CN105921014A - 一种车用尿素溶液的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车用尿素溶液的制备方法，包括以下步骤：按照重量份数称取尿素20‑35份、高纯水60‑80份、乙醇5‑10份、N‑甲基丁二酰胺4‑7份和聚氧化乙烯硬脂酸酯1‑3份；将尿素和高纯水混合，搅拌，得尿素溶液；向尿素溶液中加入纤维素黄原酸酯吸附剂，搅拌，过滤，得到澄清尿素溶液；再经过进行离子交换，得纯净尿素溶液；最后将纯净尿素溶液与乙醇、N‑甲基丁二酰胺和聚氧化乙烯硬脂酸酯，搅拌均匀，即得车用尿素溶液。本方法具有制备工艺简单、生产效率高、环保、成本低、除杂效果显著等优点，易实现工业化生产。

Description

一种车用尿素溶液的制备方法
技术领域
本发明涉及汽车尾气处理技术领域，具体是一种车用尿素溶液的制备方法。
背景技术
近年来空气质量不断下降，雾霾日益严重，造成雾霾天气的原因中机动车尾气排放平均要占到20％到25％左右。 目前全国机动车排放污染物每年有5700多万吨，包括氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳、颗粒物，其中汽车排放的氮氧化物和颗粒物超过85％，碳氢化合物和一氧化碳超过70％。 此外，大约占汽车保有量不到20％的重型柴油车排放了60％左右的氮氧化物。 因此，机动车排放的治理成为日益紧迫的任务。
在柴油机车领域，人们发明了选择性催化还原法（selective catalyticreduction），简称 SCR，去减小柴油机尾气中的氮氧化物及微颗粒。而采用此方法进行尾气处理的系统称为 SCR 系统。SCR 技术是通过车用尿素溶液和柴油机尾气中的氮氧化物发生氧化还原反应来消除尾气中的氮氧化物。车用尿素溶液又称为柴油发动机尾气处理液，它是由高纯尿素晶体和超纯去离子水配制而成的质量分数为 32.5% 的高纯透明液体，具有淡淡的氨水气味。
车用尿素的生产原料为普通尿素和超纯水，然后普通尿素在生产和包装过程中不可避免会引入金属离子、醛、不溶物、缩二脲等杂质，这些杂质不仅会导致SCR系统的催化剂失活，还会堵塞管道。因此，常用的方法是通过化学试剂对普通尿素进行结晶提纯，该工艺存在收率低、成本高、易产生环境污染等不足。
发明内容
本发明针对现有车用尿素生产工艺存在的问题，提供一种车用尿素溶液的制备方法。该方法具有制备工艺简单、生产效率高、环保、成本低等优点。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：
一种车用尿素溶液的制备方法，包括以下步骤：
（1）配料：按照以下重量份数称取各原料：尿素20-35份、高纯水60-80份、乙醇5-10份、N-甲基丁二酰胺4-7份和聚氧化乙烯硬脂酸酯1-3份；
（2）溶解：将上述重量份数的尿素和高纯水混合，在温度为50-60℃、转速为300-500r/min下搅拌10-20min，得尿素溶液；
（3）吸附除杂：向上述尿素溶液中加入3-5重量份的吸附剂，继续搅拌10-30min,然后过滤，去除固态杂质，得到澄清尿素溶液；
（4）离子交换：将澄清尿素溶液按照流速为5-10m3/h进行离子交换，得纯净尿素溶液；
（5）混料：将纯净尿素溶液与上述乙醇、N-甲基丁二酰胺和聚氧化乙烯硬脂酸酯，在转速为300-500r/min下搅拌10-20min，即得车用尿素溶液。
优选地，以上所述尿素为农用尿素。
优选地，以上所述聚氧化乙烯硬脂酸酯包括PEG-2二硬脂酸酯、PEG-3硬脂酸酯、PEG-5硬脂酸酯、PEG-8二异硬脂酸酯和PEG-9二硬脂酸酯。所述产品均从市场上购买。
优选地，以上所述吸附剂为纤维素黄原酸酯吸附剂。
优选地，以上所述纤维素黄原酸酯吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
a、将100份重量份的纤维废弃物粉碎至60-80目，然后加入500-800重量份的NaOH溶液，搅拌30-60min，过滤，压干滤饼，即得碱化纤维；
b、在碱化纤维中加入200-300重量份的NaOH溶液，滴加20-30重量份的二硫化碳,在50-60℃下搅拌30-60min,然后再加入300-500重量份的MgSO4溶液，然后经过常规的过滤，洗涤，即得黄色含水固体，在50-60℃干燥至固体的含水量≤15%，即得纤维素黄原酸酯吸附剂。
