車(chē)用尿素溶液及其開(kāi)發(fā)

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1、402010年增刊(1)安徽化工車(chē)用尿素溶液及其開(kāi)發(fā)石昆東，吳敦飛，盛新(中石化安慶分公司，安徽安慶246002)摘要：車(chē)用尿素溶液是配備SCR系統(tǒng)的柴油車(chē)節(jié)能減排的必須原料，具有良好的市場(chǎng)前景，開(kāi)發(fā)車(chē)用尿素溶液對(duì)安慶石化化肥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整具有重要的意義。探討了尿素溶液及其降低NO排放的機(jī)理，并簡(jiǎn)介了安慶石化在開(kāi)發(fā)車(chē)用尿素溶液方面的相關(guān)工作。關(guān)鍵詞：SCR；車(chē)用尿素溶液；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整；技術(shù)開(kāi)發(fā)中圖分類(lèi)號(hào)：X701文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1008—553X(2010)S1—0040—041引言排放，

2、從而滿(mǎn)足國(guó)Ⅳ排放法規(guī)對(duì)于PM和NO的限制。當(dāng)前全球能源短缺，氣候變暖，環(huán)境保護(hù)形勢(shì)日益嚴(yán)SCR系統(tǒng)主要由SCR催化轉(zhuǎn)化器、尿素罐、尿素溶液供峻。在此大背景下，柴油車(chē)排放的氮氧化物(NO)和顆粒給模塊、計(jì)量器、噴嘴及各種傳感器等組成，其原理為：物(PM)對(duì)人類(lèi)健康及大氣環(huán)境的危害已引起了高度的車(chē)用尿素溶液存放于尿素罐，用壓縮空氣將尿素溶液噴關(guān)注。據(jù)報(bào)道，世界各國(guó)都致力于減少這兩項(xiàng)排放物的灑向熱的發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣，該溶液氣化后產(chǎn)生還原效率高的研究，包括提高燃油品質(zhì)、實(shí)施機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)和尾氣后處氨氣，氨氣與尾

3、氣中的NO在SCR催化器中反應(yīng)，轉(zhuǎn)化理的機(jī)外凈化技術(shù)。就我國(guó)而言，即將實(shí)施的“國(guó)Ⅳ”排放為無(wú)害的水蒸汽和N，同時(shí)吸收了有害的煙氣顆粒。標(biāo)準(zhǔn)意味著車(chē)輛尾氣的排放必須采用更為先進(jìn)的技術(shù)。2．2尿素溶液降低NO排放的機(jī)理大量的試驗(yàn)研究表明，選擇性催化還原技術(shù)(SCR)是目在將NO轉(zhuǎn)化為N和H0的過(guò)程中，涉及的化學(xué)前最適合柴油車(chē)的國(guó)Ⅳ排放解決方案，而這項(xiàng)技術(shù)必須反應(yīng)比較多，也比較復(fù)雜，但主要的反應(yīng)有如下幾個(gè)：利用尿素溶液對(duì)尾氣中的NO進(jìn)行處理，因而車(chē)用尿素NH2一CO—NHrNH3+HNCO(1)溶液成

4、了國(guó)Ⅳ排放解決方案的必備產(chǎn)品。因此，開(kāi)發(fā)合格HNCO+H20_NH3+CO2(2)的高附加值車(chē)用尿素，不僅提供柴油車(chē)尾氣處理劑所需4NH3+4NO+O2=4N2+6H20(3)的原料，滿(mǎn)足國(guó)Ⅳ排放法規(guī)對(duì)于NO和PM的限制，而且2NH3+NO+NO2=2N2+3H2O(4)對(duì)安慶石化化肥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整也具有積極意義。柴油機(jī)排放的氮氧化物中NO含量通常占85％2車(chē)用尿素溶液～95％，因此在NO的催化還原反應(yīng)中化學(xué)方程式(3)是2．1柴油車(chē)排放物及SCR系統(tǒng)簡(jiǎn)介【最主要的反應(yīng)，但是化學(xué)方程式(4)的反應(yīng)

