[发明专利]一种低温型船用尿素水溶液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低温型船用尿素水溶液及其制备方法，尿素溶液25%~45%、乙酸铵10%~30%、和/或氨基甲酸铵1%~10%，余量为用于平衡总质量分数的三级水。本发明通过在尿素水溶液中添加低温改进剂，同时优化调配工艺，使船用尿素水溶液冰点从2℃降低至‑20℃左右，与传统的尿素还原剂相比，本发明所得产品可以在‑20℃左右的环境使用，并且完全满足SCR系统正常工作。

技术领域

本发明涉及船舶柴油机尾气净化还原剂技术领域，具体涉及一种低温型船用尿素水溶液及其制备方法。

背景技术

船舶尾气排放是大气污染的重要因素之一。特别是在港口城市，船舶排放产生大量的二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物、硫氧化物等对空气污染相当严重，危害港口城市居民的健康。为控制船舶污染，国际海事组织（IMO）规定，从2016年1月1日起在全球范围内实施三阶段（Tier Ⅲ）排放限值，按照这一规定，氮氧化物的排放量将会在一阶段的程度上降低80%左右，在二阶段的程度上降低75%左右。包括美国东西海岸，加拿大沿海等已经加入这一实施船舶污染物排放限制的排放控制区（ECA），地中海、东京湾、新加坡、香港、韩国等也即将加入。届时，在上述区域性的船舶氮氧化物的排放也必须满足IMO Tier Ⅲ 排放限制的要求，而加装柴油机尾气净化装置SCR（Selective catalyst reduction选择性还原系统）系统，无疑是一种有效降低排放的手段，该系统目前必须使用尿素作为还原剂。相对于车用尿素水溶液，船用尿素水溶液的需求量较大，需使用浓度较高的尿素水溶液以减小尿素箱的体积，因此普遍采用质量分数为40wt%尿素水溶液作为还原剂。

然而，40wt.%尿素水溶液的冰点为2℃，对于船舶在冬季的储存、使用以及大纬度远洋航行的船舶来说，存在着尿素水溶液由于冰点高带来流动性差甚至凝固等现象，导致SCR系统不能正常工作、尿素舱及输送管道胀裂等严重后果。目前，一些船舶针对这些情况采用在尿素舱附近设置加热器来保证尿素的使用温度，或者在船上储存固体尿素，需要用的时候临时配置尿素水溶液的方式。但是这些方法普遍存在需要增加额外的设备、储存不方便、给船员增加了额外的工作量等问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种低温型船用尿素水溶液，以解决现有船用尿素冰点较高容易产生流动性差甚至凝固现象、导致船舶在冬季航行时SCR系统不能正常工作，以及现有船用尿素储存不方便、给船员增加了额外工作量的问题。

进一步，本发明还提供所述低温型船用尿素水溶液的制备方法，解决现有技术制备的船用尿素产品质量不稳定、在长时间储存时其冰点变化较大的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种低温型船用尿素水溶液，其特征在于，包含以下质量百分比的原料：尿素溶液25%~45%、乙酸铵10%~30%、和/或氨基甲酸铵1%~10%，余量为用于平衡总质量分数的三级水。

本发明对浓度为40wt.%的船用尿素进行改进，加入了乙酸铵，解决体系中各组分之间相互溶解的问题。本发明还加入了氨基甲酸铵，氨基甲酸铵溶于水后会产生碳酸氢铵与水合氨，其中，碳酸氢铵受热会发生分解反应，产生二氧化碳、氨和水，能够对体系中的氮元素进行补充。同时，乙酸铵与氨基甲酸铵在水溶液里的不同配比和浓度会影响船用尿素溶液的冰点指标，两者的浓度越高尿素的冰点越低，但当两者浓度达到一定值时冰点反而会升高。因此，需要严格控制两者的配比和浓度。采用的三级水为用单次蒸馏、去离子化、超滤或反渗透等过程制取的符合相应等级的水，即满足ISO 3696标准中3级水的定义。

进一步，包含以下质量百分比的原料：尿素溶液30%~35%、乙酸铵18%~25%、和/或氨基甲酸铵1%~4%、余量为用于平衡总质量分数的三级水。