一种用于高纯车用尿素生产的膜净化系统的制作方法

1.本实用新型涉及化工产品技术领域，具体涉及一种用于高纯车用尿素生产的膜净化系统。


背景技术：

2.目前，随着科学技术的发展，汽车的用量越来越普及，车用尿素是重型柴油车达到国四排放标准的必备产品。车用尿素是指尿素浓度为32.5%且溶剂为超纯水的尿素水溶液，原料为尿素晶体和超纯水。重型卡车、客车等柴油车要达到国四排放标准，在尾气处理上就要选用适合的scr系统，而这项系统必须利用尿素溶液对尾气中的氮氧化物进行处理。因此，车用尿素溶液成了重型卡车及客车达到国四排放标准的必备产品，车用尿素液是由成分为32.5%的高纯尿素和67.5%的去离子水组成的高纯度透明液体，有淡淡的氨水气味。如果溅出，水分蒸发并形成结晶。车用尿素液用于配有scr系统的轿车、卡车、客车和重型非道路使用柴油发动机车辆，是scr技术中必须要用到的消耗品，与scr催化剂一起将柴油发动机排放的有害氮氧化物转换成无害的水蒸气和氮。
3.目前国内车用尿素的生产原理为：利用工业一级尿素，（将工业尿素放入温度高达70℃的纯净水中，令尿素进行水解，当尿素水解完成之后，在将水温将至30℃，尿素则会结晶，尿素每结晶一次，结晶体中尿素纯度则会增加一部分，再将所提取尿素晶体按照一定比例倒入水溶液中混合，目前我国采用的车用尿素制作方法为先购买工业一级尿素，随后对其进行水解、结晶、提纯、制作。通过该种方法使尿素浓度达到车用尿素标准尿素浓度，但该方法不仅需要企业消耗大量资金购买工业一级尿素，还需要在车用尿素制作过程中消耗大量的电力资源，并且多介质过滤器需要在车用尿素结晶过程中排放其中的氨、二氧化碳等废物，且需要为其提供含有一定浓度甲醛的环境才能够完全生产出scr技术符合标准额车用尿素。
4.伴随着车辆升级到国六时代，车用尿素的使用量成井喷式增长，并且对车用尿素质量要求也越来越高。车用尿素加入尿素泵就有品质传感器检测浓度，后期也有多个传感器进行尾气质量检测，对于不达标的车辆限扭限速，而且纯度偏低的车用尿素使用后造成的系统维护成本增加，为了广大卡友省心省钱，需要进一步提升车用尿素的纯度。
5.因此，需要提供一种用于高纯车用尿素生产的膜净化系统，以解决上述现有存在的问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本实用新型提供一种用于高纯车用尿素生产的膜净化系统，全程密闭生产，避免二次污染，且生产过程不会产生氨、二氧化碳等废物，保护环境。另外，还保证车用尿素产品含量稳定在32.5%
±
0.1% ，缩二脲的含量在0.15-0.2%之间，不溶物的含量低于10mg/kg。
7.为达到上述技术效果，本实用新型提供一种用于高纯车用尿素生产的膜净化系
统，采用如下技术方案：
8.一种用于高纯车用尿素生产的膜净化系统，包括：
9.超纯水制备装置，所述超纯水制备装置用于制备超纯水；
10.高纯液尿制备装置，所述高纯液尿制备装置用于将液态尿素溶液过滤并备用，所述高纯液尿制备装置包括用于过滤液态尿素的第二超滤膜机构；
11.混合装置，所述混合装置与超纯水制备装置和高纯液尿制备装置连接，将超纯水制备装置制备的超纯水和高纯液尿制备装置过滤后的高纯液尿混合并经过多级过滤后制得车用尿素，所述混合装置包括与第二超滤膜机构的出口和超纯水制备装置的出口通过管道连接的反应釜、与反应釜的出口通过管道连接且用于将混合后的液体进行过滤的第三超滤膜机构、与第三超滤膜机构的出口通过管道连接的第四超滤膜机构、与第四超滤膜机构的出口通过管道连接的纳滤膜机构、与纳滤膜机构的出口连接的产品罐。
12.进一步的，所述超纯水制备装置包括与原水箱的出口通过管道连接的第一过滤体、与第一过滤体的出口通过管道连接的一级水箱、与一级水箱的出口连接且进行二次过滤的第二过滤体、与第二过滤体的出口连接的二级水箱、与二级水箱的出口通过管道连接的第三过滤体、与第三过滤体的出口通过管道连接的产品水箱，所述产品水箱的出口通过管道与反应釜的进口连接。
