车用尿素产品质量浅析

车用尿素产品质量浅析

徐学纲盖锐陈龙

辽宁北方煤化工（集团）股份有限公司辽宁本溪117000

摘要：车用尿素是用不含其他任何添加剂的AUS32专用尿素与纯水一起配制的水溶液，该溶液中尿素含量为32.5%，去离子水为67.5%。

关键词：车用尿素；产品；质量

一、车用尿素国内外生产工艺分析

车用尿素的生产方法主要有一下两种：其一：车用尿素即是指尿素浓度为31.8%-33.3%的水溶液，可对工业尿素进行稀释再提取而获得。车用尿素的主要生产原料为纯净水及尿素，其生产原理为：利用工业一级尿素，（不可采用普通尿素）将工业尿素放入温度高达70℃的纯净水中，令尿素进行水解，当尿素水解完成之后，在将水温将至30℃，尿素则会结晶，尿素没结晶一次，结晶体中尿素纯度则会增加一部分，再将所提取尿素晶体按照一定比例倒入水溶液中混合，通过该种方法使尿素浓度达到车用尿素标准尿素浓度。为了避免SCR技术在使用车用尿素时，车用尿素与催化剂载体发生金属离子重度而失去催化作用，在制取车用尿素时，所选取的水溶液应当为纯净水或经过活性炭处理之后的地下水，进而使得所制取的车用尿素能够应用到SCR技术中。其二：在尿素的生产过程中，直接使尿素溶液蒸发，并出去其中的氨物质及二氧化碳，且所得的尿素无需进行水解结晶，可直接与纯净水按照一定比例混合。该种方法能够简化车用尿素生产流，节省生产成本。在将尿素制作成颗粒的过程中，需要制造环境中拥有一定的甲醛与蒸汽，且在尿素造粒过程中，车用尿素造粒塔将会飘出少量的尿素粉尘。对于不需要造粒的车用尿素而言，可以在车用尿素生产过程中对其进杂质处理，该工作的目的为减少车用尿素对环境造成的污染，起到节能减排、环境保护的作用。

SCR技术对于车用尿素中尿素含量要求相当高，且堆车用尿素中氨、二氧化碳及甲醛含量要求也非常严格，这就要求在车用尿素生产过程中，必须严格控制其使用的原料。

国外一般采用尿素溶液作为原料进行车用尿素的生产（方法二）。而目前我国采用的车用尿素制作方法为先购买工业一级尿素（方法一），随后对其进行水解、结晶、提纯、制作。该方法不仅需要企业消耗大量资金购买工业一级尿素，还需要在车用尿素制作过程中消耗大量的电力资源，并且需要在车用尿素结晶过程中排放其中的氨、二氧化碳等废物，且需要为其提供含有一定浓度甲醛的环境才能够完全生产出SCR技术符合标准额车用尿素。

二、车用尿素生产设备介绍

据统计，我国车用尿素生产厂家数量在120-150之间，但发展较好、生产规模较大的厂家仅有10家左右。SCR技术对车用尿素的要求非常高，車用尿素的质量直接影响着SCR系统的性能及使用寿命，质量较差的车用尿素极易导致SCR催化效率下降，同时也会导致SCR系统转化率下降，造成堵塞、结晶等情况。目前，我国为了为了规范车用尿素市场，严格控制车用尿素生产质量，确保SCR系统的稳定性，颁布了《柴油车发动机氨氧化物还原剂车用尿素水溶液生产制造条件及产品监督管理方案》及《柴油车发动机氨氧化物还原剂尿水水溶液生产制造条件及产品质量监督管理实施细则》，建立CGT标识，从而确保我国市场出售的车用尿素质量。

我国《柴油车发动机氨氧化物还原剂车用尿素水溶液生产制造条件及产品监督管理方案》中规定，我国车用尿素生产企业生产车用尿素的方法共有两种：其一：先对工业一级尿素进行提纯，浓度达67.5%时，在倒入32.5%的纯净水，是纯净水与高浓度尿素进行混合。方法主要应用的原理为：当工业一级尿素温度达到70至75℃时，将工业一级尿素放入水溶液中，使其在溶液中水解，工业尿素温度达30℃及以下时，则会水解、结晶，车用尿素生产比例为1.5：1。

其二：以农业要作为原料，与经过处理的水进行混合，并经过过滤系统、均质系统、脱色系统及提纯系统，从而生产出工业尿尿素，该方法是南京集鸿环保科技有限公司最早研发的，是目前我国最先进的车用尿素生产工艺，目前，我国使用该方法生产车用尿素的企业已达120多家，且生产出的生用尿素质量在提升。

