一种含催化剂的车用尿素及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含催化剂的车用尿素及其制备方法，属于汽车尾气处理技术领域。所述的含催化剂的车用尿素包括以下原料：尿素、高纯水、乙醇胺、乙醇、乙二醇、碳酸氢铵、仲醇聚氧乙烯醚、偏钒酸铵、纳米WO3/MoO3‑TiO2。所述的含催化剂的车用尿素是经过制备催化剂、制备尿素溶液以及混合、搅拌等步骤制备而成的。本发明专利技术采用仲醇聚氧乙烯醚、偏钒酸铵、纳米WO3/MoO3‑TiO2构成的补强体系运用在车用尿素中，提高NOx转化率。

Vehicle urea containing catalyst and preparation method thereof

The invention discloses a vehicle urea containing catalyst and a preparation method thereof, belonging to the technical field of automobile exhaust treatment. The automotive urea containing catalyst comprises the following raw materials: urea, high purity water, ethanolamine, ethanol, ethylene glycol, ammonium bicarbonate, sec-alcohol polyoxyethylene ether, ammonium metavanadate, nano WO3/MoO3_TiO2. The automotive urea containing catalyst is prepared by the steps of preparing catalyst, preparing urea solution, mixing and stirring. The reinforcing system composed of secondary alcohol polyoxyethylene ether, ammonium metavanadate and nano WO3/MoO3_TiO2 is used in vehicle urea to improve the conversion of NOx.

【技术实现步骤摘要】
一种含催化剂的车用尿素及其制备方法
本专利技术属于汽车尾气处理
，具体涉及一种含催化剂的车用尿素及其制备方法。
技术介绍
SCR技术是通过强化发动机机内燃烧来降低颗粒物(PM)的生成，然后利用尿素溶液对NOX在SCR催化器上进行催化还原。SCR选择性催化还原系统包括了尿素溶液供应系统、尿素溶液喷射及控制系统、SCR选择催化还原系统等3个部分。尿素溶液存放于车载的专门储存罐内，用泵将尿素溶液喷射向热的发动机尾气，(约300-500℃，满足还原反应条件)。在高温下，尿素溶液气化后分解产生NH3，在催化剂作用下，NH3与尾气中的NOX反应，生成无害的H2O和N2。然而由于尿素分散性差，分解不完全，尿素分解为NH3过程中的中间产物异氰酸(HNCO)易于溶液中尿素或缩二脲反应，生成难以分解三聚氰酸，在更高温度下，三聚氰酸进一步缩合成三聚氰胺。未分解的尿素、三聚氰酸和三聚氰胺等沉积物附着在尾气管道、混合器及SCR催化剂上，改变了原有气体流场，又造成沉积物的进一步聚集，导致SCR系统堵塞。SCR系统堵塞会直接导致汽车油耗增大，尾气排放恶化，严重时会造成发动机损坏。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。