stringtranslate.com

Дизельная выхлопная жидкость

Маленькая бутылка и большая канистра, обе с этикеткой «AdBlue».
Канистра AdBlue объемом 1,5 и 10 литров
Грузовик Hino и его система SCR рядом с дизельным сажевым фильтром (DPF) с процессом регенерации посредством позднего впрыска топлива для управления температурой выхлопных газов с целью сжигания сажи [1] [2]
Легковой автомобиль с насосом AdBlue

Жидкость для очистки дизельных выхлопных газов ( DEF ; также известная как AUS 32 и иногда продаваемая как AdBlue [3] ) — это жидкость, используемая для снижения уровня загрязнения воздуха дизельным двигателем. В частности, DEF — это водный раствор мочевины, приготовленный из 32,5% мочевины и 67,5% деионизированной воды . DEF потребляется в селективном каталитическом восстановлении (SCR), которое снижает концентрацию оксидов азота ( NO
х) в выбросах выхлопных газов дизельного двигателя . [4]

Другие имена

В международном стандарте, определяющем DEF ( ISO 22241), он обозначен как AUS 32 (водный раствор мочевины 32%). [5] DEF также продается как AdBlue, зарегистрированная торговая марка Немецкой ассоциации автомобильной промышленности .

Несколько марок систем SCR используют DEF: BlueHDI используется автомобилями PSA Group , включая Peugeot , Citroën и DS Automobiles ; BlueTec от Daimler AG ; и FLENDS (Final Low Emission New Diesel System) от UD Trucks . Blue Sky DEF производится и распространяется для розничной продажи компанией Prime Lubes, Inc. [6]

Фон

Дизельные двигатели обычно работают с обедненным соотношением воздуха к топливу ( сверхстехиометрическое соотношение), чтобы обеспечить полное сгорание сажи и предотвратить истощение несгоревшего топлива. Избыток воздуха приводит к образованию NO
х, которые являются вредными загрязнителями , из азота в атмосфере. SCR используется для уменьшения количества NO
хВыбрасывается в атмосферу. DEF из отдельного бака впрыскивается в выхлопную трубу, и тепло выхлопных газов разлагает его на аммиак. В катализаторе SCR NO
хвосстанавливаются аммиаком в воду и азот , которые оба не загрязняют окружающую среду. Вода и азот затем выбрасываются в атмосферу через выхлопные газы. [7]

SCR была применена в автомобилях корпорацией Nissan Diesel , а первый практический продукт « Nissan Diesel Quon » был представлен в 2004 году. При сотрудничестве с нефтяной и химической промышленностью к сентябрю 2005 года в Японии была подготовлена ​​инфраструктура из 1300 станций для поставок DEF. [8]

В 2007 году Агентство по охране окружающей среды США (EPA) ввело требования по значительному сокращению вредных выбросов выхлопных газов. Для достижения этого стандарта Cummins и другие производители дизельных двигателей разработали систему последующей обработки, которая включает использование сажевого фильтра (DPF).

Поскольку DPF не работает с дизельным топливом с низким содержанием серы, дизельные двигатели, соответствующие стандартам выбросов EPA 2007 года, требуют использования дизельного топлива со сверхнизким содержанием серы (ULSD) для предотвращения повреждения DPF. После короткого переходного периода топливо ULSD стало обычным на топливных насосах в Соединенных Штатах и ​​Канаде.

Правила Агентства по охране окружающей среды 2007 года были задуманы как временное решение, чтобы дать производителям время подготовиться к более строгим правилам Агентства по охране окружающей среды 2010 года, которые снизили выбросы NO
хуровни даже выше. [9] В 2008 году опасения по поводу соответствия переместились на инфраструктуру для распределения DEF. [10]

Скорость впрыска DEF в выхлопные газы зависит от конкретной системы последующей обработки, но обычно составляет 2–6% от объема потребления дизельного топлива. Такая низкая скорость дозирования обеспечивает длительные интервалы заправки жидкости и минимизирует размер бака и его проникновение в упаковочное пространство транспортного средства. Электронный блок управления регулирует добавление жидкости в соответствии с такими параметрами, как NO
хуровень в выхлопных газах (до каталитического нейтрализатора, после каталитического нейтрализатора и, возможно, между каталитическими нейтрализаторами, если их больше одного), текущий уровень заполнения аммиаком, [11] рабочая температура и скорость двигателя. [ необходима ссылка ]

