車用尿素溶液雜質(zhì)問題研究總結(jié)

王 攀，李紅明，陳鵬姣，任孟偉

(河南心連心化肥有限公司工程研究中心，河南 新鄉(xiāng) 453731)

1 研究背景

汽車尾氣排放治理，目前已經(jīng)成為當(dāng)今環(huán)保問題的重中之重，而大型的柴油車更是政府治理的首選，因此車用尿素產(chǎn)品也應(yīng)允而生[1]。該產(chǎn)品主要是將柴油車尾氣中的氮氧化物還原成無害的氮?dú)夂退瑥亩鴾p少柴油車尾氣中氮氧化物的污染，使柴油車達(dá)到國家規(guī)定的尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)[2]。

經(jīng)過幾年車用尿素市場的推廣與規(guī)范，目前車用尿素的產(chǎn)品質(zhì)量得到了很大的提升，基本能夠滿足車用尿素的使用標(biāo)準(zhǔn)，但由于不同廠家車用尿素的質(zhì)量不同，在將其配置成溶液后，隨著存儲(chǔ)時(shí)間的延長，大部分企業(yè)的產(chǎn)品均會(huì)出現(xiàn)黃色或者白色的絮狀沉淀物，該沉淀物在攪拌后隨即消失，但是經(jīng)過一段時(shí)間靜止后，又會(huì)出現(xiàn)，在一定程度上影響了車用尿素的銷售情況[3]。

2 原因分析

河南心連心化學(xué)工業(yè)集團(tuán)股份有限公司成立于1969年，具有年產(chǎn)80萬噸車用尿素顆粒150萬噸車用尿素溶液的生產(chǎn)能力，公司自2012年開始研究車用尿素，在發(fā)現(xiàn)此問題后便隨即對車用尿素中存在的沉淀物問題展開了研究。首先我們將對沉淀物對車用尿素的品質(zhì)影響和產(chǎn)生的原因進(jìn)行研究[4]。

2.1 沉淀物對車用尿素的品質(zhì)的影響

將同一批次的車用尿素分別取樣并配置成車用尿素溶液，在分別檢測車用尿素溶液出現(xiàn)沉淀物前后各項(xiàng)指標(biāo)變化情況的，其結(jié)果如表1所示。

表1 車用尿素各項(xiàng)指標(biāo)

對該表中數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：車用尿素溶液出現(xiàn)沉淀物前后，其各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)并未出現(xiàn)明顯的變化，這也預(yù)示該部分雜質(zhì)是一開始就存在溶液里面的可能性較大。

2.2 沉淀物產(chǎn)生的原因

對于沉淀物的產(chǎn)生，主要從以下幾個(gè)方面研究，首先是尿素顆粒的純凈度、超純水的合格以及儲(chǔ)存環(huán)境的影響幾個(gè)方面[5]。

2.2.1 尿素顆粒的純凈度

眾所周知，車用尿素相對于普通農(nóng)用尿素來講，要求更為嚴(yán)格，其中包括縮二脲、氮含量、水分、醛含量、不溶物、磷酸鹽及金屬離子等都做了具體要求。如果尿素中雜質(zhì)較多，就可能引起配置好后的車用尿素顏色不正常，進(jìn)而導(dǎo)致車用尿素溶液的雜質(zhì)沉淀產(chǎn)生。尿素顆粒的純凈度一般與進(jìn)入到尿素系統(tǒng)的原料氣及液氨有關(guān)，這兩種原料的潔凈度與否，直接決定了最終產(chǎn)品的純凈度，在購買車用尿素原料的時(shí)候一定要有該批次的車用尿素分析報(bào)告，如果不合格一定要謹(jǐn)慎使用，可能會(huì)造成整個(gè)SCR系統(tǒng)的損壞。

2.2.2 超純水的純凈度

配置車用尿素一定要選用電阻率為18 MΩ·cm(25℃)的超純水，這種水中除了水分子外，幾乎沒有雜質(zhì)。而如果使用其他不合格的水配置之后，水中的微生物可能被較高的尿素溶液濃度殺死，或者在光照的情況下，滋生其它的微生物，從而造成沉淀的產(chǎn)生。

2.2.3 儲(chǔ)存環(huán)境的影響

另外雜質(zhì)的產(chǎn)生是在溶液配制后的工序中產(chǎn)生的，車用尿素顆粒包裝袋上的灰塵、配制車用尿素溶液的生產(chǎn)環(huán)境，以及配制好溶液之后的溶液存儲(chǔ)溫度，包括是否在陽光下直接直射都有很大的關(guān)系。

3 處理方案

心連心公司自18年開始從生產(chǎn)源頭和分離等多方面對車用尿素溶液沉淀的問題進(jìn)行研究。但對國內(nèi)外的造粒工藝進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，想要從生產(chǎn)的源頭來解決沉淀物的問題基本無法實(shí)現(xiàn)，因此，我們著重對分離技術(shù)進(jìn)行了研究。

作為分離技術(shù)，目前主要分為微濾、超濾和納濾，微濾主要是分離通過利用超濾裝置對配置好的溶液進(jìn)行過濾，并進(jìn)行跟蹤分析，經(jīng)過超濾后的車用尿素溶液無一例再出現(xiàn)沉淀，因此也證明了利用超濾裝置能夠解決車用尿素的沉淀問題。

其流程如下：

將車用尿素顆粒和高純水按照一定的比例配置后，首先經(jīng)過原水泵，然后在原水泵的作用下經(jīng)過精度為50 μm以下的過濾器進(jìn)行初濾，然后再進(jìn)入到相對分子質(zhì)量為30萬以下的超濾膜進(jìn)行超濾，經(jīng)過超濾后的車用尿素溶液在進(jìn)行灌裝，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，過濾后的車用尿素溶液不在產(chǎn)生絮狀物。為驗(yàn)證超濾對車用尿素品質(zhì)的影響，我們對超濾前后的樣品進(jìn)行了分析對比，其結(jié)果見表2。

表2 超濾前后車用尿素產(chǎn)品品質(zhì)對比表

通過以上數(shù)據(jù)，我們可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過超濾后的車用尿素溶液成分幾乎上與過濾前溶液成分變化不大，個(gè)別指標(biāo)醛、不溶物等有所下降，符合車用尿素溶液的標(biāo)準(zhǔn)，但超濾后的車用尿素溶液不再產(chǎn)生沉淀，卻提升了車用尿素溶液的品質(zhì)。

4 結(jié)論

通過對目前市面的車用尿素溶液分析，目前很難杜絕以車用尿素顆粒配置的溶液造成沉淀物產(chǎn)生的現(xiàn)象，在未有改變目前常規(guī)的尿素造粒工以前，通過采用超濾裝置對其進(jìn)行過濾，是確保產(chǎn)品品質(zhì)的一項(xiàng)關(guān)鍵措施。