一种低温型柴油尾气还原剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种低温型柴油尾气还原剂及其制备方法，该还原剂由A、B、C、D四种组分组成，其特征在于：组分A、B、C和D以一定的比例溶解混合。组分A为高纯水，质量分数为40％～70％；组分B为尿素，质量分数为20％～35％；组分C为小分子液体酰胺，质量分数为5％～20％；组分D为小分子醇类，质量分数为2％～35％。同传统的尿素还原剂相比，该产品能满足在较低及超低温度下使用。所得产品冰点低于-15℃～-35℃，表面张力明显小于普通尿素还原剂，适合南方四季及北方春、夏、秋、初冬及寒冷季节使用。

Low temperature diesel tail gas reducing agent and preparation method thereof

The invention discloses a low temperature diesel tail gas reducing agent and a preparation method thereof, which is composed of four components of A, B, C and D, and is characterized in that the components A, B, C and D are dissolved and mixed in a certain proportion. Component A is high pure water, mass fraction of 40% ~ 70%; component B urea, mass fraction of 20% ~ 35%; component C is a small molecule liquid amide, mass fraction of 5% ~ 20%; component D into small molecular alcohols, mass fraction of 2% ~ 35%. Compared with the traditional urea reducing agent, the product can meet the requirements of low and ultra-low temperature. The freezing point is lower than that of -15 to -35 DEG C, the surface tension is significantly less than common urea reductant, suitable for southern and Northern four seasons spring summer autumn and early winter and cold seasons.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化工
，具体涉及一类新型的低温型柴油尾气催化还原剂及其组成。
技术介绍
2014年5月15日，国务院发布《2014-2015年节能减排低碳发展行动方案》，指出到2014年年底之前，在全国供应国四标准车用柴油。2014年“十一”期间，包括江苏、福建、四川等在内的多个省份，都发布了各自的国四油推广政策。工信部宣布从2015年1月1日起，全国范围内的柴油车将强制执行国IV排放标准。随着车用柴油国IV排放标准的推广实施，国内车用尿素市场发展迎来了新契机。尽管这一市场近几年刚刚起步，但国内需求潜力巨大，车用尿素销量会迅速增长。柴油发动机的主要污染排放物是NOx(氮氧化物)和PM(微粒)，我国由于国情、油品等因素的影响，升级国四采用的是SCR路线。采取SCR技术路线的发动机在燃烧的过程中，已通过技术手段使柴油充分燃烧从而达到有效控制PM排放量的目标，而NOx则需要在排气的过程中将其还原为氮气(N2)和水(H2O)，这一过程必需的还原剂就是车用尿素溶液。尾气从涡轮增压器出来后进入排气管，排气管上安装有尿素计量喷射装置，在温度达到300℃～500℃时喷入尿素溶液，在催化剂的作用下尿素(NH2CONH2)水解产生NH3和CO2，NH3与NOx反应，生成氮气和水排出，同时吸收有害的烟气颗粒。车用尿素溶液的纯度和洁净度要求较高，相对于工业尿素，缩二脲、不溶物、铁、硫化物、氯化物等的含量都有严格的要求。由于SCR催化剂载体极易发生金属离子中毒从而失去催化效果，因此车用尿素溶液必须使用电子行业一级超纯水。目前车用尿素溶液一般由32.5％高纯尿素和67.5％的超纯水组成。这个浓度的尿素溶液结晶点最低，在低于-11℃的时候会结晶，实际使用中在-20℃时会完全上冻，使其在北方尤其是东北等冬季寒冷天气下的使用受到限制。加入改性剂降低车用尿素溶液的凝固点是最方便和低成本的办法，但由于SCR催化剂对车用尿素溶液纯度和洁净度的高要求，能明显降低水溶液凝固点的金属盐不能使用，使得改性剂的选择范围非常有限。以尿素为氨源，加入改性剂改善冰点的现有专利比较多，但大多含有晶体或粉末类的铵类物质，如甲酸铵、碳酸铵、碳酸氢铵等，容易导致溶解不均匀，影响溶液的整体稳定性，且增加工艺成本。当碳酸铵、碳酸氢铵的含量较高时，CO2的检出量易超标，且稳定性差，容易分解。此外，本专利技术所用的酰胺类改性剂不涉及现有专利的权利要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是采用新型改性剂降低车用尿素溶液的凝固点，制备一系列抗低温柴油车尾气处理剂，使其能适应不同地区春夏秋初冬及寒冷季节使用。该酰胺和醇类改性剂能与水混溶，能与通常有机物混溶，制备方法简单，操作方便，因组成简单，未引入限制含量的成分，故各项质量指标均合格。一种低温型柴油尾气还原剂，由A、B、C、D四种组分组成：组分A为高纯水，组分B为尿素，组分C为小分子液体酰胺类物质、组分D为小分子醇类物质。组分A、B、C和D以一定的比例溶解、均匀混合得到透明溶液。溶液中，组分A质量分数为40％～70％，组分B质量分数为20％～35％，组分C质量分数为5％～20％，组分D质量分数为2％～35％。在工业级高纯水中加入尿素，充分搅拌溶解，然后分别添加酰胺类物质和醇类物质，充分搅拌混匀后即得抗低温尾气还原剂溶液。组分C为N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺中的一种或多种。组分D为甲醇、乙醇，乙二醇、丙二醇、丙三醇中的一种或多种。一种低温型柴油尾气还原剂的制备方法：(1)将高纯尿素加入已添加高纯水的圆底烧瓶中，用磨口塞封口后，加热至35℃～40℃，搅拌至尿素完全溶解，溶液呈透明状；(2)将步骤(1)所得溶液冷却至室温，加入小分子液体酰胺类物质，用磨口塞封口后，搅拌至溶液完全混合均匀。(3)将步骤(2)所得溶液中加入小分子醇类，用磨口塞封口，搅拌至溶液完全混合均匀。(4)将步骤(3)所得溶液用过滤精度为0.8pm的滤芯压力过滤，即得到本专利技术的低温型尾气催化还原剂产品。(5)中试及商品化产品的制备：所有原料成比例放大，强力搅拌至尿素完全溶解后，依次加入小分子液体酰胺类物质和小分子醇类物质，强力搅拌至完全混合均匀，得到的溶液经0.5-0.8μm的滤芯压力过滤后即为本专利技术的混合物溶液。本专利技术采用的技术方案：一种低温型柴油车尾气催化还原剂，其组成和质量百分比为：高纯水质量分数为40％～70％，高纯尿素质量分数为20％～35％，酰胺类质量分数为5～20％，小分子醇类质量分数为2～35％。所述尿素需满足GB29518-2013《柴油发动机氮氧化物还原剂尿素水溶液(AUS32)》标准中AUS32专用尿素的技术要求。所述纯水需满足GB29518-2013《柴油发动机氮氧化物还原剂尿素水溶液(AUS32)》标准中对纯水的技术要求所述酰胺类和低分子醇类为分析纯以上等级的产品。除甲酰胺外，大部分具有RCONH2结构的酰胺均为无色固体。脂肪族取代酰胺RCONHR′、RCONR′2常为液体，其中最重要的是N,N-二甲基甲酰胺(HCON(CH3)2)。分子量较小的酰胺能溶于水，随着分子量增大，溶解度逐渐减小。N，N-二甲基甲酰胺(简称DMF)，分子式为：是一种透明液体，能和水及大部分有机溶剂互溶，是高沸点的极性(亲水性)非质子性溶剂，化学和热稳定性较好。与其他小分子量液体甲酰胺类相比，如，甲酰胺、N-甲基甲酰胺(MMF)、N,N-二甲基乙酰胺(简称DMAC)，除了相似的性质，DMF最突出的特点是其凝固点非常低，为-61℃，而前三者凝固点依次为2.6℃、-40℃、-20℃。故本专利技术中首选DMF为低温改性剂，也可根据成本、性质、效果选定DMF、MMF和DMAC中的多种组合。即使经过较高温的排气管道时，部分DMF分解产生二甲胺，由于二甲胺为易溶于水的气体，且其凝固点为-92℃，，反而会进一步降低溶液的冰点，不影响还原剂溶液的低温使用性，且燃烧后的产物无污染。加入低分子量醇类，如甲醇、乙醇、乙二醇等，可使该水溶液具有更低的凝固点，且具有更好的储存稳定性。考虑到成本、易得性、安全性及粘度，本专利技术中优选甲醇，其次为乙二醇，也可根据性质、效果选定甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇中的多种组合。尿素还原剂在被雾化喷射进发动机排气管中的过程中，雾化效果是一个很关键的问题。雾化效果好，喷射出的尿素小颗粒尺寸小，可快速的水解、热解、进入催化剂载体段、扩散到催化剂表面、吸附、反应，反应后NH3逃逸少，还原NOx的效率提高。雾化效果与还原剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温型柴油尾气还原剂，其特征在于：由A、B、C、D四种组分组成：组分A为高纯水，组分B为尿素，组分C为小分子液体酰胺类物质、组分D为小分子醇类物质。

