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车用尿素标准与国内外生产情况综述

时间: 2019-11-29 来源:中国车用尿素网

随着国4排放标准实施时间的临近,国内北京、深圳、上海等大城市已经提前开始执行国4标准。同时,目前国内中重型货车、客车、公交车辆大部分采用SCR技术路线达到国4排放标准要求,因此,SCR系统所需的车用尿素溶液成为与柴油等同的消耗品。

车用尿素溶液就是无色、透明、清澈的的液体,浓度在31.8%-33.2%之间,用于还原氮氧化合物。目前使用的车用尿素溶液一般由32.5%高纯尿素和67.5%的去离子水组成。车用尿素溶液最早在欧洲使用,称为Adblue,北美称为DEFDiesel Exhaust Fluid,即柴油机尾气处理液),在国内称为车用尿素溶液或“车用脱硝剂”。

1.国内外车用尿素标准

1.1目前车用尿素溶液的标准

国外标准:

国际标准化组织:ISO 22241-1:2006

日本标准:JIS K 2247-12005

德国标准:DIN 70070 :2005

国内标准:

北京地标: DB11/552-2008

深圳:车用尿素溶液(AUS 32)特区技术规范 。

国家尚无标准,也没有编制计划

1.2国内外标准对比分析


1.3各成分技术指标确定说明

1)   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,反而会造成氨气的滑失(由于过高的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。

尿素溶液浓度与结晶点的对应关系图

2)   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:

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)。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。

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。

8)   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。

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)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。

1.4国内测试方法与ISO 22241-2:2006的对比

1.5工业、农业尿素标准

实际生产中分为工业用和农业用两种,等级分类如下:

根据目前国内尿素等级分类看,无法达到车用尿素要求。

1.6车用尿素与工业尿素对比分析

车用尿素标准明显高于工业、农业标准。

车用尿素标准对杂质的要求要严格的多,但可以通过对工业尿素的再提纯而获得。

2.国内外车用尿素生产流程

2.1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:

2.2国内车用尿素生产流程

目前国内车用尿素需求量很少,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晶出来。

每水解结晶一次,其纯度会得到大幅提高 ,一般利用工业一级尿素水解结晶一次,就可达到车用尿素标准要求,其产出比例为1.51

2)  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。

3)  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。


 

 

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