CN108658811A - 一种车用尿素的制备方法及制备系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车用尿素生产技术领域，尤其涉及一种车用尿素的制备方法及制备系统。其包括步骤a：尿素、纯化水混合；步骤b：对步骤a得到的产品粗液进行重结晶，降低产品粗液温度至25℃‑35℃，使杂质和10%‑20%尿素结晶析出以得到车用尿素母液。本发明生产成本低廉、得到的车用尿素溶液纯度较高、适合批量生产车用尿素。

Description

一种车用尿素的制备方法及制备系统

技术领域

本发明涉及车用尿素生产技术领域，尤其涉及一种车用尿素的制备方法及制备系统。

背景技术

柴油车的废气排放物NOX对环境具有明显的污染性。目前，汽车生产商普遍采用选择性催化还原(SCR)技术处理柴油车尾气。SCR是一种废气后处理技术，利用尿素溶液对尾气中的氮氧化物进行处理后排放，喷入柴油车排出的尾气，使其中的氮氧化物转化为氮气和水。

车用尿素在生产时，只需要将高纯度的尿素和高纯度的水按一定比例混合，使其溶解即可。但是由于尿素溶于水是吸热的，并且溶解度随着温度具有显著的变化。因此需要设置一套温度控制系统来解决上述问题。而且，经常会遇到反应釜内不同区域温度不同的情况，因此还需要进行循环回流。为了提高溶出速率，还需要进行搅拌。因此，现有技术的反应釜比较复杂。另外，单纯利用高浓度和尿素和高纯度的水来配置的话，生产成本也很高。

发明内容

本发明要解决上述问题，提供一种生产成本低廉、得到的车用尿素溶液纯度较高、适合批量生产的车用尿素的制备方法及制备系统。

本发明解决问题的技术方案是，提供一种车用尿素的制备方法，包括步骤a：尿素、纯化水混合，还包括以下步骤：步骤b：对步骤a得到的产品粗液进行重结晶，降低产品粗液温度至25℃-35℃，使杂质和10%-20%尿素结晶析出以得到车用尿素母液。

优选地，在25℃-35℃下离心分离所述步骤b中的结晶物和车用尿素母液，离心转速为800-1000r/min，离心1-3h。

优选地，还包括步骤c：向车用尿素母液中添加纯化水以得到最终的车用尿素产品，所述车用尿素母液与纯化水的比例为1:1.5-1:4。

优选地，所述步骤b中离心得到的结晶物经流化干燥后通过直线振动筛分离尿素和杂质，并将分离得到的尿素送入步骤a中再利用。

优选地，所述步骤a中：将尿素与纯化水以1:2-1:3的比例混合，在常压、80℃-90℃下搅拌1-2h后降温至 65℃-75℃，并在65℃-75℃下搅拌2-3h。

本发明的另一个目的是，提供一种车用尿素的制备系统，包括用于步骤a的产品粗液生产设备，所述产品粗液生产设备包括尿素上料装置、纯水导入装置以及用于混合尿素、纯水以生产车用尿素产品粗液的生产釜，所述生产釜底部设有搅拌元件，所述搅拌元件外围设有呈环形排布的电加热元件。

优选地，所述尿素上料装置包括用于收集进料的料斗和出料端被固定并用于运载尿素的载料板，所述载料板通过滑动件连接有连接件，所述连接件与升降件连接，以使得在升降件的升降驱动下连接件藉由滑动件在载料板上的滑动带动载料板的一端绕所述出料端在竖直平面内转动从而将尿素倾入料斗。

优选地，还包括用于离心分离结晶物和车用尿素母液的转鼓离心机，所述转鼓离心机的转鼓鼓壁由滤板和滤网组合而成。

优选地，还包括用于步骤b的结晶釜，所述结晶釜包括机壳和设置于机壳中、与电机连接的内桶，所述机壳和内桶桶壁之间形成冷却液夹层，所述内桶桶壁向内桶内腔凸出形成冷却凸件，所述冷却凸尖与冷却液夹层连通，所述冷却凸尖为螺旋形或三角形中的一种或多种的组合。

优选地，所述内桶外设有调节壳，所述调节壳和内桶桶壁均开设有通孔。

本发明的有益效果：

1.步骤a中，以较高温度溶解尿素，使得尿素溶于水吸热后溶液温度不至于过低导致尿素析出；完全溶解后，以次高温度搅拌，帮助混合均匀。

2.重结晶步骤以得到纯度更好的车用尿素容液。

3.结晶物处理后重新投入使用，节约生产成本。

4.结晶釜一釜两用，既可用于结晶也可用于离心。

附图说明

图1 是用于制备车用尿素的装置结构示意图。

图中：10-生产釜，11-搅拌元件，12-电加热元件，20-尿素上料装置，21-料斗，22-载料板，22a-滑动件，22b-连接件，22c-升降件，30-纯水导入装置，40-结晶釜，41-机壳，42-内桶。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施方式，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

