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汽車尿素
來源:互聯網

汽車尿素(英文:Automotive 尿素、歐洲:Adblue、北美:diesel Exhaust Fluid),是一種使用在SCR技術中,用來減少柴油車尾氣中的氮氧化物污染的液體。其組成成分為32.5%的高純尿素和67.5%的純水。

SCR脫硝技術是20世界50年代由美國人最先提出,1999年中國首例SCR脫硝工程投運。2005年,SCR系統成為歐洲柴油車減少尾氣排放的利器。2007年7月1日,中國使用EGR系統(廢氣再循環系統)對尾氣進行處理;2010年7月1日,市面上各種劣質汽車尿素橫行,甚至很多車輛添加純凈水替代汽車尿素液。2017年7月1日,中國國五標準實施,車輛必須添加汽車尿素液,汽車尿素成為繼燃油、輪胎、潤滑油之后第四大車用消耗品。2018年7月3日,中國把柴油車尾氣治理列入重點工作。2021年10月15日起實施第81號《海關總署關于調整必須實施檢驗的進出口商品目錄的公告》規定檢驗監管。

汽車尿素所含氮量的不同,分為普通汽車尿素和高氮汽車尿素兩類。根據汽車尿素應用的場景不同,分為汽車尿素和工業尿素兩類。根據汽車尿素的生產工藝不同,分為化工法汽車尿素和生物法汽車尿素兩類。汽車尿素溶液是尿素濃度為31.8%-33.3%的水溶液,生產原料為尿素晶體超純水,可以通過對工業尿素的再提純制取。汽車尿素的規格型號一般按照其含氮量來區分。常見的規格型號有32.5%、40%、50%等。汽車尿素的作用是將汽車尾氣中的氮氧化物轉化成無害的氮氣和水,使車達到國家規定的尾氣排放標準。尿素溶液是搭載柴油發動機的汽車才需要使用的。尿素溶液可以處理尾氣降低尾氣中的污染物質。大多數客車,貨車,半掛車,卡車等都是搭載柴油發動機的,這種車大多數都是需要添加尿素的。

發展歷程

SCR脫硝技術是20世界50年代由美國人最先提出,1978年日本實現SCR工業化應用,德國率先制訂了排放標準NEC(National Emission Ceiling)Directive。在歐洲,作為進一步降低NOx排放的技術,SCR(Selective 催化Reduction,選擇性催化還原),1999年中國首例SCR脫硝工程投運。

2005年,歐Ⅳ排放標準實施,SCR系統成為歐洲柴油車減少尾氣排放的利器。2007年7月1日,中國國三排放標準實施,使用EGR系統(廢氣再循環系統)對尾氣進行處理;2010年7月1日,中國國四標準全國實施,部分車輛加裝SCR系統,由于中國技術不成熟,市面上各種劣質汽車尿素橫行,甚至很多車輛添加純凈水替代汽車尿素液。2013年10月后出廠的柴油重型車新車都安裝了汽車尿素尾氣凈化裝置,以供添加汽車尿素。

2017年7月1日,中國國五標準實施,國四車型停產,中國不允許國四車上牌,國五車型全面面向市場;國五最新技術SCR系統面市,車輛必須添加汽車尿素液,未使用、使用純度不夠或劣質尿素將觸發發動機限速保護,造成車輛行駛故障,并可能堵塞管路、損壞催化劑。SCR系統成為國五柴油車標配,汽車尿素成為繼燃油、輪胎、潤滑油之后第四大車用消耗品。2018年7月3日,中國印發《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》把柴油車尾氣治理列入重點工作。

2021年,第81號《海關總署關于調整必須實施檢驗的進出口商品目錄的公告》規定,對包含出口尿素在內的29個10位海關商品編號增設海關監管條件“B”,自2021年10月15日起實施檢驗監管。

主要分類

一、根據含氮量的不同進行分類

根據汽車尿素所含氮量的不同,可將其分類為普通汽車尿素和高氮汽車尿素兩類。

普通汽車尿素指氮含量在32.5%左右的尿素溶液,在通常情況下可以滿足大多數輕型柴油車的排放要求,是目前使用最為廣泛的汽車尿素之一。而高氮汽車尿素則指氮含量在35%以上的尿素產品,適用于那些需要更高排放控制標準的重型柴油車和大型客車。

