CN205659687U - 车用尿素过滤提纯装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车用尿素过滤提纯装置，属于车用尿素的制备领域，其结构包括容纳尿素溶液的溶液罐，所述溶液罐通过输送管连接有至少一个离子交换树脂过滤器，所述输送管上设置有输送泵，所述输送管的侧壁上设置有沿输送管延伸的冷却管；所述离子交换树脂过滤器与清洗装置相连接，所述清洗装置包括容纳清洗液的清洗箱和输送清洗液的清洗管，所述清洗管上设有清洗泵以使清洗液在所述离子交换树脂过滤器和所述清洗箱之间形成闭路循环。本实用新型能够有效滤除车用尿素溶液中的各种杂质，对于缩二脲等常规方法无法滤除的杂质具有较好的过滤效果，提升车用尿素溶液的品质。

Description

车用尿素过滤提纯装置

技术领域

本实用新型涉及车用尿素的制备技术领域，具体地说是一种车用尿素过滤提纯装置。

背景技术

尿素水有着可以净化Nox的作用，广泛应用于大型的柴油车的燃气净化系统。汽车尿素，它是一种使用在SCR技术中，用来减少柴油车尾气中的氮氧化物污染的液体。车用尿素学名为柴油机尾气处理液，国内俗称汽车尿素、车用尿素、汽车环保尿素、车用脱硝剂，使用最普遍的是车用尿素。车用尿素用于还原氮氧化合物，可作为SCR(Selective CatalyticReduction，选择性催化还原) 系统的还原剂，利用车用尿素水溶液与重型卡车、客车等柴油车尾气中的氮氧化物反应生成N₂和H₂O 来净化尾气，使其排出的氮氧化物达到欧IV排放标准。

尿素在造粒过程中，当温度超过133℃时，尿素就会发生缩合反应，产生缩二脲，尿素水在制备过程中容易残留缩二脲。同时，车用尿素的纯度要求很高，普通的尿素或者尿液满足不了车用尿素对高纯度的要求，市场上的车用尿素产品质量很难达到国际标准，特别是车用尿素中的缩二脲超标的问题，由于常温条件下缩二脲无法析出，因此普通的过滤装置并不能滤除车用尿素溶液中的缩二脲，如何降低车用尿素中缩二脲的含量成为制约车用尿素行业发展的一个严重问题。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种车用尿素过滤提纯装置，该装置可以有效的滤除车用尿素溶液中的缩二脲，并且滤芯经过清洗之后可反复使用。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案为：车用尿素过滤提纯装置，包括容纳尿素溶液的溶液罐，所述溶液罐通过输送管连接有至少一个离子交换树脂过滤器，所述输送管上设置有输送泵，所述输送管的侧壁上设置有沿输送管延伸的冷却管；所述离子交换树脂过滤器与清洗装置相连接，所述清洗装置包括容纳清洗液的清洗箱和输送清洗液的清洗管，所述清洗管上设有清洗泵以使清洗液在所述离子交换树脂过滤器和所述清洗箱之间形成闭路循环。

将尿素溶液流动的方向定义为从前向后流动，进一步的技术方案为：所述离子交换树脂过滤器设置有多个，相邻的离子交换树脂过滤器之间设置有溶液暂存箱，所述溶液暂存箱与其前部及后部的离子交换树脂过滤器均连通，所述溶液暂存箱与其后部的离子交换树脂过滤器之间设有输送泵。

离子交换树脂过滤器不仅能够滤除尿素溶液中的缩二脲，还能够滤除各种金属离子，多级过滤可以使尿素溶液中的杂质最大限度的去除，在相邻的离子交换树脂过滤器之间设置溶液暂存箱和输送泵，通过溶液暂存箱和输送泵的转换，可以使尿素溶液经过各个过滤器的流速不同，从而达到最佳的过滤效果。

进一步的技术方案为：所述输送管上还设置有滤网过滤器，溶液罐、滤网过滤器和离子交换树脂过滤器之间相互连通。滤网过滤器能够高效滤除颗粒杂质，进一步提成过滤提纯的效果。