5、優(yōu)先級(jí)比(3)中重型車(chē)用柴油機(jī)的HC、CO、CO排放量比汽油車(chē)高，廢氣中的NO：和一部分NO能夠通過(guò)化學(xué)方程式低，但是排放的NO和PM遠(yuǎn)高于汽油車(chē)，且無(wú)法像汽(4)快速地被消除。經(jīng)過(guò)化學(xué)方程式(3)和(4)的反應(yīng)，大油車(chē)那樣使用三效催化劑而達(dá)到國(guó)Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)。柴油機(jī)部分的NO被轉(zhuǎn)化為無(wú)害的NH，和H20。排放出的NO會(huì)形成毒性很強(qiáng)的光化學(xué)煙霧，對(duì)人的呼發(fā)生選擇性催化還原的直接還原劑是NH而不是吸道及肺造成損害，嚴(yán)重時(shí)能引起肺氣腫，也是導(dǎo)致酸尿素。Urea—SCR的中間產(chǎn)物HNCO比較穩(wěn)定，只有在高

6、溫(300~C500~C)和催化劑的作用下才能進(jìn)一步水解產(chǎn)雨的主要物質(zhì)。PM對(duì)人體呼吸系統(tǒng)有極大的危害，可引起慢性肺病或致癌，也是引起城市灰霾天氣的重要原生NH。SCR催化劑是SCR還原技術(shù)的核心，因此催化因。鑒于此，國(guó)Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此作了嚴(yán)格的限制，相對(duì)于劑的活性對(duì)提高整個(gè)SCR系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化效率至關(guān)重要。鈣、鐵、銅、鉀等金屬離子可以使Urea—SCR系統(tǒng)的國(guó)Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)：PM下降了80％，NO下降了50％。SCR技術(shù)路線(xiàn)是通過(guò)優(yōu)化噴油和燃燒過(guò)程，盡量在V：odwo一TiO催化劑中毒失活，降低了NO的

7、轉(zhuǎn)化率。圖1為各種金屬元素對(duì)催化劑的失活作用，從圖1可機(jī)內(nèi)控制微粒的產(chǎn)生，在機(jī)外后處理過(guò)程中，采用還原劑尿素溶液對(duì)氮氧化物進(jìn)行選擇性催化還原，降低NO知，鉀元素的影響最為突出，其存在使催化劑失活，導(dǎo)致作者簡(jiǎn)介：石日東(1965一)，男，高級(jí)工程師，1991年畢業(yè)于華東理工大學(xué)，長(zhǎng)期從事石油化工及煤氣化的技術(shù)開(kāi)發(fā)工作，0556—5377285，Shihandong@sohu．corn。2010年增刊(1)安徽化工4l氟氳化物鵝堿率恤一芒氮氯!I化I^協(xié)薹攜E礞d率d口1擘xoN．1u氮氧化物消減率

8、(DeNO)下降至10％以下。圖2為不同5200萬(wàn)噸計(jì)，全部采用SCR技術(shù)，則需要車(chē)用尿素260濃度的鉀元素的存在對(duì)催化劑的失活作用，可見(jiàn)，隨著萬(wàn)噸，近期有三分之一采用，年消費(fèi)量即可達(dá)到86萬(wàn)鉀元素濃度的增加，DeNO~下降明顯。所以為保護(hù)噸，市場(chǎng)前景非常廣闊。由于車(chē)用尿素溶液含水量很高，Urea—SCR系統(tǒng)的催化劑，提高氮氧化物消減率，應(yīng)該嚴(yán)預(yù)計(jì)柴油車(chē)尾氣處理劑產(chǎn)品不會(huì)成為國(guó)際貿(mào)易產(chǎn)品，但格控制車(chē)用尿素溶液中以上金屬元素的含量。是制備柴油車(chē)尾氣處理劑的成套生產(chǎn)技術(shù)則可望向廣大發(fā)展中國(guó)家出口。目