尿素水溶液檢測參數危害及產品質量控制

楊照生 鄭彥寧 戴麗明 李濤 王煥榮

河北省產品質量監督檢驗研究院 河北石家莊 050200

1 簡介

人們對環境問題日益重視，機動車尾氣排放也受到越來越多的關注。研究表明，柴油車排放尾氣成分主要是HC、CO、CO2、NOx和PM，危害人身健康和環境[1]。

尿素水溶液是柴油車SCR技術（選擇性催化還原技術）中用到的產品。尿素水溶液是用不含其它任何添加劑的專用尿素與純水一起配制的水溶液，該溶液尿素含量為32.5%，去離子水為67.5%[2]。應用于柴油發動機中，將汽車尾氣中的氮氧化物還原成無害的氮氣和水，減少柴油車尾氣中的氮氧化物，使柴油車達到國家規定的尾氣排放標準。

2 檢測參數不合格的危害

2.1 尿素含量

尿素含量偏高或偏低直接影響SCR（選擇性催化還原）系統中NOX的催化效率和尿素水溶液的凝固點。在SCR系統中，尿素含量偏高會導致尿素剩余造成二次污染（尿素高溫水解產生氨氣和二氧化碳），尿素含量偏低會降低尾氣中氮氧化物被還原為氮氣的轉化效率，導致仍有部分氮氧化物未被還原而直接排入大氣，污染環境。尿素含量影響結晶點，從而可能會堵塞尿素輸液管、噴嘴及排氣管，甚至可能損害發動機還原系統。

2.2 雜質含量

國標對堿度、縮二脲、不溶物、磷酸鹽、鈣、鐵、銅、鋅、鉻、鎳、鋁、鎂、鈉、鉀含量等14種雜質項目進行嚴格要求。鈣、鐵、銅等金屬離子毒害SCR系統催化劑，降低催化轉化效率。酸堿度雜質超標不僅會腐蝕尿素水溶液尿素輸液管、噴嘴及排氣管，減少SCR還原系統使用壽命，損壞系統。醛類雜質會對尿素水溶液輸液管和噴嘴頭造成堵塞，進一步加大SCR還原系統損壞。SCR還原系統一旦催化劑和催化劑載體系統損壞，不能修理，也不能再生，需要更換新的系統。產品不合格導致車輛的動力、行駛速度都會產生影響，引發交通安全事故，危害人民生命財產。普通水中含有鈣、鈉、鎂等多種金屬離子，會對SCR系統催化劑有毒害作用，降低催化效率，因此企業在生產尿素水溶液時要嚴格控制水的純度，避免造成金屬離子超標。

3 產品質量控制措施

市場監督抽查及委托檢驗檢測中發現影響尿素水溶液產品不合格的因素主要有：原材料、生產工藝、生產過程管理、包裝物、運輸儲存條件等因素，以這些因素為基礎，對產品質量控制措施提出建議。

原材料控制：一些企業用農用尿素、工業尿素和普通水代替專用尿素和去離子水，導致產品不合格，因此，企業在購進尿素原料或自行生產原材料時，一定做好原材料專用尿素進貨檢測監測措施。自來水中存有大量的金屬離子，由于金屬離子導致SCR系統催化劑中毒，所以在生產純水時，一定要去離子，推薦企業使用二級反滲透EDI（電去離子）的設備，去除水中絕大部分陰離子與陽離子，也要做好純水的檢測監測措施，務必保證原材料符合相關標準要求。

生產工藝控制：不同生產企業運用不同生產工藝[3]，總的來說，以下幾種不同生產工藝：

尿素熔融液體直接生產車用尿素溶液是大型生產企業普遍采用的生產工藝，這種生產工藝與尿素顆粒溶解生產尿素水溶液的生產工藝相比，減少了一次蒸發、二次蒸發、造粒、尿素溶解等步驟，減少了原料被污染的機會，生產成本低，產品質量好且穩定。

使用合格的車用尿素原料生產尿素水溶液生產工藝比較簡單，小規模生產，只需要制取純水、溶解、過濾即可，產品質量易于控制，但要對原料尿素必須為專用尿素，做好進貨監測控制，合格供方評估，確保尿素符合相關標準要求，企業自行制取純水也要做好監測控制。

使用農用尿素生產尿素水溶液生產工藝，主要有重結晶法和離子吸附法。重結晶法是通過加熱與冷卻飽和農用尿素溶液消除雜質達到提純目的，但生產過程中產生的母液含有大量尿素，較難處理，直接排放造成浪費且污染環境，建議企業不要使用此工藝生產。離子吸附法是將尿素在超純水中溶解后通過離子交換的方式除去雜質及縮二脲，得到合格的尿素水溶液，但該方法不能去除產品中的醛類物質。離子交換樹脂再生需要進行酸堿洗，產生廢水，再生樹脂的吸附效果直接影響去除雜質的效果，且生產的產品溶液發黃。

生產過程管理控制：尿素水溶液具有較強的腐蝕性，如果設備使用了非標準推薦的材料，在尿素水溶液堿性條件長期浸泡下，直接影響產品中不溶物含量、產品酸堿性，材料中金屬離子會進入尿素水溶液中導致產品不合格。也要注意避免塑料添加劑的使用污染溶液，在實際生產中，為避免污染溶液，應對生產設備的材料進行實際測試，實現對生產設備的直接把控。生產設備的定期清洗也特別重要，清洗不完全不到位，灰塵進入產品中，導致產品不合格。防塵措施不到位、操作工人不細心等都會導致產品不合格。

運輸儲存條件控制：在實際運輸存儲中，應注意以下幾點：空氣中含有一定的雜質，對此當產品沒有加注完時，應對其進行密封處理，且存放于室內，防止污染；.禁止存放在非密封容器內，禁止存放在溫度過高的環境，產品容易發生分解；禁止存放溫度過低，溫度過低時，產品容易發生結冰、出現結晶現象，溶液體積增大，包裝容器破裂，溶液泄露；禁止在運輸、搬運過程中過分顛簸，應規范搬運、放置。

4 結語

尿素水溶液的質量直接關系柴油車SCR還原系統的催化效果，柴油車排放標準，進而直接影響大氣環境。隨著我國對空氣環境重視度越來越高，市場監督抽查力度越來越強，建議尿素水溶液產品生產至使用等環節相關人員，務必做好本職工作，確保尿素水溶液滿足相關標準要求，為環保事業做貢獻。