一种氮氧化物还原剂及其生产方法技术

本发明专利技术涉及一种氮氧化物还原剂的生产方法，包括如下步骤：(1)取700～800份工业用碳酰二胺和200～300份高纯水，在65～80℃下搅拌溶解，得碳酰二胺水溶液；(2)将步骤(1)所得碳酰二胺水溶液温度降低8～12℃后，保温10～30min，再以8～12℃/5min的速率降温至10～35℃，使碳酰二胺晶体充分析出；(3)分离碳酰二胺晶体和母液，弃母液，将所得碳酰二胺晶体与1600～1720份工业用碳酰二胺和4400～4800份高纯水混合，在30～50℃下搅拌溶解，过滤除去不溶物，即得氮氧化物还原剂。本发明专利技术工艺除杂高效，收率高，安全环保，具有很好的推广应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化工
，涉及一种氮氧化物还原剂的生产方法，尤其是柴油发动机氮氧化物还原剂的生产方法。
技术介绍
目前，柴油发动机SCR(SelectiveCatalyticReduction)技术所用到的氮氧化物还原剂对金属元素、缩二脲和醛类等杂质提出了苛刻的要求，如钠要求不大于0.5mg/kg，铬要求不大于0.2mg/kg。而氮氧化物还原剂杂质含量超标会造成SCR系统喷嘴、计量泵、催化剂等部件不可逆转的损坏，严重时还会损毁发动机。其杂质来源主要有原料、生产过程中的外来物，尤其是缩二脲杂质来源于所用的原料碳酰二胺，高纯度碳酰二胺的缺乏最终影响着氮氧化物还原剂的质量及供应，因此氮氧化物还原剂的除杂问题是本领域技术人员解决的技术难题，否则将严重制约GB17691-2005中重型柴油发动机第四阶段排放法规的实施。目前采用国内氮氧化物还原剂采用提纯工艺生产，碳酰二胺的收率仅有67％。而在CN102584635A中涉及到一种车用尿素的制备方法，该方法采用了三级结晶器，流程长，效率低且该方法必须依托碳酰二胺生产厂家，限制了该项技术的推广。现有的氮氧化物还原剂生产方式存在收率低、除杂效率低的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种氮氧化物还原剂的生产方法，以提高生产工程中碳酰二胺的纯度和收率，并缩短工艺流程。为了实现本专利技术的目的，本专利技术提供一种氮氧化物还原剂的生产方法，包括如下步骤：(1)取700～800份工业用碳酰二胺和200～300份高纯水，在65～80℃下搅拌溶解，得碳酰二胺水溶液；(2)将步骤(1)所得碳酰二胺水溶液温度降低8～12℃后，保温10～30min，再以8～12℃/5min的速率降温至10～35℃，使碳酰二胺晶体充分析出；(3)分离碳酰二胺晶体和母液，弃母液，将所得碳酰二胺晶体与1600～1720份工业用碳酰二胺和4400～4800份高纯水混合，在30～50℃下搅拌溶解，过滤除去不溶物，即得氮氧化物还原剂。本专利技术采用的工业用碳酰二胺符合尿素国家标准GB2440-91中“工业用合格品”标准。本专利技术所述份是指质量份，其单位为g、kg等本领域常用质量单位。本专利技术所述高纯水的电阻率在12M～18MΩ.cm范围内，优选为15MΩ.cm。所述步骤(1)中，溶解工业用碳酰二胺的温度优选为70-75℃。所述步骤(2)中，将碳酰二胺水溶液降温至目标温度的方式优选为梯度降温。所述梯度降温包括以下步骤：将步骤(1)所得碳酰二胺水溶液温度降低8～12℃后，保温10～30min，再按照8～12℃/5min的速率将溶液温度降至目标温度。该步骤优选为：将步骤(1)所得碳酰二胺水溶液温度降低10℃后，保温10min，再按照10℃/5min的速率将溶液温度降至目标温度。所述降温至使碳酰二胺晶体充分析出的温度优选为15～25℃。所述步骤(3)中，分离碳酰二胺晶体与母液的方法为重力分离、离心分离或抽真空分离的一种或几种方法合用。所述步骤(3)中，将碳酰二胺晶体与母液分离后，在所得碳酰二胺晶体中以特定比例外加工业用碳酰二胺以及高纯水，可以在确保除杂效率的基础上提高产物的收率，避免原料的浪费。步骤(3)所述加热搅拌的温度优选为35～45℃，优选为40℃。步骤(3)所述过滤所优选采用滤膜过滤。滤膜孔径为0.2～5μm，优选为0.3～0.7μm，进一步优选为0.5μm。作为优选方案，本专利技术所述方法包括如下步骤：(1)取750～800份工业用碳酰二胺和200～250份电阻率12～18MΩ.cm的高纯水，在70～75℃下搅拌溶解，得碳酰二胺水溶液；(2)将步骤(1)所得碳酰二胺水溶液温度降低10℃后，保温10min，再以10℃/5min的速率降温至15～25℃，使碳酰二胺晶体充分析出；(3)分离碳酰二胺晶体和母液，弃母液，将所得碳酰二胺晶体与1600～1720份工业用碳酰二胺和4430～4760份高纯水混合，在35～45℃下搅拌溶解，用孔径为0.3～0.7μm的滤膜过滤除去不溶物，即得氮氧化物还原剂。按照本专利技术所述方法生产得到的氮氧化物还原剂中，碳酰二胺浓度可以达到31.8～33.2％或39.5～40.5％。在实际操作中，可根据实际需要对步骤(3)中高纯水的具体用量进行进一步限定，以满足特定的氮氧化物还原剂对碳酰二胺终浓度的要求。本专利技术同时保护所述方法生产得到的氮氧化物还原剂。本专利技术进一步保护所述氮氧化物还原剂在柴油发动机上的应用。