为达到最佳的使用效果，优选的技术方案为：所述离子交换树脂过滤器内的滤芯为阴离子交换树脂。

另一种可选择的技术方案为：所述离子交换树脂过滤器内的滤芯包括阴离子交换树脂和阳离子交换树脂，阴离子交换树脂和阳离子交换树脂在尿素溶液的流动方向上叠加排列，其中阴离子交换树脂的量大于阳离子交换树脂的量。

为使尿素溶液在过滤过程中保持低温状态，进一步的技术方案为：所述溶液暂存箱的侧壁上设有冷却盘管。缩二脲只有在低温状态下才会析出，因此，保持尿素溶液的低温状态，可以保证较好的过滤效果。

进一步的技术方案为：每一个所述输送泵和离子交换树脂过滤器之间的输送管上均设有流量计。设置流量计，便于对各个输送段的流量进行检测和控制，通过对流量的控制实现最佳的过滤效果。

进一步的技术方案为：所述的溶液罐内设有搅拌装置和加热装置。设置搅拌装置，可以在溶液罐内实现尿素溶液的制备，设置加热装置，温度升高可以加快固体尿素的溶解速度，提高制备溶液的效率。

为实现尿素溶液的快速降温，进一步的技术方案为：所述溶液罐的侧壁上设有冷却盘管。

进一步的技术方案为：所述清洗装置的清洗液为乙醇、水或者乙醇的水溶液。对离子交换树脂进行冲洗，可将离子交换树脂吸收的缩二脲冲出，以使离子交换树脂过滤器可以重复使用，用乙醇清洗效果最佳，用水冲洗效果欠佳但成本最低，从经济性和冲洗效果综合考虑，可采用乙醇的水溶液进行冲洗。

本实用新型的有益效果是：

1、通过对缩二脲的溶解度和温度的关系的研究，发现缩二脲在低温时溶解度会发生变化，低温状态下缩二脲从尿素溶液中析出，使尿素溶液呈现白浊状态，从而实现通过过滤的方式去除尿素溶液中的缩二脲，可以大大降低车用尿素产品中的缩二脲的含量，析出的缩二脲离子是带电的，因此，采用离子交换树脂作为滤芯，大大提高了过滤效果和过滤的效率。

2、设置了清洗装置，可以将离子交换树脂过滤器中吸收的缩二脲冲洗掉，实现离子交换树脂过滤器的重复使用，降低了成本。

3、设置多级过滤器可以使尿素溶液中的杂质最大限度的去除，在相邻的离子交换树脂过滤器之间设置溶液暂存箱和输送泵，通过溶液暂存箱和输送泵的转换，可以使尿素溶液经过各个过滤器的流速不同，从而达到最佳的过滤效果。

4、在输送管的侧壁上设置沿输送管延伸的冷却管，使输送管形成伴冷管路，在溶液暂存罐内设置冷却盘管，便于对温度进行控制，保证尿素溶液过滤过程中的低温状态，以发挥最佳过滤效果。

5、在溶液罐内设置搅拌装置、加热装置及冷却装置等，可实现尿素溶液的现场制备及过滤一体式作业，使用方便。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图中：1溶液罐，2搅拌叶片，3加热管，4冷却盘管，5输送管，6滤网过滤器，7溶液暂存箱，8输送泵，9清洗管，10清洗泵，11清洗箱，12清洗液，13第二离子交换树脂过滤器，14第一离子交换树脂过滤器。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步的描述：

如图1所示，车用尿素过滤提纯装置，包括容纳尿素溶液的溶液罐1，所述溶液罐1通过输送管5依次连接有一个滤网过滤器6和两个离子交换树脂过滤器，所述输送管5上设置有输送泵8。滤网过滤器6与第一离子交换树脂过滤器14之间设有溶液暂存箱7和输送泵8，第一离子交换树脂过滤器14和第二离子交换树脂过滤器13之间也设有溶液暂存箱7和输送泵8。所述输送管5的侧壁上设置有随输送管5延伸的冷却管（图中未示出），所述溶液暂存箱1的侧壁上设有冷却盘管，使尿素溶液在过滤过程中保持低温状态，因为缩二脲只有在低温状态下才会析出，所以，保持尿素溶液的低温状态，可以保证较好的过滤效果。