一种车用尿素的制备系统，如图1所示：包括用于混合尿素原料和纯化水以生产车用尿素产品粗液的产品粗液生产设备和用于使车用尿素产品粗液重结晶的结晶釜40。

产品粗液生产设备包括尿素上料装置20、纯水导入装置30以及生产釜10，生产釜10底部设有螺旋桨作为搅拌元件11，搅拌元件11外围设有呈环形排布的电加热元件12，且电加热元件12在沿生产釜10的高度方向上凸出于搅拌元件11，从而保护螺旋桨避免螺旋桨边部被打到，延长其使用寿命。电加热元件12为由若干横截面为扇形的网状电加热柱组成的电加热筒，可以通过控制网状电加热柱的加热数量控制加热温度。

其中，纯水导入装置30为设置于生产釜10的进水管，尿素上料装置20包括用于收集进料的料斗21和出料端被固定并用于运载尿素的载料板22，所述载料板22通过滑动件22a连接有连接件22b，所述连接件22b与升降件22c连接，以使得在升降件22c的升降驱动下连接件22b藉由滑动件22a在载料板22上的滑动带动载料板22的一端绕所述出料端在竖直平面内转动从而将尿素倾入料斗21。本实施例中，滑动件22a为设置于与载料板22载料面相对的一面的滑轨，升降件22c为油缸，连接件22b的一端与滑轨铰接，另一端与油缸的伸缩杆铰接。当油缸的伸缩杆伸长时，连接件22b、滑动件22c与载料板22在竖直方向提升，同时连接件22b在滑轨中向载料板22进料端滑动，使得升降件22c对载料板22的施力点产生变化，从而在载料板22倾斜角度不断加大的过程中，升降件22c对其依旧保持稳定的提升效果。

经过产品粗液生产设备得到的产品粗液被送入结晶釜40进行重结晶，结晶釜40包括机壳41和设置于机壳41中、与电机连接的内桶42，机壳和内桶42桶壁之间形成冷却液夹层，内桶42桶壁向内桶内腔凸出形成冷却凸件，冷却凸尖与冷却液夹层连通，冷却凸尖为螺旋形或三角形中的一种或多种的组合。产品粗液通入内桶42中，并在内桶42底部设置的电机带动下旋转，同时，冷却液夹层内的冷却液进入冷却凸尖中对内桶42内的产品粗液进行冷却、搅拌以达到重结晶目的。其中，冷却液为纯化水。

特别的是，在内桶42外设置一圈调节壳，且调节壳和内桶桶壁均开设有通孔。当结晶釜40用于重结晶时，通过转动内桶42使得内桶42和调节壳上的通孔被彼此的实体部分遮掩，形成封闭结构，用于结晶旋转时，调节壳与内桶42一起旋转。当转动内桶42使通孔暴露出来时，可以将结晶釜40作为离心机使用，将得到的车用尿素母液分离入冷却液夹层中，由于冷却液采用的是纯化水，在达到稀释母液的目的同时，也不存在杂质掺入问题。

由此系统制备车用尿素的方法，包括以下步骤：

步骤a：称取一定量的尿素原料置于载料板22，通过载料板22将尿素倾入料斗21并通过料斗21通入生产釜10中；通过纯水导入装置30向生产釜中通入纯化水，且尿素与纯化水的固液比为1:2。通过生产釜10内设置的电加热元件12控制符内温度为80℃，并在搅拌元件11的作用下搅拌1h；然后关闭部分网状电加热柱，降低温度至65℃，并搅拌2h。得到的车用尿素产品粗液通过管道通入结晶釜40。

步骤b：降低结晶釜40温度至25℃使得杂质和20%尿素结晶析出。转动调节内桶42使内桶以800r/min的转速对结晶物和车用尿素母液离心1h。

步骤c：向得到的尿素母液中添加纯化水，且车用尿素母液与纯化水的体积比为1:1.5，最终得到车用尿素溶液产品。

步骤d：将得到的结晶物送入气流干燥器中干燥，干燥后送入直线振动筛分离尿素和杂质，并将得到的尿素送入步骤a中作为尿素原料再利用。

实施例2

本实施例的车用尿素制备系统包括产品粗液生产设备和转鼓离心机。采用转鼓离心机对结晶物和车用尿素母液进行离心分离，其中，转鼓离心机的转鼓鼓壁由滤板和滤网组合而成。而产品粗液生产设备与实施例1相同，不再详细描述。

由此系统制备车用尿素的方法，包括以下步骤：

步骤a：称取一定量的尿素原料和纯化水通入生产釜10中，且尿素与纯化水的固液比为1:2.5。控制釜内温度为85℃，并搅拌1.5h；然后降低温度至70℃，并搅拌2.5h。得到的车用尿素产品粗液通过管道通入结晶釜40。

