[發明專利]車用尿素溶液制備系統及車用尿素溶液的制備方法

有效

• 申請號: 201510246009.5
• 申請日: 2015-05-14
• 公開（公告）號: CN104910048B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發明（設計）人: 劉素琴;劉云喜
• 申請（專利權）人: 湖南車瑞科技股份有限公司
• 主分類號: C07C273/16
• 分類號: C07C273/16;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙)43213
• 代理人: 何湘玲

技術領域

本發明屬于化工領域，尤其涉及一種車用尿素制備系統及車用尿素的制備方法。

背景技術

從當前國內外發動機技術來看，公交、環衛、郵政等部門使用的重型壓燃式柴油機動車輛要達到國Ⅳ排放，改造發動機已經比較困難。全球各大汽車生產公司紛紛把目光投向具有巨大開發潛力的選擇性催化還原技術(SCR，Selective?Catalytic?Reduction)，對煙氣進行脫硝處理來滿足第Ⅳ階段排放的要求。選擇性催化還原技術SCR的原理為：車用尿素溶液存放于容量為100L的專門儲存罐，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，氨氣與尾氣的NOx在SCR催化器中反應，轉化為無害的水蒸汽和N2，同時吸收了有害的煙氣顆粒。目前SCR還原劑主要有烴類及其衍生物、氨氣和尿素溶液三類，根據陶建忠對此三種還原劑的比較得出以下優缺點：烴類及其衍生物價廉易得但所使用催化劑為比較昂貴的金屬催化劑，且易受硫含量影響引起催化劑中毒，活性溫度范圍窄，還原效率不高，易造成二次污染；相比之下，氨氣及尿素不但還原效率高，活性溫度寬，而且對硫含量沒有特別嚴格的要求，但氨氣和尿素相比，尿素具有無毒便于運輸的優點，因此，尿素更適合作為重型柴油機SCR技術中治理NOx的還原劑。因此，歐洲、日本等一些國家在推行柴油機車第“IV”階段排放的同時配套制定了尿素溶液標準。目前，關于車用尿素溶液的生產主要有兩種方法：(1)尿素結晶提純法；(2)尿素溶液選擇性吸附法。但是尿素結晶提純法的成本高、廢水處理量大、產品質量不穩定；尿素溶液選擇性吸附法通常與尿素合成聯在一起，設備投入成本高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種制備的車用尿素溶液純度高、成本低的車用尿素溶液制備系統及車用尿素溶液的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種車用尿素溶液制備系統，包括依次連接的溶解罐、第一粗過濾裝置、第一超微過濾裝置、緩沖罐、活性炭交換裝置、陽離子交換裝置、陰離子交換裝置、第二粗過濾裝置、第二超微過濾裝置和成品罐。

上述的車用尿素溶液制備系統，優選的，所述第一超微過濾裝置還直接與成品罐連接。

上述的車用尿素溶液制備系統，優選的，所述活性炭交換裝置、陽離子交換裝置、陰離子交換裝置均和廢水收集罐連接。

上述的車用尿素溶液制備系統，優選的，所述活性炭交換裝置、陽離子交換裝置、陰離子交換裝置分別與第一加藥罐、第二加藥罐和第三加藥罐連接。

上述的車用尿素溶液制備系統，優選的，所述成品罐與灌裝系統連接，所述灌裝系統包括小瓶灌裝裝置和大桶灌裝裝置。

上述的車用尿素溶液制備系統，優選的，所述成品罐與灌裝系統之間還設有第三超微過濾裝置。

作為一個總的發明構思，本發明還提供一種基于上述的車用尿素溶液制備系統的車用尿素溶液的制備方法，包括以下步驟：

1)將工業級尿素與純水加入溶解罐中，配制成濃度為30wt％～35wt％的尿素溶液；

2)將步驟1)配制的尿素溶液依次通過第一粗過濾裝置和第一超微過濾裝置過濾后進入緩沖罐；

3)將緩沖罐中的尿素溶液再依次泵入活性炭交換裝置、陽離子交換裝置和陰離子交換裝置后，得到純化的尿素溶液；

4)將純化后的尿素溶液再通過第二粗過濾裝置和第二超微過濾裝置過濾后得到成品車用尿素溶液，成品車用尿素溶液儲存在成品罐中。

上述的制備方法，優選的，所述步驟2)中，第一粗過濾裝置中過濾網的孔徑為50～100μm；第一超微過濾裝置中過濾膜的孔徑為0.1～0.5μm。

上述的制備方法，優選的，所述步驟2)中，活性炭交換裝置中活性炭的粒徑為1～2mm；陽離子交換裝置中的樹脂為大孔樹脂或凝膠樹脂，大孔樹脂或凝膠樹脂的粒徑均為1～2mm；陰離子交換裝置中的樹脂為強堿型陰離子交換樹脂或弱堿型陰離子交換樹脂，強堿型陰離子交換樹脂或弱堿型陰離子交換樹脂的粒徑均為1～2mm。

上述的制備方法，優選的，第二粗過濾裝置中過濾網的孔徑為50～100μm；第二超微過濾裝置中過濾膜的孔徑為0.1～0.5μm。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

1)本發明的車用尿素溶液制備系統能夠去除尿素溶液中的金屬雜質、機械雜質及其它雜質，制備的車用尿素純度高。

2)本發明的車用尿素溶液制備系統設有廢水收集罐，能夠真正實現無任何三廢排放。