CN107081066A - 一种无结晶的柴油发动机尾气净化液及其制备方法 - Google Patents

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陈家杰
刘涛
金明玥
冉玉霞
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Abstract

本发明公开提供了一种无结晶的柴油发动机尾气净化液及其制备方法，其中，净化液由酰胺类化合物和水组成，其中，酰胺类化合物为甲酰胺；该净化液的制备方法为：将酰胺类化合物和水在常温条件下进行搅拌混合，待所述酰胺类化合物全部溶解后通过μm级的超精过滤器压力过滤后，获得净化液。该净化液不仅可以实现柴油发动机尾气的净化处理，而且还可以避免结晶堵塞的问题，具有成本低廉，尾气净化效果好等优点。

Description

一种无结晶的柴油发动机尾气净化液及其制备方法
技术领域
本发明公开涉及柴油发动机尾气处理的技术领域，尤其涉及一种无结晶的柴油发动机尾气净化液及其制备方法。
背景技术
自2015年起，我国重型柴油发动机正式执行国4标准，而进入2017年后，我国已正式推行国5标准，对于柴油发动机尾气排放的氮氧化物NOx和微粒PM要求更为苛刻。目前，柴油发动机的尾气排放问题主要通过SCR技术(选择性催化还原技术)进行解决，而SCR技术的本质是以尿素液作为净化液，利用尿素液在高温条件下分解出NH3，以NH3作为还原剂与发动机尾气中排出的NOx在催化剂和温度的综合作用下进行还原反应，生成无毒的N2和H2O，从而达到净化尾气的目的。
然而，SCR技术在国内全面推广使用两年多的时间里，也出现了一些问题。其中，司机反应最多的一个问题就是尿素液在SCR系统中的喷嘴、管路、尿素箱呼吸口、甚至压缩空气单向阀和尿素液调节阀上都出现了结晶的问题，其主要原因在于：以尿素液作为净化液时，如果司机操作不当，会造成尿素液中的水分蒸发，导致尿素成分析出，产生结晶，而该种结晶问题严重地影响了SCR系统的正常使用，失去了其原有净化尾气和保护环境的目的，同时也对车主的运输效率和效益造成了影响。
目前，解决尿素液在SCR系统使用中产生结晶的问题，主要有两种方式：一种是发现系统有问题后，到4S店进行检修维护。对查出问题的SCR系统部位进行清洗。若是在运输途中出现结晶堵塞不喷液等问题，在驾驶员无法解决的情况下，只能强行加大油耗，将车开到能维修的地方由专业人员维修。这期间不但浪费了许多燃油而且还加重了环境污染；另一种是定期或不定期的对SCR系统进行维护清洗，提早预防，以免影响正常工作，但这样做不但影响车辆的使用效率和效益，也给车主带来一定的经济损失。
因此，如何研发一种新型的净化液来替代现有的尿素液，使其在SCR系统中不仅起到净化柴油发动机尾气的目的，而且不会在SCR系统中产生任何的堵塞，成为人们亟待解决的问题。
发明内容
鉴于此，本发明公开提供了一种无结晶的柴油发动机尾气净化液及其制备方法，以至少解决以往以尿素液作为净化液时，经常会造成SCR系统的堵塞，不仅失去了其原有净化尾气和保护环境的目的，而且还对车主的运输效率和效益产生了不利影响。
本发明一方面提供了一种无结晶的柴油发动机尾气净化液，该净化液由以下成分组成：酰胺类化合物以及水；
所述酰胺类化合物为甲酰胺。
优选，所述净化液中酰胺类化合物的质量含量为30～70％。
进一步优选，所述净化液中酰胺类化合物的质量含量为40～50％。
进一步优选，所述水为高纯水。
本发明另一方面还提供了一种无结晶的柴油发动机尾气净化液的制备方法，包括如下步骤：
1)将酰胺类化合物和水在常温条件下进行搅拌混合，待所述酰胺类化合物全部溶解后得混合溶液；
2)将步骤1)中所述混合溶液通过μm级过滤器压力过滤后，获得净化液。
优选，所述μm级过滤器的过滤压强为0.01～1Mpa。
本发明提供的无结晶的柴油发动机尾气净化液，由酰胺类化合物和水两种成分组成，其中，酰胺类化合物为甲酰胺，以上述两种成分的混合物取代现有的尿素液，作为净化液，可有效解决以往尿素液在SCR系统中产生的结晶问题。具体而言，由于甲酰胺本身呈液体，可以与水按照任意比例混合溶解，将其作为净化液加入SCR系统中后，即使司机出现操作失误，让净化液中的水发生蒸发，但由于甲酰胺本身为液体，不会产生析出的结晶现象，而且高温条件下甲酰胺会彻底分解成CO+NH3，其中，生成的NH3可作为还原剂与发动机尾气中排出的NOx在催化剂和温度的综合作用下进行还原反应，生成无毒的N2和H2O，达到净化尾气的目的。综上，本发明提供的无结晶的柴油发动机尾气净化液，不仅可以实现柴油发动机尾气的净化处理，而且还可以避免结晶堵塞的问题，具有成本低廉，尾气净化效果好等优点。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明将实施例1中的净化液和市售净化液分别加热到126℃，保持2小时后的对比照片；
图2为本发明将实施例1中的净化液和市售净化液分别加热到168℃，保持2.5小时后的对比照片。
具体实施方式
下面以具体的实施方案对本发明进行进一步解释说明，但是并不用于限制本发明的保护范围。
