CN105582809B - 一种柴油车尾气处理液的生产装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种柴油车尾气处理液的生产装置及使用方法。该装置包括：高纯尿素的料仓、计量罐、超纯水装置、配制釜、搅拌及加热装置、缓冲罐、在线质量分析仪、膜过滤装置、产品罐以及产品泵和连接管线。经过计量、配制、精制等过程得到处理液产品。该装置是一套集成系统，可以设置在加油站内，不仅占地小、投资小、生产灵活，解决了柴油车尾气处理液生产销售范围的局限性，而且随用随产、降低了产品运输和储存成本。

Description

一种柴油车尾气处理液的生产装置及使用方法

技术领域

本发明涉及一种柴油车尾气处理液，更具体地说，涉及一种适合于在加油站内使用的柴油车尾气处理液的生产装置及其使用方法。

背景技术

根据国家环保部门的规定，从2013年7月1日起销售的重型柴油车均要达到国Ⅳ排放标准，与国Ⅲ排放标准相比，重型柴油汽车的国Ⅳ排放氮氧化物(NOx)降低了30％左右，颗粒物(PM)排放降低了80％以上。为了降低柴油车尾气排放中的氮氧化物和颗粒物，目前，欧美等国家的汽车生产商普遍采用了一种选择性催化还原(SCR)技术来处理柴油车尾气，使之达到欧Ⅳ、欧V甚至更高的标准。

柴油车尾气处理液是配合SCR技术，将发动机尾气排放中的氮氧化物转化成无害的氮气和水的还原剂。柴油车尾气处理液的主要原料为车用尿素和水，车用尿素并不是一般的农用尿素或工业尿素，也不是化学分析试剂，而是一种具有较高附加值、可大规模工业生产的专用化学品。

由于车用尿素中各种金属离子、缩二脲含量的控制指标均高于国家标准(北京市地方标准DB11/552-2008《车用尿素溶液》中规定，车用尿素液中钠、镁、铝、钾、钙、铁的含量≤0.5ppm，镍、铜、铬、锌的含量≤0.2ppm，缩二脲含量≤0.3％(wt))。其中的缩二脲是尿素缩聚产生的副产物，会对柴油车尾气处理液的使用效果产生不利影响，因此，不能用现成的农用尿素或工业尿素产品替代车用尿素；并且配制柴油车尾气处理液的水也不是普通的自来水，而是经过过滤除掉杂质，电阻率为14～18MΩ·cm的超纯水。

目前，柴油车尾气处理液的制备方法主要分为三种，其技术难点主要在于对杂质的控制上，特别是对缩二脲含量的控制。第一种是在尿素生产装置中取尿素合成反应液直接配制；如专利CN 102806011A中所述，取尿素合成反应液，去除其中未转化物氨和二氧化碳，得到浓缩的尿素溶液，然后将该尿素溶液与超纯水进行调配，获得尿素浓度为31.8～33.3wt％的柴油车尾气处理液。第二种是将普通尿素溶于超纯水中，再经过净化处理获得；如专利CN 101811065A中所述，将尿素溶于超纯水制成尿素溶液，然后经过连续提纯、离子交换后，得到柴油车尾气处理液。第三种是先获得高纯尿素晶体，然后溶于超纯水配制；如专利CN 102806011A中所述，将从尿素生产装置中获得的尿素合成反应液冷却结晶、再经过固液分离制得高纯尿素晶体，然后再将尿素晶体溶于超纯水中，制得柴油车尾气处理液。

现有的技术存在的问题为：第一种生产方法限制了柴油车尾气处理液的生产地点，因为尿素易结晶析出，只有邻近尿素生产装置才能进行生产；第二种生产方法需要用到多种过滤装置，如机械过滤器、精密滤芯过滤器、膜过滤器以及离子交换树脂等，生产成本偏高；第三种生产方法与现有专利相比，简化了制备流程，降低了生产成本，但是由于最终的产品为液体产品，其中的水含量在66.7～68.2wt％，导致柴油车尾气处理液的运输成本偏高。而且，配制好的柴油车尾气处理液需在较低的温度下储存，且储存的时间最好不要超过一年，否则，尿素液中的尿素和水会发生反应，造成柴油车尾气处理液产品中碱度超标。

