CN105688669A - 梳状聚丙烯酰胺类晶体增长干扰剂、利用该干扰剂制备的抗结晶型尾气催化还原剂及制法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种梳状聚丙烯酰胺类晶体增长干扰剂、利用该干扰剂制备的抗结晶型尾气催化还原剂及制法，其中，增长干扰剂为聚丙烯酰胺-co-甲基丙烯酸聚氧乙烯聚氧丙烯酯，尾气催化还原剂包括分散剂、Adblue以及上述的晶体增长干扰剂，余量为纯水；其制备方法包括将晶体增长干扰剂、分散剂以及Adblue混匀、提纯、分离，调整其总氮量即可。本发明的优点为制得的晶体增长干扰剂能有效地阻止尿素结晶体的生长，且其结合分散剂等制得的尾气催化还原剂能够有效降低体系中尿素分子间的作用力，控制尿素结晶体的析出时间和析出量，大大延长了国四车辆使用尿素溶液结晶造成的亮红灯周期，同时该制备方法简单易行，容易实现。

Description

梳状聚丙烯酰胺类晶体增长干扰剂、利用该干扰剂制备的抗结晶型尾气催化还原剂及制法
技术领域
本发明属于汽车尾气催化还原剂领域，尤其涉及一种抗结晶型尾气催化还原剂及其制备方法。
背景技术
全球能源短缺、气候变暖，环境保护形势日益严峻。柴油车排放的氮氧化物(NOx)和颗粒物(PM)对人类健康及大气环境的危害已引起高度的关注。目前，世界主要发达国家都在紧锣密鼓地出台更为严格的汽车尾气排放控制标准。
经过大量试验研究表明，目前采用选择性催化还原技术能够解决柴油车的尾气排放问题，而这项技术必须使用尾气催化还原剂(俗称车用尿素溶液)对尾气中的NOx进行处理，因此，尾气催化还原剂成了各项标准法规中尾气排放解决方案中的必备产品，从而使世界各国在推行更为严格的柴油机排放法规的同时，配套制定了尾气催化还原剂标准。
随着国IV排放标准的推行实施，SCR系统的还原剂—车用尿素，在符合国四及以上排放标准的各类卡车、客车、工程机械、特种车辆及船舶上得到了广泛的应用。然而，车用尿素在长里程的使用过程中，逐渐出现了SCR系统喷嘴堵塞、管道漩涡处结晶堵塞、管路结晶、SCR故障亮灯频繁等一系列问题，造成SCR系统不能正常工作，必须定时处理掉喷嘴处结晶才能正常运行SCR系统，使尾气排放达标。
发明内容
发明目的：本发明的第一目的是提供一种能够有效阻止尿素结晶体生长的梳状聚丙烯酰胺类晶体增长干扰剂；本发明的第二目的是提供一种采用该晶体增长干扰剂制备的抗结晶型尾气催化还原剂；本发明的第三目的是提供该催化还原剂的制备方法。
技术方案：本发明的梳状聚丙烯酰胺类晶体增长干扰剂为聚丙烯酰胺-co-甲基丙烯酸聚氧乙烯聚氧丙烯酯，其结构式为：
其中，m＝30～40，n＝10～20，x＝8～12，x：y＝1:16～20。
本发明的抗结晶型尾气催化还原剂包括分散剂0.01～10％、Adblue60～98％以及上述的梳状聚丙烯酰胺类晶体增长干扰剂0.01～5％，余量为纯水。
本发明采用梳状聚丙烯酰胺类晶体增长干扰剂，其晶体结构排列呈梳状分布，与尿素的晶体结构有很大差异，从而能够有效阻止尿素结晶体的生长，使晶体析出量有效较少且析出时间大大延长，优选的，该晶体增长干扰剂可为0.01～2％，Adblue可为80～98％。
本发明采用的分散剂优选可为胺类分散剂和/或高分子分散剂，采用胺类分散剂和/或高分子分散剂，能够减小尿素溶液的表面张力，在体系中产生空间位阻效应，能够在尿素微笑晶粒表面形成带同种电荷的吸附层，相互排斥，以阻止粒子间的吸附和团聚大颗粒结晶析出，从而干扰晶体结晶的强度并减少结晶析出量。进一步说，胺类分散剂的质量分数优选可为2％～10％，其可包括三乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺、一异丙醇胺或三异丙醇胺，高分子分散剂的质量分数优选可为0.01％～1％，其可为聚乙烯吡咯烷酮，该聚乙烯吡咯烷酮可包括平均分子量为8000的pvpk15、平均分子量为40000的pvpk30或平均分子量为1300000的pvpk90。
本发明制备抗结晶型尾气催化还原剂的方法，包括如下步骤：按质量百分数将梳状聚丙烯酰胺类晶体增长干扰剂、分散剂以及Adblue混匀、提纯、分离，调整其总氮量为0.149～0.155，即制得该抗结晶型尾气催化还原剂。
发明原理：本发明采用梳状聚丙烯酰胺类晶体增长干扰剂，该干扰剂的晶体结构排列呈梳状分布，与尿素的晶体结构有很大差异，采用此结构的干扰剂能够在尿素晶体的某个生长面上吸附一层与其晶格排列有所不同的分子或离子，从而能够破坏这个晶面上后继晶格的继续发育，使自然晶体成长遇到阻碍，从而有效地阻止了尿素结晶体的生长，使晶体析出量有效减少并且延长析出的时间。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点为：首先，本发明制得的梳状聚丙烯酰胺类晶体增长干扰剂能有效地阻止尿素结晶体的生长；其次，利用该晶体增长干扰剂结合分散剂等制得的尾气催化还原剂，能够有效降低体系中尿素分子间的作用力，干扰晶体结晶的形态和强度，从而有效控制尿素结晶体的析出时间和析出量，保持喷嘴长时间使用无晶体析出，大大延长了国四车辆使用尿素溶液结晶造成的亮红灯周期；同时，本发明尾气催化还原剂的制备方法简单易行，容易实现。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案作详细的说明。
