直接生产车用尿素溶液装置及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于车用尿素生产技术领域，具体涉及一种可有效解决车用尿素颗粒原料 中甲醛含量超标、成本低、质量稳定、可有效取代现有的结晶工艺和实现大规模工业化生产 的直接生产车用尿素溶液装置及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 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。车用尿素是无色、透明、清澈的液体，浓度为 31.8%-33. 2%，按照欧IV标准，目前32. 5%为符合标准的车用尿素浓度。车用尿素用于 还原氮氧化合物，可作为SCR(Selective Catalytic Reduction，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N 2 和H2O来净化尾气，使其排出的氮氧化物达到欧IV排放标准。车用尿素的工作原理是把车 用尿素添加到SCR系统，在温度高于300°C的高温环境中，尿素分解成NH 3，再加 V205-Ti02、 Ag-Al203、Cu-Zeolite等系列的催化剂的作用，尾气中的NOx能迅速与順 3反应生成1和 H2O,而柴油机的排气温度一般为300-500°C，满足了 NOx氮氧还原所需的温度条件。
[0003] 然而车用尿素的纯度要求很高，为了生产出高纯度的车用尿素很多企业想尽了 各种方法和途径，例如：中国发明专利其名称为：一种车用尿素的制备方法，专利号为： 201210003845. 7,其公开了一种尿素重结晶的方式生产出高纯尿素，然后配高纯水生产车 用尿素，但是生产高耗能，成本较高，浪费大量母液。中国发明专利其名称为：一种尾气催化 还原剂的生产工艺，专利号为：201010152076. 8,其公开了一种连续过滤以及离子交换技术 进行对金属及非金属离子的吸附交换；但是工艺过程复杂，成本较高。另外，影响企业生产 车用尿素品质的主要问题是普遍存在着甲醛超标的情况，使很多企业无法生产车用尿素。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，而提供一种能够效解决车用尿素颗粒 原料中甲醛含量超标、结构简单、工艺方法合理、成本低，质量稳定、可有效取代现有的结晶 工艺，实现大规模工业化生产和各项指标符合车用尿素标准的直接生产车用尿素溶液装置 及其生产方法。
[0005] 本发明的目的是这样实现的：包括与变换气管道相连的低温甲醇洗工段、与氮气 管道相连的液氨洗工段和与一次水管道相连的二级反渗透装置，低温甲醇洗工段的二氧化 碳解吸气出口通过原料气净化吸附塔与尿素合成工段的气相进口相连，低温甲醇洗工段的 气相出口通过液氨洗工段和合成氨工段与尿素合成工段的液相进口相连，所述尿素合成工 段的固相出口与鼓泡搅拌器的固相进口相连，所述二级反渗透装置依次通过混床，连续电 解除盐装置和纯水加热装置与鼓泡搅拌器的液相进口相连，所述鼓泡搅拌器的出口与车用 尿素储存装置相连；所述尿素合成工段的固相出口与鼓泡搅拌器的固相进口之间设有自动 定量包装称，所述纯水加热装置与鼓泡搅拌器的液相进口之间设有智能流量定量仪，所述 自动定量包装称通过数据线与智能流量定量仪相连。
[0006] -种应用直接生产车用尿素溶液装置的生产方法，包括如下步骤：
[0007] 步骤一：变换气管道内的变换气通过低温甲醇洗工段净化后剩下H2、CH4和少量 杂质气体，并同时解析出二氧化碳解吸气，所述二氧化碳解吸气由下列气体按照体积百 分比组成，包括 H2 0.424%、CO 0.061 %、C0298 . 5%、H2S 0.025%、COS 0.0196%、CH3OH 0· 02724%、N2 0· 94316 ;所述二氧化碳解吸气的温度为：30°C，压力为：0· 25MPa ;