据统计，强制执行国Ⅳ排放标准后，预计配备SCR系统的重型柴油车等大型客车将以每年50万辆的速度增长，2015年底保有量将达到125万辆，2020年底将达到375万辆。如果以每辆重型柴油车平均年消耗1.2吨柴油车尾气处理液估算(柴油车尾气处理液的消耗量为柴油消耗量的4％-5％)，到2015年和2020年柴油车尾气处理液的市场需求量将分别达到150万吨和450万吨，市场前景广阔。目前市售的柴油车尾气处理液基本上是在加油站内实现加注，这就需要在加油站内储存一定量的产品，但由于柴油车尾气处理液为液体产品，且水含量高，因此，产品的运输和储存成本偏高。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，在保证产品质量、简化生产流程的同时，降低产品运输和储存成本，本发明提供了一种柴油车尾气处理液的生产装置及使用方法。

本发明的一种柴油车尾气处理液的生产装置是这样实现的：

一种柴油车尾气处理液的生产装置，所述装置包括：高纯尿素的料仓1、称重仪10、计量罐2、净化自来水的超纯水装置3、加热设备11、配制釜4、搅拌及加热装置12、缓冲罐5、在线质量分析仪6、膜过滤装置7、产品罐9，以及产品泵8、开关阀A～D、调节阀E～F和连接管线；

由所述料仓1来的高纯尿素，经所述称重仪10称重后进入所述计量罐2，然后进入所述配制釜4；自来水经所述超纯水装置3净化后，一部分净化水经所述加热设备11加热，一部分净化水未经加热，两部分净化水合并后，进入所述配制釜4；所述高纯尿素和所述净化水在所述配制釜4内进行配制，配制产物进入所述缓冲罐5；由所述在线质量分析仪6进行质量分析，如果质量合格，由所述产品泵8将所述配制产物泵入所述产品罐9，如果质量不合格，所述配制产物经过所述膜过滤装置7进行过滤后，返回所述缓冲罐5，直至质量合格后，再泵入所述产品罐9；所述膜过滤装置的孔径为0.1～0.3μm。

在具体实施时，所述磁力搅拌及加热装置12为采用磁力搅拌和电加热方式；所述加热设备11为太阳能加热设备11；所述缓冲罐5和所述产品罐9，设有电加热器；所述计量罐2和所述配制釜4的进料口为喇叭口，使所述计量罐2与前后设备物理隔离。市政自来水经过超纯水装置3的过滤除掉杂质和绝大部分的金属离子，变成电阻率为14～18MΩ·cm、铝、钙、铁离子的含量≤0.1mg/Kg，铜离子的含量≤0.05mg/Kg，pH≈7.0的超纯水。

本发明的一种柴油车尾气处理液生产装置的使用方法是这样实现的：

由所述料仓1来的高纯尿素，经所述称重仪10称重后进入所述计量罐2，然后进入所述配制釜4；自来水经所述超纯水装置3净化后，一部分净化水经所述加热设备11加热，一部分净化水未经加热，两部分净化水合并后，进入所述配制釜4；所述高纯尿素和所述净化水在所述配制釜4内进行产品配制，配制产物进入所述缓冲罐5；由所述在线质量分析仪6进行质量分析，如果质量合格，由所述产品泵8将所述配制产物泵入所述产品罐9，如果质量不合格，所述配制产物经过所述膜过滤装置7进行过滤后，返回所述缓冲罐5，直至质量合格后，再泵入所述产品罐9；所述产品罐9中的柴油车尾气处理液为31.8wt％-33.3wt％的尿素水溶液。

在具体实施时，所述产品罐9中的柴油车尾气处理液优选为32.3wt％-32.7wt％的尿素水溶液；进入所述配制釜4的净化水温度为25℃-30℃；所述产品的配制温度为25℃-30℃、配制时间为20分钟-30分钟；所述产品配制采用磁力搅拌和电加热控温。