滤网过滤器6内部的滤芯为网状的填料，可以高效滤除颗粒杂质；第一离子交换树脂过滤器14的滤芯包括阴离子交换树脂和阳离子交换树脂，阴离子交换树脂和阳离子交换树脂在尿素溶液的流动方向上叠加排列，阴离子交换树脂和阳离子交换树脂的比例为8：2；第二离子交换树脂过滤器13的滤芯为阴离子交换树脂。

第一离子交换树脂过滤器14和第二离子交换树脂过滤器13均与清洗装置相连接，所述清洗装置包括容纳清洗液12的清洗箱11和输送清洗液12的清洗管9，第一离子交换树脂过滤器14和第二离子交换树脂过滤器13通过清洗管9并联在清洗箱11上，所述清洗管9上设有清洗泵10以使清洗液12在离子交换树脂过滤器和清洗箱11之间形成闭路循环。清洗液12采用乙醇。

在溶液罐1的底部设有搅拌叶片2和加热管3，在溶液罐1的侧壁上设有冷却盘管4，可以直接将固体尿素颗粒和去离子水倒入溶液罐1，通过搅拌叶片2搅拌使固体尿素颗粒溶解，从而制备尿素溶液。加热管3对溶液进行加热可以加快固体尿素颗粒的溶解速度，冷却盘管4可以快速的降温，使尿素溶液快速降至所需温度，提高工作效率。在溶液罐1可设置温度传感器，以温度传感器的检测信号为信号源，以实现加热管3和冷却盘管4的自动工作，加热管3以及冷却盘管4的工作电路可通过切换继电器进行切换，或者通过电磁阀进行电路的接通或者断开，自动化程度高，节省人力的同时提高控制的精确度。继电器切换电路为本领域的常用控制电路，电磁阀也为常用元件，对于本领域技术人员来说，完全可以根据现有技术完成对上述元件的设置，对其具体的设置方法在此不再赘述。

每一个所述输送泵和离子交换树脂过滤器之间的输送管上均设有流量计。设置流量计，便于对各个输送段的流量进行检测和控制，通过对流量的控制实现最佳的过滤效果。

为便于对本实用新型的理解，下面结合一个工作过程对其进行进一步的描述：

将固体尿素颗粒和去离子水置入溶液罐1内，搅拌叶片2旋转搅拌至完全溶解，制成尿素重量百分比为32.5%的尿素溶液，固体尿素颗粒溶解的过程为放热过程，得到的尿素溶液处于低温状态，冷却盘管4工作将尿素溶液温度降至-10℃，此时尿素溶液呈现白浊状态。白浊状态的尿素溶液在输送泵8的作用下通过滤网过滤器6，滤除颗粒杂质，到达第一个溶液暂存箱，然后在与第一个溶液暂存箱相连通的输送泵的作用下，以设定流速进入第一离子交换树脂过滤器14，然后到达第二个溶液暂存箱。接下来，在与第二个溶液暂存箱相连通的输送泵的作用下，以设定流速进入第二离子交换树脂过滤器13，并在经过第二离子交换树脂过滤器13的过滤后排出澄清的成品。离子交换树脂过滤器不仅能够滤除尿素溶液中的缩二脲，还能够滤除各种金属离子，多级过滤可以使尿素溶液中的杂质最大限度的去除。由于设置了冷却盘管等冷却装置，保证尿素溶液过滤过程中的低温状态，以发挥最佳过滤效果。

使用一段时间后，离子交换树脂过滤器吸收了较多的缩二脲，会影响其过滤效果，此时，停止过滤工作，开启清洗泵10，清洗液12在离子交换树脂过滤器和清洗箱11之间形成闭路循环，将离子交换树脂过滤器吸收的缩二脲冲洗出来，以实现离子交换树脂过滤器的重复使用。

