柴油发动机氮氧化物还原剂尿素.docx

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柴油发动机氮氧化物还原剂尿素

河南省地方标准

《氮氧化物还原剂尿素》

编制说明

标准编制组

2016年6月

《柴油发动机氮氧化物还原剂尿素》编制说明

一、工作简况

1、任务来源

根据2016年河南省地方标准制修订计划（豫质监标发【2016】127号），柴油发动机氮氧化物还原剂尿素河南省地方标准制定计划。

2、编制背景

近年来，我国许多地方出现雾霾天气，多个城市空气质量下降，造成雾霾天气的原因中，机动车尾气排放平均要占到20%到25%左右。

2013年7月1日，重型柴油车的国四排放标准正式实施。

重型柴油车国IV相对于国Ⅲ：

CO下降29%，HC下降30%，NOx下降30%，PM下降80%；轻型柴油车国IV相对于国Ⅲ：

CO下降22%，HC+NOx下降46%，NOx下降50%，PM下降50%。

世界各国都致力于减少汽车NOx和PM排放的研究，其途径是：

①提高燃油品质，②采用尾气排放后处理技术。

汽车尾气排放后处理技术，是指为减少发动机排放的废气造成环境污染而对其进行适当处理的技术。

当前主要有两种尾气后处理技术路线：

①EGR+DPF/DOC（废气再循环系统+颗粒捕集器/氧化型催化转化器）路线，即先通过废气再循环降低燃烧过程中NOx的生成量，再通过颗粒捕集器捕集因采用EGR技术而略有增加的颗粒物，同时使用氧化型催化转化器定期再生颗粒捕集器；②优化燃烧+SCR路线，即先通过优化燃烧降低颗粒物排放，同时允许NOx生成量有所增加，然后通过选择性催化还原技术来降低因优化燃烧而产生的NOx排放量，从而达到同时降低NOx和PM的效果。

SCR技术是最适合我国国情的机动车尾气减排技术路线。

车用尿素是随着重型柴油车排放法规的日趋严格而开发的产品。

在SCR系统中，车用尿素溶液是唯一的消耗品。

随着国四尾气排放标准全面实施，国内车用尿素市场开始启动，不少外企、国企、民企相继加入了车用尿素的生产和销售。

国内车用尿素目前的应用刚刚起步，市场空间广阔，需求潜力巨大。

国内车用尿素生产企业规模较小，还未达到一体化生产，主要有雅苒中化、江苏可兰素、辽宁润迪、京脉化工、北京益利、玉柴化工、安庆石化、四川美丰等企业生产，每家公司年产能在10万~30万吨之间，但这些企业基本上并非传统的尿素生产企业，其工艺流程都是从市场采购尿素后再进行提纯加工处理后销售。

随着国四标准的实施，车用尿素的需求量也日益增大，越来越多的企业，特别是具有尿素原料优势的氮肥企业将开始从事车用尿素的生产。

《柴油发动机氮氧化物还原剂尿素水溶液》国家标准以及各地市的地方标准已经陆续颁布实施，但对于其配置水溶液产品的原料固体尿素尚未见有关国标、行标以及地方标准报道。

为了保证河南省车用尿素市场的规范，省地方标准亟待出台。

二、编制的目的和意义

1、目的

虽然《柴油发动机氮氧化物还原剂尿素水溶液》国家标准以及各地市的地方标准已经颁布，但对于其配置水溶液产品的原料固体尿素尚未见有关国标、行标以及地方标准报道。

《柴油发动机氮氧化物还原剂尿素》省地方标准的制定可以较好的规范河南省范围内柴油发动机氮氧化物还原剂-尿素市场及产品质量，推动柴油发动机氮氧化物还原剂-尿素行业的发展与进步。

