一種車用尾氣還原劑的製作方法
2023-05-13 18:05:31
專利名稱：一種車用尾氣還原劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種車用尾氣還原劑，特別是一種還原效率高、穩定性好、副產物少的車用尾氣還原劑及其製備方法，屬於化工領域。
背景技術：
柴油機具有熱效率高、馬力強勁等優點，但其尾氣汙染控制是瓶頸技術。據測算， 柴油機的排放成分中99. 7%為隊、H2O, O2等無害物質，其餘0. 3%主要為NOx等，NOx可以與空氣中的成分化合後生成酸性物質，是造成大氣汙染的主要來源。選擇性催化還原SCR (Selective Catalytic Reduction)技術是在車輛發動機中加裝SCR系統，通過還原劑的高效穩定吸收、反應、轉化，實現NOx等完全轉化為N2和H20。國外，特別是歐洲對SCR技術的研究開始得較早，車用尾氣還原劑研究和生產技術也很成熟。歐洲高純還原劑溶液稱為 Adblue，主要代表有BP等。在美國，2009年以後加大了實施力度，美國高純還原劑溶液稱為 DEF (Diesel Exhaust Fluid)，主要代表有BlueDEF等。國外的高純還原劑溶液多以德國標準DINV70070和國際標準ISO 22241為產品標準，針對不同的車型有不同牌號的尾氣還原齊U，品種齊全。另外，由於具有成熟的質量管理體系及科學的儲存供應鏈，國外產品的品質較高，對機動車尾氣的還原淨化效率較高。目前，我國參照國外標準，已經制定了車用還原劑溶液的產品質量標準，但還原劑的基礎研究還沒有受到重視，關鍵技術沒有突破，市場上有若干標稱符合歐IV標準的車用尾氣還原劑產品，經實際檢測，其產品質量與標準之間有較大差距，主要缺陷是使用時氮氧化物轉化率低，ESC及ETC測試顯示其使用可靠性較差，尾氣還原劑提前分解，在尾氣管道內形成堵塞雜質；另外，由於生產工藝落後，國內產品的價格反而偏高。以上種種弊端，在一定程度上阻礙了現有機動車尾氣排放標準的實施，更無法滿足歐V排放標準的如期推行。
發明內容
本發明針對目前車用尾氣還原劑存在的問題，提供了一種還原效率高、穩定性好、 副產物少的車用尾氣還原劑及其製備方法，滿足柴油車SCR系統尾氣還原工況要求。在理想情況下，車用尾氣還原劑在SCR尾氣處理技術中的作用原理為高純還原劑溶液經過噴嘴注入排氣管中，當排氣溫度高於180°C以上時，溶液在高熱下進行分解生成 NH3和CO2,然後NH3作為還原劑和汽車尾氣中排放出的氮氧化合物反應生成無毒的氮氣和水。但是，在機動車實際工況下，還原劑的分解要複雜得多，在不同的溫度下有不同的分解機理和分解產物，如在低於160°C時，有可能分解產生三聚氰胺和三聚氰酸，它們都是不溶於水的白色物質，是尾氣管道內的白色結晶物質的主要成份。這些雜質的存在會嚴重影響車用尾氣還原劑的減排功效，而且容易堵塞排氣管，影響機動車的正常行駛。鑑於此，本發明在深入研究車用尾氣還原劑在機動車實際工況下的高溫分解機理及影響因素的基礎上， 確定了在機動車行駛中高純還原劑溶液分解產生NH3的溫度範圍，最終通過在高純還原劑中添加合適的分解穩定劑，使還原劑的分解產物最優化，還原效率得到提高。
本發明提出的還原效率高、穩定性好、副產物少的車用尾氣還原劑各組分重量份數如下高純度碳醯二胺10 55份，超純水35 90份，穩定劑0. 5 12份。
所述的穩定劑為與金屬離子間以配位鍵或共價鍵結合的化合物，包括灑石酸，葡萄糖酸鈉，海藻酸鈉，胺三甲叉膦酸鹽，乙二胺四叉基膦酸鹽中的一種或多種；所述的高純度碳醯二胺的製備方法為工業級碳醯二胺經過微納米活性碳吸附和多次重結晶提純得到高純度碳醯二胺；所述的超純水的電阻率不小於18 ΜΩ. cm ；所述的還原效率高、穩定性好、副產物少的車用尾氣還原劑製備方法如下將高純度碳醯二胺10 55份，超純水35 90份，穩定劑0. 5 12份，攪拌混合成透明、穩定、均一的溶液。
經測試本發明研製的車用高性能還原劑，完全符合DINV70070、ISO 22241以及 DBl 1/552-2008技術要求，滿足車用尾氣還原劑的上車使用需求，基本性能如下表所示。項目標準要求本發明碳醯二胺含量⑶(NH2)2，『/%31. 8~33. 2%32~33%密度(20°C)，P/ (g/ml)1. 087CT1. 09201. 0895折光率20°C1. 3817^1. 38401. 3825不溶物/( mg/kg) <C2012氯化物(Cl)/(mg/kg) <C0. 20. 15鹼度(以冊3計)，『/%彡0. 20. 06磷酸鹽(PO4)/(mg/kg) <C0. 50. 42碳酸鹽(以0)2計)，『/%<0. 20. 04鈉(Na)/(mg/kg) <C0. 50. 27鎂(Mg)/(mg/kg) <C0. 50. 05鋁(Al)/( mg/kg) <C0. 50. 35鉀(K)/(mg/kg) <C0. 50. 16鈣(Ca)/(mg/kg) <C0. 50. 45鉻(Cr)/(mg/kg) <C0. 20. 10鐵(Fe)/(mg/kg) <C0. 50. 21鎳(Ni)/(mg/kg) <C0. 20. 07銅(Cu)/(mg/kg) <C0. 20. 05鋅(Zn)/(mg/kg) <C0. 20. 05甲醛(HCHO)/(mg/kg) <C95縮二脲(QftN3O2), w/% sS0. 30. 23
