车用尿素

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1、车用尿素溶液介绍车用尿素溶液介绍贾永帅贾永帅 2011.4.152011.4.15 1、柴油机车尾气介绍 2、SCR技术介绍 3、车用尿素 4、前景目录汽、柴油发动机主要性能对比 性能性能发动机发动机压缩比压缩比热效率热效率%燃料消耗率燃料消耗率（载货车）（载货车）%污物污物排放排放转速转速车体车体重量重量噪音噪音震动震动汽车汽车成本成本汽油机汽油机71220301.5多多CO、HC高高轻轻弱弱低低柴油机柴油机162730401.0多多NOXPM稍低稍低稍重稍重稍重稍重稍高稍高1、柴油机车尾气介绍通常柴油发动机热效率比汽油发动机高通常柴油发动机热效率比汽油发动机高 30%1、柴油机车尾气介绍汽

2、、柴油车尾气排放物水平比较排放物排放物汽油车汽油车柴油车柴油车PM（颗粒物排放）（颗粒物排放）110NOX13CO210.75CO10.5CH10.51、柴油机车尾气介绍柴油机排放中柴油机排放中NOx与与PM的互逆性的互逆性1、柴油机车尾气介绍科学研究表明：科学研究表明：PM排放可使人致癌。排放可使人致癌。NOx排放可形成光化学烟雾和酸雨。当空气中排放可形成光化学烟雾和酸雨。当空气中NOx浓度浓度超过万分之一时，就会使人因肺水肿而致死。超过万分之一时，就会使人因肺水肿而致死。结论：必须控制汽车尾气的排放，尤其是柴油汽车尾气结论：必须控制汽车尾气的排放，尤其是柴油汽车尾气 PM和和NOx的排放量

3、。的排放量。下面我们就将介绍一下各国对柴油汽车尾气排放的要求。下面我们就将介绍一下各国对柴油汽车尾气排放的要求。1、柴油机车尾气介绍1、柴油机车尾气介绍u从2012年1月1日起我国新产重型柴油车必须满足国排放标准要求。SCR技术是实现重型柴油车国排放的主流技术路线。因此，柴油车尾气处理液将具有广阔的市场前景。u目前，国内柴油车尾气处理液仅有北京、深圳地标。1、柴油机车尾气介绍 车用尿素的学名是柴油机尾气处理液，应用于柴油发动机柴油发动机中。它是一种使用在SCR技术中，用来减少柴油车尾气中的氮氧化物污染的液体。要了解车用尿素，我们就要先了解什么是SCR技术。2、SCR技术 Selective （

4、选择性）Catalytic （催化）Reduction （还原）2.1、SCR技术原理 SCRSCR技术也叫技术也叫SCRSCR脱硝技术。脱硝技术。是利用是利用还原还原剂（剂（NHNH3 3）在）在催化催化剂作用下有剂作用下有选选择性择性地与烟气中的氮氧化物（地与烟气中的氮氧化物（NONOx x，主要是，主要是NO NO 和和NONO2 2）发生化学反应，生成无害的）发生化学反应，生成无害的N N2 2和和H H2 2O O，从而脱除烟气中，从而脱除烟气中NONOx x 的方法。的方法。2.1、SCR技术原理还原原理还原原理 采用尿素水溶液（也可以用液态氨或氨水）作为采用尿素水溶液（也可以用液

5、态氨或氨水）作为还原剂。还原剂。尿素溶液在高温下分解成尿素溶液在高温下分解成NHNH3 3和和COCO2 2 实际的还原剂为实际的还原剂为NHNH3 3 将废气中的将废气中的NONOx x 还原成还原成N N2 2和和H H2 2O O2.1 SCR技术原理还原原理还原原理 首先，尿素在高温下分解为NH3（或直接用液态NH3）然后NH3在催化剂的作用和氮氧化物下发生下列反应NH2CONH2+H2ONH3+CO2 200-300 2.1 SCR技术原理2.1 SCR技术原理 几种还原剂的对比：液氨2.1 SCR技术原理 几种还原剂的对比：液氨2.1 SCR技术原理 几种还原剂的对比：氨水2.1

6、SCR技术原理 几种还原剂的对比：尿素 尿素做还原剂的特点:易潮解 制氨过程中会产生温室气体CO2 安全性好，特别是位于人口密集的电厂催化剂催化剂2.1 SCR技术原理 选择性选择性催化剂应该避免NH3被氧化成为NO4NH3+5O2=4NO+5H2O2.1 SCR技术原理2.1 SCR技术原理 SCR系统的运行过程是：当发现排气管中有氮氧化物时，尿素罐自动喷出柴油机尾气处理液，柴油机尾气处理液和氮氧化物在SCR催化反应罐中发生氧化还原反应，生成无污染的氮气和水蒸气排出。2.1 SCR技术原理 20072007年度全国总年度全国总NOXNOX排放排放1797.81797.8万吨，其中生活源产生万

