车用尿素溶液及其开发.pdf

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1、402010年增刊(1)安徽化工车用尿素溶液及其开发石昆东，吴敦飞，盛新(中石化安庆分公司，安徽安庆246002)摘要：车用尿素溶液是配备SCR系统的柴油车节能减排的必须原料，具有良好的市场前景，开发车用尿素溶液对安庆石化化肥产品结构调整具有重要的意义。探讨了尿素溶液及其降低NO排放的机理，并简介了安庆石化在开发车用尿素溶液方面的相关工作。关键词：SCR；车用尿素溶液；产品结构调整；技术开发中图分类号：X701文献标识码：A文章编号：1008—553X(2010)S1—0040—041引言排放，从而满足国Ⅳ排

2、放法规对于PM和NO的限制。当前全球能源短缺，气候变暖，环境保护形势日益严SCR系统主要由SCR催化转化器、尿素罐、尿素溶液供峻。在此大背景下，柴油车排放的氮氧化物(NO)和颗粒给模块、计量器、喷嘴及各种传感器等组成，其原理为：物(PM)对人类健康及大气环境的危害已引起了高度的车用尿素溶液存放于尿素罐，用压缩空气将尿素溶液喷关注。据报道，世界各国都致力于减少这两项排放物的洒向热的发动机尾气，该溶液气化后产生还原效率高的研究，包括提高燃油品质、实施机内净化技术和尾气后处氨气，氨气与尾气中的NO在SCR催化器中反

3、应，转化理的机外净化技术。就我国而言，即将实施的“国Ⅳ”排放为无害的水蒸汽和N，同时吸收了有害的烟气颗粒。标准意味着车辆尾气的排放必须采用更为先进的技术。2．2尿素溶液降低NO排放的机理大量的试验研究表明，选择性催化还原技术(SCR)是目在将NO转化为N和H0的过程中，涉及的化学前最适合柴油车的国Ⅳ排放解决方案，而这项技术必须反应比较多，也比较复杂，但主要的反应有如下几个：利用尿素溶液对尾气中的NO进行处理，因而车用尿素NH2一CO—NHrNH3+HNCO(1)溶液成了国Ⅳ排放解决方案的必备产品。因此，开发合

4、格HNCO+H20_NH3+CO2(2)的高附加值车用尿素，不仅提供柴油车尾气处理剂所需4NH3+4NO+O2=4N2+6H20(3)的原料，满足国Ⅳ排放法规对于NO和PM的限制，而且2NH3+NO+NO2=2N2+3H2O(4)对安庆石化化肥产品结构调整也具有积极意义。柴油机排放的氮氧化物中NO含量通常占85％2车用尿素溶液～95％，因此在NO的催化还原反应中化学方程式(3)是2．1柴油车排放物及SCR系统简介【最主要的反应，但是化学方程式(4)的反应优先级比(3)中重型车用柴油机的HC、CO、CO排放量比

5、汽油车高，废气中的NO：和一部分NO能够通过化学方程式低，但是排放的NO和PM远高于汽油车，且无法像汽(4)快速地被消除。经过化学方程式(3)和(4)的反应，大油车那样使用三效催化剂而达到国Ⅳ排放标准。柴油机部分的NO被转化为无害的NH，和H20。排放出的NO会形成毒性很强的光化学烟雾，对人的呼发生选择性催化还原的直接还原剂是NH而不是吸道及肺造成损害，严重时能引起肺气肿，也是导致酸尿素。Urea—SCR的中间产物HNCO比较稳定，只有在高温(300~C500~C)和催化剂的作用下才能进一步水解产雨的主要物质

6、。PM对人体呼吸系统有极大的危害，可引起慢性肺病或致癌，也是引起城市灰霾天气的重要原生NH。SCR催化剂是SCR还原技术的核心，因此催化因。鉴于此，国Ⅳ排放标准对此作了严格的限制，相对于剂的活性对提高整个SCR系统的转化效率至关重要。钙、铁、铜、钾等金属离子可以使Urea—SCR系统的国Ⅲ排放标准：PM下降了80％，NO下降了50％。SCR技术路线是通过优化喷油和燃烧过程，尽量在V：odwo一TiO催化剂中毒失活，降低了NO的转化率。图1为各种金属元素对催化剂的失活作用，从图1可机内控制微粒的产生，在机外后处

7、理过程中，采用还原剂尿素溶液对氮氧化物进行选择性催化还原，降低NO知，钾元素的影响最为突出，其存在使催化剂失活，导致作者简介：石日东(1965一)，男，高级工程师，1991年毕业于华东理工大学，长期从事石油化工及煤气化的技术开发工作，0556—5377285，Shihandong@sohu．corn。2010年增刊(1)安徽化工4l氟氲化物鹅碱率恤一芒氮氯!I化I^协薹携E礞d率d口1擘xoN．1u氮氧化物消减率(DeNO)下降至10％以下。图2为不同5200万吨计，全部采用SCR技术，则需要车用尿素260浓

8、度的钾元素的存在对催化剂的失活作用，可见，随着万吨，近期有三分之一采用，年消费量即可达到86万钾元素浓度的增加，DeNO~下降明显。所以为保护吨，市场前景非常广阔。由于车用尿素溶液含水量很高，Urea—SCR系统的催化剂，提高氮氧化物消减率，应该严预计柴油车尾气处理剂产品不会成为国际贸易产品，但格控制车用尿素溶液中以上金属元素的含量。是制备柴油车尾气处理剂的成套生产技术则可望向广大发展中国家出口。目