[發明專利]通過使用烷氧基化化合物的表面活性劑混合物最小化脲溶液液滴直徑的方法

有效

• 申請號: 200980140039.0
• 申請日: 2009-10-13
• 公開（公告）號: CN102176956A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: G·瓦索;E·O·斯特魯茨
• 申請（專利權）人: 亞拉國際有限公司
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/90
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 孟慧嵐;李連濤

燃燒設備和焚化爐必須在空氣少量過剩的情況下運行，以避免或保持低比例的未燃燒組分如煙灰或一氧化碳。

氮氣和過剩的氧氣在燃燒的高溫下互相反應形成NO和NO₂，即所謂的亞硝氣。

這些亞硝氣對環境有毒，因此必須加以處理。這可以通過依照下式的與氨氣的催化受控反應來實現：

6?NO?+?4?NH₃?=?5?N₂?+?6?H₂O??????分別

6?NO₂?+?8?NH₃?=?7?N₂?+?12?H₂O?。

氨氣自身是揮發性、腐蝕性和有毒物質；因此通常使用脲，其分解為氨氣和二氧化碳。

脲水溶液因此在狹窄噴嘴的幫助下霧化并噴射進排出流中。液滴直徑必須非常小，以在排出流中短時間內達到高溫，由此導致脲的充分水解：

NH₂CONH₂?+?H₂O?=?2?NH_3?+?CO₂?。

如果液滴未均勻分布，則較大的液滴可能附著在壁或催化劑材料上。在這種情況下，水在熱排出流中快速蒸發，并且將發生其它反應。

脲的二聚是第一步，形成縮二脲并分裂出氨氣：

2?NH₂CONH₂?=?NH₂CONHCONH₂?+?NH₃?。

縮二脲也可以水解為NH₃和CO₂。但是，在實踐中不會發生這一反應，因為干燥的液滴的內部沒有任何更多的水。在后續反應中代之以形成三聚氰胺。

脲溶液必須以非常細微的分布噴射進排出流中。由于緊密構造和諸如噴射壓力和噴嘴直徑的工藝參數，技術條件經常是折中方案。因此，脲溶液必須具有用于不同類型媒介物和不同排出系統的最佳性能。

此外，即使在低于0℃的溫度下，脲溶液也必須保持可溶。32.5%脲溶液的冰點為約-11℃。在這種條件下添加劑不應沉淀。

通過添加如專利文獻中描述的許多表面活性劑，可以降低脲溶液的表面張力。

從國際專利申請WO94/08893，已知用于通過氣相中的選擇性非催化還原來還原NOx的方法和組合物。污染性還原劑與表面活性劑一起使用。還原劑選自氨氣、氨氣前體、脲、脲前體、脲水解產物、氨基甲酸酯、碳酸銨、碳酸氫銨、氰尿酸酯、有機酸的銨鹽、其它產生亞氨基(amidozine)的組合物以及這些的混合物。表面活性劑為陰離子、陽離子或非離子化合物。優選，表面活性劑選自C₁₁-C₁₅仲醇乙氧基化物、C₁₂-C₁₅線性伯醇乙氧基化物、烷基化二苯醚二磺酸酯和壬基酚乙氧基化乙醇，并且具有約10-20的HLB?(親水/親油平衡)。未公開混合物。這些產品在平衡狀態下顯示可測量的降低。

法國專利申請2912932描述了用于通過選擇性催化還原(SCR)處理柴油發動機廢氣的水溶液。在SCR和脲注入裝置的某些構造中，在排氣管中存在可能堵塞管道的沉積物。這些沉積物主要由脲不完全分解的氰尿酸組成。為了強烈限制沉積物，使用脲及其衍生物的水溶液。為了減少沉積物，多官能添加劑優選選自可溶于水的表面活性中性、離子和兩性添加劑。多官能添加劑應具有7-17的HLB。

已知平衡狀態中獲得的降低不足以用于本發明中的所需用途。按照現有技術，液滴尺寸僅獲得少量減少。液滴直徑的巨大減少需要極低的動態表面張力。如果在SCR中使用，則現有技術中公開的一些組合物另外將危害催化劑。

本發明的目的是獲得用于通過SCR減少廢氣中的氮氧化物量的脲溶液。本發明的另一個目的是通過向脲溶液提供添加劑，影響噴射條件，獲得直徑非常小的脲液滴的均勻分布。以這種方式，全部液滴隨同排氣流一起吹掃，經歷快速水解。同樣重要的是能夠使用低濃度有效的添加劑來避免沉積物。添加劑對催化材料不應是侵蝕性的，并且能夠在低至-11℃存儲而不沉淀。

這些及其它發明目的由如下所述的方法、組合物和用途得到。本發明進一步特征在于專利權利要求。

存在兩種用于霧化液體的噴嘴。在第一種情況下，液體被快速的空氣或其它氣體流分裂為微滴，在另一種情況下，液體流本身被高速擠壓穿過狹窄噴嘴并由此回旋成為微滴。