专利名称：一种改善低温性能的尿素还原剂组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种改善低温性能的尿素还原剂组合物，该技术应用到汽车尾气的后处理行业。
背景技术：
未来几年内，全球的汽车生产商，特别是美国和欧洲关于汽车氮氧化物NOX和微粒PM的排放达标方面将强制性地实施一些更严厉的规格，例如，欧5和欧6排放标准。在排放法规的压力下，一方面国外的车用重负荷柴油机正不断进行技术升级和改进，另一方面，选择恰当的后处理技术策略和装备，例如，SCR(Selective Catalytic Reduction)催化转化还原技术，DPF(Diesel Particulate Filter)颗粒捕捉器，DOC(Diesel Oxidation Catalyst)氧化型催化器等。SCR技术的本质是利用尿素在高温下分解出NH3，作为还原剂的NH3和发动机排气中的NOX在催化剂和温度的综合作用下进行反应，理想工况下生成无毒的N2和H20，从而达到净化的目的。目前，欧洲的大多数制造商已经开始采用SCR技术来实现欧4和欧5标准。SCR具有很多优点，例如，可以在排气温度250 550°C的范围内具有50 85% 的NOX去除效率，并能有效降低PM的排放水平；SCR能轻松满足欧4和欧5水平，也具有达到欧6水平的潜力；欧4采用的SCR技术，发动机的燃油耗可降低3 6% ;SCR催化剂不含有贵金属，比成本相对较低；SCR对车用燃油的质量，特别是硫含量不敏感。基于以上分析， SCR后处理技术也最适合中国的车辆状况和车用燃油状况。如果在中国推广应用车载SCR后处理技术，必须解决好尿素还原剂供应、尿素还原剂的剂量、尿素还原剂的雾化喷射、SCR催化剂转换效率、氨气泄露量等至关重要的技术难点。上述各点都涉及到尿素还原剂的问题。在这些问题中，尿素还原剂的冰点是一个关键点。目前，传统的尿素溶液的还原剂冰点均在_11°C左右，这意味着使用SCR技术的车辆冬季向北不能跑过山海关，这对于交通如此发达的今天显然是不可容忍的。解决传统尿素还原剂存在问题的方法，一般都是在传统还原剂溶液系统附加防冻液循环加热或电加热的系统以及保温系统，即增加了加热管回路、温度传感器、保温层等附加零件，不仅每车增加了约1200元的成本，无疑也增加了系统的复杂性，故障率高，此外， 冬天起车时需要车辆空转一定时间，等发动机冷却液的温度上升之后，依靠循环冷却液来融化已经结冰的尿素等缺点。研究发现，开发低冰点还原剂溶液势在必行。检索发现，改善还原剂溶液冰点的研究成果包括日本的专利20090031713 ((ANTIFREEZING UREA SOLUTION FOR UREA SCR SYSTEM AND UREA SCR SYSTEM USING THE SAME》和欧洲的产品Denoxium-30。日本专利20090031713采用的是C1 C7的醇类作为冰点改善剂，其添加量用(水+C1 C7的醇类+尿素)/C1 C7的醇类的添加量的比例来限定， 比值为7/1，理论上计算，假设20°C温度下乙醇的密度为0. 789kg/L，推算醇类的添加量小于10% wt ；如果采用甲醇或乙醇来实施，实际检测表明其冰点并不能达到所描述的-30°C， 推测应该是添加了异丙醇或乙二醇，或者发明者有意隐含了某种成分或加入量；关于这一点20090031713专利的发明者并没有描述。因此，上述发明的核心，不在本发明所描述的权利要求范围内。
发明内容