中国专利文献“一种具有低温性能的柴油车用尿素溶液及其制备方法(专利号：ZL201710409586.0)”公开了一种具有低温性能的柴油车用尿素溶液，包括以下组份：高纯水40-70份、尿素20-35份、小分子液体醇胺类物质5-25份、小分子液体醇类物质5-40份。该车用尿素溶液具有比普通车用尿素更低的凝固点，但存在尿素分散性差，NOX转化效率不高的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种含催化剂的车用尿素及其制备方法，以解决在中国专利文献“一种具有低温性能的柴油车用尿素溶液及其制备方法(专利号：ZL201710409586.0)”公开的基础上，如何优化组分、用量、方法等，增大尿素分散性，提高NOX转化效率的问题。为了解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种含催化剂的车用尿素，包括以下原料：尿素、高纯水、乙醇胺、乙醇、乙二醇、碳酸氢铵、仲醇聚氧乙烯醚、偏钒酸铵、纳米WO3/MoO3-TiO2；所述的仲醇聚氧乙烯醚、偏钒酸铵、纳米WO3/MoO3-TiO2的重量比为(2.5-3.1)：(1.5-3.2)：(2.3-2.8)。优选地，所述仲醇聚氧乙烯醚、偏钒酸铵、纳米WO3/MoO3-TiO2的重量比为2.8：2：2.5。优选地，所述车用尿素以重量份为单位，包括以下原料：尿素32-38份、高纯水55-68份、乙醇胺6-10份、乙醇2-8份、乙二醇3-6份、碳酸氢铵4-12份、仲醇聚氧乙烯醚2.5-3.1份、偏钒酸铵1.5-3.2份、纳米WO3/MoO3-TiO22.3-2.8份。优选地，所述车用尿素以重量份为单位，包括以下原料：尿素35份、高纯水62份、乙醇胺8份、乙醇6份、乙二醇4份、碳酸氢铵8份、仲醇聚氧乙烯醚2.8份、偏钒酸铵2份、纳米WO3/MoO3-TiO22.5份。本专利技术还提供一种含催化剂的车用尿素的制备方法，包括以下步骤：S1：按重量比取偏钒酸铵加入去离子水配成溶液，再加入纳米WO3/MoO3-TiO2在60-80℃下搅拌2-3h，放入电炉中在500-550℃高温下焙烧0.5-1.5h，然后自然冷却到室温，再次放入电炉中在550-600℃高温下焙烧1-1.5h，自然冷却到室温得到催化剂；S2：在25-30℃下将尿素加入到高纯水中，搅拌使其充分溶解，过滤，配成浓度为32％的溶液，再依次加入乙醇胺、乙醇、乙二醇、碳酸氢铵和仲醇聚氧乙烯醚充分搅拌，过滤，得混合溶液；S3：将步骤S1制得的催化剂加入到步骤S2制得的混合溶液中，于20-40℃下搅拌1-2h，即得含催化剂的车用尿素。优选地，所述步骤S1中偏钒酸铵与去离子水的用量比为1:20-40。优选地，所述步骤S2中所述过滤均依次采用袋式过滤、纳米陶瓷过滤膜过滤。优选地，所述步骤S2中混合溶液含有的不溶物低于1％。本专利技术具有以下有益效果：(1)由实施例1-4和对比例5的数据可见，使用实施例1-4制得的含催化剂的车用尿素的NOx转化率显著高于使用对比例5制得的车用尿素的NOx转化率；同时由实施例1-4的数据可见，实施例4为最优实施例。(2)由实施例1和对比例1-4的数据可见，仲醇聚氧乙烯醚、偏钒酸铵、纳米WO3/MoO3-TiO2在制备含催化剂的车用尿素中起到了协同作用，协同提高了含催化剂的车用尿素的NOx转化率；这是：仲醇聚氧乙烯醚作为一种非离子表面活性剂，具有优良的分散、扩散特性，能够提高尿素的分散性，从而促进尿素的分解反应，产生更多的NH3，增大NOx的转化率；偏钒酸铵作为催化剂，促进NOx与NH3的催化还原反应，进一步提高NOx的转化率；纳米WO3/MoO3-TiO2为催化剂，其中纳米WO3/MoO3为助剂和稳定剂，有助于TiO2的相变；其中WO3为钛基钒系催化剂中重要的助催化剂，有助于提高催化剂的稳定性，MoO3作为催化剂的活性成分，能与WO3形成具备不饱和电子的基团W17Mo29O3，以提高催化剂的催化活性；TiO2晶相由很多微小颗粒组成，呈高均匀分散状态，在TiO2中引入WO3/MoO3助催化剂和活性成分，可增大颗粒之间形成的内孔孔径，从而促进活性组分的分散，增大催化剂与尿素的接触面积，从而增大NOx的转化率；此外，仲醇聚氧乙烯醚还能增大偏钒酸铵和纳米WO3/MoO3-TiO2的比表面积，增大分散度，增大与反应物的接触面积，利于提高NOx的转化率。