高濃度尿素水溶液低溫性能研究*

王 九，李小慶，何 敏，鐘明乾

（1.重慶化工職業學院 化學工程學院，重慶401228；2.重慶建峰化工股份有限公司，重慶403601）

選擇性催化還原（SCR）排氣后處理技術是降低燃燒鍋爐和柴油發動機等燃燒廢氣中的有害物質NOx的關鍵而主流的技術，因此，SCR系統是滿足現代汽車、船舶以及火電廠嚴格排放法規的必備系統。尿素水溶液安全無毒、便于儲存，制作方便，在陸上和水上用柴油機SCR系統中被廣泛使用。液氨屬于有毒危險化學品，其運輸和儲存存在較大的安全隱患，當其儲存量超過10t時，即為重大危險源[1]，促使很多電廠脫硝系統逐漸用尿素作為還原劑。

汽車SCR系統的還原劑為質量分數為32.5%的尿素水溶液（AUS 32），船舶SCR系統普遍使用質量分數為40%的尿素水溶液（AUS 40），因為尿素水溶液的需求量較大，使用濃度較高的尿素水溶液，可減小尿素艙的體積[2]。而電廠脫硝劑一般用濃度為50%左右的尿素水溶液，尿素濃度高便于貯存和運輸，降低使用成本[3]。

圖1 為尿素溶液質量分數與結晶點的對應關系圖[4]。

圖1 尿素溶液質量分數與結晶點的對應關系Fig.1 Relationship between urea solution concentration and crystallization point

由圖1可以看出，尿素溶液的質量分數越接近32.5%時，其結晶點最低。當尿素濃度大于32.5%后，溶液結晶點急劇升高。質量分數為40%時，結晶溫度為2℃；質量分數為50%時，結晶溫度高達18℃。結晶溫度越高，導致尿素溶液運輸、儲存及加注不便[5]。比如溫度降低結晶，體積會增大約7%，當尿素液加得太滿，由于體積膨脹可能損壞儲存箱和相應管路。火電廠在尿素溶液配制及輸送過程中需配置功率強大的熱源，以防尿素溶解后的再結晶。……