为了解决以往在SCR系统中采用尿素液作为净化液时，容易发生结晶，导致SCR系统中的喷嘴、管路、尿素箱呼吸口、甚至压缩空气单向阀和尿素液调节阀上都出现了结晶的问题，本实施方案提供了一种无结晶的柴油发动机尾气净化液，该净化液由以下成分组成：酰胺类化合物以及水，其中，所述酰胺类化合物为甲酰胺。
本实施方案提供的净化液的积极作用在于：对传统的尿素液组成进行了基本的改进，利用甲酰胺本身是液体，与水无限溶解，在高温条件下完全分解这一特点，组成全新的柴油发动机尾气净化液。从根本上解决了传统柴油发动机尾气净化液在使用中经常出现结晶堵塞不喷液的问题，具有很高的实用价值。
具体而言，甲酰胺为无色透明液体，沸点为210℃，熔点为2.5℃，闪点为175℃，分子式为CH3NO，有效元素N含量为31％，在180℃条件下分解成CO+NH3。甲酰胺储存化学稳定性高，在水中具有无限的溶解性；水作为另一组分，优选为高纯水，由于高纯水中不含有Ca2+、Mg2+等金属离子，避免水垢的生成，进而进一步避免堵塞的问题。
上述净化液中酰胺类化合物和水可以按照任意比例混合，均可实现柴油发动机尾气的净化，优选，净化液中酰胺类化合物的质量含量为30～70％，更为优选，净化液中酰胺类化合物的质量含量为40～50％，若酰胺类化合物添加量不够，将不能完全还原尾气中的NOx，若酰胺类化合物超过规定的量，分解的NH3气过多，则不能充分利用，从而对大气造成二次污染。
本实施方案提供的为上述无结晶的柴油发动机尾气净化液的制备方法，包括如下步骤：
1)将酰胺类化合物和水在常温条件下进行搅拌混合，待酰胺类化合物全部溶解后得混合溶液；
2)将步骤1)中混合溶液通过μm级过滤器压力过滤后，获得净化液。
其中，常温是指温度为20～25℃，μm级过滤器的过滤压强为0.01～1Mpa。
下面以具体的实施例对本发明中的技术方案，进行更进一步的解释说明。
实施例1
选取甲酰胺48％，高纯水52％，室温下搅拌30分钟至全部溶解后，采用2μm的滤芯压力过滤，得到净化液。
经检测该净化液清澈透明，密度为1.063g/cm3(20/4℃)；缩二脲：无；碱度0.08％，杂质元素含量均符合标准要求。
在排量8.6升的柴油发动机台架上进行ESC工况测试，该净化液在额定喷量下，经过SCR系统处理后NOx排放达到国5标准要求。
实施例2
选取甲酰胺47％，高纯水53％，室温下搅拌30分钟至全部溶解后，采用2μm的滤芯压力过滤，得到净化液。
经检测净化液清澈透明，密度为1.062g/cm3(20/4℃)；缩二脲：无；碱度0.08％，杂质元素含量均符合标准要求。
在排量8.6升的柴油发动机台架上进行ESC工况测试，该净化液在额定喷量下，经过SCR系统处理后NOx排放达到国5标准要求。
实施例3
为了验证本发明中的净化液，不会产生结晶的真实性，发明人在实验室将本发明实施例1中的净化液和市售发动机尾气净化液(含有尿素成分)进行对比蒸发试验，具体如下：
第一段试验：将两种净化液分别装入烧杯中，加热到126℃，保持2小时，试验结果，见表1、图1，其中，图1中A为本发明实施例1中的净化液；B为市售的发动机尾气净化液。
从图1中可见，本发明实施例1中的净化液烧杯中很干净无结晶；而市售的发动机尾气净化液烧杯中有许多尿素结晶。
表1：试验结果
第二段试验：将装有本发明实施例1中的净化液的烧杯A和装有市售的发动机尾气净化液的烧杯B，均加热到168℃，保持2.5小时，试验结果，见表2、图2。
从图2可见，本发明实施例1中的净化液烧杯中仍很干净无结晶；而市售的发动机尾气净化液烧杯中高温后形成一定数量的不挥发分解不溶于水的固体物。
表2：试验结果
综上，本发明提供的净化液可彻底解决SCR系统长期以来经常出现的尿素液喷嘴、管路、泵体、气体单向阀、尿素液调节阀结晶的问题。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (6)

1.一种无结晶的柴油发动机尾气净化液，其特征在于，所述净化液由以下成分组成：酰胺类化合物以及水；
所述酰胺类化合物为甲酰胺。
2.根据权利要求1所述无结晶的柴油发动机尾气净化液，其特征在于，所述净化液中酰胺类化合物的质量含量为30～70％。
3.根据权利要求1所述无结晶的柴油发动机尾气净化液，其特征在于，所述净化液中酰胺类化合物的质量含量为40～50％。
4.根据权利要求1～3任一所述无结晶的柴油发动机尾气净化液，其特征在于，所述水高纯水。
5.一种权利要求1所述无结晶的柴油发动机尾气净化液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将酰胺类化合物和水在常温条件下进行搅拌混合，待所述酰胺类化合物全部溶解后得混合溶液；
2)将步骤1)中所述混合溶液通过μm级过滤器压力过滤后，获得净化液。
6.根据权利要求4所述无结晶的柴油发动机尾气净化液的制备方法，其特征在于，所述μm级过滤器的过滤压强为0.01～1Mpa。
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