專利名稱：一種車用尾氣還原劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車用尾氣還原劑，特別是一種還原效率高、穩(wěn)定性好、副產(chǎn)物少的車用尾氣還原劑及其制備方法，屬于化工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
柴油機(jī)具有熱效率高、馬力強(qiáng)勁等優(yōu)點(diǎn)，但其尾氣污染控制是瓶頸技術(shù)。據(jù)測(cè)算， 柴油機(jī)的排放成分中99. 7%為隊(duì)、H2O, O2等無(wú)害物質(zhì)，其余0. 3%主要為NOx等，NOx可以與空氣中的成分化合后生成酸性物質(zhì)，是造成大氣污染的主要來(lái)源。選擇性催化還原SCR (Selective Catalytic Reduction)技術(shù)是在車輛發(fā)動(dòng)機(jī)中加裝SCR系統(tǒng)，通過(guò)還原劑的高效穩(wěn)定吸收、反應(yīng)、轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)NOx等完全轉(zhuǎn)化為N2和H20。國(guó)外，特別是歐洲對(duì)SCR技術(shù)的研究開始得較早，車用尾氣還原劑研究和生產(chǎn)技術(shù)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(guó)，2009年以后加大了實(shí)施力度，美國(guó)高純還原劑溶液稱為 DEF (Diesel Exhaust Fluid)，主要代表有BlueDEF等。國(guó)外的高純還原劑溶液多以德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DINV70070和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 22241為產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)不同的車型有不同牌號(hào)的尾氣還原齊U，品種齊全。另外，由于具有成熟的質(zhì)量管理體系及科學(xué)的儲(chǔ)存供應(yīng)鏈，國(guó)外產(chǎn)品的品質(zhì)較高，對(duì)機(jī)動(dòng)車尾氣的還原凈化效率較高。目前，我國(guó)參照國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)制定了車用還原劑溶液的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但還原劑的基礎(chǔ)研究還沒(méi)有受到重視，關(guān)鍵技術(shù)沒(méi)有突破，市場(chǎng)上有若干標(biāo)稱符合歐IV標(biāo)準(zhǔn)的車用尾氣還原劑產(chǎn)品，經(jīng)實(shí)際檢測(cè)，其產(chǎn)品質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)之間有較大差距，主要缺陷是使用時(shí)氮氧化物轉(zhuǎn)化率低，ESC及ETC測(cè)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(nèi)形成堵塞雜質(zhì)；另外，由于生產(chǎn)工藝落后，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的價(jià)格反而偏高。以上種種弊端，在一定程度上阻礙了現(xiàn)有機(jī)動(dòng)車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，更無(wú)法滿足歐V排放標(biāo)準(zhǔn)的如期推行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)目前車用尾氣還原劑存在的問(wèn)題，提供了一種還原效率高、穩(wěn)定性好、 副產(chǎn)物少的車用尾氣還原劑及其制備方法，滿足柴油車SCR系統(tǒng)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(shù)中的作用原理為高純還原劑溶液經(jīng)過(guò)噴嘴注入排氣管中，當(dāng)排氣溫度高于180°C以上時(shí)，溶液在高熱下進(jìn)行分解生成 NH3和CO2,然后NH3作為還原劑和汽車尾氣中排放出的氮氧化合物反應(yīng)生成無(wú)毒的氮?dú)夂退?。但是，在機(jī)動(dòng)車實(shí)際工況下，還原劑的分解要復(fù)雜得多，在不同的溫度下有不同的分解機(jī)理和分解產(chǎn)物，如在低于160°C時(shí)，有可能分解產(chǎn)生三聚氰胺和三聚氰酸，它們都是不溶于水的白色物質(zhì)，是尾氣管道內(nèi)的白色結(jié)晶物質(zhì)的主要成份。這些雜質(zhì)的存在會(huì)嚴(yán)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(jī)動(dòng)車的正常行駛。鑒于此，本發(fā)明在深入研究車用尾氣還原劑在機(jī)動(dòng)車實(shí)際工況下的高溫分解機(jī)理及影響因素的基礎(chǔ)上， 確定了在機(jī)動(dòng)車行駛中高純還原劑溶液分解產(chǎn)生NH3的溫度范圍，最終通過(guò)在高純還原劑中添加合適的分解穩(wěn)定劑，使還原劑的分解產(chǎn)物最優(yōu)化，還原效率得到提高。
本發(fā)明提出的還原效率高、穩(wěn)定性好、副產(chǎn)物少的車用尾氣還原劑各組分重量份數(shù)如下高純度碳酰二胺10 55份，超純水35 90份，穩(wěn)定劑0. 5 12份。
所述的穩(wěn)定劑為與金屬離子間以配位鍵或共價(jià)鍵結(jié)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；所述的高純度碳酰二胺的制備方法為工業(yè)級(jí)碳酰二胺經(jīng)過(guò)微納米活性碳吸附和多次重結(jié)晶提純得到高純度碳酰二胺；所述的超純水的電阻率不小于18 ΜΩ. cm ；所述的還原效率高、穩(wěn)定性好、副產(chǎn)物少的車用尾氣還原劑制備方法如下將高純度碳酰二胺10 55份，超純水35 90份，穩(wěn)定劑0. 5 12份，攪拌混合成透明、穩(wěn)定、均一的溶液。
