[發明專利]用于車用尿素溶液的表面活性劑及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201410341548.2
• 申請日: 2014-07-17
• 公開（公告）號: CN104084086A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 趙揚;張新昌
• 申請（專利權）人: 天津悅泰石化科技有限公司
• 主分類號: B01F17/46
• 分類號: B01F17/46;B01D53/94;B01D53/56
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 劉美甜

技術領域

本發明涉及車用尿素溶液，特別是涉及一種用于車用尿素溶液的表面活性劑及其制備方法和用途。

背景技術

汽車，尤其是柴油車，尾氣排放已成為主要的大氣污染源之一，NO_x是汽車尾氣的主要成份。NO_x需要尾氣處理裝置來控制，如：稀薄氮氧化物捕集技術(LNT)，選擇性催化還原(SCR)技術，氧化催化轉換(DOC)技術，廢氣再循環+微粒捕集器(EGR+DPF)技術等，SCR技術被廣泛應用于重型柴油機車的尾氣處理。

SCR技術是通過強化發動機機內燃燒來降低顆粒物(PM)的生成，然后利用尿素溶液對NO_X在SCR催化器上進行催化還原。SCR選擇性催化還原系統包括了尿素溶液供應系統、尿素溶液噴射及控制系統、SCR選擇催化還原系統等3個部分。尿素溶液存放于車載的專門儲存罐內，用泵將尿素溶液噴射向熱的發動機尾氣，(約300～500℃，滿足還原反應條件)。在高溫下，尿素溶液氣化后分解產生NH₃，在催化劑作用下，NH₃與尾氣中的NO_X反應，生成無害的H₂O和N₂。

然而由于尿素分散性差，分解不完全，尿素分解為NH₃過程中的中間產物異氰酸(HNCO)易于溶液中尿素或縮二脲反應，生成難以分解三聚氰酸，在更高溫度下，三聚氰酸進一步縮合成三聚氰胺。未分解的尿素、三聚氰酸和三聚氰胺等沉積物附著在尾氣管道、混合器及SCR催化劑上，改變了原有氣體流場，又造成沉積物的進一步聚集，導致SCR系統堵塞。SCR系統堵塞會直接導致汽車油耗增大，尾氣排放惡化，嚴重時會造成發動機損壞。

發明內容

本發明的第一目的在于：提供一種用于車用尿素溶液的脂肪胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚非離子表面活性劑，該表面活性劑可解決尿素溶液中尿素分散性差、噴霧效果差、霧化液滴尺寸分布不均等問題，能有效防止SCR系統堵塞。

本發明的第二目的在于：提供上述用于車用尿素溶液的脂肪胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚非離子表面活性劑的制備方法，該方法簡單，易于實現大規模生產。

本發明的第三目的在于：提供一種含有上述表面活性劑的車用尿素溶液，該車用尿素溶液的尿素分散性好、霧化效果佳、NH₃轉化效率高，有效防止縮二脲、三聚氰酸和三聚氰胺等沉積物的產生，避免SCR系統堵塞。

為此，本發明的技術方案為：

一種用于車用尿素溶液的表面活性劑，該表面活性劑為脂肪胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚非離子表面活性劑，其結構式為：

其中：其中R₁,R₂＝H或CH₃；n＝2～18，優選6～12；m＝2～12，優選4～8；x＝1～10，優選1～6；y＝3～20，優選5～15。

所述脂肪胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚非離子表面活性劑的制備方法，包括如下步驟：

1)將脂肪胺或脂肪二胺或兩者以任意質量比混合的混合物與催化劑I投入反應釜中，用氮氣置換釜內空氣，對釜內抽真空至壓力為﹣0.05～﹣0.095MPa，并升溫至90～140℃，然后向釜內緩慢加入環氧丙烷，釜內壓力上升，控制壓力在0.2～0.4MPa，反應1～6h，待反應釜內壓力降至0以下時停止反應，出料即得到丙氧基聚醚化合物；

2)將步驟1)得到的丙氧基聚醚化合物與催化劑II投入反應釜中，用氮氣置換釜內空氣，對釜內抽真空至壓力為﹣0.05～﹣0.095MPa，并升溫至90～140℃，然后向釜內緩慢加入環氧乙烷，釜內壓力上升，控制壓力在0.2～0.4MPa，反應1～6h，待反應釜內壓力降至0以下時停止反應，調節釜內液體呈中性后，優選方法為向反應釜中滴加磷酸，將料液移出并經離心除去不溶物后即得所述脂肪胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚非離子表面活性劑；

所述催化劑I、II分別為氫氧化鈉、氫氧化鉀、乙醇鈉或甲醇鈉中的一種或幾種以任意比混合的混合物；

步驟1)中所述催化劑I的質量為脂肪胺或脂肪二胺或兩者以任意質量比混合的混合物與環氧丙烷質量之和的0.5％～2％；

所述脂肪胺或脂肪二胺或兩者以任意質量比混合的混合物與環氧丙烷的物質量之比＝1:1～10；

步驟2)中所述丙氧基聚醚化合物與環氧乙烷的物質的量之比為1:3～20；

所述催化劑II的質量為所述丙氧基聚醚化合物和環氧乙烷質量和的0.5％～2％。