【技术特征摘要】
1.一种低温型柴油尾气还原剂，其特征在于：由A、B、C、D四种组分组成：组分A为高纯
水，组分B为尿素，组分C为小分子液体酰胺类物质、组分D为小分子醇类物质。
2.根据权利要求1所述的一种低温型柴油尾气还原剂，其特征在于：组分A、B、C和D以一
定的比例溶解、均匀混合得到透明溶液。
3.根据权利要求2所述的一种低温型柴油尾气还原剂，其特征在于：溶液中，组分A质量分
数为40％～70％，组分B质量分数为20％～35％，组分C质量分数为5％～20％，组分D质量
分数为2％～35％。
4.根据权利要求2所述的一种低温型柴油尾气还原剂，其特征在于：在工业级高纯水中加入
尿素，充分搅拌溶解，然后分别添加酰胺类物质和醇类物质，充分搅拌混匀后即得抗低温
尾气还原剂溶液。
5.根据权利要求1所述的一种低温型柴油尾气还原剂，其特征在于，组分C为N,N-二甲基甲
酰胺、N-甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺中的一种或多种。
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【专利技术属性】
技术研发人员：武小满，刘春辉，郭丽丽，李叶，徐岩岩，张洪浩，陈新华，
申请(专利权)人：许昌学院，
类型：发明
国别省市：河南;41