二、根據具體應用場景的不同進行分類

根據汽車尿素具體應用的場景不同,也可以將其分類為汽車尿素和工業尿素兩類。

汽車尿素是指專門用于柴油車SCR系統的尿素,其液體質量需要滿足國家相關標準。而工業尿素則指用于其他領域的尿素溶液,雖然其成分也基本相同,但其品質、純度等指標與汽車尿素不同,不能直接用于SCR系統。

三、根據生產工藝的不同進行分類

根據汽車尿素的生產工藝不同,可將其分類為化工法汽車尿素和生物法汽車尿素兩類。

化工法汽車尿素是指采用傳統的化學合成方式制造的汽車尿素,其制造過程不受季節、氣候等因素限制,能夠保證產品的穩定性和質量。而生物法汽車尿素則是指采用從微生物中提取尿素生產汽車尿素的方式,其制造過程對環境影響較小,且含有的雜質也較少,具有更高的純度。

規格型號

汽車尿素的規格型號一般按照其含氮量來區分。常見的規格型號有32.5%、40%、50%等。其中,32.5%的汽車尿素是最常見的型號,因為它可以滿足絕大部分SCR系統的需求。

汽車尿素的包裝形式一般為桶裝、袋裝、罐裝等,一般以15kg/桶、20kg/袋等為單位出售。

成分組成

汽車尿素就是32.5%的高純尿素加上67.5%的高純水混配就可以得到汽車尿素液體。

功能原理

汽車尿素的作用是將汽車尾氣中的氮氧化物轉化成無害的氮氣和水,使車達到國家規定的尾氣排放標準。

尾氣從渦輪增壓器出來后進到排氣管,SCR系統通過尿素罐儲存處理液,排氣管上安裝有尿素計量噴射裝置,在溫度達到300℃-500℃時自動向排氣管噴射處理液(尿素溶液),在催化反應罐中催化劑的作用下尿素(NH2CONH2)水解產生NH3和CO2,NH3與NOx反應,生成氮氣和水排出。汽車尿素溶液在催化還原反應中的控制是十分精細化的1個過程,尿素的噴入量必須要與NOx的濃度相符合,尿素的噴入量太少,則達不到應有的處理水平,尿素的噴入量太多,則會使多余的氨氣排入大氣,導致新的污染?;?a href="/hebeideji/7202808403839631364.html">化學方程式是:先尿素熱解與水解 (NH2)2CO+H2O—CO2+2NH3;再NOx轉換4NO+4NH3+O2—CO 2+2NH3和6二氧化氮+8NH3—7N2+12H2O。其反應原理如下圖所示:

生產工藝

中國

汽車尿素溶液是尿素濃度為31.8%-33.3%的水溶液,生產原料為尿素晶體和超純水,可以通過對工業尿素的再提純制取,其主要原理是:在溫度70-75℃時,尿素在水溶液中發生水解在溫度30cc以下時,尿素重新從水溶液中結晶出來每通過水解結晶一次,其純度會得到大幅提高,一般利用工業一級尿素水解結晶一次,就可達到汽車尿素標準要求,其產出比例為1.5:1,汽車尿素在使用中由SCR催化劑載體極易發生金屬離子中毒從而失去催化效果,因此配制汽車尿素溶液必須使用電子行業一級超純水(電阻率18Mcm),將自來水或者地下水經過砂石、活性炭、和膜過濾處理后得到符合要求的軟水然后根據需要計算配比,將適量的軟水和提純后的尿素在容器中經混合溶解,即得到汽車尿素。

汽車尿素的另一種生產方法是在尿素生產過程中生成的尿素溶液經蒸發閃蒸除去殘余的氨和二氧化碳后,不需造粒,可直接用來生產汽車尿素溶液,這樣還可以減少生產環節和節省能耗。尿素造粒過程中需消耗大量的蒸汽,需一定量的甲醛,造粒塔頂部有少量的尿素粉塵飄出,不需造??梢詮纳a環節達到節能降耗、減少環境污染的目的。汽車尿素對純度要求相當高,對原料的要求高,對氨、甲醛、雙縮脲等含量有嚴格要求,非普通尿素所能直接應用的,也不是所有的尿素和熔融液都能用來生產汽車尿素溶液。汽車尿素溶液利用尿素熔融液生產更能控制氨含量和產品質量,其關鍵點在于原料純度從生產工藝來看,雖然汽車尿素對原料純度要求高于一般工業用需求,但目前中國工藝已可以滿足實際應用需求,而在技術上,氣頭尿素比起普通的煤頭尿素雜質含量更低,后續處理更簡單,成本更低,將更適用于制造汽車尿素。

