力下在膜表面錯流流動，濾過水透過膜滲入到產水側。固體顆粒隨著錯流狀態下載固液混合物中不斷濃縮，但因為膜管內的高流速，並不在膜表面堆積，也很難形成結垢，微濾膜採用該不鏽鋼金屬表面光潔度高，不易汙染，整個運行過程中，通量基本保持穩定，因而澄清的效果很高，過程易於控制；由於膜的材質管式膜採用不鏽鋼材質、具有很高的機械強度和韌性，可以承受8kg/cm2錯流的壓力。該管式裝置中的管式膜採用膜管直徑6_，組件直徑I英寸。組件長度30(T600mm，裝填面積0.0f 70m2，最高運行溫度60°C，pH值適用範圍2?10，單只膜件最大壓力降2bar，最高滲透側壓力0.2bar。
[0027]經過微濾裝置(7)的液體進入超濾裝置(8)，可優選型號:0KM/SPES_55中空纖維膜元件，該超濾膜是一種很薄的聚合材料，由聚楓PS製成並帶有非對稱的微孔結構。這意味著濾膜在整個材質上的孔徑結構並不相同，不對稱超濾膜擁有一層極光滑極薄(0.1微米)的孔徑在0.001到0.1微米間的內表面，此內表面由孔徑大到15微米的非對稱結構海綿體支撐結構支撐。這種小孔徑光滑膜表面和較大孔徑支撐材料的結合，使得過濾微小顆粒的流動阻力很小並不易堵塞。超濾是一個錯流和切向流動的過程，要過濾的流體(進料液)沿膜表面流動。這樣在中空纖維的內壁上形成流體剪切的條件，而使得汙染物較難在膜表面形成。在料液中的懸浮物被濃縮作為排放液排出。這種切向流動的流程技術使得顆粒難於在膜表面堆積，使超濾膜獲得長久的生產力。
[0028]經過超濾裝置(8)處理後的液體進入中間水箱(9)緩衝，經過中間水箱(9)緩衝後由高壓泵(10)加壓進入一反滲透裝置(11 )、和二級反滲透(12)，反滲透是一種藉助於選擇透過(半透過)性膜的功能以壓力為推動力的膜分離技術，當系統中所加的壓力大於進水溶液滲透壓時，水分子不斷地透過膜，經過產水流道流入中心管，然後在一端流出水中的雜質，如離子、有機物、細菌、病毒等，被截留在膜的進水側，然後在濃水出水端流出，從而達到分離淨化目的。該設備具有運行費用低、經濟、操作方便、運行可靠、該反滲透裝置出水量
0.5噸/小時，出水壓力2公斤。該系統裝置採用二級反滲透，主要除去水中的各類離子，脫鹽率可達到99.5%以上，出水電導率在1-10 μ S/cm(25°C );能夠去除99%的溶解性固體、99%以上的有機物及膠體，幾乎100%的細菌。經過反滲透裝置(11)的液體進入EDI (13)系統。
[0029]EDI系統(13) (Electrodeionization)是一種將離子交換技術、離子交換膜技術和離子電遷移技術相結合的純水製造技術。EDI系統將電滲析和離子交換技術相結合，利用兩端電極高壓使水中帶電離子移動，並配合離子交換樹脂及選擇性樹脂膜以加速離子移動去除，從而達到水純化的目的。該系統為模塊式設備，可根據需要任意組合，該系統不需要停機再生，無需酸鹼，因此廢水排放問題也得到解決，更符合環保要求。可將水的電阻值由0.05-0.ΙΜΩ/cm提升至15_18MQ/cm。經過EDI系統(13)的純水進入尿素用水桶(14)；
尿素用水桶(14)的純水與物料儲罐經過水解結晶的尿素進行混合，進入初過濾系統
(16)，初過濾系統(16)採用高提純的長絲纖維原料針刺，表面經特殊燒毛處理，有效防止纖維脫落汙染濾液，蓬鬆均勻的三維過濾層對固體及膠體顆粒有極高的捕捉能力，高強度的長纖維使濾袋的過濾效率穩定，使用壽命更長。能滿足0.51000 μ m不等的精度過濾，經過初過濾系統(16)的料液進入勻質系統(17)，經過高壓勻質機處理後的料液進入脫色系統
(18)，去除尿素中懸浮物及其它漂浮雜質，保證後道工序不受影響。脫色系統採用優質活性炭進行吸附脫色，去除尿素中其它有機物雜質，使尿素溶液更加清澈。經過脫色系統(18)後進入提純系統(19)，該提純主要原理是:在溫度70-75°C時，尿素在水溶液中發生水解。在溫度30 °C以下時，尿素重新從水溶液中結晶出來。每水解結晶一次，其純度會得到大幅提高，一般利用工業一級尿素水解結晶一次，就可達到車用尿素標準要求，其產出比例為1.5:1。該提純系統(19)採用多級提純塔方式，可有效去除尿素溶液中的各種離子、縮二脲、磷酸根等雜質，確保產品符合中國汽車工程學會技術規範SAE-China J2901 一 2013《車用尿素溶液技術規範》標準要求。經過提純系統(19)處理後進入灌裝裝置(20)，即得到成品尿素含量為31.8%~33.2%的車用尿素，該灌裝裝置(20)系統簡單，操作方便，產品穩定，設備佔地面積小，需要的空間也小，運行維護和設備維修工作量極小。灌裝設備結構緊湊，佔用廠房小，工作效率高且穩定可靠，自動化程度高。
[0030]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理 的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種車用尿素的製備系統，其特徵在於，它包括:通過管路依次相連的原水池(I)、原水泵(2)、沙石過濾系統(3)、活性炭過濾系統(4)、離子交換軟化裝置(5)、加壓泵(6)、微濾裝置(7)、超濾裝置(8)、中間水箱(9)、高壓泵(10)、一級反滲透裝置(11)、二級反滲透裝置(12)、EDI系統(13)、尿素用水桶(14)、物料儲罐(15)。
2.根據權利要求1所述的車用尿素的製備系統，其特徵在於，所述的物料儲罐(15)通過管路依次和初過濾系統(16)、勻質系統(17)、脫色系統(18)、提純系統(19)和灌裝裝置(20)相連。
3.根據權利要求1所述的車用尿素的製備系統，其特徵在於，所述的原水池(I)、中間水箱(9)和尿素用水桶(14)上都安裝有液位計。
4.根據權利要求1至3任一項所述的車用尿素的製備系統，其特徵在於，所述的原水池(I)、離子交換軟化裝置(5)、微濾裝置(7)、超濾裝置(8)、中間水箱(9)、一級反滲透裝置(11)、二級反滲透裝置(12)、EDI系統(13)、尿素用水桶(14)上均設置有排放管路，且排放管路上安裝有蝶閥。
【文檔編號】B01D53/94GK103933860SQ201410166489
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月24日 優先權日:2014年4月24日
【發明者】呂建來, 餘素耘, 肖飛 申請人:南京集鴻環保科技有限公司