实施例1
抗结晶型催化还原剂的组分配比如表1所示。
表1催化还原剂的成分表
组分 质量百分数/％ 质量/kg
Adblue 95.855 47.927
晶体增长干扰剂 0.010 0.005
三乙醇胺 4.000 2.000
纯水 0.135 0.068
合计 100 50
其中，m＝35，n＝15，x＝10，x:y＝1:18。
本发明的制备步骤如下：(1)溶解：将Adblue、晶体增长干扰剂以及三乙醇胺按照表1中的比例分别加入溶解槽中，混合、搅拌，制成尾气催化还原剂初品；(2)提纯：将所述尾气催化还原剂初品通过过滤精度是10微米的袋式过滤器进行过滤提纯，过滤流速为2m3/H，得到过滤的尾气催化还原剂，再通过纳滤膜(NF)技术进行膜分离，得到分离的尾气催化还原剂；(3)制成：计量加入纯水0.068kg，调整其总氮量为0.152，即制得抗结晶型尾气催化还原剂。
实施例2
抗结晶型催化还原剂的组分配比如表2所示
表2催化还原剂的成分表
其中，m＝30，n＝10，x＝12，x:y＝1:16。
制备步骤如下：(1)溶解：将Adblue、晶体增长干扰剂以及乙醇胺按照表2中的比例分别加入溶解槽中，混合、搅拌，制成尾气催化还原剂初品；(2)提纯：将所述尾气催化还原剂初品通过机械过滤器进行过滤提纯，过滤流速为3m3/H，得到过滤的尾气催化还原剂，再通过NF技术进行膜分离，得到分离的尾气催化还原剂；(3)制成：计量加入纯水2.776kg，调整其总氮量为0.155，即制得结晶型尾气催化还原剂。
实施例3
抗结晶型催化还原剂的组分配比如表3所示
表3催化还原剂的成分表
组分 质量百分数/％ 质量/kg
Adblue 86.182 43.091
晶体增长干扰剂 1.000 0.500
一异丙醇胺 10.000 5.000
超纯水 2.818 1.409
合计 100 50
其中，m＝40，n＝20，x＝8，x:y＝1:20。
制备步骤如下：(1)溶解：将Adblue、晶体增长干扰剂以及一异丙醇胺按照表3中的比例分别加入溶解槽中，混合、搅拌，制成尾气催化还原剂初品；(2)提纯：将所述尾气催化还原剂初品通过过滤精度是0.45微米的精度滤芯过滤器进行过滤提纯，得到过滤的尾气催化还原剂，再通过NF技术进行膜分离，得到分离的尾气催化还原剂；(3)制成：计量加入超纯水1.409kg，调整其总氮量为0.149，即制得抗结晶型尾气催化还原剂。
实施例4
抗结晶型催化还原剂的组分配比如表4所示
表4催化还原剂的成分表
组分 质量百分数/％ 质量/kg
Adblue 96.912 48.456
晶体增长干扰剂 0.050 0.025
三异丙醇胺 2.900 1.450
pvpk30 0.05 0.025
超纯水 0.088 0.044
合计 100 50
其中，m＝38，n＝18，x＝11，x:y＝1:17。
制备步骤如下：(1)溶解：将Adblue、晶体增长干扰剂、三异丙醇胺以及pvpk30按照表4中的比例分别加入溶解槽中，混合、搅拌，制成尾气催化还原剂初品；(2)提纯：将所述尾气催化还原剂初品通过过滤精度是10微米的袋式过滤器以及机械过滤器进行过滤提纯，得到过滤的尾气催化还原剂，再通过NF技术进行膜分离，得到分离的尾气催化还原剂；(3)制成：计量加入超纯水0.044kg，调整其总氮量为0.152，即制得抗结晶型尾气催化还原剂。
将实施例1至4制得的催化还原剂的重要指标进行检测，所获得的数据结果如表5所示。
表5实施例1至4的重要指标检测数据分析结果
由表5可知，本发明制备的催化还原剂经过检测分析，其醛含量、不溶物、磷酸盐及微量元素等重要指标检测符合尾气还原剂的要求。
将制得的催化还原剂进行行车试验性能测试，评价其抗结晶的性能，其结果如表6所示。
表6抗结晶性能表
由表6可知，实施例1至4制得的抗结晶型尾气催化还原剂在行车试验中亮红灯结晶周期均大于2500公里，而传统尾气催化还原剂结晶亮红灯结晶周期的为300～500公里，因此，本发明制得的催化还原剂能够有效控制尿素结晶体的析出时间和析出量，保持喷嘴长时间使用无晶体析出，大大延长了国四车辆使用尿素溶液结晶造成的亮红灯周期。
实施例5
基本步骤与实施例1相同，不同之处在于：Adblue60％、聚丙烯酰胺-co-甲基丙烯酸聚氧乙烯聚氧丙烯酯5％、二乙醇胺10％，超纯水25％。
实施例6
基本步骤与实施例1相同，不同之处在于：Adblue98％、聚丙烯酰胺-co-甲基丙烯酸聚氧乙烯聚氧丙烯酯0.01％、pvpk150.01％，超纯水1.98％。
实施例7
基本步骤与实施例1相同，不同之处在于：Adblue80％、聚丙烯酰胺-co-甲基丙烯酸聚氧乙烯聚氧丙烯酯5％、pvpk902％，超纯水13％。
实施例8
基本步骤与实施例1相同，不同之处在于：Adblue80％、聚丙烯酰胺-co-甲基丙烯酸聚氧乙烯聚氧丙烯酯2％、pvpk901％，超纯水17％。
将实施例5-8制得的催化还原剂经过检测分析，其醛含量、不溶物、磷酸盐及微量元素等重要指标检测符合尾气还原剂的要求，且经过行车试验性能测试可知，制得的催化还原剂能够有效控制尿素结晶体的析出时间和析出量，保持喷嘴长时间使用无晶体析出，大大延长了国四车辆使用尿素溶液结晶造成的亮红灯周期。