13.进一步的， 所述第一过滤体包括与原水箱的出口通过管道连接的多介质过滤器、与多介质过滤器的出口通过管道连接的第一超滤膜机构、与第一超滤膜机构的出口通过管道连接的一级保安过滤器、与一级保安过滤器的出口通过管道连接的一级反渗透膜机构，所述一级反渗透膜机构的出口通过管道与一级水箱连接，所述第一超滤膜机构上设有用于加入阻垢剂的加药机构。
14.进一步的，所述第二过滤体包括与一级水箱的出口通过管道连接的二级反渗透膜机构，所述二级反渗透膜机构的出口与二级水箱的进口连接。
15.进一步的， 所述第三过滤体包括与二级水箱的出口通过管道连接的离子交换膜机构，所述离子交换膜机构的出口与产品水箱的进口连接。
16.进一步的，所述第一超滤膜机构、第二超滤膜机构、第三超滤膜机构和第四超滤膜机构均采用超滤膜设备，所述超滤膜设备包括壳体、位于壳体左侧的进液管、位于壳体内部的筒体、位于筒体外表面的若干过滤腔、位于筒体上和过滤腔内部的通孔、与筒体的右端固定连接且右端位于壳体外部的排液管，所述壳体内的水经过过滤腔和通孔进入筒体内，然后经过排液管排出。
17.进一步的，所述过滤腔的侧壁采用超滤膜材质，若干过滤腔沿筒体的长度方向均匀分布。
18.本实用新型的上述技术方案至少包括以下有益效果：
19.1、本实用新型生产全程密闭生产，避免二次污染，且生产过程不会产生的氨、二氧化碳等废物，保护环境；
20.2、本实用新型生产过程中不需要提供含浓度甲醛环境，避免环境的污染，同时避免含浓度甲醛环境外泄而对人们造成危险的现象发生；
21.3、本实用新型不需要消耗大量资金购买工业一级尿素，节约生产的成本；
22.4、本实用新型通过采用八道膜净化工艺，生产出的高纯车用尿素溶液纯净度是国
家标准的2倍，车用尿素溶液的纯净度高，生产效果好。
附图说明
23.图1为本实用新型实施例中结构示意图；
24.图2为本实用新型实施例中超纯水制备装置与高纯液尿制备装置的连接结构示意图；
25.图3为本实用新型实施例中超滤膜设备的结构示意图；
26.图4为a-a方向的剖面图。
27.图中：
28.1、超纯水制备装置；
29.101、原水箱；102、多介质过滤器；103、第一超滤膜机构；104、加药机构；105、一级保安过滤器；106、一级反渗透膜机构；107、一级水箱；108、二级反渗透膜机构；109、二级水箱；110、离子交换膜机构；111、产品水箱；
30.2、高纯液尿制备装置；
31.201、第二超滤膜机构；
32.3、混合装置；
33.301、反应釜；302、第三超滤膜机构；303、第四超滤膜机构；304、纳滤膜机构； 305、产品罐；
34.4、进液管；5、壳体；6、过滤腔；7、筒体；8、排液管；9、通孔。
具体实施方式
35.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图1-4，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
36.实施例1：
37.如图1-4所示：一种用于高纯车用尿素生产的膜净化系统，包括超纯水制备装置1、高纯液尿制备装置2和混合装置3，超纯水制备装置1用于制备超纯水；高纯液尿制备装置2用于将液态尿素溶液过滤并备用；混合装置3与超纯水制备装置1和高纯液尿制备装置2连接，将超纯水制备装置1制备的超纯水和高纯液尿制备装置2过滤后的液态尿素混合并经过多级过滤后制得车用尿素，本实用新型不需要消耗大量资金购买工业一级尿素，节约生产的成本；本实用新型生产全程密闭生产，避免二次污染，且生产过程不会产生的氨、二氧化碳等废物，保护环境；本实用新型生产过程中不需要提供含浓度甲醛环境，避免环境的污染，同时避免含浓度甲醛环境外泄而对人们造成危险的现象发生。
38.高纯液尿制备装置2包括用于过滤液态尿素的第二超滤膜机构201；液态尿素的质量分数浓度为50%
±