[0008] 步骤二：使步骤一中所述的二氧化碳解吸气进入原料气净化吸附塔，脱除二氧化 碳解吸气内的大部分CH 3OH得到净化气；所述净化气由下列气体按照体积百分比组成，包 括％ 0· 114%、CO 0· 061%、C0298 . 8 3 99%、H2S 0· 023%、COS 0· 019%、N2 0· 943 和 CH3OH 0. 0001% ;所述净化气中CH3OH体积百分比不大于0. 0001% ;
[0009] 步骤三：从低温甲醇洗工段过来的H2、CH4和少量杂质气体进入液氨洗工段，在液 氨洗工段中脱除CH 4和少量杂质气体并使氮气与H 2混合后进入合成氨工段中；
[0010] 步骤四：使上述步骤三中将氮气与4混合后进入合成氨工段后的合成的液氨通过 尿素合成工段液相进口进入尿素合成工段内，并与步骤二中所述的净化气合成尿素颗粒；
[0011] 步骤五：一次水依次通过二级反渗透装置、混床，连续电解除盐装置进入到纯水加 热装置内，所述一次水的电阻率为0. 00058M Ω *cm，所述一次水通过二级反渗透装置后的电 阻率为〇. 06ΜΩ *cm，所述一次水通过混床后的电阻率为2ΜΩ *cm，所述一次水通过连续电 解除盐装置后的电阻率为15ΜΩ*〇ιι，所述一次水通过纯水加热装置后加热至60°C~70°C ;
[0012] 步骤六：自动定量包装称用于定量由尿素合成工段的固相出口进入鼓泡搅拌器的 固相进口的尿素颗粒重量，并将该数据通过数据线传送给智能流量定量仪，所述智能流量 定量仪通过上述数据来控制纯水加热装置中纯水进入鼓泡搅拌器的液相进口的量，使车用 尿素溶液的质量浓度为32. 5% ;
[0013] 步骤七：使步骤六中所述质量浓度为32. 5%的车用尿素溶液通过鼓泡搅拌器的 出口进入车用尿素储存装置内，即可。
[0014] 申请人基于通过大量尿素质量分析发现影响车用尿素品质的主要原因为甲醛而 并非缩二脲或金属离子等：首先，国标GB 29518-2013《柴油发动机氮氧化物还原剂尿素水 溶液》规定的32. 5%尿素水溶液的缩二脲为0. 3%，对应于车用尿素颗粒应该在0. 9%以 上，根据国标GB2440-2001《尿素》标准规定农用尿素优等品缩二脲是0. 9%，通过对河南晋 开集团延化化工有限公司的尿素产品的检测，优等品率在90%以上，山东联盟化工集团的 尿素广品的检测，优等品率也在90%以上甚至更尚，尿素广品的缩>缩在0. 9 %以下，能够 满足车用尿素水溶液的缩二脲0. 3%的要求。所以对于普通尿素缩二脲并不是影响车用尿 素溶液质量的关键因素。
[0015] 其次，国标GB 29518-2013《柴油发动机氮氧化物还原剂尿素水溶液》规定的 32. 5%尿素水溶液的缩二脲金属离子要求如下表：
[0016]
【主权项】
1. 一种直接生产车用尿素溶液装置，包括与变换气管道相连的低温甲醇洗工段（I)、 与氮气管道相连的液氨洗工段（3)和与一次水管道相连的二级反渗透装置（6)，其特征在 于：低温甲醇洗工段（1)的二氧化碳解吸气出口通过原料气净化吸附塔（2)与尿素合成工 段（5)的气相进口相连，低温甲醇洗工段（1)的气相出口通过液氨洗工段（3)和合成氨工 段（4)与尿素合成工段（5)的液相进口相连，所述尿素合成工段（5)的固相出口与鼓泡搅 拌器（12)的固相进口相连，所述二级反渗透装置（6)依次通过混床（7)，连续电解除盐装置 (8) 和纯水加热装置（9)与鼓泡搅拌器（12)的液相进口相连，所述鼓泡搅拌器（12)的出口 与车用尿素储存装置（13)相连；所述尿素合成工段（5)的固相出口与鼓泡搅拌器（12)的 固相进口之间设有自动定量包装称（11)，所述纯水加热装置与鼓泡搅拌器（12)的液相进 口之间设有智能流量定量仪（10)，所述自动定量包装称（11)通过数据线与智能流量定量 仪（10)相连。