优选地，以上所述NaOH溶液的质量浓度为12-15%。
优选地，以上所述MgSO4溶液的质量浓度为6-8%。
优选地，以上所述纤维废弃物包括甘蔗渣、剑麻渣、柚子皮和香蕉杆。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明方法先经过吸附除杂处理再经过离子交换树脂，处理后的尿素溶液能够更加完全地去除金属离子、醛、不溶物、缩二脲等杂质，使得尾气处理效果更加显著，同时不会出现堵塞SCR的现象。
2、本发明方法采用的吸附剂为纤维素黄原酸酯，不仅原料来源广泛、成本低廉、制备工艺简单，与活性炭、分子筛等吸附剂相比，吸附和提纯效果更为显著。
3、本方法还具有制备工艺简单、生产效率高、环保、成本低等优点，易实现工业化生产。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明进一步说明，但不限于本发明的保护范围。
实施例1
一种车用尿素溶液的制备方法，包括以下步骤：
（1）配料：称取农用尿素20㎏、高纯水60㎏、乙醇8㎏、N-甲基丁二酰胺4㎏和PEG-2二硬脂酸酯1㎏；
（2）溶解：将上述重量份数的尿素和高纯水混合，在温度为50℃、转速为500r/min下搅拌10min，得尿素溶液；
（3）吸附除杂：向上述尿素溶液中加入3kg纤维素黄原酸酯吸附剂，继续搅拌20min,然后过滤，去除固态杂质，得到澄清尿素溶液；
（4）离子交换：将澄清尿素溶液按照流速为5m3/h进行离子交换，得纯净尿素溶液；
（5）混料：将纯净尿素溶液与上述乙醇、N-甲基丁二酰胺和PEG-2二硬脂酸酯，在转速为500r/min下搅拌10min，即得车用尿素溶液。
所述纤维素黄原酸酯吸附剂的制备方法如下：（以下原料的份数均以重量份计算）
a、将100份的甘蔗渣（甘蔗渣含水量为12%）粉碎至60目，然后加入500份质量浓度为15%的NaOH溶液，搅拌30min，过滤，压干滤饼，即得碱化纤维；
b、在碱化纤维中加入200份浓度为15%的NaOH溶液，滴加20份的二硫化碳,在50℃下搅拌30min,然后再加入300份质量浓度为6%的MgSO4溶液，然后经过常规的过滤，洗涤，即得黄色含水固体，在50℃干燥至固体的含水量≤15%，即得纤维素黄原酸酯吸附剂。
实施例2
一种车用尿素溶液的制备方法，包括以下步骤：
（1）配料：称取农用尿素25㎏、高纯水70㎏、乙醇5㎏、N-甲基丁二酰胺6㎏和PEG-3硬脂酸酯1.5㎏；
（2）溶解：将上述重量份数的尿素和高纯水混合，在温度为55℃、转速为300r/min下搅拌15min，得尿素溶液；
（3）吸附除杂：向上述尿素溶液中加入3.5kg纤维素黄原酸酯吸附剂，继续搅拌30min,然后过滤，去除固态杂质，得到澄清尿素溶液；
（4）离子交换：将澄清尿素溶液按照流速为8m3/h进行离子交换，得纯净尿素溶液；
（5）混料：将纯净尿素溶液与上述乙醇、N-甲基丁二酰胺和PEG-3硬脂酸酯，在转速为300r/min下搅拌15min，即得车用尿素溶液。
所述纤维素黄原酸酯吸附剂的制备方法如下：（以下原料的份数均以重量份计算）
a、将100份的剑麻渣（剑麻渣含水量为15%）粉碎至60目，然后加入600份质量浓度为12%的NaOH溶液，搅拌40min，过滤，压干滤饼，即得碱化纤维；
b、在碱化纤维中加入250份浓度为12%的NaOH溶液，滴加25份的二硫化碳,在55℃下搅拌40min,然后再加入350份质量浓度为6%的MgSO4溶液，然后经过常规的过滤，洗涤，即得黄色含水固体，在55℃干燥至固体的含水量≤15%，即得纤维素黄原酸酯吸附剂。
实施例3
一种车用尿素溶液的制备方法，包括以下步骤：
（1）配料：称取农用尿素30㎏、高纯水80㎏、乙醇8㎏、N-甲基丁二酰胺7㎏和PEG-5硬脂酸酯2㎏；
（2）溶解：将上述重量份数的尿素和高纯水混合，在温度为60℃、转速为500r/min下搅拌20min，得尿素溶液；
（3）吸附除杂：向上述尿素溶液中加入5kg纤维素黄原酸酯吸附剂，继续搅拌20min,然后过滤，去除固态杂质，得到澄清尿素溶液；
（4）离子交换：将澄清尿素溶液按照流速为10m3/h进行离子交换，得纯净尿素溶液；
（5）混料：将纯净尿素溶液与上述乙醇、N-甲基丁二酰胺和PEG-5硬脂酸酯，在转速为500r/min下搅拌10min，即得车用尿素溶液。
所述纤维素黄原酸酯吸附剂的制备方法如下：（以下原料的份数均以重量份计算）