其他國家

其他國家通常采用尿素造粒前的融熔液作為原料,對其凈化后加入專用凈化水,吸附過濾后便可以生產出汽車尿素溶液;也可以直接利用尿素經過提純、水處理、溶液配置3個流程生產,其他國家汽車尿素需求量大,已經形成產業規模,汽車尿素主要由大型化工企業生產。

目前傳統的圍繞著汽車尿素制作的方法是將工業尿素進行提純,如即將尿素重新從水溶液中結晶出來的方法,該方法需要進行多次的結晶提純,首先需要將尿素溶液進行升溫到70—75℃,然后再降低溫度至30℃進行結晶,然后與高純水混合,這樣的方法造成了大量電耗能源的浪費、還需要排放結晶過程中產生的大量廢液。

技術規范

中國

中國有北京地方標準DB11 /552-2008和深圳 AUS 特區技術規范SZJG33-2010。

2013年,中國汽車工程學會正式發布《車用尿素溶液技術規范》,該規范由江蘇江蘇可蘭素環??萍加邢薰?/a>汽車環保科技有限公司和天津悅泰石化科技有限公司共同起草,是中國第一份關于汽車尿素溶液產品的汽車行業標準規范。

2013年7月1日,中國國IV排放標準將全面開始實行,專用于重型柴油車SCR發動機的氨氧化物還原劑一汽車尿素溶液,也將隨之而迎來市場需求的爆發式增長。

《車用尿素溶液技術規范》的發布,徹底結束了中國市場上汽車尿素溶液產品無技術規范可循的歷史。該規范從汽車尿素溶液的質量要求、試驗方法、采樣、驗收、包裝、儲存、標志及適用于汽車尿素溶液的生產和檢驗等方面進行了全面的闡述,為汽車尿素行業的規范化以及與國際標準的全面接軌提供了科學的依據和重要的衡量標準。

其他國家

汽車尿素在國際上有國際標準化組織ISO22241-1: 2006標準、日本JISK2247-1: 2005標準、德國DIN70070: 2005標準。

應用領域

尿素溶液是搭載柴油發動機的汽車才需要使用的,汽油車是不需要使用的。尿素溶液可以處理尾氣降低尾氣中的污染物質。大多數客車,貨車,半掛車,卡車等都是搭載柴油發動機的,這種車大多數都是需要添加尿素的。

應用要求

汽車尿素溶液的應用具有較高專業性、復雜性,在實際應用中,其涉及運料、生產、儲運、檢查、銷售和使用等多個環節,在這些環境中,汽車尿素溶液的應用必須堅持“專、”和“凈”兩個要求。

管理標準

中國

中國重視柴油車尾氣排放的系統管理,現階段,GB29518-2013、Q/SHPRD0449-2012等標準對柴油發動機氮氧化物還原劑的應用做出了詳細規范。需注意的是,Q/SHPRD0449-2012來源于中國石化企業,其參考了ISO22241-2006的質量管理標準,并且在此基礎上,新標準對于不溶物的控制更加嚴格,譬如,長城佳藍柴油車在SCR尾氣凈化液應用中,就采用了該標準(見表1)。在中國中石化Q/SHPRD0449-2012標準下,不溶物的含量不得超過18mg/kg。

其他國家

歐洲是最先使用汽車尿素溶液控制柴油車尾氣排放的地區,到目前為止,該技術已經廣泛應用于世界各國。在全球節能減排背景下,為實現柴油機排放的規范控制,國際上在制定柴油機排放規范的基礎上,配套制定了汽車尿素溶液的應用標準?,F階段,AdBlue認證和DEF認證是汽車尿素溶液應用的兩大主要認證體系,前者由德國汽車工業協會提出,而后者來自美國石油學會(API)。這兩大認證體系旨在確保溶液純度與系統兼容性,且在此體系下,汽車尿素溶液的應用需滿足ISO22241相關體系的應用規范,這些規范涉及柴油發動機氮氧化物還原劑質量要求、試驗方法、運輸、處理、存儲要求等。值得注意的是,美國石油協會的DEF認證標準應用較多,作為一種產品認證,其被全球100多個國家所引用。目前,全球大多汽車廠商采用DEF認證標準。