2、意义

⑴对大气污染防治的推动作用

雾霾是近年来我国面临的最显而易见的大气污染，导致多个城市空气质量下降，造成雾霾天气的原因中，机动车尾气排放平均要占到20%~25%。

2013年7月1日，重型柴油车的国Ⅳ排放标准正式实施，相对于国Ⅲ标准，NOX要求下降30%，对于重型柴油车来说，要达到这个要求，就需要利用柴油发动机氮氧化物还原剂-尿素溶液对其排放的尾气进行还原脱硝，降低汽车尾气中氮氧化物对大气的污染。

《柴油发动机氮氧化物还原剂尿素》地方标准的制定可以规范当地的柴油发动机氮氧化物还原剂-尿素市场及销售，推动河南省政府顺利实施国家治理大气污染的相关规定。

⑵对全面国Ⅳ排放标准的实施推动作用

柴油发动机氮氧化物还原剂-尿素溶液中尿素含量仅占32.5%（水67.5%），远距离运输则会产生较高的运输费用，运输过程中尾气的排放对环境产生较大的污染，所以溶液的销售具有一定的区域性。

如果采用尿素则可以大大解决以上问题，使国Ⅳ排放标准得以较好的执行。

同时，可以降低运输过程中对产品的污染，保证了柴油发动机氮氧化物还原剂尿素溶液产品质量。

相对于溶液，尿素固体存储方便，减少运输、存储过程中的质量不易破坏。

⑶对行业技术进步等方面的推动作用

2014年氮肥行业，尿素产能比实际有效需求过剩近2000万吨，“十二五”以来，我国氮肥工业结构调整取得了积极的成效，但目前尿素产能过剩并未得到根本性的扭转，且产能还在增加，重复建设的矛盾有增无减。

车用尿素等尿素新兴产品，将部分产能有效转化，不仅成为了尿素行业新的利润增长点，也在一定程度上降低了氮肥行业面临的产能过剩的压力。

对整个行业而言，如果该项技术得到推广，更多传统化肥企业加入到车用尿素的生产，将会对整个行业的产品结构进行有效改善，缓解国内传统尿素产能过剩的局面。

⑷规范柴油发动机氮氧化物还原剂-尿素溶液的生产原料

《柴油发动机氮氧化物还原剂尿素》标准推出，规范了车用尿素溶液生产原料，保证了产品质量，减少尿素溶液对车用SCR系统损坏，保证了重型柴油车排放达到国Ⅳ标准，减少大气污染，并且，车用尿素相对于车用尿素溶液而言，运输方面有很大的优势，减少运输成本。

