[發明專利]一種低冰點氮氧化物還原劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201510015958.2
• 申請日: 2015-01-13
• 公開（公告）號: CN104675483A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 趙曙光;陶家明;萬興智
• 申請（專利權）人: 四川美豐化工股份有限公司
• 主分類號: F01N3/20
• 分類號: F01N3/20;B01D53/94
• 代理公司: 成都蓉信三星專利事務所(普通合伙) 51106
• 代理人: 劉克勤;段雪茵

技術領域

本發明涉及柴油發動機尾氣后處理領域，具體是一種低冰點氮氧化物還原劑及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著我國各地霧霾天氣的頻繁出現，我國政府環保壓力的日益加劇。為霧霾天氣污染源做出主要貢獻的機動車排放尾氣的治理也正在加速，繼北京于2008年3月率先實施國Ⅳ排放標準后，上海、深圳、廣州、西安等城市相繼實施機動車國IV標準。近兩年推行國四排放標準的城市日益增加，預計2015年國家將全面強制實施機動車國IV排放標準。

按照目前柴油機的生產技術，柴油車要想達到國IV排放標準，除了改進燃油噴射系統、優化燃燒過程等機內凈化措施外，還必須增加機外后處理裝置。當前世界上主流的尾氣后處理技術路線是SCR路線。采用SCR技術的柴油發動機先優化缸內燃燒，降低顆粒物的排放，然后在通過SCR技術對高NO_X含量的尾氣進行后處理。由于采用SCR技術的國Ⅳ發動機燃油經濟性比EGR技術好、對發動機改動小、對燃油和機油要求較低、在技術升級連續性上具有優勢、SCR催化器耐久性好且不存在催化器堵塞的風險，因此SCR技術是適合我國國情的重型柴油機節能減排技術路線。而對于SCR系統，氮氧化物還原劑—車用尿素溶液則是其發揮效果所必須配制的，車用尿素溶液存放于專門的儲存罐，用壓縮空氣將尿素溶液噴灑向熱的發動機尾氣（約300℃～500℃，滿足了還原反應條件），該溶液氣化后產生還原效率高的氨氣，氨氣與尾氣中的NOx在SCR催化器中催化劑的作用下發生氧化還原反應，轉化為無害的水蒸汽和N₂。

我國已開始推廣采用SCR技術的符合國四排放的柴油車，該類型的車需要的車用尿素溶液的供應、銷售也初具規模。傳統意義上的車用尿素溶液是含尿素32.5%的水溶液，該產品的冰點為﹣11.5℃，低于該溫度產品就會結晶析出，實際使用中在﹣20℃時會完全上。由于我國幅員遼闊，尤其冬季，各地氣溫差別較大。冰點為﹣11.5℃的車用尿素溶液在北方或其他高寒地區，沒有相應措施是無法使用的。

目前，解決車用尿素結晶凝結的方法主要是一方面對SCR系統采取保溫措施，一方面則是通過在車用尿素中添加防凍劑，降低冰點，以起到防止溶液結晶凝結作用。

檢索發現，改善還原劑溶液冰點的研究成果包括日本的專利JP20090031713《ANTIFREEZING?UREA?SOLUTION?FOR?UREA?SCR?SYSTEM?AND?UREA?SCR?SYSTEM?USING?THE?SAME》、歐洲的產品Denoxium-30和我國專利CN201110134706.3《一種低溫尿素還原劑組合物》、CN201110134698.2《一種超低溫尿素還原劑組合物》。日本專利JP20090031713采用的是C1～C7的醇類作為冰點改善劑，其添加量用（水+?C1～C7的醇類+尿素）/C1～C7的醇類的添加量的比例來限定，比值為7/1，理論上計算，假設20℃溫度下乙醇的密度為0.789kg/L，推算醇類的添加量小于10%wt；如果采用甲醇或乙醇來實施，實際檢測表明其冰點并不能達到所描述的﹣30℃，推測應該是添加了異丙醇或乙二醇，或者發明者有意隱含了某種成分或加入量；關于這一點JP20090031713專利的發明者并沒有描述。歐洲的低溫尿素還原劑產品Denoxium-30采用20%尿素和26%甲酸銨的水溶液作為還原劑，產品冰點在﹣26℃～﹣30℃之間，在極冷的北方使用仍有一定的局限性，此外，該產品相對本專利成本過高。

我國專利CN?201110134706.3和CN?201110134698.2，均是是通過在車用尿素中添加銨類、酰胺類、醇類等物質以達到降低冰點的目的。該專利相對本專利成分復雜，增加生產難度。此外，醇類試劑大多具有揮發性，產品密封不嚴或長時間敞口放置不僅會影響產品質量，還會對環境空氣產生一定的污染。

發明內容

本發明的目的在于：提供了一種用于低溫下柴油發動機尾氣中氮氧化物還原劑及其制備方法。

本發明所采用的技術方案是：

一種低冰點氮氧化物還原劑，其組分和質量百分比為：20%～32.5%的尿素，5%～10%的二甲基亞砜，40%～55%的純水和10%～20%的酰銨類、銨類、低分子醇類中的一種或多種組成。

所述尿素需滿足GB?29518-2013《柴油發動機氮氧化物還原劑?尿素水溶液（AUS?32）》標準中AUS?32專用尿素的技術要求。

所述純水需滿足GB?29518-2013《柴油發動機氮氧化物還原劑?尿素水溶液（AUS?32）》標準中對純水的技術要求。