一种改善低温性能的尿素还原剂组合物，由A组分，B组分和C组分组成；其特征在于组分A为尿素，组分B为铵类，组分C为高纯水；其中，组分A占混合物总质量的25 30份，组分B占混合物总质量的5份 10份，组分C占混合物总质量的60份 70份。组分A的尿素纯度要求高，需采用满足GB/T696-1994《化学试剂-尿素》标准要求的尿素，分子式为C0(NH2)2，有效元素N含量46%，分解温度为131°C 135°C ；组分B 要求为分析纯，或相当纯度的化学产品，是用来部分替代尿素的能释放出NH3的前驱体成分，要求能在发动机排气温度范围内正常分解而不留残余物，推荐的组份B为甲酸铵，其储存化学性质稳定，分子式为NH4HC00，有效元素N含量为21. 67%，在180°C下分解成NH3和 HC00H/C0+H20 ；组分C的水的纯度要求较高，水中的微量有机物、氯离子以及金属离子都是 SCR后处理催化剂的危害物，因此，组分C是高纯度水，是纯净水或蒸馏水再经过逆渗透处理后的3类水质。本发明的积极效果在于对传统的尿素还原剂的组成进行基本的改进，显著改善了纯尿素还原剂溶液的低温性能，具有很高的实用价值。
具体实施例方式实施例1选取高纯度尿素组分k为28份，分析纯甲酸铵组分B为9份，高纯度水组分C为 63份；室温搅拌至全溶后，采用过滤精度为5μπι的滤芯压力过滤，即为本发明的混合物溶液。经测定，混合物溶液冰点_17°C，无味，外观清澈透明，密度为1.062g/cm3，缩二脲含量 0. 03%，杂质元素含量均符合标准要求，塑料相容性满足要求；室温储存4 后，外观、气味无感官可察觉的变化，性能指标检测均合格。在排量为8. 6升的柴油发动机台架上进行ESC工况测试，该还原剂在额定喷量下， 经过SCR后处理器处理后，NOX排放能达到国4要求。实施例2选取高纯度尿素组分k为29份，分析纯甲酸铵组分B为7份，高纯度水组分C为 64份；室温搅拌至全溶后，采用过滤精度为5μπι的滤芯压力过滤，即为本发明的混合物溶液。经测定，混合物溶液冰点_16°C，无味，外观清澈透明，密度为1.063g/cm3，缩二脲含量 0. 03%，杂质元素含量均符合标准要求，塑料相容性满足要求；室温储存4 后，外观、气味无感官可察觉的变化，性能指标检测均合格。在排量为8. 6升的柴油发动机台架上进行ESC工况测试，该还原剂在额定喷量下， 经过SCR后处理器处理后，NOX排放能达到国4要求。实施例3选取高纯度尿素组分A为30份，分析纯甲酸铵组分B为5份，高纯度水组分C为 65份；室温搅拌至全溶后，采用过滤精度为5μπι的滤芯压力过滤，即为本发明的混合物溶液。经测定，混合物溶液冰点_15°C，无味，外观清澈透明，密度为1.064g/cm3，缩二脲含量0. 03%，杂质元素含量均符合标准要求，塑料相容性满足要求；室温储存4 后，外观、气味无感官可察觉的变化，性能指标检测均合格。 在排量为8. 6升的柴油发动机台架上进行ESC工况测试，该还原剂在额定喷量下， 经过SCR后处理器处理后，NOX排放能达到国4要求。
权利要求
1.一种改善低温性能的尿素还原剂组合物，由A组分，B组分，C组分组成；其特征在于组分A为尿素，组分B为铵类，组分C为高纯水；其中，组分A占混合物总质量的25 30份，组分B占混合物总质量的5份 10份，组分C占混合物总质量的60份 70份。
2.根据权利要求1所述的一种改善低温性能的尿素还原剂组合物，其特征在于所述的混合物的铵类组分为甲酸铵。
3.根据权利要求1所述的一种改善低温性能的尿素还原剂组合物，其特征在于所述的混合物的制备方法如下将组分A、组分B和组分C按上述的比例混合，在室温下搅拌至全溶后，过滤即为成品。
全文摘要
本发明涉及一种改善低温性能的尿素还原剂组合物。该溶液由A、B、C三种组分组成。其特征在于组分A为尿素，组分B为铵类，组分C为高纯水。组分A、组份B和组份C以一定的比例混合。同传统的尿素还原剂相比，该产品冰点低于-15℃，适合南方冬季使用。
文档编号F01N3/28GK102213125SQ201110134699
公开日2011年10月12日 申请日期2011年5月24日 优先权日2011年5月24日
发明者邹建波 申请人:辽宁润迪精细化工有限公司