[发明专利]一种车用尿素液还原剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种柴油车用尾气处理催化还原装置内所需的尿素液还原剂的制备方法。

背景技术

柴油发动机汽车与汽油机汽车相比，动力性能好，热效率高，节省燃油，温室气体排放较低；但柴油汽车尾气排放中氮氧化物与颗粒物较汽油机高。为了降低柴油汽车尾气排放中的氮氧化物和颗粒物，欧美等国汽车生产商采用了一种选择性催化还原(SCR)技术处理柴油车尾气，使之达到欧Ⅳ、欧Ⅴ甚至欧Ⅵ的排放标准。

2010年12月，国家环境保护部要求我国汽车厂自从2012年1月1日起销售的重型柴油汽车排放达到国Ⅳ排放标准，为此SCR成为了重型柴油汽车的主选技术路线。柴油车尿素液还原剂正是配合SCR技术，将发动机尾气排放中的氮氧化物转化为氨气和水的还原剂。

中国专利申请CN101695669A公开了一种车用尿素催化液的制备方法，其中使用尿素作原料，采用活性炭吸附和重结晶除杂两种技术。该专利申请的方法会带来如下问题，一是重结晶造成高能耗；二是活性炭吸附过程增加了材料的消耗，从而增加了尿素液还原剂的生产成本；三是重结晶后母液难以处理，母液(尿素水溶液)中缩二脲含量很高，不能再作为普通尿素销售，且其直接排放会导致水体富营养化的环境污染。中国专利申请CN101811065A公开了一种尾气催化还原剂的生产工艺，其中使用工业尿素或农用尿素作原料，并使用离子树脂交换技术去除杂质。该专利申请的主要缺点是尿素溶解过程需要大量吸热，导致能耗高；另外运行离子交换树脂的工艺过程复杂，成本较高。申请人经过国内外全面检索，并未发现有关车用尿素液还原剂生产方法的成本低廉的先进技术。

欧美等发达国家的经验表明，柴油车用尿素液还原剂是实现柴油车欧Ⅳ、欧Ⅴ甚至欧Ⅵ排放的必备消耗品，在欧美等国家已经广泛应用。随着我国对柴油车排放要求的不断提高，对尿素液还原剂的需求必将快速增长。为此，本发明人经过长期研究，比较现有的生产技术，得到了一种全新的尿素液还原剂生产方法。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种柴油车用尿素液还原剂的制备方法，该方法能大规模工业化生产；在不影响化肥尿素生产条件下，可同时生产柴油车用尿素液还原剂，其产品质量稳定、成本低廉。另外，本发明方法中不需要使用活性炭或离子交换树脂进行吸附处理，也无有害母液排放，是一种环保型生产技术。

目前市售的工业尿素、农业尿素中缩二脲含量超标；而高纯试剂尿素成本太高，市场竞争力差。因此，在专利申请CN101695669A和CN101811065A等现有技术中均需要对固体尿素提纯、去除缩二脲等杂质后才能得到尿素液还原剂产品。

在现有技术中，固体尿素生产的主要流程为氨气和二氧化碳在一定条件下反应生成尿素合成反应液，然后该尿素合成反应液进行一次蒸发、二次蒸发、造粒等过程得到固体尿素。

本发明是基于发现尿素合成塔中的尿素合成反应液的缩二脲含量很低，因而直接用该液体作为原料制备车用尿素液还原剂。而现有技术，包括上述专利申请CN101695669A和CN101811065A中的车用尿素液由农用尿素或工业尿素(均为固体)产品经过重结晶提纯后，再使用活性炭或离子交换等手段制得，如此将使得能耗极高，且生产过程污染环境。而本发明在避免了这些弊端的同时，省去了固体尿素生产中的蒸发和造粒过程，因而具有显著的经济和社会意义。

本发明提供第一种车用尿素液还原剂的制备方法，包括：步骤A，取尿素合成反应液，去除其中的未转化物氨和二氧化碳，使氨浓度≤0.4wt％，得到尿素浓度为70～75wt％、缩二脲含量≤0.6wt％的高纯尿素液；步骤B，按最终尿素浓度为31.8～33.3wt％的比例将步骤A中所述的高纯尿素液和电阻率为14～18MΩ·cm的高纯水调配，然后进行过滤，即得所述的尿素液还原剂。

本发明还提供第二种车用尿素液还原剂的制备方法，包括：步骤A，取尿素合成反应液，去除其中的未转化物氨和二氧化碳，使氨浓度≤0.4wt％，得到尿素浓度为70～75wt％、缩二脲含量≤0.6wt％的高纯尿素液；将所述高纯尿素液冷却结晶、固液分离制得缩二脲含量≤0.5wt％的高纯尿素晶体；步骤B，按最终尿素浓度为31.8～33.3wt％的比例将步骤A中所述的高纯尿素晶体溶解于电阻率为14～18MΩ·cm的高纯水中，然后进行过滤，即得所述的尿素液还原剂。

在本发明的第二种车用尿素液还原剂的制备方法中，步骤A中制备得到高纯尿素晶体后，相应的剩余尿素液(母液)重新回到尿素合成塔中继续普通农用尿素的生产。因而该方法中没有母液排放和环境污染的问题。