發展趨勢

柴油發動機的主要污染排放物是NOx(氮氧化物)和PM(微粒),減少這2種排放物所需的工作條件恰好是相反的,因此,出現了EGR(廢氣再循環)和SCR(選擇性催化還原)2種技術方案來達到國四國五排放的要求。采取SCR技術路線發動機在燃燒的過程中,已通過技術手段使柴油充分燃燒進而達到有效控制PM排放量的目的,而NOx則需要在排氣的過程中將其還原為氮氣(N2)和水(H2O),這一過程的還原劑便是汽車尿素溶液。

選擇性催化還原技術是汽車尿素溶液應用的技術支撐,同時其實柴油車汽車尾氣排放控制的關鍵?,F階段,基于選擇性催化還原技術的汽車尿素溶液應用不斷深入。在實際應用中,人們生產、檢驗、儲運、應用等多方面的綜合管理,有效地提升了汽車尿素溶液的應用效率,實現了環境污染的有效治理。新時期,針對選擇性催化還原技術的應用,還應注重兩個層面的管理。一方面,應進一步完善汽車尿素溶液應用全過程的認證標準,以此來為選擇性催化還原技術及汽車尿素溶液的應用提供有效參考。另一方面,該技術應用包含水解和氮氧化物轉化兩個階段,而氮氧化物轉化有包含了三種形式,因此應注重最優反應條件的選擇,提升技術應用的靈活性。

生產及市場分析

中國

2014—2020年汽車尿素的使用量按年均增速為10%測算,到2020年汽車尿素的年需求量可達500萬噸,目前中國主流汽車主機廠基本都采用SCR路線,預計未來該路線占比將至少達到80%以上,考慮到SCR必須使用汽車尿素溶液,這也預示著未來汽車尿素市場興起已經近在眼前。

目前中國汽車尿素生產由中小型民營企業主導。中國汽車尿素主要由江蘇江蘇可蘭素環??萍加邢薰?/a>、遼寧潤迪、京脈化工、北京益利等企業生產。每家公司產能在年產10-30萬噸之間。其中江蘇可蘭素、遼寧潤迪等產能為年產30萬噸,且針對汽車尿素低溫凝固問題有一系列的改性劑專利。江蘇省可蘭素已經將可蘭素汽車尿素溶液出口到俄羅斯、東歐和南美。但對于目前小型民營企業來說,不能掌握核心銷售渠道是其發展的根本軟肋,目前部分公交車、郵政車、運輸車、汽車修理廠、汽車制造廠等也在積極探尋汽車尿素標準溶液的生產工藝,準備建立小型的汽車尿素生產線來滿足自身日益增漲的需求。

其他國家

歐洲大多數發動機生產廠家多年前已采用SCR技術。目前歐洲市場用量最大,汽車尿素溶液在歐洲的年銷售量達150萬噸。日本幾乎所有的重型柴油車均采用SCR尾氣處理系統,汽車尿素溶液的市場需求量也迅速增加。2015年,日本汽車尿素溶液的銷售量約為50萬噸,預計2018年的銷售量將達到80萬噸。目前日本汽車尿素溶液的主要生產商有3家公司,分別為尼?;瘜W公司、三菱化學公司、立邦化學公司尿素添加站點已經達到1200多個。早在幾年前,美國國家環境保護局就已經把SCR技術作為官方指定技術。作為SCR技術的必備配置,汽車尿素溶液的市場應用前景無限。

參考資料 >

車用尿素液的成分是什么?.中國汽車網汽車頻道.2024-02-21

汽車尿素水有什么作用?.中國汽車網汽車頻道.2024-02-21

汽車尿素液制作教程是什么?.中國汽車網汽車頻道.2024-02-21

車用尿素發展歷史_車用尿素發展歷程_車用尿素怎么來的.百家號.2024-02-21

【商品檢驗】車用尿素是個什么鬼?.微信公眾平臺.2024-02-21

車用尿素分類.河北潤龍化工科技有限公司 .2024-02-21

車用尿素規格型號詳解. 廊坊權美環保科技有限公司 .2024-02-21

尿素在汽車中的作用是什么?.中國汽車網汽車頻道.2024-02-21

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