据我国相关人员调查研究显示，对一吨工业一级尿素进行提纯、结晶的方法运行功耗为200kW，而采用一吨农业尿素提纯的方法制作工业尿素运行功耗为50kW，相比于第二种方法，第一种方法将每小时多消耗150kW的功率，这就标志着对一吨采用工业一级尿素进行提纯的方法将每年多消耗39万元。此外，结晶法车用尿素生产比例为1.5：1。即为购买一1.5吨工业一级尿素才能够生产出1吨车用尿素，且该方法在生产过程中还会排出大量的尿素污染水。由此可见，相比于结晶法，我国南京集鸿环保科技有限公司所研发的以农业尿素为原材料的车用尿素生产方法更适用于我国车用尿素企业。

三、质量概况

车用尿素在我国属于新兴的产业，随着该类产品监督抽查工作的不断推进和深化，以及市场竞争和企业自律，产品质量在稳步提高。其产品抽查合格率从2015年60%提高到2017年86.1%。2015年全国车用尿素监督抽查合格率为60%，主要不合格项目为：尿素含量、杂质；2016年二季度、四季度和2017年二季度上海市车用尿素抽查合格率分别为79.7%、86.7%和82.2%，主要不合格项目为：尿素含量、杂质（钠、钾、缩二脲、醛类）；2017年江苏省车用尿素抽查合格率为86.1%，主要不合格项目为：尿素含量、杂质（钠、钾、缩二脲、醛类、镁）。

GB29518-2013《柴油发动机氮氧化物还原剂尿素水溶液》标准，对尿素含量、密度、折光率、杂质（碱度、缩二脲、醛类、不溶物、磷酸盐、钙、铁、铜、锌、铬、镍、镁、铝、钠、钾）含量等项目做了要求。近年来车用尿素抽查结果显示，不合格问题主要集中在尿素含量、杂质（钠、钙、醛类、缩二脲）含量等。①尿素含量不合格。GB29518-2013标准要求尿素含量在31.8%～33.2%，检测结果显示尿素含量项目最低达到21.1%。主要原因是企业使用AUS32专用尿素质量不达标。尿素含量是车用尿素产品的重要质量指标，会直接影响NOX的催化效率和尿素溶液的凝固点。尿素含量过高会导致尿素剩余造成二次污染，尿素含量过低会降低尾气中氮氧化物被还原为氮气的转化效率，导致仍有部分氮氧化物未被还原而直接排入大气。此外，尿素含量会影响车用尿素的结晶点，从而可能会堵塞尿素输液管、喷嘴、堵塞排气管，甚至损害发动机。②杂质（钠、钙）含量不合格。GB29518-2013标准要求杂质（钙）含量≤0.5mg/kg，杂质（钠）≤0.5mg/kg。检测结果显示杂质（钠）含量最高的达到了39.1mg/kg，超过标准要求的78倍。主要原因是企业原料水未满足要求。车用尿素对水要求非常严格，应使用符合GB/T6682规定的三级水。普通水中含有钙、钠、镁等多种金属离子，会使SCR系统中催化剂中毒，降低催化效率，严重的可使催化剂失去活性，致使氮氧化合物排放超标。过多金属元素排放，不仅损害SCR系统，对环境和人身健康也会有很大影响。③杂质（醛类、缩二脲）含量不合格。GB29518-2013标准要求，杂质（醛类）含量≤5mg/kg，杂质（缩二脲）含量≤0.3mg/kg。检测结果显示杂质（醛类）含量最高的达到了101mg/kg，超过标准要求的20倍。主要原因是企业未使用AUS32专用尿素或使用尿素纯度不够。车用尿素对原材料要求非常严格，应使用不含其他任何添加物的AUS32专用尿素。AUS32专用尿素是指工业上生产的只含有痕量缩二脲、氨和水的尿素，不含醛和其他物质（如抗结块剂），不含硫和硫化物、氯化物、硝酸盐和其他化合物。AUS32专用尿素中杂质含量超标，可能会导致柴油发动机SCR系统的尿素输液管及喷嘴堵塞影响催化还原反应的转化效率，堵塞催化剂载体，减少有效面积，增加排气阻力，降低发动机性能。

不合格企业盲目进行生产，缺少必要的内部质量控制和检测手段；对原材料把关不严，生产工艺简化，缺少必要的提纯设备和水处理过滤装备；使用劣质原料降低成本，生产的随意性较大；企业负责人缺少法律意识。在质量控制和安全环保的今天，很难有长远的发展。因此企业在生产车用尿素时要严格控制原材料和生产工艺。

结束语

综上所述，车用尿素的推广是我国发展成为环境友好型社会必不可少的手段，由南京集鸿环保科技有限公司做研发的以农业尿素为原材料的车用尿素生产工艺是目前我国最先进的车用尿素生产方法，因此，我国车用尿素生产企业要想简化车用尿素生产流程及节省车用尿素生产费用，确保自身的可持续发展，应当选择以农业尿素为原材料的生产方法，为企业节省资金的同时确保了车用尿素的生产质量，从而保证了SCR系统的稳定性。

参考文献

[1]张帅，霍睿，郭灵博.成品尿素出现的问题及改造措施[J].化工设计通讯，2016（08）.

[2]胡欢欢.尿素深度水解改造运行效果分析[J].化工管理，2017（04）.