(3)由对比例6-8的数据可见，仲醇聚氧乙烯醚、偏钒酸铵、纳米WO3/MoO3-TiO2的重量比不在(2.5-3.1)：(1.5-3.2)：(2.3-2.8)范围内时，制得的含催化剂的车用尿素的NOx转化率数值与实施例1-4的数值相差甚大，远小于实施例1-4的数值，与现有技术(对比例5)的数值相当。本专利技术仲醇聚氧乙烯醚、偏钒酸铵、纳米WO3/MoO3-TiO2作为补强体系，实施例1-4控制制备含催化剂的车用尿素时通过添加仲醇聚氧乙烯醚、偏钒酸铵、纳米WO3/MoO3-TiO2的重量比为(2.5-3.1)：(1.5-3.2)：(2.3-2.8)，实现在补强体系中利用仲醇聚氧乙烯醚的分散特性，增大尿素、偏钒酸铵和纳米WO3/MoO3-TiO2的分散性；偏钒酸铵和纳米WO3/MoO3-TiO2催化NOx的还原反应等特点，使得仲醇聚氧乙烯醚、偏钒酸铵、纳米WO3/MoO3-TiO2构成的补强体系在本专利技术的含催化剂的车用尿素中，提高NOx转化率。具体实施方式为更好的理解本专利技术，先采用以下实施例加以说明，以下实施例属于本专利技术的保护范围，但不限制本专利技术的保护范围。所述的含催化剂的车用尿素，包括以下原料：尿素32-38份、高纯水55-68份、乙醇胺6-10份、乙醇2-8份、乙二醇3-6份、碳酸氢铵4-12份、仲醇聚氧乙烯醚2.5-3.1份、偏钒酸铵1.5-3.2份、纳米WO3/MoO3-TiO22.3-2.8份。所述的含催化剂的车用尿素的制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含催化剂的车用尿素，其特征在于，包括以下原料：尿素、高纯水、乙醇胺、乙醇、乙二醇、碳酸氢铵、仲醇聚氧乙烯醚、偏钒酸铵、纳米WO3/MoO3‑TiO2；所述的仲醇聚氧乙烯醚、偏钒酸铵、纳米WO3/MoO3‑TiO2的重量比为(2.5‑3.1)：(1.5‑3.2)：(2.3‑2.8)。

【技术特征摘要】
1.一种含催化剂的车用尿素，其特征在于，包括以下原料：尿素、高纯水、乙醇胺、乙醇、乙二醇、碳酸氢铵、仲醇聚氧乙烯醚、偏钒酸铵、纳米WO3/MoO3-TiO2；所述的仲醇聚氧乙烯醚、偏钒酸铵、纳米WO3/MoO3-TiO2的重量比为(2.5-3.1)：(1.5-3.2)：(2.3-2.8)。2.根据权利要求1所述的含催化剂的车用尿素，其特征在于，所述仲醇聚氧乙烯醚、偏钒酸铵、纳米WO3/MoO3-TiO2的重量比为2.8：2：2.5。3.根据权利要求1所述的含催化剂的车用尿素，其特征在于，所述车用尿素以重量份为单位，包括以下原料：尿素32-38份、高纯水55-68份、乙醇胺6-10份、乙醇2-8份、乙二醇3-6份、碳酸氢铵4-12份、仲醇聚氧乙烯醚2.5-3.1份、偏钒酸铵1.5-3.2份、纳米WO3/MoO3-TiO22.3-2.8份。4.根据权利要求3所述的含催化剂的车用尿素，其特征在于，所述车用尿素以重量份为单位，包括以下原料：尿素35份、高纯水62份、乙醇胺8份、乙醇6份、乙二醇4份、碳酸氢铵8份、仲醇聚氧乙烯醚2.8份、偏钒酸铵2份、纳米WO3/MoO3-TiO22.5份。5.一种根...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：长沙小新新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43