Claims (9)

1.一种梳状聚丙烯酰胺类晶体增长干扰剂，其特征在于该增长干扰剂为聚丙烯酰胺-co-甲基丙烯酸聚氧乙烯聚氧丙烯酯，其结构式为：
其中，m＝30～40，n＝10～20，x＝8～12，x：y＝1:16～20。
2.一种抗结晶型尾气催化还原剂，其特征在于按质量百分数计，包括分散剂0.01～10％、Adblue60～98％以及权利要求1所述的梳状聚丙烯酰胺类晶体增长干扰剂0.01～5％，余量为纯水。
3.根据权利要求2所述的抗结晶型尾气催化还原剂，其特征在于：所述梳状聚丙烯酰胺类晶体增长干扰剂为0.01～2％。
4.根据权利要求2所述的抗结晶型尾气催化还原剂，其特征在于：所述Adblue为80～98％。
5.根据权利要求2所述的抗结晶型尾气催化还原剂，其特征在于：所述分散剂包括胺类分散剂和/或高分子分散剂，其中，胺类分散剂包括三乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺、一异丙醇胺或三异丙醇胺，高分子分散剂为聚乙烯吡咯烷酮。
6.根据权利要求5所述的抗结晶型尾气催化还原剂，其特征在于：所述胺类分散剂的质量分数为2％～10％。
7.根据权利要求5所述的抗结晶型尾气催化还原剂，其特征在于：所述高分子分散剂的质量分数为0.01％～1％。
8.根据权利要求5所述的抗结晶型尾气催化还原剂，其特征在于：所述聚乙烯吡咯烷酮包括平均分子量为8000的pvpk15、平均分子量为40000的pvpk30或平均分子量为1300000的pvpk90。
9.一种制备权利要求2所述的抗结晶型尾气催化还原剂的方法，其特征在于包括如下步骤：按质量百分数将梳状聚丙烯酰胺类晶体增长干扰剂、分散剂以及Adblue混匀、提纯、分离，调整其总氮量为0.149～0.155，即制得该抗结晶型尾气催化还原剂。
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Address after: Yi lake road Nanjing city Jiangsu province 211200 Lishui Economic Development Zone No. 8

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Patentee before: KLS ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co.,Ltd.

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