車用尿素標準中各種技術指標的要求及意義

⑴尿素含量:尿素含量直接影響NOx的催化效率和尿素溶液的凝固點。在SCR還原系統中,尿素溶液的濃度是關鍵因素之一,過高或過低的濃度不僅不能提高NOx的轉化效率,反而會造成氨氣的滑失(由于過高的NHs/NOx比造成的氨氣漏失),形成二次污染物(氨氣)。歐洲大部分柴油車生產商傾向于使用尿素濃度為32.5%的尿素水溶液作為還原劑,因為此濃度的車用尿素溶液結晶點最低(初始結晶點-irc)。若車用尿素溶液在低于-irc作業時,需采取保溫措施。所以選用32.5% (±0.7%)作為車用尿素溶液的濃度,儲存時應密封。

⑵堿度:尿素在酸、堿、酶作用下(酸、堿需加熱)能水解產生氨,堿度太高說明部分尿素不純或已經分解,該項指標控制的是尿素中氨的含量。

⑶縮二脲:尿素的生產過程中會產生副產物縮二脲。此外,若存儲不當,尿素溶液易縮合為縮二脲。縮二脲作為尿素溶液中的雜質,需要進行嚴格控制。ISO22241-2標準采用分光法預先建立一條縮二脲含量和吸光度的工作曲線,然后測定樣品的吸光度,在工作曲線上確定樣品中縮二脲含量。

⑷不溶物:不溶物是尿素溶液中的不溶于水的雜質,不容物的存在對車用尿素溶液的輸送管路和噴嘴具有危害,可造成堵塞。測定方法為采用過濾樣品稱量不溶物質量的方法。

(5)(以HCHO計):甲酸作為車用尿素溶液的雜質,也要加以嚴格控制。

(6)密度:車用尿素溶液的密度與濃度密切相關,有資料表明,在一定溫度下尿素溶液的密度與濃度具有一一對應的關系,且密度隨濃度增大而增大。檢測密度有助于輔助驗證車用尿素溶液的濃度和質量。

(7)折光率:車用尿素溶液的濃度與折光率也密切相關,跟密度類似,在一定溫度下尿素溶液的折光率與濃度也有著——對應的關系,且折光率隨濃度增大而增大。測量折光率有助于進一步輔助驗證車用尿素溶液的濃度和質量。

(8)憐酸鹽:磷及憐酸鹽由于能使車用尿素溶液SCR系統的催化劑中毒失活,也是標準中的需要嚴格控制的項目之一。

(9)金屬離子(韓、鐵、銅、鋅、鉻、鎳、鎂、鈉、鉀、招、砷):金屬離子作為車用尿素溶液中的雜質,對SCR系統的催化劑具有毒害作用,會影響SCR系統催化還原的轉化效率,需要嚴格控制這些雜質的含量指標。SCR催化器是SCR系統還原技術的核心,而SCR催化劑又是SCR催化器的核心之一,車用尿素溶液噴入排氣裝置后,發生選擇性催化還原的直接還原劑是NH3而不是尿素本身。車用尿素溶液在SCR系統的中間產物HNCO (異氰酸)比較穩定,其只有在高溫(300~50CrC)條件下,在催化劑的作用下才能夠進一步水解產生NH3。

因此,催化劑的活性對于提高整個SCR系統的轉化效率至關重要。而金屬離子可以使車用尿素溶液SCR系統的VzOs/WCVTiOz催化劑中毒失活,降低了 NOx的轉化率。所以為保護SCR系統的催化劑并提高氮氧化物NOx的消減率,應該嚴格控制以上金屬元素的含量。