Химия

DEF — это 32,5% раствор мочевины (NH
2)
2CO . При впрыскивании в поток горячих выхлопных газов вода испаряется, а мочевина термически разлагается [12] с образованием аммиака ( NH
3) и изоциановая кислота (HNCO):

(Нью-Гэмпшир)
2)
2СО → NH
3+ HNCO

Изоциановая кислота реагирует с водяным паром и гидролизуется до углекислого газа и аммиака:

HNCO + H2O → CO2 + NH​
3

В целом, на данный момент:

(Нью-Гэмпшир)
2)
2СО + Н
2О →  2NH
3+ CO2

Аммиак в присутствии кислорода и катализатора восстанавливает два различных оксида азота: [13]

4 НЕТ + 4  NH
3+ О
2→ 4  Н
2+ 6  H 2 O («стандартный SCR») и
6  НЕТ
2+ 8  НГ
3→ 7  с.ш.
2+ 12  H 2 O («селективное каталитическое восстановление NO 2 SCR») [ необходима цитата ]
НЕТ + НЕТ
2+ 2  НГ
3→ 2  Н
2+ 3  ч.
2О («быстрый SCR»)

Общее снижение NO
хмочевиной тогда:

2  (NH 2 ) 2 CO + 4  NO + O 2 → 4  N 2 + 4  H 2 O + 2 CO 2 и
4  (NH 2 ) 2 CO + 6  NO 2 → 7  N 2 + 8  H 2 O + 4 CO 2 и
(NH 2 ) 2 CO + NO + NO 2 → 2  N 2 + 2  H 2 O + CO 2

Соотношение между NO 2 и NO определяет, какие реакции происходят и как быстро. Самые высокие скорости конверсии достигаются, если присутствуют равные количества NO 2 и NO , особенно при температурах от 200 °C до 350 °C. Если NO больше, чем NO 2 , быстрая SCR и стандартная SCR происходят последовательно. Если NO 2 больше , чем NO , быстрая SCR и NO 2 SCR происходят последовательно, однако NO 2 SCR медленнее стандартной SCR, и может образовываться нитрат аммония и временно дезактивировать каталитический нейтрализатор. [14]

Эксплуатация в зимнее время

DEF замерзает при температуре −11 °C (12 °F). [15] [16] Для того, чтобы система очистки выхлопных газов SCR работала при низких температурах, достаточное количество замерзшего DEF должно быть расплавлено в максимально короткие сроки, желательно в течение нескольких минут. Например, требования EPA по выбросам 2010 года требуют полного потока охлаждающей жидкости DEF в течение 70 минут. [17] [18]

В Европе Регламент (ЕС) № 692/2008 [19] в пункте 10 Приложения XVI указывает, что DEF из замерзшего бака при температуре внутри -15 °C (5 °F) должен быть доступен в течение 20 минут при запуске двигателя при температуре -15 °C (5 °F).

Обычно замороженный DEF плавится под воздействием тепла двигателя, например, охлаждающей жидкости двигателя, проходящей через бак DEF, регулируемый термостатическим клапаном управления охлаждающей жидкостью. Этот метод может занять значительное время, прежде чем система очистки выхлопных газов SCR полностью заработает, часто до часа. [4]

Другой способ разморозить DEF (и, таким образом, обеспечить полную работу SCR) — это встроить электрический нагреватель в бак DEF. Этот нагреватель должен быть достаточно большого размера, расположен и иметь достаточное питание, чтобы быстро растопить достаточное количество замороженного DEF. Он должен быть саморегулирующимся, чтобы не перегреваться, если (часть) нагревателя находится вне жидкости. Он также должен быть саморегулирующимся, чтобы исключить любые сложные датчики и системы регулирования температуры. Кроме того, нагреватель не должен превышать 50–60 °C (122–140 °F), так как DEF начинает разлагаться при температуре около 60 °C (140 °F). Для этого часто используются нагреватели PTC .

