尿素水溶液檢測參數(shù)危害及產(chǎn)品質(zhì)量控制

楊照生 鄭彥寧 戴麗明 李濤 王煥榮

河北省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院 河北石家莊 050200

1 簡介

人們對環(huán)境問題日益重視，機動車尾氣排放也受到越來越多的關(guān)注。研究表明，柴油車排放尾氣成分主要是HC、CO、CO2、NOx和PM，危害人身健康和環(huán)境[1]。

尿素水溶液是柴油車SCR技術(shù)（選擇性催化還原技術(shù)）中用到的產(chǎn)品。尿素水溶液是用不含其它任何添加劑的專用尿素與純水一起配制的水溶液，該溶液尿素含量為32.5%，去離子水為67.5%[2]。應(yīng)用于柴油發(fā)動機中，將汽車尾氣中的氮氧化物還原成無害的氮氣和水，減少柴油車尾氣中的氮氧化物，使柴油車達到國家規(guī)定的尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)。

2 檢測參數(shù)不合格的危害

2.1 尿素含量

尿素含量偏高或偏低直接影響SCR（選擇性催化還原）系統(tǒng)中NOX的催化效率和尿素水溶液的凝固點。在SCR系統(tǒng)中，尿素含量偏高會導(dǎo)致尿素剩余造成二次污染（尿素高溫水解產(chǎn)生氨氣和二氧化碳），尿素含量偏低會降低尾氣中氮氧化物被還原為氮氣的轉(zhuǎn)化效率，導(dǎo)致仍有部分氮氧化物未被還原而直接排入大氣，污染環(huán)境。尿素含量影響結(jié)晶點，從而可能會堵塞尿素輸液管、噴嘴及排氣管，甚至可能損害發(fā)動機還原系統(tǒng)。

2.2 雜質(zhì)含量

國標(biāo)對堿度、縮二脲、不溶物、磷酸鹽、鈣、鐵、銅、鋅、鉻、鎳、鋁、鎂、鈉、鉀含量等14種雜質(zhì)項目進行嚴(yán)格要求。鈣、鐵、銅等金屬離子毒害SCR系統(tǒng)催化劑，降低催化轉(zhuǎn)化效率。酸堿度雜質(zhì)超標(biāo)不僅會腐蝕尿素水溶液尿素輸液管、噴嘴及排氣管，減少SCR還原系統(tǒng)使用壽命，損壞系統(tǒng)。醛類雜質(zhì)會對尿素水溶液輸液管和噴嘴頭造成堵塞，進一步加大SCR還原系統(tǒng)損壞。SCR還原系統(tǒng)一旦催化劑和催化劑載體系統(tǒng)損壞，不能修理，也不能再生，需要更換新的系統(tǒng)。產(chǎn)品不合格導(dǎo)致車輛的動力、行駛速度都會產(chǎn)生影響，引發(fā)交通安全事故，危害人民生命財產(chǎn)。普通水中含有鈣、鈉、鎂等多種金屬離子，會對SCR系統(tǒng)催化劑有毒害作用，降低催化效率，因此企業(yè)在生產(chǎn)尿素水溶液時要嚴(yán)格控制水的純度，避免造成金屬離子超標(biāo)。

3 產(chǎn)品質(zhì)量控制措施

市場監(jiān)督抽查及委托檢驗檢測中發(fā)現(xiàn)影響尿素水溶液產(chǎn)品不合格的因素主要有：原材料、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)過程管理、包裝物、運輸儲存條件等因素，以這些因素為基礎(chǔ)，對產(chǎn)品質(zhì)量控制措施提出建議。

原材料控制：一些企業(yè)用農(nóng)用尿素、工業(yè)尿素和普通水代替專用尿素和去離子水，導(dǎo)致產(chǎn)品不合格，因此，企業(yè)在購進尿素原料或自行生產(chǎn)原材料時，一定做好原材料專用尿素進貨檢測監(jiān)測措施。自來水中存有大量的金屬離子，由于金屬離子導(dǎo)致SCR系統(tǒng)催化劑中毒，所以在生產(chǎn)純水時，一定要去離子，推薦企業(yè)使用二級反滲透EDI（電去離子）的設(shè)備，去除水中絕大部分陰離子與陽離子，也要做好純水的檢測監(jiān)測措施，務(wù)必保證原材料符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