步骤b：降低结晶釜40温度至30℃使得杂质和15%尿素结晶析出。将得到的固液混合物送入转鼓离心机以900r/min的转速对结晶物和车用尿素母液离心2h。

步骤c：向得到的尿素母液中添加纯化水，且车用尿素母液与纯化水的体积比为1:3，最终得到车用尿素溶液产品。

步骤d：将得到的结晶物送入气流干燥器中干燥，干燥后送入直线振动筛分离尿素和杂质，并将得到的尿素送入步骤a中作为尿素原料再利用。

实施例3

本实施例的车用尿素制备系统包括用于产品粗液生产设备和结晶釜40。其结构相同之处不再详细描述。

由此系统制备车用尿素的方法，包括以下步骤：

步骤a：称取一定量的尿素原料和纯化水通入生产釜10中，且尿素与纯化水的固液比为1:3。控制釜内温度为90℃，并搅拌2h；然后降低温度至75℃，并搅拌3h。得到的车用尿素产品粗液通过管道通入结晶釜40。

步骤b：降低结晶釜40温度至35℃使得杂质和10%尿素结晶析出，并以1000r/min的转速对结晶物和车用尿素母液离心2h。

步骤c：向得到的尿素母液中添加纯化水，且车用尿素母液与纯化水的体积比为1:4，最终得到车用尿素溶液产品。

步骤d：将得到的结晶物送入气流干燥器中干燥，干燥后送入直线振动筛分离尿素和杂质，并将得到的尿素送入步骤a中作为尿素原料再利用。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种车用尿素的制备方法，包括步骤a：尿素、纯化水混合，其特征在于：还包括以下步骤：步骤b：对步骤a得到的产品粗液进行重结晶，降低产品粗液温度至25℃-35℃，使杂质和10%-20%尿素结晶析出以得到车用尿素母液。

2.根据权利要求1所述的一种车用尿素的制备方法，其特征在于：在25℃-35℃下离心分离所述步骤b中的结晶物和车用尿素母液，离心转速为800-1000r/min，离心1-3h。

3.根据权利要求1所述的一种车用尿素的制备方法，其特征在于：还包括步骤c：向车用尿素母液中添加纯化水以得到最终的车用尿素产品，所述车用尿素母液与纯化水的比例为1:1.5-1:4。

4.根据权利要求1所述的一种车用尿素的制备方法，其特征在于：所述步骤b中离心得到的结晶物经流化干燥后通过直线振动筛分离尿素和杂质，并将分离得到的尿素送入步骤a中再利用。

5.根据权利要求1所述的一种车用尿素的制备方法，其特征在于：所述步骤a中：将尿素与纯化水以1:2-1:3的比例混合，在常压、80℃-90℃下搅拌1-2h后降温至 65℃-75℃，并在65℃-75℃下搅拌2-3h。

6.一种车用尿素的制备系统，其特征在于：包括用于步骤a的产品粗液生产设备，所述产品粗液生产设备包括尿素上料装置（20）、纯水导入装置（30）以及用于混合尿素、纯水以生产车用尿素产品粗液的生产釜（10），所述生产釜（10）底部设有搅拌元件（11），所述搅拌元件（11）外围设有呈环形排布的电加热元件（12）。

7.根据权利要求6所述的一种车用尿素的制备系统，其特征在于：所述尿素上料装置（20）包括用于收集进料的料斗（21）和出料端被固定并用于运载尿素的载料板（22），所述载料板（22）通过滑动件（22a）连接有连接件（22b），所述连接件（22b）与升降件（22c）连接，以使得在升降件（22c）的升降驱动下连接件（22b）藉由滑动件（22a）在载料板（22）上的滑动带动载料板（22）的一端绕所述出料端在竖直平面内转动从而将尿素倾入料斗（21）。

8.根据权利要求6所述的一种车用尿素的制备系统，其特征在于：还包括用于离心分离结晶物和车用尿素母液的转鼓离心机，所述转鼓离心机的转鼓鼓壁由滤板和滤网组合而成。

9.根据权利要求6所述的一种车用尿素的制备系统，其特征在于：还包括用于步骤b的结晶釜（40），所述结晶釜（40）包括机壳（41）和设置于机壳（41）中、与电机连接的内桶（42），所述机壳和内桶（42）桶壁之间形成冷却液夹层，所述内桶（42）桶壁向内桶内腔凸出形成冷却凸件，所述冷却凸尖与冷却液夹层连通，所述冷却凸尖为螺旋形或三角形中的一种或多种的组合。

10.根据权利要求9所述的一种车用尿素的制备系统，其特征在于：所述内桶（42）外设有调节壳，所述调节壳和内桶桶壁均开设有通孔。