三、标准制定的原则和依据

⑴按照GB/T1.1-2009要求和规定，确定标准的组成要素；

⑵GB29518-2013《柴油发动机氮氧化物还原剂尿素水溶液（AUS32）》；

⑶GB2440-2001《尿素》；

⑷GB/T2441.1-2001《尿素测定方法总氮含量的测定》；

⑸GB/T2441.2-2001《尿素测定方法缩二脲含量的测定分光光度法》；

⑹GB/T2441.3-2001《尿素测定方法水分的测定卡尔费休法》；

⑺GB/T2441.5-2001《尿素测定方法碱度的测定容量法》；

⑻GB/T2441.6-2001《尿素测定方法水不溶物含量的测定重量法》；

⑼GB/T2441.7-2001《尿素测定方法粒度的测定筛分法》；

⑽GB/T2441.8-2001《尿素测定方法硫酸盐含量的测定目视比浊法》；

⑾在标准制定过程中遵循了以下几个原则：

①科学性和规范性；

②保证标准的先进性和实用性；

③与国家环保政策等相符合；

④尽量与相关的标准、法规接轨；

⑤充分考虑我国车用尿素行业用水技术水平、企业生产系统的特点，车用尿素产品的技术水平、符合企业的需求。

四、工作过程

标准制订起草从2015年12月开始至今，可以分为四个阶段：

第一阶段：

成立起草小组

接受标准制定工作任务后，确定了标准主要起草单位，即河南心连心化肥有限公司和河南省石化协会等，并成立了由多位专业技术人员组成的标准修订起草小组。

第二阶段：

调研和资料收集及分析

为做好标准的制定工作，充分合理反映车用尿素行业中企业产品特点和能力，组织开展了行业车用尿素产品质量情况调查，重点研究和分析了以下相关标准、文件和资料：

GB29518-2013《柴油发动机氮氧化物还原剂尿素水溶液（AUS32）》、GB2440-2001《尿素》、GB/T2441.1-2001《尿素测定方法总氮含量的测定》、GB/T2441.2-2001《尿素测定方法缩二脲含量的测定分光光度法》、GB/T2441.3-2001《尿素测定方法水分的测定卡尔费休法》、GB/T2441.5-2001《尿素测定方法碱度的测定容量法》、GB/T2441.6-2001尿素测定方法水不溶物含量的测定重量法、GB/T2441.8-2001《尿素测定方法硫酸盐含量的测定目视比浊法》等。

2016年2月～2016年5月，编制组在省内及省外（主要省内）尿素行业中的企业内部开始调研，经过资料整理和调研情况汇总，初步建立了标准修订的大体框架和编写提纲，在充分听取业内专家意见的基础上，经过修改形成标准草案。

第三阶段：

征求意见

2016年5月～2016年7月，编制组在省内生产企业发送了征求意见稿，并对意见进行了汇总，经过分析和研究各位专家的意见，对标准进行了部分修改。

并于2016年7月由省石化协会组织召开了有关《柴油发动机氮氧化物还原剂尿素》标准的中期审查会，与会专家专题讨论了标准的相关内容，形成了一致意见，形成了送审稿。

第四阶段：

标准审查

2016年8月？

日，省石化协会在郑州组织召开了《柴油发动机氮氧化物还原剂尿素》标准中期专家审查会，征求行业专家、生产企业意见，？

名专家参加会议。

会议对标准进行认真审查，并提出了若干修改意见。

在标准进行修改后，建议以推荐性地方标准的形式发布。

五、标准制定主要内容与依据

标准内容的确定主要保证以固体尿素为原料配合车用尿素溶液后符合GB29518-2013《柴油发动机氮氧化物还原剂尿素水溶液（AUS32）》国家标准要求，在调研省内以及省外具有代表性的车用尿素原料生产企业样品的情况下最终确定。

车用尿素溶液对杂质含量有非常严格的限制。

杂质主要指醛类、缩二脲、不溶物、磷酸盐和金属离子。

醛类和缩二脲易发生聚合作用生成高分子物质堵塞管道和催化器骨架。

不溶于水的杂质易堵塞喷嘴、损害气泵、影响喷雾效果、降低NOX转化效率。

在高温下不溶物燃烧产生的积碳可能堵塞催化器骨架。

磷和金属离子浓度过高会使催化器中毒，降低催化器活性。

本标准在参考GB29518-2013和GB2440技术指标要求的基础上，规定了总氮、缩二脲、醛类、水分、碱度、硫酸盐、水不溶物、磷酸盐、钙、铁、铜、锌、铬、镍、铝、镁、钠和钾。

