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1、10申请公布号CN104084086A43申请公布日20141008CN104084086A21申请号201410341548222申请日20140717B01F17/46200601B01D53/94200601B01D53/5620060171申请人天津悦泰石化科技有限公司地址300384天津市滨海新区华苑产业园区二纬路6号F座2门202室72发明人赵扬张新昌74专利代理机构天津才智专利商标代理有限公司12108代理人刘美甜54发明名称用于车用尿素溶液的表面活性剂及其制备方法和用途57摘要本发明公开了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。该用于车用尿素溶液的表面活性剂为脂肪胺。
2、聚氧丙烯聚氧乙烯醚非离子表面活性剂，其制备方法为1将脂肪胺或脂肪二胺或两者的混合物与催化剂I投入反应釜中，用氮气置换釜内空气，抽真空、升温，缓慢加入环氧丙烷反应制得丙氧基聚醚化合物；2令丙氧基聚醚化合物与催化剂II处于步骤1类似条件釜内，缓慢加入环氧乙烷，反应完成后调节釜内液体呈中性，移出料液并离心，即得脂肪胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚非离子表面活性剂。该方法简单，易于实现大规模生产。将制得的表面活性剂直接加入车用尿素溶液中即可改善其尿素分散性、雾化效果，提高NH3转化效率，避免SCR系统堵塞。51INTCL权利要求书2页说明书7页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页。
3、说明书7页附图2页10申请公布号CN104084086ACN104084086A1/2页21一种用于车用尿素溶液的表面活性剂，其特征在于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,R2H或CH3；N218；M212；X110；Y320。2如权利要求1所述的表面活性剂，其特征在于表面活性剂的结构式中N612；M48；X16；Y515。3如权利要求1或2所述表面活性剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤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0050095MPA，并升温至90140，然后向釜。
4、内缓慢加入环氧丙烷，釜内压力上升，控制压力在0204MPA，反应16H，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0050095MPA，并升温至90140，然后向釜内缓慢加入环氧乙烷，釜内压力上升，控制压力在0204MPA，反应16H，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，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。
5、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052；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权利要求书CN104084086A2/2页31110；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1320；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052。4如权利要求3所述的制备方法，其特征在于步骤2中调节釜内液体为中性的方法是滴加磷酸。5如权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述脂肪胺或脂肪二胺的结构式为其中R1,R2H或CH3；N218；M212。6如权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述脂肪胺或。
6、脂肪二胺的结构式中N612；M48。7如权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述脂肪胺为不同脂肪胺的混合物；所述脂肪二胺为不同脂肪二胺的混合物。8一种含有如权利要求1或2所述表面活性剂的车用尿素溶液，其特征在于该车用尿素溶液中包含浓度为105000PPM的所述脂肪胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚非离子表面活性剂。9一种含有如权利要求1或2所述表面活性剂的车用尿素溶液，其特征在于该车用尿素溶液中包含浓度为105000PPM的所述脂肪胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚非离子表面活性剂和浓度为0120WT的抗泡剂。10如权利要求9所述的车用尿素溶液，其特征在于所述抗泡剂为甲基硅油、或碳数为28的醇中的一种或几种醇的混合物。权。
7、利要求书CN104084086A1/7页4用于车用尿素溶液的表面活性剂及其制备方法和用途技术领域0001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0002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，NOX是汽车尾气的主要成份。NOX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EGRDPF技术等，SCR技术被广泛应用于重型柴油机车的尾气处理。0003SCR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NOX在SCR催化器上进行催化。
8、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300500，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NOX反应，生成无害的H2O和N2。0004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。