1%，第二超滤膜机构201对液态尿素中的细菌、胶体、悬浮物、蛋白质等大分子物质进行过滤，过滤后的高纯液尿和超纯水在混合装置3中进行混合。
39.混合装置3包括与第二超滤膜机构201的出口和超纯水制备装置1的出口通过管道连接的反应釜301、与反应釜301的出口通过管道连接且用于将混合后的液体进行过滤的第
三超滤膜机构302、与第三超滤膜机构302的出口通过管道连接的第四超滤膜机构303、与第四超滤膜机构303的出口通过管道连接的纳滤膜机构304、与纳滤膜机构304的出口连接的产品罐305，混合后尿素溶液质量分数浓度控制在32.5%
±
0.1%范围内，混合后尿素溶液再依次通过第三超滤膜机构302和第四超滤膜机构303，对大分子物质进行充分过滤，经过第三超滤膜机,302和第四超滤膜机构303处理后的尿素含量符合国家标准要求，但缩二脲的含量还比较高，为了更彻底去除车用尿素溶液中缩二脲，将经过第四超滤膜机构303处理后的尿素再次经过分子量小于缩二脲分子量的纳滤膜进行物料分离，从而使车用尿素溶液更纯。
40.超纯水制备装置1包括与原水箱101的出口通过管道连接第一过滤体、与第一过滤体的出口通过管道连接的一级水箱107、与一级水箱107的出口连接且进行二次过滤的第二过滤体、与第二过滤体的出口连接的二级水箱109、与二级水箱109的出口通过管道连接的第三过滤体、与第三过滤体的出口通过管道连接的产品水箱111，产品水箱111的出口通过管道与反应釜301的进口连接，自来水经过第一过滤体、第二过滤体和第三过滤体的过滤后得到产品超纯水，以备使用。第一过滤体包括与原水箱101的出口通过管道连接的多介质过滤器102、与多介质过滤器102的出口通过管道连接的第一超滤膜机构103、与第一超滤膜机构103的出口通过管道连接的一级保安过滤器105、与一级保安过滤器105的出口通过管道连接的一级反渗透膜机构106，一级反渗透膜机构106的出口通过管道与一级水箱107连接的，第一超滤膜机构103上安装有用于加入阻垢剂的加药机构104，加药机构本身的形状、构造有多种选择，本领域技术人员可根据实际需要进行选择，不在这里做进一步赘述。第二过滤体包括与一级水箱107的出口通过管道连接的二级反渗透膜机构108，二级反渗透膜机构的出口与二级水箱109的进口连接。第三过滤体包括与二级水箱的出口通过管道连接的离子交换膜机构110，离子交换膜机构110的出口与产品水箱111的进口连接，多介质过滤器102、加药机构104、一级保安过滤器105、一级反渗透膜机构106、二级反渗透膜机构108和离子交换膜机构110均采用现有市场售卖的产品。
41.实施例2：
42.如图1-4所示：一种用于高纯车用尿素生产的膜净化系统，包括超纯水制备装置1、高纯液尿制备装置2和混合装置3，超纯水制备装置1用于制备超纯水；高纯液尿制备装置2用于将液态尿素溶液过滤并备用；混合装置3与超纯水制备装置1和高纯液尿制备装置2连接，将超纯水制备装置1制备的超纯水和高纯液尿制备装置2过滤后的液态尿素混合并经过多级过滤后制得车用尿素，本实用新型不需要消耗大量资金购买工业一级尿素，节约生产的成本；本实用新型生产全程密闭生产，避免二次污染，且生产过程不会产生的氨、二氧化碳等废物，保护环境；本实用新型生产过程中不需要提供含浓度甲醛环境，避免环境的污染，同时避免含浓度甲醛环境外泄而对人们造成危险的现象发生。
43.高纯液尿制备装置2包括用于过滤液态尿素的第二超滤膜机构201；液态尿素的质量分数浓度为50%
±
1%，第二超滤膜机构201对液态尿素中的细菌、胶体、悬浮物、蛋白质等大分子物质进行过滤，过滤后的高纯液尿和超纯水在混合装置3中进行混合。
44.混合装置3包括与第二超滤膜机构201的出口和超纯水制备装置1的出口通过管道连接的反应釜301、与反应釜301的出口通过管道连接且用于将混合后的液体进行过滤的第三超滤膜机构302、与第三超滤膜机构302的出口通过管道连接的第四超滤膜机构303、与第