本实用新型中，各个过滤器的数量不限于实施例所述的数量，可以增加过滤装置的数量，在离子交换树脂过滤器中，阴离子交换树脂和阳离子交换树脂的比例不限于实施例中公开的比例，可以对两者的比例做出改变，因为阴离子交换树脂对缩二脲离子的吸附效果更好，为保证过滤效果，阴离子交换树脂的量应大于阳离子交换树脂的量，或者全部采用阴离子交换树脂。在本实用新型的基础上，过滤器的数量越多，过滤后的溶液透明度越好，可以通过设置合理数量的过滤器，实现车用尿素溶液的透明澄清。

本实用新型溶液罐1中的搅拌装置不限于采用实施例所述的搅拌叶片，还可以采用锚式搅拌器、桨式搅拌器等；加热装置也不限于采用实施例所述的加热管，还可以采用加热丝、加热片等；冷却装置也不限于采用实施例所述的冷却盘管，还可以采用其它形式的换热管，在换热管内部通入冷却介质进行冷却降温。

对离子交换树脂过滤器进行清洗时，用乙醇清洗效果最佳，用水冲洗效果欠佳但成本最低，从经济性和冲洗效果综合考虑，可采用乙醇的水溶液进行冲洗。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不是本实用新型的全部实施例，不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

除说明书所述技术特征外，其余技术特征均为本领域技术人员已知技术，为了突出本实用新型的创新特点，上述技术特征在此不再赘述。

Claims (10)

1.车用尿素过滤提纯装置，其特征是，包括容纳尿素溶液的溶液罐，所述溶液罐通过输送管连接有至少一个离子交换树脂过滤器，所述输送管上设置有输送泵，所述输送管的侧壁上设置有沿输送管延伸的冷却管；所述离子交换树脂过滤器与清洗装置相连接，所述清洗装置包括容纳清洗液的清洗箱和输送清洗液的清洗管，所述清洗管上设有清洗泵以使清洗液在所述离子交换树脂过滤器和所述清洗箱之间形成闭路循环。

2.根据权利要求1所述的车用尿素过滤提纯装置，其特征是，所述离子交换树脂过滤器设置有多个，相邻的离子交换树脂过滤器之间设置有溶液暂存箱，所述溶液暂存箱与其前部及后部的离子交换树脂过滤器均连通，所述溶液暂存箱与其后部的离子交换树脂过滤器之间设有输送泵。

3.根据权利要求1所述的车用尿素过滤提纯装置，其特征是，所述输送管上还设置有滤网过滤器，溶液罐、滤网过滤器和离子交换树脂过滤器之间相互连通。

4.根据权利要求1所述的车用尿素过滤提纯装置，其特征是，所述离子交换树脂过滤器内的滤芯为阴离子交换树脂。

5.根据权利要求1所述的车用尿素过滤提纯装置，其特征是，所述离子交换树脂过滤器内的滤芯包括阴离子交换树脂和阳离子交换树脂，阴离子交换树脂和阳离子交换树脂在尿素溶液的流动方向上叠加排列，其中阴离子交换树脂的量大于阳离子交换树脂的量。

6.根据权利要求2所述的车用尿素过滤提纯装置，其特征是，所述溶液暂存箱的侧壁上设有冷却盘管。

7.根据权利要求2所述的车用尿素过滤提纯装置，其特征是，每一个所述输送泵和离子交换树脂过滤器之间的输送管上均设有流量计。

8.根据权利要求1所述的车用尿素过滤提纯装置，其特征是，所述的溶液罐内设有搅拌装置和加热装置。

9.根据权利要求1所述的车用尿素过滤提纯装置，其特征是，所述溶液罐的侧壁上设有冷却盘管。

10.根据权利要求1所述的车用尿素过滤提纯装置，其特征是，所述清洗装置的清洗液为乙醇、水或者乙醇的水溶液。