與國內外現有車用尾氣還原劑產品的相比，本發明具有如下優點 (1) 採用微納米活性碳吸附和多次重結晶提純碳醯二胺獲得了高純度碳醯二胺，使產品中阻礙尾氣還原反應的雜質含量大幅度降低，還原效率大幅提高；⑵ 本發明選用的穩定劑與多種金屬離子間都有較強結合力，結合方式是配位鍵或共價鍵，絡合容量高，絡合穩定常數大，與現有分散劑相比分散穩定能力更強，可實現長效使用，並且避免了因還原殘留物致使SCR系統中毒。
(3) 本發明尾氣還原劑各組分以環保、可循環使用為基本選用原則，具有較好的生物降解性，實現還原劑快速、高效、穩定地將NOx等有害氣體轉化為無汙染的隊和H20。
具體實施方式
為了更好地理解本發明，下面結合實施例對本發明做進一步的解釋，但是應當明確的是本發明保護的範圍並不局限於實施例表示的範圍。
實施例1(1) 製備高純度碳醯二胺①將反滲透技術和EDI技術有效地結合起來，在封閉環境下的循環處理，製備車用尾氣還原劑用超純水的電阻率應該不小於18 ΜΩ. cm。
②將具有微納米孔洞的活性碳材料按1:500的重量比關係投入步驟①製備的超純水中，攪拌lOmin，再將工業級的碳醯二胺以與超純水重量關係比為4. 5:1的比例加入， 攪拌5min後，升溫至95°C後保溫60min，經熱過濾，冷結晶，真空乾燥得到碳醯二胺晶體。
③重複步驟②操作2 3次。在以下的實施例中高純度碳醯二胺均採用以上步驟製備，後面不再具體描述。
(2) 車用尾氣還原劑製備將重量分數高純度碳醯二胺32份、超純水67份、胺三甲叉膦酸鹽1份，攪拌混合成透明、穩定、均一的溶液。
實施例2將重量分數高純度碳醯二胺32. 5份、超純水65份、葡萄糖酸鈉1份、乙二胺四叉基膦酸鹽1. 5份，攪拌混合成透明、穩定、均一的溶液。
實施例3將重量分數高純度碳醯二胺33份、超純水64份、海藻酸鈉0. 5份、胺三甲叉膦酸鹽2. 5 份，攪拌混合成透明、穩定、均一的溶液。
權利要求
1.一種還原效率高、穩定性好、副產物少的車用尾氣還原劑，其特徵在於，所述的車用尾氣還原劑各組分重量份數如下高純度碳醯二胺10 55份，超純水35 90份，穩定劑 0. 5 12份。
2.根據權利要求1所述的還原效率高、穩定性好、副產物少的車用尾氣還原劑，其特徵在於，所述的穩定劑為與金屬離子間以配位鍵或共價鍵結合的化合物，包括灑石酸，葡萄糖酸鈉，海藻酸鈉，胺三甲叉膦酸鹽，乙二胺四叉基膦酸鹽中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的還原效率高、穩定性好、副產物少的車用尾氣還原劑，其特徵在於，所述的高純度碳醯二胺為工業級碳醯二胺經活性碳吸附雜質、多次重結晶淨化得到。
4.根據權利要求1所述的還原效率高、穩定性好、副產物少的車用尾氣還原劑，其特徵在於，所述的超純水的電阻率不小於18 ΜΩ. cm。
5.根據權利要求1所述的還原效率高、穩定性好、副產物少的車用尾氣還原劑，其特徵在於，所述的車用尾氣還原劑製備方法如下高純度碳醯二胺10 55份，超純水35 90份， 穩定劑0. 5 12份，攪拌混合成透明、穩定、均一的溶液。
全文摘要
本發明提供了一種還原效率高、穩定性好、副產物少的車用尾氣還原劑，各組分重量份數如下高純度碳醯二胺10～55份，超純水35~90份，穩定劑0.5～12份。本發明採用多重結晶和微納米活性碳吸附的方式獲得高純度碳醯二胺，使阻礙尾氣還原的雜質大幅減少。本發明中穩定劑與金屬離子間採用配位鍵或共價鍵結合，分散穩定能力強，絡合容量高，絡合穩定常數大，長效使用。本發明尾氣還原劑各組分以環保、可循環使用為基本選用原則，具有較好的生物降解性，實現還原劑快速、高效、穩定地將NOx等有害氣體轉化為無汙染的N2和H2O，避免出現還原殘留物致使SCR系統中毒，滿足柴油車SCR系統尾氣還原工況要求。
文檔編號F01N3/20GK102553437SQ20121002308
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月2日 優先權日2012年2月2日
發明者任明偉, 何琪, 周永松, 範廣宏, 韓雷 申請人:機械科學研究總院先進位造技術研究中心