[发明专利]用于车用尿素溶液的表面活性剂及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及车用尿素溶液，特别是涉及一种用于车用尿素溶液的表面活性剂及其制备方法和用途。

背景技术

汽车，尤其是柴油车，尾气排放已成为主要的大气污染源之一，NO_x是汽车尾气的主要成份。NO_x需要尾气处理装置来控制，如：稀薄氮氧化物捕集技术(LNT)，选择性催化还原(SCR)技术，氧化催化转换(DOC)技术，废气再循环+微粒捕集器(EGR+DPF)技术等，SCR技术被广泛应用于重型柴油机车的尾气处理。

SCR技术是通过强化发动机机内燃烧来降低颗粒物(PM)的生成，然后利用尿素溶液对NO_X在SCR催化器上进行催化还原。SCR选择性催化还原系统包括了尿素溶液供应系统、尿素溶液喷射及控制系统、SCR选择催化还原系统等3个部分。尿素溶液存放于车载的专门储存罐内，用泵将尿素溶液喷射向热的发动机尾气，(约300～500℃，满足还原反应条件)。在高温下，尿素溶液气化后分解产生NH₃，在催化剂作用下，NH₃与尾气中的NO_X反应，生成无害的H₂O和N₂。

然而由于尿素分散性差，分解不完全，尿素分解为NH₃过程中的中间产物异氰酸(HNCO)易于溶液中尿素或缩二脲反应，生成难以分解三聚氰酸，在更高温度下，三聚氰酸进一步缩合成三聚氰胺。未分解的尿素、三聚氰酸和三聚氰胺等沉积物附着在尾气管道、混合器及SCR催化剂上，改变了原有气体流场，又造成沉积物的进一步聚集，导致SCR系统堵塞。SCR系统堵塞会直接导致汽车油耗增大，尾气排放恶化，严重时会造成发动机损坏。

发明内容

本发明的第一目的在于：提供一种用于车用尿素溶液的脂肪胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚非离子表面活性剂，该表面活性剂可解决尿素溶液中尿素分散性差、喷雾效果差、雾化液滴尺寸分布不均等问题，能有效防止SCR系统堵塞。

本发明的第二目的在于：提供上述用于车用尿素溶液的脂肪胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的制备方法，该方法简单，易于实现大规模生产。

本发明的第三目的在于：提供一种含有上述表面活性剂的车用尿素溶液，该车用尿素溶液的尿素分散性好、雾化效果佳、NH₃转化效率高，有效防止缩二脲、三聚氰酸和三聚氰胺等沉积物的产生，避免SCR系统堵塞。

为此，本发明的技术方案为：

一种用于车用尿素溶液的表面活性剂，该表面活性剂为脂肪胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚非离子表面活性剂，其结构式为：

其中：其中R₁,R₂＝H或CH₃；n＝2～18，优选6～12；m＝2～12，优选4～8；x＝1～10，优选1～6；y＝3～20，优选5～15。

所述脂肪胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将脂肪胺或脂肪二胺或两者以任意质量比混合的混合物与催化剂I投入反应釜中，用氮气置换釜内空气，对釜内抽真空至压力为﹣0.05～﹣0.095MPa，并升温至90～140℃，然后向釜内缓慢加入环氧丙烷，釜内压力上升，控制压力在0.2～0.4MPa，反应1～6h，待反应釜内压力降至0以下时停止反应，出料即得到丙氧基聚醚化合物；

2)将步骤1)得到的丙氧基聚醚化合物与催化剂II投入反应釜中，用氮气置换釜内空气，对釜内抽真空至压力为﹣0.05～﹣0.095MPa，并升温至90～140℃，然后向釜内缓慢加入环氧乙烷，釜内压力上升，控制压力在0.2～0.4MPa，反应1～6h，待反应釜内压力降至0以下时停止反应，调节釜内液体呈中性后，优选方法为向反应釜中滴加磷酸，将料液移出并经离心除去不溶物后即得所述脂肪胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚非离子表面活性剂；

所述催化剂I、II分别为氢氧化钠、氢氧化钾、乙醇钠或甲醇钠中的一种或几种以任意比混合的混合物；

步骤1)中所述催化剂I的质量为脂肪胺或脂肪二胺或两者以任意质量比混合的混合物与环氧丙烷质量之和的0.5％～2％；

所述脂肪胺或脂肪二胺或两者以任意质量比混合的混合物与环氧丙烷的物质量之比＝1:1～10；

步骤2)中所述丙氧基聚醚化合物与环氧乙烷的物质的量之比为1:3～20；

所述催化剂II的质量为所述丙氧基聚醚化合物和环氧乙烷质量和的0.5％～2％。