车用尿素溶液杂质问题研究总结

王 攀，李红明，陈鹏姣，任孟伟

(河南心连心化肥有限公司工程研究中心，河南 新乡 453731)

1 研究背景

汽车尾气排放治理，目前已经成为当今环保问题的重中之重，而大型的柴油车更是政府治理的首选，因此车用尿素产品也应允而生[1]。该产品主要是将柴油车尾气中的氮氧化物还原成无害的氮气和水，从而减少柴油车尾气中氮氧化物的污染，使柴油车达到国家规定的尾气排放标准[2]。

经过几年车用尿素市场的推广与规范，目前车用尿素的产品质量得到了很大的提升，基本能够满足车用尿素的使用标准，但由于不同厂家车用尿素的质量不同，在将其配置成溶液后，随着存储时间的延长，大部分企业的产品均会出现黄色或者白色的絮状沉淀物，该沉淀物在搅拌后随即消失，但是经过一段时间静止后，又会出现，在一定程度上影响了车用尿素的销售情况[3]。

2 原因分析

河南心连心化学工业集团股份有限公司成立于1969年，具有年产80万吨车用尿素颗粒150万吨车用尿素溶液的生产能力，公司自2012年开始研究车用尿素，在发现此问题后便随即对车用尿素中存在的沉淀物问题展开了研究。首先我们将对沉淀物对车用尿素的品质影响和产生的原因进行研究[4]。

2.1 沉淀物对车用尿素的品质的影响

将同一批次的车用尿素分别取样并配置成车用尿素溶液，在分别检测车用尿素溶液出现沉淀物前后各项指标变化情况的，其结果如表1所示。

表1 车用尿素各项指标

对该表中数据进行分析发现：车用尿素溶液出现沉淀物前后，其各项数据指标并未出现明显的变化，这也预示该部分杂质是一开始就存在溶液里面的可能性较大。

2.2 沉淀物产生的原因

对于沉淀物的产生，主要从以下几个方面研究，首先是尿素颗粒的纯净度、超纯水的合格以及储存环境的影响几个方面[5]。

2.2.1 尿素颗粒的纯净度

众所周知，车用尿素相对于普通农用尿素来讲，要求更为严格，其中包括缩二脲、氮含量、水分、醛含量、不溶物、磷酸盐及金属离子等都做了具体要求。如果尿素中杂质较多，就可能引起配置好后的车用尿素颜色不正常，进而导致车用尿素溶液的杂质沉淀产生。尿素颗粒的纯净度一般与进入到尿素系统的原料气及液氨有关，这两种原料的洁净度与否，直接决定了最终产品的纯净度，在购买车用尿素原料的时候一定要有该批次的车用尿素分析报告，如果不合格一定要谨慎使用，可能会造成整个SCR系统的损坏。

2.2.2 超纯水的纯净度

配置车用尿素一定要选用电阻率为18 MΩ·cm(25℃)的超纯水，这种水中除了水分子外，几乎没有杂质。而如果使用其他不合格的水配置之后，水中的微生物可能被较高的尿素溶液浓度杀死，或者在光照的情况下，滋生其它的微生物，从而造成沉淀的产生。

2.2.3 储存环境的影响

另外杂质的产生是在溶液配制后的工序中产生的，车用尿素颗粒包装袋上的灰尘、配制车用尿素溶液的生产环境，以及配制好溶液之后的溶液存储温度，包括是否在阳光下直接直射都有很大的关系。

3 处理方案

心连心公司自18年开始从生产源头和分离等多方面对车用尿素溶液沉淀的问题进行研究。但对国内外的造粒工艺进行研究发现，想要从生产的源头来解决沉淀物的问题基本无法实现，因此，我们着重对分离技术进行了研究。

作为分离技术，目前主要分为微滤、超滤和纳滤，微滤主要是分离通过利用超滤装置对配置好的溶液进行过滤，并进行跟踪分析，经过超滤后的车用尿素溶液无一例再出现沉淀，因此也证明了利用超滤装置能够解决车用尿素的沉淀问题。

其流程如下：

将车用尿素颗粒和高纯水按照一定的比例配置后，首先经过原水泵，然后在原水泵的作用下经过精度为50 μm以下的过滤器进行初滤，然后再进入到相对分子质量为30万以下的超滤膜进行超滤，经过超滤后的车用尿素溶液在进行灌装，经过研究发现，过滤后的车用尿素溶液不在产生絮状物。为验证超滤对车用尿素品质的影响，我们对超滤前后的样品进行了分析对比，其结果见表2。

表2 超滤前后车用尿素产品品质对比表

通过以上数据，我们可以发现，经过超滤后的车用尿素溶液成分几乎上与过滤前溶液成分变化不大，个别指标醛、不溶物等有所下降，符合车用尿素溶液的标准，但超滤后的车用尿素溶液不再产生沉淀，却提升了车用尿素溶液的品质。

4 结论

通过对目前市面的车用尿素溶液分析，目前很难杜绝以车用尿素颗粒配置的溶液造成沉淀物产生的现象，在未有改变目前常规的尿素造粒工以前，通过采用超滤装置对其进行过滤，是确保产品品质的一项关键措施。