9、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0005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。0006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。0007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。
10、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。0008为此，本发明的技术方案为0009一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0010说明书CN104084086A2/7页500110012其中其中R1,R2H或CH3；N218，优选612；M212，优选48；X110，优选16；Y320，优选515。0013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00141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005。
11、0095MPA，并升温至90140，然后向釜内缓慢加入环氧丙烷，釜内压力上升，控制压力在0204MPA，反应16H，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；00152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0050095MPA，并升温至90140，然后向釜内缓慢加入环氧乙烷，釜内压力上升，控制压力在0204MPA，反应16H，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；0016所述催化剂I、I。
12、I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；0017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052；0018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1110；说明书CN104084086A3/7页60019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1320；0020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052。0021所述脂肪胺或脂肪二胺的结构式为00220023其中R1,R2H或CH3；N218，优选612；M212，优选48；0024所述。
13、脂肪胺为不同脂肪胺的混合物；所述脂肪二胺为不同脂肪二胺的混合物。0025一种含有所述脂肪胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的车用尿素溶液，该车用尿素溶液中包含浓度为105000PPM的所述脂肪胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚非离子表面活性剂。0026该车用尿素溶液中包含浓度为105000PPM的所述脂肪胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚非离子表面活性剂和浓度为0120WT的抗泡剂。0027所述抗泡剂为甲基硅油、或碳数为28的醇中的一种或几种醇的混合物。0028该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，有效防止缩二脲、。
14、三聚氰酸和三聚氰胺等沉积物的产生，效防止SCR系统堵塞。其制备方法简单，易于实现大规模生产。将本发明所述的肪胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚非离子表面活性剂配合抗泡剂添加到车用尿素溶液中，在满足ISO222411和GB29518标准要求的基础上，其尿素分散性好、雾化效果佳、NH3转化效率高，能有效防止缩二脲、三聚氰酸和三聚氰胺等沉积物的产生，避免SCR系统堵塞。附图说明0029图1本发明实施例1制备的表面活性剂S1的表面张力随浓度变化曲线。0030图2本发明实施例2制备的表面活性剂S2的表面张力随浓度变化曲线。0031图3本发明实施例3制备的表面活性剂S3的表面张力随浓度变化曲线。具体实施方式0032下面。
15、结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其目的仅在于更好理解本发明说明书CN104084086A4/7页7的内容而非限制本发明的保护范围。0033实施例100341将241G十六胺和05G氢氧化钾投入高压反应釜中，用氮气置换釜内空气，对釜内抽真空至009MPA，升温至反应温度120，然后通过导管缓慢向釜内通入232G环氧丙烷，釜内压力不断上升，控制压力在04MPA以下，反应4H，环氧丙烷完全反应，出料即制得十六胺聚氧丙烯醚；00352将236G十六胺聚氧丙烯醚和05G乙醇钠投入高压反应釜中，用氮气置换釜内空气，对釜内抽真空至009MPA，升温至反应温度120，然后通过导管缓慢通入22G环氧乙烷。
16、，釜内压力不断上升，控制压力在04MPA以下，反应时间为4H，至环氧乙烷完全反应，向反应釜中滴加磷酸至釜内液体呈中性后，将釜内料液移至离心管中进行离心，除去不溶物即得十六胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚S1产品，其理论结构式如下003600373向尿素质量浓度为325的水溶液中中加入不同浓度的十六胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚表面活性剂，测试不同表面活性剂浓度溶液的表面张力，并作图，如图1所示。十六胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚的临界胶束浓度为41105G/ML，临界胶束浓度处的表面张力为295MN/M。由图可知加入S1后，尿素溶液的表面张力下降，而对于表面张力较低的溶液溶质分散时的能垒较低，所以，加入S1有利于提高尿素溶液。
