高浓度尿素水溶液低温性能研究*

王 九，李小庆，何 敏，钟明乾

（1.重庆化工职业学院 化学工程学院，重庆401228；2.重庆建峰化工股份有限公司，重庆403601）

选择性催化还原（SCR）排气后处理技术是降低燃烧锅炉和柴油发动机等燃烧废气中的有害物质NOx的关键而主流的技术，因此，SCR系统是满足现代汽车、船舶以及火电厂严格排放法规的必备系统。尿素水溶液安全无毒、便于储存，制作方便，在陆上和水上用柴油机SCR系统中被广泛使用。液氨属于有毒危险化学品，其运输和储存存在较大的安全隐患，当其储存量超过10t时，即为重大危险源[1]，促使很多电厂脱硝系统逐渐用尿素作为还原剂。

汽车SCR系统的还原剂为质量分数为32.5%的尿素水溶液（AUS 32），船舶SCR系统普遍使用质量分数为40%的尿素水溶液（AUS 40），因为尿素水溶液的需求量较大，使用浓度较高的尿素水溶液，可减小尿素舱的体积[2]。而电厂脱硝剂一般用浓度为50%左右的尿素水溶液，尿素浓度高便于贮存和运输，降低使用成本[3]。

图1 为尿素溶液质量分数与结晶点的对应关系图[4]。

图1 尿素溶液质量分数与结晶点的对应关系Fig.1 Relationship between urea solution concentration and crystallization point

由图1可以看出，尿素溶液的质量分数越接近32.5%时，其结晶点最低。当尿素浓度大于32.5%后，溶液结晶点急剧升高。质量分数为40%时，结晶温度为2℃；质量分数为50%时，结晶温度高达18℃。结晶温度越高，导致尿素溶液运输、储存及加注不便[5]。比如温度降低结晶，体积会增大约7%，当尿素液加得太满，由于体积膨胀可能损坏储存箱和相应管路。火电厂在尿素溶液配制及输送过程中需配置功率强大的热源，以防尿素溶解后的再结晶。……