本发明的技术方案为将柴油车尾气处理液的配制设备做成一套密闭的集成系统，外表类似一个小型的集装箱，可以设置在加油站内。该系统的有两个入口，一个入口接高纯尿素粉料，高纯尿素的制备方法可以参考专利CN102806011A中所诉的第二种方法，另一个入口接市政自来水，市政自来水经过超纯水装置过滤后，变成超纯水；该系统有两个出口，一个为柴油车尾气处理液成品液出口，另一个为中水出口，中水作为超纯水装置的副产物，可以用来作为加油站地面冲洗水、卫生间用水使用，以提高水资源的利用率。

相对于建设大型柴油车尾气处理液生产装置来说，本发明设计的集成系统，占地小，投资小，生产灵活，可以在加工厂家批量制造，按需设置在加油站内，极大地解决了柴油车尾气处理液生产销售范围的局限性。加油站只需储存高纯尿素粉料，根据需要随时生产，解决了大批量柴油车尾气处理液存储空间和运输成本的问题，也避免了储存时间过长而导致的产品质量下降问题。采用该装置不仅扩大了柴油车尾气处理液的生产销售范围，降低运输和储存成本，而且可以根据需要随时进行生产，缩短产品的存放时间，保证了产品质量，特别适用于加油站内使用。

附图说明

图1是本发明所述柴油车尾气处理液生产装置的示意图。

符号说明：

1.料仓、2.计量罐、3.超纯水装置、4.配制釜、5.缓冲罐、6.在线分析仪、7.膜过滤装置、8.产品泵、9.产品罐、10.称重仪、11.太阳能加热设备、12.磁力搅拌装置、A-D.开关阀、E-F.调节阀

具体实施方式

下面结合实施例和附图进一步详述本发明的技术方案，本发明的保护范围不局限于下述的具体实施方式。

实施例1

本发明柴油车尾气处理液的制备是将高纯尿素溶于超纯水中，配制成质量浓度31.8-33.3％的尿素水溶液，间歇操作。

市政自来水经超纯水装置3提纯为超纯水后，分成两股物流，一股经调节阀E进入太阳能加热设备11升温，另一股经调节阀F直接加入到配制釜4中，配制釜4(容积40L)设有温度控制，当配制釜4中超纯水的温度高于30℃时，减小调节阀E的开度，增大调节阀F的开度。当经流量计统计每批加入的超纯水质量为26kg时，关闭调节阀E和F。

料仓1中装入100kg高纯尿素粉料(高纯尿素的制备方法可以采用专利CN102806011A中所述的第二种方法)。开关阀A开启，料仓1中的高纯尿素靠位差进入计量罐2中，计量罐2与称重仪10相连，当计量罐2中的尿素质量达到12.5kg时，开关阀A自动关闭，同时开关阀B自动开启，计量罐2中的高纯尿素靠位差自动进入配制釜4中，计量罐2和配制釜4的进料口均为喇叭口，使计量罐2与前后设备物理隔离，以保证称重仪的准确计量。配制釜4中配备磁力搅拌子，当开关阀B开启后，同时磁力搅拌装置12自动启动，开始尿素溶解过程，每批产品溶解时间约20分钟，若在溶解过程中操作温度降低至25℃以下，磁力搅拌装置12的加热功能自动启动，以保证柴油车尾气处理液的配制温度为25-30℃。

配制完成后，配制釜4中的柴油车尾气处理液靠位差进入缓冲罐5(容积40L)中，缓冲罐5与在线分析仪6相连，对柴油车尾气处理液中金属离子、盐等杂质的含量进行在线分析，当产品质量合格，产品泵8开启，同时开关阀D开启，开关阀C关闭，缓冲罐5中合格的柴油车尾气处理液经产品泵8送入产品罐9(容积500L)中；若产品质量不合格，产品泵8开启，同时开关阀C开启，开关阀D关闭，缓冲罐中不合格的产品经产品泵8送入膜过滤装置7中，进一步过滤提纯，直至产品经在线分析仪6检测合格后，再送入产品罐9中。