a、将100份的柚子皮（柚子皮含水量为15%）粉碎至80目，然后加入800份质量浓度为13%的NaOH溶液，搅拌60min，过滤，压干滤饼，即得碱化纤维；
b、在碱化纤维中加入300份浓度为13%的NaOH溶液，滴加25份的二硫化碳,在60℃下搅拌30min,然后再加入500份质量浓度为6%的MgSO4溶液，然后经过常规的过滤，洗涤，即得黄色含水固体，在60℃干燥至固体的含水量≤15%，即得纤维素黄原酸酯吸附剂。
实施例4
一种车用尿素溶液的制备方法，包括以下步骤：
（1）配料：称取农用尿素35㎏、高纯水80㎏、乙醇10㎏、N-甲基丁二酰胺6㎏和PEG-9二硬脂酸酯3㎏；
（2）溶解：将上述重量份数的尿素和高纯水混合，在温度为55℃、转速为500r/min下搅拌10min，得尿素溶液；
（3）吸附除杂：向上述尿素溶液中加入5kg纤维素黄原酸酯吸附剂，继续搅拌20min,然后过滤，去除固态杂质，得到澄清尿素溶液；
（4）离子交换：将澄清尿素溶液按照流速为8m3/h进行离子交换，得纯净尿素溶液；
（5）混料：将纯净尿素溶液与上述乙醇、N-甲基丁二酰胺和PEG-9二硬脂酸酯，在转速为500r/min下搅拌10min，即得车用尿素溶液。
所述纤维素黄原酸酯吸附剂的制备方法如下：（以下原料的份数均以重量份计算）
a、将100份的香蕉杆（香蕉杆含水量为12%）粉碎至80目，然后加入600份质量浓度为12%的NaOH溶液，搅拌30min，过滤，压干滤饼，即得碱化纤维；
b、在碱化纤维中加入300份浓度为12%的NaOH溶液，滴加30份的二硫化碳,在60℃下搅拌30min,然后再加入300份质量浓度为8%的MgSO4溶液，然后经过常规的过滤，洗涤，即得黄色含水固体，在60℃干燥至固体的含水量≤15%，即得纤维素黄原酸酯吸附剂。

Claims (8)

1.一种车用尿素溶液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
配料：按照以下重量份数称取各原料：尿素20-35份、高纯水60-80份、乙醇5-10份、N-甲基丁二酰胺4-7份和聚氧化乙烯硬脂酸酯1-3份；
溶解：将上述重量份数的尿素和高纯水混合，在温度为50-60℃、转速为300-500r/min下搅拌10-20min，得尿素溶液；
吸附除杂：向上述尿素溶液中加入3-5重量份的吸附剂，继续搅拌10-30min,然后过滤，去除固态杂质，得到澄清尿素溶液；
离子交换：将澄清尿素溶液按照流速为5-10m3/h进行离子交换，得纯净尿素溶液；
混料：将纯净尿素溶液与上述乙醇、N-甲基丁二酰胺和聚氧化乙烯硬脂酸酯，在转速为300-500r/min下搅拌10-20min，即得车用尿素溶液。
2.根据权利要求1所述车用尿素溶液的制备方法，其特征在于：所述尿素为农用尿素。
3.根据权利要求1所述车用尿素溶液的制备方法，其特征在于：所述聚氧化乙烯硬脂酸酯包括PEG-2二硬脂酸酯、PEG-3硬脂酸酯、PEG-5硬脂酸酯、PEG-8二异硬脂酸酯和PEG-9二硬脂酸酯。
4.根据权利要求1所述车用尿素溶液的制备方法，其特征在于：所述吸附剂为纤维素黄原酸酯吸附剂。
5.根据权利要求4所述车用尿素溶液的制备方法，其特征在于：所述纤维素黄原酸酯吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
a、将100份重量份的纤维废弃物粉碎至60-80目，然后加入500-800重量份的NaOH溶液，搅拌30-60min，过滤，压干滤饼，即得碱化纤维；
b、在碱化纤维中加入200-300重量份的NaOH溶液，滴加20-30重量份的二硫化碳,在50-60℃下搅拌30-60min,然后再加入300-500重量份的MgSO4溶液，然后经过常规的过滤，洗涤，即得黄色含水固体，在50-60℃干燥至固体的含水量≤15%，即得纤维素黄原酸酯吸附剂。
6.根据权利要求5所述车用尿素溶液的制备方法，其特征在于：所述NaOH溶液的质量浓度为12-15%。
7.根据权利要求5所述车用尿素溶液的制备方法，其特征在于：所述MgSO4溶液的质量浓度为6-8%。
8.根据权利要求5所述车用尿素溶液的制备方法，其特征在于：所述纤维废弃物包括甘蔗渣、剑麻渣、柚子皮和香蕉杆。
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