7、吨，其中生活源产生58.258.2万吨，占万吨，占3.23.2；汽车源产生；汽车源产生549.6549.6万吨，占万吨，占30.630.6。其余其余11901190万吨，占万吨，占66.266.2，都是燃煤排放，主要是燃煤发，都是燃煤排放，主要是燃煤发电、工业窑炉等。电、工业窑炉等。我国火电厂排放的氮氧化物一直未进行总量控制，其排放我国火电厂排放的氮氧化物一直未进行总量控制，其排放量随着火电机组装机容量的增加，也助推了酸雨的形成。量随着火电机组装机容量的增加，也助推了酸雨的形成。根据专家预测，我国氮氧化物产生量根据专家预测，我国氮氧化物产生量20002000年为年为1880 1880 万吨万吨

8、，2005 2005 年将增加到年将增加到2200 2200 万吨，万吨，2010 2010 年为年为24202420万吨，万吨，2020 2020 年为年为2668 2668 万吨。万吨。NONOx x的产生：火电约占的产生：火电约占4040；汽车；汽车约占约占3030；其它约占；其它约占3030。2.1 SCR技术应用 国家环境保护“十一五”规划明确指出：“继续开展氮氧化物控制研究，加快氮氧化物控制技术开发与示范，将NOx纳入污染源监测和统计范围，为实施总量控制创造条件。”“实施酸雨和SO2污染防治规划，重点控制高架源的SO2和NOx排放。”“新（扩）建燃煤电厂除国家规定的特低硫煤坑口电厂

9、外，必须同步建设脱硫设施并预留脱硝场地。”火电厂氮氧化物排放控制是自2003年颁布火电厂大气污染物排放标准（GB132232003）后逐步开始的。据不完全统计，到目前为止约有90多家电厂的近200台总装机容量为1.05亿kW的机组已通过环评，截至2008 年底，全国约有200 多台套火电机组安装了烟气脱硝装置。已建、在建或拟建的火电厂烟气脱硝项目达到5745万kW装机容量，主要分布在北京、上海、江苏、浙江、广东、山西、湖南等省（市）。所采用的工艺技术主要是选择性催化还原法（SCR），约占96，非选择性还原催化法（SNCR）只占4。2.1 SCR技术应用1.4 SCR技术的应用车用车用SCR设备

10、设备2.1 SCR技术应用2.1 SCR技术应用 刚才我们简单的介绍SCR技术的原理和应用。现在，我们来探讨一下今天的重点，SCR技术里面的还原剂-尿素溶液。2.1 SCR技术应用3、车用尿素 车用尿素的组成成分为：32.5%的尿素和67.5%的去离子水。尿素：尿素学名为碳酰胺。分子量为60.06，氮含量为 46.65%，尿素存在于人类和哺乳动物的尿液中，是蛋白质新陈代谢后元素氮的最终产物。尿素的分子式结构：3、车用尿素 尿素的物理性质：尿素的物理性质：纯尿素为无色、无味结晶体 常压下熔点132.7、密度为1.355g/cm3 20尿素饱和水溶液密度为1.146 g/cm3 尿素易吸湿尿素的化

11、学性质尿素的化学性质 加热尿素水溶液温度高于130时，尿素直接水解为氨和二氧化碳。（NH2）2CO+H2O 2NH3+CO2（此性质被用于车用尿素溶液）3、车用尿素尿素溶液浓度与结晶点的对应关系图3、车用尿素 去离子水是指除去了呈离子形式杂质后的纯水。国际标准化组织ISO/TC 147规定的“去离子”定义为“去离子水完全或不完全地去除离子物质，主要指采用离子交换树脂处理方法。”现在的工艺主要采用RO反渗透的方法制取。应用离子交换树脂去除水中的阴离子和阳离子，但水中仍然存在可溶性的有机物，可以污染离子交换柱从而降低其功效，去离子水存放后也容易引起细菌的繁殖。3、车用尿素2、车用尿素3、车用尿素

12、1、国外车用尿素（AdBlue)生产流程：国外车用尿素需求量大，已经形成产业规模，车用尿素主要由大型化工企业生产，象挪威的YARA公司年产50万吨车用尿素溶液，其生产流程如下：3、车用尿素2、国内车用尿素生产流程：目前国内车用尿素没有大的化工企业生产，只有小化工企业根据需求在工业尿素基础上进行提纯处理少量生产，其流程如下：由于车用尿素为31.8-33.2%的尿素水溶液，因此，车用尿素的生产流程主要包括尿素提纯、水处理、和配置溶液3个阶段。1）尿素提纯流程：国内车用尿素主要是从工业尿素提纯得来，其主要原理是：在温度 70-75时，尿素在水溶液中发生水解。在温度 30 以下时，尿素重新从水溶液中结

13、晶出来。35工业尿工业尿素素水解水解温度保温度保持持70尿素溶尿素溶液液温度降低到温度降低到30以下以下尿素再结晶尿素再结晶经脱水处经脱水处理理车用尿车用尿素素 35底层溶底层溶液液回收以普通尿素回收以普通尿素再销售再销售3、车用尿素2）水处理流程：）水处理流程：车用尿素溶液对杂质控制严格，由于普通自来水含有无机盐、氯化物等其他微量元素，因此不能直接用来配置车用尿素溶液，必须经过处理达到要求才能用于尿素溶液配制。由于自来水在生产过程中使用了各种杀菌化学制剂，不宜处理干净，因此，一般采用深层地下水，经过处理后得到符合要求的软水。深层底深层底下水下水沙石沙石过滤过滤活性炭活性炭过滤过滤离子离子软化