17、的分散性。00384使用激光多普勒动态粒子分析仪PDA对尿素质量浓度为325的车用尿素溶液和加入S1添加剂的车用尿素溶液S1加入量为1104G/ML，尿素质量浓度为325进行喷雾特性测试。在喷雾轴线上选取五个截面，每个截面选择5个测量点，计算液滴的平均直径，实验结果见表。可见加入S1后，截面上的液滴平均直径明显变小。0039表十六胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚S1对喷雾特性影响0040说明书CN104084086A5/7页800415将3中添加了十六胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚表面活性剂的车用尿素溶液中复配入占其总质量1的甲基硅油，应用于发动机的台架实验，实验温度为250280之间，测定表面活性剂的添加量对SC。
18、R系统沉积物量减少的影响，结果列于表中。0042表十六胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚S1添加量对沉积物量减少的影响00430044实施例200451将185G二正己胺和06G乙醇钠投入高压反应釜中，用氮气置换釜内空气，对釜内抽真空至007MPA，升温至反应温度100，然后通过导管缓慢通入348G环氧丙烷，釜内压力不断上升，控制压力在04MPA以下，反应4H，至环氧丙烷完全反应，出料即制得二正己胺聚氧丙烯醚；00462将266G二正己胺聚氧丙烯醚和089G氢氧化钠投入高压反应釜中，用氮气置换釜内空气，对釜内抽真空至007MPA，升温至反应温度100，然后通过导管缓慢通入33G环氧乙烷，釜内压力不断上升，控。
19、制压力在04MPA以下，反应时间为6H，至环氧乙烷完全反应，向反应体系中滴加磷酸至中性，将料液移至离心管中进行离心，除去不溶物即得二正己胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚S2产品，其理论结构式如下004700483向尿素质量浓度为325的车用尿素溶液中加入不同浓度的二正己胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚S2表面活性剂，测试不同表面活性剂浓度溶液的表面张力，并作图，如附图2所示。二正己胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚的临界胶束浓度为15105G/ML，临界胶束浓度处的表面张力为277MN/M。00494使用激光多普勒动态粒子分析仪PDA对空白车用尿素溶液尿素质量浓度为325和加入S2添加剂的车用尿素S2加入量为1104G/ML，尿素。
20、质量浓度为325进行喷雾特性测试。在喷雾轴线上选取五个截面，每个截面选择5个测量点，计算液滴的平均直径，实验结果见表。加入S2后，截面上的液滴平均直径明显变小。0050表二正己胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚S2对喷雾特性影响0051说明书CN104084086A6/7页900525将3中添加了二正己胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚表面活性剂的车用尿素溶液中复配入占其总质量2的丁醇，应用于发动机的台架实验，实验温度为300，测定表面活性剂的添加量对SCR系统沉积物量减少的影响，结果列于表中。0053表二正己胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚S2添加量对沉积物量减少的影响00540055实施例300561将172G癸二胺和2G甲醇钠。
21、投入高压反应釜中，用氮气置换釜内空气，对釜内抽真空至005MPA，升温至反应温度120，然后通过导管缓慢通入116G环氧丙烷，釜内压力不断上升，控制压力在04MPA以下，反应4H，至环氧丙烷完全反应，出料即制得癸二胺聚氧丙烯醚；00572将666G癸二胺聚氧丙烯醚和25G甲醇钠投入高压反应釜中，用氮气置换釜内空气，对釜内抽真空至005MPA，升温至反应温度120，然后通过导管缓慢通入88G环氧乙烷，釜内压力不断上升，控制压力在04MPA以下，反应时间为6H，至环氧乙烷完全反应，向反应体系中滴加磷酸至中性，将料液转移至离心管中进行离心，除去不溶物即得癸二胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚S3产品，其理论结构式。
22、如下005800593向尿素质量浓度为325的车用尿素溶液中加入不同浓度的癸二胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚S3表面活性剂，测试不同表面活性剂浓度溶液的表面张力，并作图，如附图3所示。癸二胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚的临界胶束浓度为10104G/ML，临界胶束浓度处的表面张力为348MN/M。00604使用激光多普勒动态粒子分析仪PDA对空白车用尿素溶液尿素质量浓度为325和加入S3添加剂的车用尿素S3加入量为1104G/ML，尿素质量浓度为说明书CN104084086A7/7页10325进行喷雾特性测试。在喷雾轴线上选取五个截面，每个截面选择5个测量点，计算液滴的平均直径，实验结果见表。加入S3后，截面上的液滴平均直径明显变小。0061表癸二胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚S3对喷雾特性影响006200635将3中添加了癸二胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚表面活性剂的车用尿素溶液中复配入占其总质量2的辛醇，应用于发动机的台架实验，实验温度为300，测定表面活性剂的添加量对SCR系统沉积物量减少的影响，结果列于表中。0064表癸二胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚S3添加量对沉积物量减少的影响0065说明书CN104084086A101/2页11图1图2说明书附图CN104084086A112/2页12图3说明书附图CN104084086A12。