降低车用尿素溶液用原料大颗粒尿素中
醛类物含量的试验研究
丁 燕，郭 然，樊广燕，刘艳红
（河南晋开化工投资控股集团有限责任公司，河南 开封 475002）
[摘 要] 车用尿素溶液在柴油车尾气治理中有着良好的应用前景，而同时，严重的产能过剩迫使尿素企业必须寻求转型升级之途径，鉴于此，河南晋开化工投资控股集团有限责任公司探讨基于二分公司3套400 kt/a CO2汽提法尿素装置生产的大颗粒尿素制备车用尿素的可行性。因车用尿素溶液对醛类物含量有着较为严格的要求，故开展了大颗粒尿素重结晶制备高纯度尿素晶体，进而制备车用尿素溶液的试验。试验表明，大颗粒尿素成品经一次重结晶，并将结晶温度提升至63 ℃，可制得符合车用尿素溶液产品要求的高纯度尿素晶体原料。
[关键词] 车用尿素；大颗粒尿素；甲醛；亚甲基二脲；重结晶试验；分光光度法
[中图分类号] TQ441.41 [文献标志码] B [文章编号] 1004-9932（2018）01-0064-03
0 引 言
车用尿素主要运用SCR脱硝技术来处理柴油车尾气中的氮氧化物和颗粒物，即将氮氧化物还原成无害的氮气，同时降低尾气中颗粒物的排放，其在国内有着良好的应用前景。车用尿素生产原料为尿素晶体和超纯水，其产品质量的关键点在于原料的纯度。
目前，大颗粒尿素生产工艺中，要在蒸发系统加入甲醛（甲醛溶液由尿素熔融泵入口加入），以大大提高尿素成品的粒度和强度，改善成品的外观质量，延长其堆放时间，这是尿素企业产品质量控制的一种举措，但直接将其用于车用尿素溶液的配制，会导致车用尿素溶液中醛类物含量不合格。而之所以车用尿素溶液对醛类物含量有严格的要求，是因为醛类物在SCR系统中会对催化剂的涂层造成一定的不良影响[1]，应当严格控制，《柴油发动机氮氧化物还原剂尿素水溶液(AUS 32)》（GB 29518—2013）要求尿素溶液中醛类物（以HCOH计）含量在5 mg/kg以下。据有关资料介绍，车用尿素的提纯原理为：在70～75 ℃的温度条件下，尿素在水溶液中发生溶解，在温度达30 ℃以下时，尿素重新从水溶液中结晶出来（重结晶），一般工业一级尿素重结晶1次，其质量就可达到车用尿素的国标要求。
现阶段，国内尿素产能严重过剩，适当增大车用尿素的产能，既可治理柴油车尾气以减少环境污染，又可促进尿素企业的转型升级。河南晋开化工投资控股集团有限责任公司二分公司（以下简称晋开二分公司）拥有3套400 kt/a CO2汽提法尿素装置，利用其生产的大颗粒尿素来制备车用尿素溶液具有较大的成本优势，但首先需要解决大颗粒尿素水溶液中醛类物含量超标的问题。为此，我们在实验室模拟工业化生产条件开展了试验研究，以期找到一定浓度的尿素溶液之适宜的结晶温度，通过重结晶[2]有效地进行固液分离，使液相中的亚甲基二脲（酸性条件下易释放出甲醛）分离出去，从而达到间接降低车用尿素溶液中醛类物含量的目的。
1 车用尿素国标及我公司尿素质量现状分析
GB 29518—2013中对影响尿素溶液纯度的各项指标都作了严格的规定，其要求为：尿素含量（质量分数）31.8%～33.2%、缩二脲≤0.3%、碱度（以NH3计）≤0.2%、水不溶物≤20 mg/kg、醛类物（以HCHO计）≤5 mg/kg、磷酸盐（以PO43- 计）≤0.5 mg/kg，钙离子、镁离子、铁离子、钾离子、钠离子、铝离子含量≤0.5 mg/kg，铜离子、锌离子、铬离子、镍离子含量≤0.2 mg/kg。
更多内容详见《中氮肥》2018年第1期