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车用尿素发展现状及发展前景

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摘要：介绍了机动车尾气排放对环境的污染、急需对尾气的治理，并指出了车用尿素对含氮氧化物的净化，减少污染物排放减轻大气污染最经济、最有效的途径。文章主要结合了尾气排放的SCR技术的特点、车用尿素的制取工艺流程和市场发展前景，并提出了国内车用尿素产业的发展建议。

关键词：尾气排放；车用尿素；SCR处理技术；前景

引言

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。目前全国多地更是面对持续数日挥之不去的雾霾天气，使我国约有1/7的面积遭遇生态灾难。2013年1月，全国雾霾平均日数4.4天，较常年同期偏多1.4天，为1961年以来同期最多。造成雾霾天气的原因中机动车尾气排放平均要占到20%～25%左右，汽车油品的质量是一个关键性问题，油品标准不仅影响汽车的排放，也会影响机动车尾气的净化系统。目前全国机动车排放污染物每年有5700万吨多，包括氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳、颗粒物，其中汽车排放的氮氧化物和颗粒物超过85%，碳氢化合物和一氧化碳超过70%。此外，大约占汽车保有量不到20%的重型柴油车排放了60%左右的氮氧化物，环境保护形势日益严峻，排放标准升级成为日益紧迫的任务。

全国现约1/5的城市大气污染严重，机动车尾气排放成为部分大中城市空气污染的主要来源。以使用最多的93号汽油为例，汽车发动机每燃烧1kg汽油，排出200g左右一氧化碳、8g左右碳氢化合物、20g左右氧化氮等污染物。碳氢化合物和氮氧化合物在静风等特定条件下，经强烈阳光照射，就会转化为二次污染物，形成光化学烟雾，当遇有二氧化硫，还会生成酸雾。无论是汽油车还是柴油车，在使用的过程中，都会产生PM2.5，柴油车产生的PM2.5相对更多一些。同时，汽车尾气中的一些气态污染物，也会二次转化为更细颗粒物。一般而言机动车尾气管的高度在半米左右，排放出来的颗粒物，更容易被人体吸入肺部，从而对人体健康产生极大的危害。对机动车排放来说，改善油品质量是源头控制的一个重要措施。从目前来看，改善油品质量，可能是控制一种源污染物排放的全局性的问题，因此与机动车尾气相关的成品油质量问题，被再度推到了公众讨论的前台，雾霾甚至倒逼了我国油品的提前升级。2013年2月6日，国务院召开常务会议，决定加快油品质量升级，并明确了我国油品质量升级的时间表。2014年底前汽柴油完成国IV标准的过渡，2017年底前完成国V标准的过渡，国IV国V标准的实施将因此提速。会议要求加快国内炼油企业升级改造，确保按照汽、柴油标准升级实施时间如期供应合格油品。针对机动车尾气排放的治理，一是要加快油品质量升级；二是要积极推广和采用尾气处理的先进技术。笔者以下简要介绍尿素溶液为还原剂的SCR排放后处理技术，分析其应用现状，并展望车用尿素的市场前景。

1、SCR尾气净化技术

世界各国近年来都致力于减少汽车NOx和PM2.5排放的研究，其途径为提高燃油品质、实行机内净化技术和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。从油品质量的国II到国III标准，关键在于燃油喷射系统，而从油品质量的国III到国IV标准，就必须使用排放后处理技术。当前主要有2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，同时使用颗粒捕集器/氧化型催化转化器；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，从而达到同时降低NOx和PM的效果。SCR技术路线是通过优化喷油和燃烧过程，尽量在机内控制微粒的产生，在机外后处理过程中，采用还原剂尿素溶液对氮氧化物进行选择性催化还原，使尾气中的氮氧化物变成无污染的氮气和水，降低NOx排放，从而满足国IV排放法规对于PM和NOx的限制。由于采用SCR技术的国IV发动机燃油经济性比EGR技术好，对发动机改动小，对燃油和机油要求较低，在技术升级连续性上具有优势。在现有2种主流减排技术中，与EGR（废气再循环）路线相比，SCR（选择性催化还原）技术是我国汽车尾气处理最现实的选择。一方面SCR技术路线较EGR路线更省油耗，每吨柴油当量耗费约节省460元，车用尿素水溶液消耗量也可在燃油消耗上得到补偿；另一方面我国目前油品含硫量较高，SCR对硫的耐受性远高于EGR路线，即使目前国III柴油SCR系统也可以适应，而EGR则无法使用。同时SCR技术能够满足国IV及以上标准，并在同一发动机平台上实现升级换代，SCR系统只需1个附加的贮藏罐，这对于车辆驾驶室的设计影响不大。