本专利技术的氮氧化物还原剂的生产方法具有以下优点：(1)本专利技术的氮氧化物还原剂采用高纯水与工业用碳酰二胺溶解提纯的方式，不依赖碳酰二胺生产厂，可以在全国范围内布置生产厂，解决了运输成本高昂的技术难题。(2)本专利技术的氮氧化物还原剂的生产方法能够有效地使缩二脲杂质的指标达到规定的技术要求，并且还能够有效去除甲醛、磷酸盐以及部分金属离子等杂质。(3)本专利技术的氮氧化物还原剂的生产方法在除去缩二脲杂质的基础上，能够使碳酰二胺的收率达到90％以上，降低了生产成本，减少了废弃碳酰二胺对环境的污染。(4)本专利技术氮氧化物还原剂的生产方法具有产品质量稳定、占地小、效率高、生产便利等特点。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本专利技术在各具体实施方式以及对比例中使用的工业用碳酰二胺为符合尿素国家标准GB2440-91中“工业用合格品”标准的市售产品；所用高纯水的电阻率均为15MΩ.cm。本领域对以碳酰二胺为溶质的氮氧化物还原剂的标准规定如表1所示。采用常规方法配制氮氧化物还原剂，所得典型数据如表1所示。所述常规方法具体是指：取工业用碳酰二胺，以终浓度32.5±2％溶于高纯水中，即可。由表1提供的典型数据可知，常规方法所得的氮氧化物还原剂无法满足标准规定，其中缩二脲含量超标。表1：标准规定与常规方法的典型数据项目标准规定典型数据碳酰二胺含量w/(％)31.8～33.232.4密度(20℃)/(kg/m3)1087.0～1093.01090.3折光率(20℃)/(nD)1.3814～1.38431.3832不溶物/(mg/kg)≤205.9碱度(以NH3计)w/(％)≤0.2＜0.01磷酸盐(以PO43-计)/(mg/kg)≤0.50.42铝/(mg/kg)≤0.5＜0.1钙/(mg/kg)≤0.50.32铁/(mg/kg)≤0.5＜0.1铬/(mg/kg)≤0.2＜0.1钾/(mg/kg)≤0.50.21镁/(mg/kg)≤0.5＜0.1钠/(mg/kg)≤0.50.40镍/(mg/kg)≤0.2＜0.1铜/(mg/kg)≤0.2＜0.1锌/(mg/kg)≤0.2＜0.1甲醛/(mg/kg)≤51.9缩二脲w/(％)≤0.30.34实施例1按照如下步骤生产氮氧化物还原剂：(1)将750kg工业用碳酰二胺和250kg高纯水混合，加热到75℃使碳酰二胺溶解，形成碳酰二胺水溶液；(2)将步骤(1)所得碳酰二胺水溶液降温到65℃后，停止降温保持10min，然后按照10℃/5min的速率降低温度至15℃，使碳酰二胺晶体充分析出；(3)采用抽真空分离的方式分离碳酰二胺晶体和母液，将所得碳酰二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮氧化物还原剂的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)取700～800份工业用碳酰二胺和200～300份高纯水，在65～80℃下搅拌溶解，得碳酰二胺水溶液；(2)将步骤(1)所得碳酰二胺水溶液温度降低8～12℃后，保温10～30min，再以8～12℃/5min的速率降温至10～35℃，使碳酰二胺晶体充分析出；(3)分离碳酰二胺晶体和母液，弃母液，将所得碳酰二胺晶体与1600～1720份工业用碳酰二胺和4400～4800份高纯水混合，在30～50℃下搅拌溶解，过滤除去不溶物，即得氮氧化物还原剂。

【技术特征摘要】
1.一种氮氧化物还原剂的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)取700～800份工业用碳酰二胺和200～300份高纯水，在65～80℃下搅拌溶解，得碳酰二胺水溶液；(2)将步骤(1)所得碳酰二胺水溶液温度降低8～12℃后，保温10～30min，再以8～12℃/5min的速率降温至10～35℃，使碳酰二胺晶体充分析出；(3)分离碳酰二胺晶体和母液，弃母液，将所得碳酰二胺晶体与1600～1720份工业用碳酰二胺和4400～4800份高纯水混合，在30～50℃下搅拌溶解，过滤除去不溶物，即得氮氧化物还原剂。2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述高纯水的电阻率为12～18MΩ.cm。3.根据权利要求1或2所述的生产方法，其特征在于，步骤(1)所述溶解工业用碳酰二胺的温度为70～75℃。4.根据权利要求1～3任意一项所述的生产方法，其特征在于，步骤(2)所述降温至使碳酰二胺晶体充分析出的温度为15～25℃。5.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：将步骤(1)所得碳酰二胺水溶液温度降低10℃后，保温10min，再按照10℃/5min的速率将溶液温度降至15...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿立波，杨兵，周继鑫，李万英，夏鹏，水琳，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11