[发明专利]通过使用烷氧基化化合物的表面活性剂混合物最小化脲溶液液滴直径的方法

说明书

燃烧设备和焚化炉必须在空气少量过剩的情况下运行，以避免或保持低比例的未燃烧组分如烟灰或一氧化碳。

氮气和过剩的氧气在燃烧的高温下互相反应形成NO和NO₂，即所谓的亚硝气。

这些亚硝气对环境有毒，因此必须加以处理。这可以通过依照下式的与氨气的催化受控反应来实现：

6 NO + 4 NH₃ = 5 N₂ + 6 H₂O      分别

6 NO₂ + 8 NH₃ = 7 N₂ + 12 H₂O 。

氨气自身是挥发性、腐蚀性和有毒物质；因此通常使用脲，其分解为氨气和二氧化碳。

脲水溶液因此在狭窄喷嘴的帮助下雾化并喷射进排出流中。液滴直径必须非常小，以在排出流中短时间内达到高温，由此导致脲的充分水解：

NH₂CONH₂ + H₂O = 2 NH₃ + CO₂ 。

如果液滴未均匀分布，则较大的液滴可能附着在壁或催化剂材料上。在这种情况下，水在热排出流中快速蒸发，并且将发生其它反应。

脲的二聚是第一步，形成缩二脲并分裂出氨气：

2 NH₂CONH₂ = NH₂CONHCONH₂ + NH₃ 。

缩二脲也可以水解为NH₃和CO₂。但是，在实践中不会发生这一反应，因为干燥的液滴的内部没有任何更多的水。在后续反应中代之以形成三聚氰胺。

脲溶液必须以非常细微的分布喷射进排出流中。由于紧密构造和诸如喷射压力和喷嘴直径的工艺参数，技术条件经常是折中方案。因此，脲溶液必须具有用于不同类型媒介物和不同排出系统的最佳性能。

此外，即使在低于0℃的温度下，脲溶液也必须保持可溶。32.5%脲溶液的冰点为约-11℃。在这种条件下添加剂不应沉淀。

通过添加如专利文献中描述的许多表面活性剂，可以降低脲溶液的表面张力。

从国际专利申请WO94/08893，已知用于通过气相中的选择性非催化还原来还原NOx的方法和组合物。污染性还原剂与表面活性剂一起使用。还原剂选自氨气、氨气前体、脲、脲前体、脲水解产物、氨基甲酸酯、碳酸铵、碳酸氢铵、氰尿酸酯、有机酸的铵盐、其它产生亚氨基(amidozine)的组合物以及这些的混合物。表面活性剂为阴离子、阳离子或非离子化合物。优选，表面活性剂选自C₁₁-C₁₅仲醇乙氧基化物、C₁₂-C₁₅线性伯醇乙氧基化物、烷基化二苯醚二磺酸酯和壬基酚乙氧基化乙醇，并且具有约10-20的HLB (亲水/亲油平衡)。未公开混合物。这些产品在平衡状态下显示可测量的降低。

法国专利申请2912932描述了用于通过选择性催化还原(SCR)处理柴油发动机废气的水溶液。在SCR和脲注入装置的某些构造中，在排气管中存在可能堵塞管道的沉积物。这些沉积物主要由脲不完全分解的氰尿酸组成。为了强烈限制沉积物，使用脲及其衍生物的水溶液。为了减少沉积物，多官能添加剂优选选自可溶于水的表面活性中性、离子和两性添加剂。多官能添加剂应具有7-17的HLB。

已知平衡状态中获得的降低不足以用于本发明中的所需用途。按照现有技术，液滴尺寸仅获得少量减少。液滴直径的巨大减少需要极低的动态表面张力。如果在SCR中使用，则现有技术中公开的一些组合物另外将危害催化剂。

本发明的目的是获得用于通过SCR减少废气中的氮氧化物量的脲溶液。本发明的另一个目的是通过向脲溶液提供添加剂，影响喷射条件，获得直径非常小的脲液滴的均匀分布。以这种方式，全部液滴随同排气流一起吹扫，经历快速水解。同样重要的是能够使用低浓度有效的添加剂来避免沉积物。添加剂对催化材料不应是侵蚀性的，并且能够在低至-11℃存储而不沉淀。

这些及其它发明目的由如下所述的方法、组合物和用途得到。本发明进一步特征在于专利权利要求。

存在两种用于雾化液体的喷嘴。在第一种情况下，液体被快速的空气或其它气体流分裂为微滴，在另一种情况下，液体流本身被高速挤压穿过狭窄喷嘴并由此回旋成为微滴。