车用尿素标准中各种技术指标的要求及意义

⑴尿素含量:尿素含量直接影响NOx的催化效率和尿素溶液的凝固点。在SCR还原系统中,尿素溶液的浓度是关键因素之一,过高或过低的浓度不仅不能提高NOx的转化效率,反而会造成氨气的滑失(由于过高的NHs/NOx比造成的氨气漏失),形成二次污染物(氨气)。欧洲大部分柴油车生产商倾向于使用尿素浓度为32.5%的尿素水溶液作为还原剂,因为此浓度的车用尿素溶液结晶点最低(初始结晶点-irc)。若车用尿素溶液在低于-irc作业时,需采取保温措施。所以选用32.5% (±0.7%)作为车用尿素溶液的浓度,储存时应密封。

⑵碱度:尿素在酸、碱、酶作用下(酸、碱需加热)能水解产生氨,碱度太高说明部分尿素不纯或已经分解,该项指标控制的是尿素中氨的含量。

⑶缩二脲:尿素的生产过程中会产生副产物缩二脲。此外,若存储不当,尿素溶液易缩合为缩二脲。缩二脲作为尿素溶液中的杂质,需要进行严格控制。ISO22241-2标准采用分光法预先建立一条缩二脲含量和吸光度的工作曲线,然后测定样品的吸光度,在工作曲线上确定样品中缩二脲含量。

⑷不溶物:不溶物是尿素溶液中的不溶于水的杂质,不容物的存在对车用尿素溶液的输送管路和喷嘴具有危害,可造成堵塞。测定方法为采用过滤样品称量不溶物质量的方法。

(5)(以HCHO计):甲酸作为车用尿素溶液的杂质,也要加以严格控制。

(6)密度:车用尿素溶液的密度与浓度密切相关,有资料表明,在一定温度下尿素溶液的密度与浓度具有一一对应的关系,且密度随浓度增大而增大。检测密度有助于辅助验证车用尿素溶液的浓度和质量。

(7)折光率:车用尿素溶液的浓度与折光率也密切相关,跟密度类似,在一定温度下尿素溶液的折光率与浓度也有着——对应的关系,且折光率随浓度增大而增大。测量折光率有助于进一步辅助验证车用尿素溶液的浓度和质量。

(8)憐酸盐:磷及憐酸盐由于能使车用尿素溶液SCR系统的催化剂中毒失活,也是标准中的需要严格控制的项目之一。

(9)金属离子(韩、铁、铜、锌、铬、镍、镁、钠、钾、招、砷):金属离子作为车用尿素溶液中的杂质,对SCR系统的催化剂具有毒害作用,会影响SCR系统催化还原的转化效率,需要严格控制这些杂质的含量指标。SCR催化器是SCR系统还原技术的核心,而SCR催化剂又是SCR催化器的核心之一,车用尿素溶液喷入排气装置后,发生选择性催化还原的直接还原剂是NH3而不是尿素本身。车用尿素溶液在SCR系统的中间产物HNCO (异氰酸)比较稳定,其只有在高温(300~50CrC)条件下,在催化剂的作用下才能够进一步水解产生NH3。

因此,催化剂的活性对于提高整个SCR系统的转化效率至关重要。而金属离子可以使车用尿素溶液SCR系统的VzOs/WCVTiOz催化剂中毒失活,降低了 NOx的转化率。所以为保护SCR系统的催化剂并提高氮氧化物NOx的消减率,应该严格控制以上金属元素的含量。