2. -种应用权利要求1所述的直接生产车用尿素溶液装置的生产方法，其特征在于： 该生产方法包括如下步骤： 步骤一：变换气管道内的变换气通过低温甲醇洗工段（1)净化后剩下H2、CH4和少量 杂质气体，并同时解析出二氧化碳解吸气，所述二氧化碳解吸气由下列气体按照体积百 分比组成，包括H2 0.424%、CO0.061 %、C0298 . 5%、H2S0.025%、COS0.0196%、CH3OH 0? 02724%、N2 0? 94316 ;所述二氧化碳解吸气的温度为：30°C，压力为：0? 25MPa; 步骤二：使步骤一中所述的二氧化碳解吸气进入原料气净化吸附塔（2)，脱除二氧化 碳解吸气内的大部分CH3OH得到净化气；所述净化气由下列气体按照体积百分比组成，包 括％ 0? 114%、CO0? 061%、C0298 . 8 3 99%、H2S0? 023%、COS0? 019%、N2 0? 943 和CH3OH 0. 0001% ;所述净化气中CH3OH体积百分比不大于0. 0001% ; 步骤三：从低温甲醇洗工段⑴过来的H2XH4和少量杂质气体进入液氨洗工段（3)，在 液氨洗工段（3)中脱除CH4和少量杂质气体并使氮气与H2混合后进入合成氨工段（4)中； 步骤四：使上述步骤三中将氮气与4混合后进入合成氨工段（4)后的合成的液氨通过 尿素合成工段（5)液相进口进入尿素合成工段（5)内，并与步骤二中所述的净化气合成尿 素颗粒； 步骤五：一次水依次通过二级反渗透装置（6)、混床（7)，连续电解除盐装置（8)进入到 纯水加热装置（9)内，所述一次水的电阻率为0. 00058MQ*cm，所述一次水通过二级反渗透 装置（6)后的电阻率为0.06MD*cm，所述一次水通过混床（7)后的电阻率为2MD*cm，所述 一次水通过连续电解除盐装置（8)后的电阻率为15MQ*cm，所述一次水通过纯水加热装置 (9) 后加热至60°C~70°C: 步骤六：自动定量包装称（11)用于定量由尿素合成工段（5)的固相出口进入鼓泡搅拌 器（12)的固相进口的尿素颗粒重量，并将该数据通过数据线传送给智能流量定量仪（10)， 所述智能流量定量仪（10)通过上述数据来控制纯水加热装置中纯水进入鼓泡搅拌器（12) 的液相进口的量，使车用尿素溶液的质量浓度为32. 5% ; 步骤七：使步骤六中所述质量浓度为32. 5%的车用尿素溶液通过鼓泡搅拌器（12)的 出口进入车用尿素储存装置（13)内，即可。
【专利摘要】本发明属于一种直接生产车用尿素溶液装置及其生产方法；包括与变换气管道相连的低温甲醇洗工段、液氨洗工段和二级反渗透装置，低温甲醇洗工段的二氧化碳解吸气出口通过原料气净化吸附塔与尿素合成工段的气相进口相连，低温甲醇洗工段的气相出口通过液氨洗工段和合成氨工段与尿素合成工段的液相进口相连，所述尿素合成工段的固相出口与鼓泡搅拌器的固相进口相连，所述二级反渗透装置依次通过混床，连续电解除盐装置和纯水加热装置与鼓泡搅拌器的液相进口相连，所述鼓泡搅拌器的出口与车用尿素储存装置相连；具有结构简单、工艺方法合理、成本低，质量稳定、可有效取代现有的结晶工艺，实现大规模工业化生产和各项指标符合车用尿素标准的优点。
【IPC分类】B01D53-79, B01D53-90, B01D53-56
【公开号】CN104772031
【申请号】CN201510173258
【发明人】李玉顺, 顾朝晖, 高继光, 袁红玲, 刘锐杰, 王攀, 梁斐, 郭存彪
【申请人】河南心连心化肥有限公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月14日