生產(chǎn)工藝控制：不同生產(chǎn)企業(yè)運用不同生產(chǎn)工藝[3]，總的來說，以下幾種不同生產(chǎn)工藝：

尿素熔融液體直接生產(chǎn)車用尿素溶液是大型生產(chǎn)企業(yè)普遍采用的生產(chǎn)工藝，這種生產(chǎn)工藝與尿素顆粒溶解生產(chǎn)尿素水溶液的生產(chǎn)工藝相比，減少了一次蒸發(fā)、二次蒸發(fā)、造粒、尿素溶解等步驟，減少了原料被污染的機會，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品質(zhì)量好且穩(wěn)定。

使用合格的車用尿素原料生產(chǎn)尿素水溶液生產(chǎn)工藝比較簡單，小規(guī)模生產(chǎn)，只需要制取純水、溶解、過濾即可，產(chǎn)品質(zhì)量易于控制，但要對原料尿素必須為專用尿素，做好進貨監(jiān)測控制，合格供方評估，確保尿素符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，企業(yè)自行制取純水也要做好監(jiān)測控制。

使用農(nóng)用尿素生產(chǎn)尿素水溶液生產(chǎn)工藝，主要有重結(jié)晶法和離子吸附法。重結(jié)晶法是通過加熱與冷卻飽和農(nóng)用尿素溶液消除雜質(zhì)達到提純目的，但生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的母液含有大量尿素，較難處理，直接排放造成浪費且污染環(huán)境，建議企業(yè)不要使用此工藝生產(chǎn)。離子吸附法是將尿素在超純水中溶解后通過離子交換的方式除去雜質(zhì)及縮二脲，得到合格的尿素水溶液，但該方法不能去除產(chǎn)品中的醛類物質(zhì)。離子交換樹脂再生需要進行酸堿洗，產(chǎn)生廢水，再生樹脂的吸附效果直接影響去除雜質(zhì)的效果，且生產(chǎn)的產(chǎn)品溶液發(fā)黃。

生產(chǎn)過程管理控制：尿素水溶液具有較強的腐蝕性，如果設(shè)備使用了非標(biāo)準(zhǔn)推薦的材料，在尿素水溶液堿性條件長期浸泡下，直接影響產(chǎn)品中不溶物含量、產(chǎn)品酸堿性，材料中金屬離子會進入尿素水溶液中導(dǎo)致產(chǎn)品不合格。也要注意避免塑料添加劑的使用污染溶液，在實際生產(chǎn)中，為避免污染溶液，應(yīng)對生產(chǎn)設(shè)備的材料進行實際測試，實現(xiàn)對生產(chǎn)設(shè)備的直接把控。生產(chǎn)設(shè)備的定期清洗也特別重要，清洗不完全不到位，灰塵進入產(chǎn)品中，導(dǎo)致產(chǎn)品不合格。防塵措施不到位、操作工人不細心等都會導(dǎo)致產(chǎn)品不合格。

運輸儲存條件控制：在實際運輸存儲中，應(yīng)注意以下幾點：空氣中含有一定的雜質(zhì)，對此當(dāng)產(chǎn)品沒有加注完時，應(yīng)對其進行密封處理，且存放于室內(nèi)，防止污染；.禁止存放在非密封容器內(nèi)，禁止存放在溫度過高的環(huán)境，產(chǎn)品容易發(fā)生分解；禁止存放溫度過低，溫度過低時，產(chǎn)品容易發(fā)生結(jié)冰、出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象，溶液體積增大，包裝容器破裂，溶液泄露；禁止在運輸、搬運過程中過分顛簸，應(yīng)規(guī)范搬運、放置。

4 結(jié)語

尿素水溶液的質(zhì)量直接關(guān)系柴油車SCR還原系統(tǒng)的催化效果，柴油車排放標(biāo)準(zhǔn)，進而直接影響大氣環(huán)境。隨著我國對空氣環(huán)境重視度越來越高，市場監(jiān)督抽查力度越來越強，建議尿素水溶液產(chǎn)品生產(chǎn)至使用等環(huán)節(jié)相關(guān)人員，務(wù)必做好本職工作，確保尿素水溶液滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，為環(huán)保事業(yè)做貢獻。