其中，由于缩二脲和醛类对产品质量影响最大，因此根据缩二脲和醛类含量对标准进行分级。

1、省内外具有代表性企业调研情况

企业

项目

1

2

3

4

5

6

7

8

9

总氮/%

46.6

46.63

46.6

46.64

46.61

46.6

46.6

46.61

46.64

缩二脲/%

0.7

0.75

0.74

0.72

0.74

0.80

0.80

0.86

0.13

水分/%

0.46

0.32

0.22

0.34

1.00

0.45

0.37

0.38

0.24

碱度（以NH3计）

0.012

0.019

0.0093

0.0076

0.0084

0.098

0.0082

0.0084

0.0009

醛类（以HCHO计）

4.85

5.5

33.50

0.65

3.6

4.3

4.56

1.72

3.06

不溶物/（mg/kg）

9.8

8.4

磷酸盐（以PO计）

0.33

0.06

＜0.05

0.39

＜0.05

0.1

0.12

0.1

0.08

钙/（mg/kg）

0.011

0.015

0.345

0.039

0.041

0.1

0.138

0.184

0.130

铁/（mg/kg）

0.025

0.18

0.188

0.005

0.014

0.059

0.66

0.017

0.011

铜/（mg/kg）

0.003

0.016

0.057

0.012

0.013

0.047

0.052

0.052

0.012

锌/（mg/kg）

0.0012

0.0072

0.009

＜0.0001

0.002

＜0.0001

＜0.0001

＜0.0001

0.0005

铬/（mg/kg）

0.12

0.36

0.132

0.081

0.086

0.139

0.146

0.172

0.009

镍/（mg/kg）

0.081

0.22

0.108

0.062

0.055

0.086

0.095

0.115

0.012

铝/（mg/kg）

0.02

0.039

0.066

0.013

0.007

＜0.0001

＜0.0001

＜0.0001

0.052

镁/（mg/kg）

0.039

0.019

0.069

0.003

0.003

0.019

0.023

0.020

0.019

钠/（mg/kg）

0.1

0.15

0.491

0.129

0.091

1.08

1.204

2.886

0.109

钾/（mg/kg）

＜0.0001

0.014

0.219

0.071

0.053

0.728

0.831

0.742

0.084

2、技术指标的确定

本标准的技术指标确定主要依据GB29518技术指标转换为固体尿素后的值即水溶液指标×3，同时为保证配置水溶液后的指标合格，考虑GB29518中分析误差要求，确定本标准指标，具体如下：

⑴氮含量

根据GB2440-2001《尿素》国家标准要求，同时为下步特种尿素的研制（如：

加入添加剂防冻等）做准备，因此，在保证水溶液中尿素含量的基础上，氮含量≥46.4%。

⑵缩二脲

根据GB29518-2013《柴油发动机氮氧化物还原剂尿素水溶液（AUS32）》国家标准缩二脲技术要求，结合企业调研情况，考虑GB29518对缩二脲重现性0.04%的误差要求。

缩二脲：

优等≤0.5、一等≤0.75、合格≤0.85%。

⑶水分

根据GB2440-2001《尿素》国家标准要求，结合尿素存储条件和企业调研情况，水分≤0.55%。

⑷碱度

尿素加热作用下水解产生氨，碱度高说明尿素不纯或已经分解，尿素分解生产的挥发性气体氨气不仅使车用尿素产品带刺鼻气味而且意味着尿素浓度变低，降低SCR系统NOX转化率。

根据GB29518-2013和GB2440-2001工业尿素要求，碱度取两者最严值即工业尿素合格品要求，碱度≤0.03%。

⑸硫酸盐

根据GB2440-2001工业尿素合格品要求，硫酸盐≤0.02%。

⑹水不溶物

水不溶物：

易造成尿素滤网堵塞，吸液不畅；堵塞喷嘴，造成雾化效果差；催化剂表面堵塞，降低转化率。

根据GB29518-2013和GB2440-2001工业尿素要求，水不溶物取工业尿素优等品要求，水不溶物≤0.005%，即≤50mg/kg。

⑺醛类

甲醛与缩二脲容易发生聚合反应，形成高分子物质，不容易分解，容易堆积造成晶体析出，堵塞催化剂表面孔道，使催化剂失活。

根据GB29518-2013和企业调研数据醛类，优等品≤5mg/kg，一等品≤10mg/kg，合格品≤12mg/kg。

⑻磷酸盐

磷及磷酸盐能使SCR系统催化剂中毒失活，降低转化率。

根据GB29518-2013和企业调研数据，磷酸盐≤1.0mg/kg。

⑼金属离子

金属元素与催化剂反应生成钒酸盐类物质，导致催化剂转化率降低、失效或完全失活。

根据GB29518-2013和企业调研数据，金属离子技术指标在GB29518基础上为保证配置水溶液后质量，指标略有提升，见表2要求。

表2金属离子技术要求

单位：

mg/kg

金属离子

项目

钙

铁

铝

镁

钠

钾

铜

锌

铬

镍

含量/≤

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

0.5

0.5

0.5

0.5

标准编制组

2016年6月