在北方冬季使用时，为避免柴油车尾气处理液中尿素结晶析出，在缓冲罐5和产品罐9中，设置电加热器，以防尿素结晶。

Claims (10)

1.一种柴油车尾气处理液的生产装置，

所述装置包括：高纯尿素的料仓( ( 1) ) 、称重仪( ( 10) ) 、计量罐( ( 2) ) 、净化自来水的超纯水装置( ( 3) ) 、加热设备( ( 11) ) 、配制釜( ( 4) ) 、搅拌及加热装置( ( 12) ) 、缓冲罐( ( 5) ) 、在线质量分析仪( ( 6) ) 、膜过滤装置( ( 7) ) 、产品罐( ( 9) ) ，以及产品泵( ( 8) ) 、开关阀( ( A) ) ～( ( D) ) 、调节阀( E) ～( F)和连接管线；

由所述料仓( 1) 来的高纯尿素，经所述称重仪( 10) 称重后进入所述计量罐( 2) ，然后进入所述配制釜( 4) ；市政自来水经所述超纯水装置( 3) 净化后，一部分净化水经所述加热设备( 11) 加热，一部分净化水未经加热，两部分净化水合并后，进入所述配制釜( 4) ；

所述高纯尿素和所述净化水在所述配制釜( 4) 内进行配制，配制产物进入所述缓冲罐( 5) ；由所述在线质量分析仪( 6) 进行质量分析，如果质量合格，由所述产品泵( 8)将所述配制产物泵入所述产品罐( 9) ，如果质量不合格，所述配制产物经过所述膜过滤装置( 7) 进行过滤后，返回所述缓冲罐( 5) ，直至质量合格后，再泵入所述产品罐( 9) ；

所述膜过滤装置的孔径为0.1～0.3μm。

2.根据权利要求1所述的生产装置，其特征在于：

所述搅拌及加热装置( 12) 采用磁力搅拌和电加热方式。

3.根据权利要求1所述的生产装置，其特征在于：

所述加热设备( 11) 为太阳能加热设备( 11) 。

4.根据权利要求1所述的生产装置，其特征在于：

所述缓冲罐( 5) 和所述产品罐( 9) ，设有电加热器。

5.根据权利要求1所述的生产装置，其特征在于：

所述计量罐( 2) 和所述配制釜( 4) 的进料口为开口朝上的喇叭口，使所述计量罐(2) 与前后设备物理隔离。

6.根据权利要求1～5之一所述生产装置的使用方法，

由所述料仓( 1) 来的高纯尿素，经所述称重仪( 10) 称重后进入所述计量罐( 2) ，然后进入所述配制釜( 4) ；自来水经所述超纯水装置( 3) 净化后，一部分净化水经所述加热设备( 11) 加热，一部分净化水未经加热，两部分净化水合并后，进入所述配制釜( 4)；

所述高纯尿素和所述净化水在所述配制釜( 4) 内进行产品配制，配制产物进入所述缓冲罐( 5) ；由所述在线质量分析仪( 6) 进行质量分析，如果质量合格，由所述产品泵(8) 将所述配制产物泵入所述产品罐( 9) ，如果质量不合格，所述配制产物经过所述膜过滤装置( 7) 进行过滤后，返回所述缓冲罐( 5) ，直至质量合格后，再泵入所述产品罐( 9)；

所述产品罐( 9) 中的柴油车尾气处理液为31.8wt％-33.3wt％的尿素水溶液。

7.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于：

所述产品罐( 9) 中的柴油车尾气处理液为32.3wt％-32.7wt％的尿素水溶液。

8.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于：

进入所述配制釜( 4) 的净化水温度为25℃-30℃。

9.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于：

所述产品的配制温度为25℃-30℃、配制时间为20分钟-30分钟。

10.根据权利要求9所述的使用方法，其特征在于：

所述产品配制采用磁力搅拌和电加热控温。