四超滤膜机构303的出口通过管道连接的纳滤膜机构304、与纳滤膜机构304的出口连接的产品罐305，混合后尿素溶液质量分数浓度控制在32.5%
±
0.1%范围内，混合后尿素溶液再依次通过第三超滤膜机构302和第四超滤膜机构303，对大分子物质进行充分过滤，经过第三超滤膜机,302和第四超滤膜机构303处理后的尿素含量符合国家标准要求，但缩二脲的含量还比较高，为了更彻底去除车用尿素溶液中缩二脲，将经过第四超滤膜机构303处理后的尿素再次经过分子量小于缩二脲分子量的纳滤膜进行物料分离，从而使车用尿素溶液更纯。
45.超纯水制备装置1包括与原水箱101的出口通过管道连接第一过滤体、与第一过滤体的出口通过管道连接的一级水箱107、与一级水箱107的出口连接且进行二次过滤的第二过滤体、与第二过滤体的出口连接的二级水箱109、与二级水箱109的出口通过管道连接的第三过滤体、与第三过滤体的出口通过管道连接的产品水箱111，产品水箱111的出口通过管道与反应釜301的进口连接，自来水经过第一过滤体、第二过滤体和第三过滤体的过滤后得到产品超纯水，以备使用。第一过滤体包括与原水箱101的出口通过管道连接的多介质过滤器102、与多介质过滤器102的出口通过管道连接的第一超滤膜机构103、与第一超滤膜机构103的出口通过管道连接的一级保安过滤器105、与一级保安过滤器105的出口通过管道连接的一级反渗透膜机构106，一级反渗透膜机构106的出口通过管道与一级水箱107连接的，第一超滤膜机构103上设有用于加入阻垢剂的加药机构104。第二过滤体包括与一级水箱107的出口通过管道连接的二级反渗透膜108，二级反渗透膜的出口与二级水箱的进口连接。第三过滤体包括与二级水箱的出口通过管道连接的离子交换膜机构110，离子交换膜机构110的出口与产品水箱111的进口连接，多介质过滤器102、加药机构104、一级保安过滤器105、一级反渗透膜机构106、二级反渗透膜机构108和离子交换膜机构110均采用现有市场售卖的产品。
46.第一超滤膜机构103、第二超滤膜机构201、第三超滤膜机构302和第四超滤膜机构303均采用超滤膜设备，超滤膜设备包括壳体5、位于壳体5左侧的进液管4、位于壳体5内部的筒体7、位于筒体7外表面的若干过滤腔6、位于筒体7上和过滤腔6内部的通孔9、与筒体7的右端固定连接且右端位于壳体5外部的排液管，壳体5内的水经过过滤腔6和通孔9进入筒体7内，然后经过排液管8排出。过滤腔6的侧壁采用超滤膜材质，若干过滤腔6沿筒体7的长度方向均匀分布，过滤进行时，壳体5内的水压大于筒体7内压力，水和小分子物质通过过滤腔6进入筒体7，颗粒杂质、大分子物质及微生物等被截留在壳体5内。随着过滤的进行，超滤膜外表面逐渐累积颗粒物等杂质，使超滤系统的跨膜压差增加，当压差达到预设值时，需要进行反冲洗，以除掉筒体7外部的颗粒物等杂质。
47.实施例3：
48.一种用于高纯车用尿素生产的工艺方法，包括以下步骤：
49.步骤1、制备超纯水：将市政自来水经过超纯水制备装置1的过滤净化后，得到产品水，得到的产品水超纯水电阻率在18-20mω；
50.步骤2、高纯液尿的制备：使用高纯液尿制备装置2将液态尿素中的细菌、胶体、悬浮物、蛋白质等大分子物质进行过滤得到高纯液尿；
51.步骤3、将步骤1中的产品水和步骤2中的高纯液尿放入反应釜301中进行混合均匀，得到车用尿素溶液，将车用尿素溶液再依次通过第三超滤膜机构303和第四超滤膜机构
304对车用液态尿素中的大分子物质进行充分过滤，经过第三超滤膜机构303和第四超滤膜机构304处理后的车用液态尿素中尿素含量符合国家标准要求，测定试验数据表格如下。
52.。
53.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
54.以上是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。