14、软化膜过滤（微滤、膜过滤（微滤、纳米过滤、超滤、纳米过滤、超滤、渗析、反渗透、渗析、反渗透、电渗析）电渗析）合格合格用水用水3、车用尿素3）配置尿素溶液流程：）配置尿素溶液流程：根据需要进行计算配比，将适量的软水和提纯后的尿素在容器中经充分混合溶解，再进行灌装。提纯后提纯后尿素尿素处理后处理后软水软水混合混合溶解溶解灌装灌装3、车用尿素1、目前车用尿素溶液的标准主要有：国外标准：国外标准：国际标准化组织：ISO 22241-1:2006 日本标准：JIS K 2247-1：2005 德国标准：DIN 70070:2005 国内标准：国内标准：北京地标：DB11/552-2008 深圳：车用尿素

15、溶液（AUS 32）特区技术规范。国家：尚无标准，也没有编制计划4、车用尿素检验规范4、车用尿素检验规范39 北京地方标准综合了国外北京地方标准综合了国外3个标准的要求，与日本标准较接近，同时增加了氯化物的个标准的要求，与日本标准较接近，同时增加了氯化物的 要求。深圳则完全采用要求。深圳则完全采用ISO的标准，仅在醛一项上有所放宽。的标准，仅在醛一项上有所放宽。3、各成分技术指标确定说明：、各成分技术指标确定说明：1）尿素含量）尿素含量 尿素含量直接影响NOx的催化效率和尿素溶液的凝固点。在SCR还原系统中，尿素溶液的浓度是关键因素之一，过高或过低的浓度不仅不能提高NOx的转化效率，反而会造成

16、氨气的滑失（过高的NH3/NOx比造成的氨气漏失），形成二次污染物氨气。欧洲大部分柴油车生产商倾向于使用尿素浓度为32.5%的尿素水溶液作为还原剂，还因为此浓度的车用尿素溶液结晶点最低。4、车用尿素检验规范4、车用尿素检验规范浓度与折光率的关系浓度与折光率的关系 2 2）密度：）密度：车用尿素溶液密度与浓度密切相关，在一定温度下尿素溶液的浓度与密度具有一一对应的关系，且随浓度增大而增大（见右图）。检测密度有助于辅助验证车用尿素溶液的浓度和质量。3）折光率：）折光率：车用尿素溶液密度与折光率也密切相关，与密度类似，在一定温度下尿素溶液的折光率与浓度也有着一一对应的关系，且随浓度增大而增大（见右图

17、）。测量折光率有助于进一步辅助验证车用尿素溶液的浓度和质量。利用标准尿素溶液及样品的折光率可计算尿素溶液浓度。浓度与密度的关系浓度与密度的关系 4）碱度 尿素在酸、碱、酶作用下（酸、碱需加热）能水解产生氨，碱度太高说明部分尿素不纯或已经分解，该项指标控制的是尿素中氨的含量。5）缩二脲 尿素的生产过程中会产生副产物缩二脲，其次，若存储不当，尿素溶 液易缩合为缩二脲。缩二脲做为尿素溶液中的杂质，应该严格控制6）不溶物 不溶物是尿素溶液中的不溶于水的杂质，其存在对尿素溶液的输液管道和喷嘴具有堵塞的危害。7）醛类（以HCHO计）甲醛作为车用尿素溶液的杂质，也应当加以严格控制。4、车用尿素检验规范4、车

18、用尿素检验规范438）磷酸盐）磷酸盐 磷及磷酸盐由于能使Urea-SCR系统的催化剂中毒失活，因此需严格控制。各种元素对各种元素对V2O5/WO3TiO2催化剂的失活作用催化剂的失活作用 不同浓度的不同浓度的K对对V2O5/WO3TiO2催化剂的失活作用催化剂的失活作用 9）金属离子（钙、铁、铜、锌、铬、镍、镁、钠、钾、铝）金属离子（钙、铁、铜、锌、铬、镍、镁、钠、钾、铝）金属离子（钙、铁、铜、锌、铬、镍、镁、钠、钾、铝）作为车用尿素中的杂质，对SCR系统的催化剂具有毒害作用，影响SCR还原的转化效率，应该严格控制这些指标。4、车用尿素检验规范4、国内测试方法与ISO 22241-2:2006的对比：4、车用尿素检验规范6、车用尿素与工业尿素对比分析：、车用尿素与工业尿素对比分析：车用尿素标准明显高车用尿素标准明显高于工业、农业标准。于工业、农业标准。车用尿素标准对杂质车用尿素标准对杂质的要求要严格的多，但可的要求要严格的多，但可以通过对工业尿素的再提以通过对工业尿素的再提纯而获得。纯而获得。调和时去离子水的温度的控制 车间清洁度-化验指标 加温设备 灌装方式5、关于规模生产的思考 Over，谢谢！