經(jīng)測(cè)試本發(fā)明研制的車用高性能還原劑，完全符合DINV70070、ISO 22241以及 DBl 1/552-2008技術(shù)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(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)要求本發(fā)明碳酰二胺含量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堿度(以冊(cè)3計(jì))，『/%彡0. 20. 06磷酸鹽(PO4)/(mg/kg) <C0. 50. 42碳酸鹽(以0)2計(jì))，『/%<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(guó)內(nèi)外現(xiàn)有車用尾氣還原劑產(chǎn)品的相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn) (1) 采用微納米活性碳吸附和多次重結(jié)晶提純碳酰二胺獲得了高純度碳酰二胺，使產(chǎn)品中阻礙尾氣還原反應(yīng)的雜質(zhì)含量大幅度降低，還原效率大幅提高；⑵ 本發(fā)明選用的穩(wěn)定劑與多種金屬離子間都有較強(qiáng)結(jié)合力，結(jié)合方式是配位鍵或共價(jià)鍵，絡(luò)合容量高，絡(luò)合穩(wěn)定常數(shù)大，與現(xiàn)有分散劑相比分散穩(wěn)定能力更強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效使用，并且避免了因還原殘留物致使SCR系統(tǒng)中毒。
(3) 本發(fā)明尾氣還原劑各組分以環(huán)保、可循環(huán)使用為基本選用原則，具有較好的生物降解性，實(shí)現(xiàn)還原劑快速、高效、穩(wěn)定地將NOx等有害氣體轉(zhuǎn)化為無(wú)污染的隊(duì)和H20。
具體實(shí)施方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的解釋，但是應(yīng)當(dāng)明確的是本發(fā)明保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表示的范圍。
實(shí)施例1(1) 制備高純度碳酰二胺①將反滲透技術(shù)和EDI技術(shù)有效地結(jié)合起來(lái)，在封閉環(huán)境下的循環(huán)處理，制備車用尾氣還原劑用超純水的電阻率應(yīng)該不小于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(guān)系投入步驟①制備的超純水中，攪拌lOmin，再將工業(yè)級(jí)的碳酰二胺以與超純水重量關(guān)系比為4. 5:1的比例加入， 攪拌5min后，升溫至95°C后保溫60min，經(jīng)熱過(guò)濾，冷結(jié)晶，真空干燥得到碳酰二胺晶體。
③重復(fù)步驟②操作2 3次。在以下的實(shí)施例中高純度碳酰二胺均采用以上步驟制備，后面不再具體描述。
(2) 車用尾氣還原劑制備將重量分?jǐn)?shù)高純度碳酰二胺32份、超純水67份、胺三甲叉膦酸鹽1份，攪拌混合成透明、穩(wěn)定、均一的溶液。
實(shí)施例2將重量分?jǐn)?shù)高純度碳酰二胺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(wěn)定、均一的溶液。
實(shí)施例3將重量分?jǐn)?shù)高純度碳酰二胺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(wěn)定、均一的溶液。
權(quán)利要求
1.一種還原效率高、穩(wěn)定性好、副產(chǎn)物少的車用尾氣還原劑，其特征在于，所述的車用尾氣還原劑各組分重量份數(shù)如下高純度碳酰二胺10 55份，超純水35 90份，穩(wěn)定劑 0. 5 12份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的還原效率高、穩(wěn)定性好、副產(chǎn)物少的車用尾氣還原劑，其特征在于，所述的穩(wěn)定劑為與金屬離子間以配位鍵或共價(jià)鍵結(jié)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(jù)權(quán)利要求1所述的還原效率高、穩(wěn)定性好、副產(chǎn)物少的車用尾氣還原劑，其特征在于，所述的高純度碳酰二胺為工業(yè)級(jí)碳酰二胺經(jīng)活性碳吸附雜質(zhì)、多次重結(jié)晶凈化得到。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的還原效率高、穩(wěn)定性好、副產(chǎn)物少的車用尾氣還原劑，其特征在于，所述的超純水的電阻率不小于18 ΜΩ. cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的還原效率高、穩(wěn)定性好、副產(chǎn)物少的車用尾氣還原劑，其特征在于，所述的車用尾氣還原劑制備方法如下高純度碳酰二胺10 55份，超純水35 90份， 穩(wěn)定劑0. 5 12份，攪拌混合成透明、穩(wěn)定、均一的溶液。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種還原效率高、穩(wěn)定性好、副產(chǎn)物少的車用尾氣還原劑，各組分重量份數(shù)如下高純度碳酰二胺10～55份，超純水35~90份，穩(wěn)定劑0.5～12份。本發(fā)明采用多重結(jié)晶和微納米活性碳吸附的方式獲得高純度碳酰二胺，使阻礙尾氣還原的雜質(zhì)大幅減少。本發(fā)明中穩(wěn)定劑與金屬離子間采用配位鍵或共價(jià)鍵結(jié)合，分散穩(wěn)定能力強(qiáng)，絡(luò)合容量高，絡(luò)合穩(wěn)定常數(shù)大，長(zhǎng)效使用。本發(fā)明尾氣還原劑各組分以環(huán)保、可循環(huán)使用為基本選用原則，具有較好的生物降解性，實(shí)現(xiàn)還原劑快速、高效、穩(wěn)定地將NOx等有害氣體轉(zhuǎn)化為無(wú)污染的N2和H2O，避免出現(xiàn)還原殘留物致使SCR系統(tǒng)中毒，滿足柴油車SCR系統(tǒng)尾氣還原工況要求。
文檔編號(hào)F01N3/20GK102553437SQ20121002308
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月2日
發(fā)明者任明偉, 何琪, 周永松, 范廣宏, 韓雷 申請(qǐng)人:機(jī)械科學(xué)研究總院先進(jìn)制造技術(shù)研究中心