尿素溶液的添加劑的製作方法

2023-04-25 23:04:46

專利名稱：尿素溶液的添加劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及一類化合物Cx+1H2x+3 (C2H4O) y0H中的化合物作為尿素溶液的添加劑用於催化轉化器的用途。
背景技術：
目前市場上用於柴油發動機的主要的廢氣後處理技術為選擇性催化還原法(SCR)。在SCR技術中，在發動機燃燒中形成的有毒的氮氧化物通過還原轉化為氮氣和水分子。32. 5%的尿素水溶液作為還原劑放置在與催化轉化器相連的儲槽中，該還原劑在所述催化轉化器工作之前注入並隨後在所述催化轉化器中分解為氨。氨與所述氮氧化物反應如
下Ν0χ+ΝΗ3 — Ν2+Η20然而，這種技術不是完善的。代替形成氨，尿素可能轉化為各種其它的產物，該產物形成可能堵塞或破壞所述催化轉化器的硬的沉澱物和結塊。目前市場上已經存在設計用來防止結塊形成的添加劑。然而，這些添加劑在室溫下與所述尿素溶液不可混合，因此所述添加劑和所述尿素的初步混合必須在工廠中進行。而且，當前市場上的添加劑分解為產生難溶的沉澱物的產物。本發明涉及的添加劑在室溫下可與所述尿素溶液混合，並且不會分解為可能產生沉澱物的產物。

發明內容
本發明解決了與下面描述的專利申請要求的區別特徵相關的現有技術的問題。目前已經發現下面限定的一類化合物，此類化合物加速尿素轉化為氨並因此阻止結塊形成的危險發生。實驗室的實驗已經證實向所述尿素溶液中僅加入少量(<0. 1%)這類化合物中的一種化合物，就能幾乎消除所述催化轉化器中沉積物和結塊形成的危險。這類化合物可以在室溫下與所述尿素溶液混合。這意味著所述添加劑和所述尿素溶液的預混合不需要在工廠中進行，而可以將所述添加劑直接傾倒入承裝所述尿素溶液的儲槽中。這類化合物對環境沒有負面影響，也沒有分解為可能破壞環境或所述催化轉化器的化合物。本專利申請涉及下述這類化合物作為尿素溶液的添加劑的用途，目的是使在所述SCR系統中沉澱物和結塊形成最小化Cx+1H2x+3 (C2H4O)yOH,其中X= (44y/ff-44y+17/ff-32)/14x ^ OI 彡 y 彡 20O. 58 ^ W ^ I. O0
具體實施例方式尿素溶液I由32. 5%的尿素水溶液(市場上最大的商用品牌)組成。尿素溶液2由32. 5%的尿素水溶液(另一種市場上的商用品牌)組成。
尿素溶液3由出售時與添加劑(Diaxol )預混合的32. 5%的尿素水溶液組成。尿素溶液4由含有< O. I %的Cx+1H2x+3 (C2H4O)yOH這類添加劑的尿素溶液I組成。該混合在室溫下進行。尿素溶液5由含有< O. I %的Cx+1H2x+3(C2H4O)yOH這類添加劑的尿素溶液2組成。該混合在室溫下進行。在250°C和350°C (結塊形成的通常廢氣溫度)的系統中注入所述尿素溶液。所有實驗重複兩次。 實驗A在250°C下進行16小時後，在尿素溶液I和尿素溶液2的實驗中形成了分米大小的白色結塊，而在尿素溶液3、尿素溶液4和尿素溶液5的實驗中幾乎沒有產生任何白色沉澱物。在尿素溶液3中形成了不溶的黑色沉澱物。對無機和有機溶劑都進行了測試。在尿素溶液4和尿素溶液5中沒有觀測到黑色沉澱物。實驗B在350°C下進行16小時後，在尿素溶液I和尿素溶液2的實驗中形成了釐米大小的白色結塊，而在尿素溶液3、尿素溶液4和尿素溶液5的實驗中沒有產生任何白色沉澱物。在尿素溶液3中形成了不溶的黑色沉澱物。早在半小時後就已經開始形成黑色沉澱物。在尿素溶液4和尿素溶液5中沒有觀測到黑色沉澱物。因此,尿素溶液4和尿素溶液5的減小形成尿素結塊及其分解產物(所述白色結塊)的能力與尿素溶液3同樣好。尿素溶液4和尿素溶液5 (含有添加劑Cx+1H2x+3 (C2H4O) y0H的尿素溶液)的特性為其(與尿素溶液3不同)沒有產生不溶的黑色沉澱物。當y在1-20之間變化時，從作為添加劑的Cx+1H2x+3 (C2H4O) y0H這類化合物中觀測到同樣的效果。C3H7 (C2H4O) iOH、C6H13 (C2H4O) 40H、C9H19 (C2H4O) 10OH 和 C18H37 (C2H4O) 20OH 都沒有產生任何黑色沉澱物，並且在實驗A和實驗B中幾乎已經消除了尿素的白色結塊。已經利用先前已知的添加劑二甘醇和聚乙二醇進行了對比試驗，結果顯示這兩種添加劑在減少白色結塊形成上沒有取得同樣好的效果。如下所示。當H(C2H4O) 20H( 二甘醇)和H(C2H4O) 1(I0H(聚乙二醇)作為添加劑使用時，形成的尿素結塊比沒有添加劑的實驗(尿素溶液I和尿素溶液2)的程度低，但降低結塊形成的能力沒有添加劑Cx+1H2x+3(C2H4O)yOH的能力高。當在尿素溶液I和尿素溶液2中使用二甘醇或聚乙二醇作為添加劑使用並在250°C下進行16小時的過程中注入時(對比實驗A)，形成的白色尿素結塊的大小是沒有添加劑的尿素溶液情況下的三分之一。在350°C下注入16小時時(對比實驗B)，形成的白色結塊的大小是沒有添加劑的尿素溶液情況下的一半。因此，形成的結塊減少了，但與利用選自Cx+1H2x+3(C2H4O)yOH這類化合物作為添加劑的程度相比差得很多。針對所述類型的化合物，已經發現所述添加劑碳鏈長度的重要性。較短的碳鏈在阻止尿素結塊形成上給出了相對較差的效果。CH3(C2H4O)OH比C3H7(C2H4O)OH產生稍多的白色沉澱物。以同樣的方式，CH3(C2H4O)2OH顯示比C4H9(C2H4O)2OH差的效果，但是針對白色的尿素結塊的形成，CH3(C2H4O)2OH和C4H9(C2H4O)2OH比其相應的沒有碳鏈的乙二醇(二甘醇)顯示出更好的降低能力。
權利要求
1.Cx+1H2x+3 (C2H4O)yOH這類化合物作為尿素溶液的添加劑用於催化轉化器在廢氣後處理中的用途，其中 X = I(44y/ff-44y+17/ff-32)/14x ^ 0 . 1≤y≤20 .0. 58≤ W ≤ I. O。
全文摘要
一類化合物Cx+1H2x+3(C2H4O)yOH中的化合物作為尿素溶液的添加劑以阻止堵塞催化轉化器的危險發生的用途，其中x＝(44y/W-44y+17/W-32)/14，x≥0，1≤y≤20，0.58≤W≤1.0。
文檔編號B01D53/94GK102665873SQ201080046532
公開日2012年9月12日 申請日期2010年10月1日 優先權日2009年10月16日
發明者薩拉·西貝利爾斯 申請人:普羅帕博爾特公司