Безопасность и хранение

Раствор мочевины прозрачен, нетоксичен и безопасен в обращении. [20] Поскольку мочевина оказывает коррозионное воздействие на металлы, такие как алюминий, DEF хранится и транспортируется в специальных контейнерах. [21] [22] Эти контейнеры обычно изготавливаются из нержавеющей стали. [22] Системы селективного каталитического восстановления (SCR) транспортных средств и дозаторы DEF спроектированы таким образом, чтобы не было коррозионного воздействия мочевины на них. [21] Рекомендуется хранить DEF в прохладном, сухом и хорошо проветриваемом помещении, защищенном от прямых солнечных лучей. Большие объемы DEF совместимы для хранения в полиэтиленовых контейнерах ( HDPE , XLPE ), армированном стекловолокном пластике ( FRP ) и стальных резервуарах. DEF также часто обрабатывается в промежуточных контейнерах для массовых грузов для хранения и транспортировки.

DEF предлагается потребителям в различных количествах, начиная от контейнеров для одноразового или многократного использования в небольших количествах, и заканчивая наливными контейнерами для потребителей, которым требуется большое количество DEF. С 2013 года на многих стоянках для грузовиков появились насосы DEF. Обычно они располагаются рядом с топливными насосами, чтобы водитель мог заправлять оба бака, не перемещая грузовик.

В Европе все большее число заправочных станций предлагают дозаторы, которые перекачивают жидкость для выхлопных газов дизельных двигателей, вместо традиционного метода использования одноразовых пластиковых контейнеров. Эти насосные дозаторы часто ориентированы на коммерческие автомобили, но теперь также начинают появляться в качестве решения для растущего числа легковых автомобилей, которым требуется DEF по объему.

В аэропортах, где DEF иногда может потребоваться для дизельных транспортных средств наземного обслуживания, его маркировка и хранение должны тщательно контролироваться, чтобы избежать случайной заправки реактивных самолетов DEF вместо ингибитора обледенения топливной системы , что является ошибкой, которая стала причиной многочисленных отказов двигателей в полете и инцидентов с заземлением. [23] [24] [25]

Дефицит поставок

Южная Корея

По состоянию на декабрь 2021 года дефицит DEF в Южной Корее продолжался и нанес ущерб ее экономике. Поскольку большая часть используемой мочевины поставляется Китаем, импорт замедлился с тех пор, как Китай ввел обязательные проверки экспорта мочевины в сентябре. [26] Почти 97% импорта мочевины в Южную Корею поступило из Китая в период с января по сентябрь. В 2015 году Южная Корея ввела обязательное использование растворов мочевины для контроля выбросов в дизельных автомобилях, что теперь затрагивает 40% зарегистрированных транспортных средств. Дизельные автомобили, произведенные с 2015 года, должны были быть оснащены системами SCR. [27] Правительство Южной Кореи начало нормировать раствор мочевины и запретило его перепродажу, поскольку панические покупки водителями усугубили острый дефицит, который мог привести к остановке транспорта и промышленности. [28] KC -330 Cygnus был отправлен для импорта жидкости для очистки выхлопных газов дизельных двигателей из Австралии , чтобы облегчить дефицит поставок основного материала, используемого в дизельных автомобилях. [29]

Австралия

В начале декабря 2021 года Австралийская национальная ассоциация автомобильного транспорта также выразила обеспокоенность по поводу нехватки DEF в стране из-за нехватки мочевины в Китае. [30] Китай ограничил экспорт, чтобы защитить свои внутренние поставки и растущие цены на DEF. К середине декабря в Австралии оставалось примерно 7-недельного запаса AdBlue. [31] 14 декабря австралийская компания IOR заявила, что построит новый завод. [32]

Ссылки

  1. ^ "Стандартизированный блок SCR Hino". Hino Motors. Архивировано из оригинала 5 августа 2014 года . Получено 30 июля 2014 года .
  2. ^ "The DPR Future" (PDF) . Hino Motors . Получено 30 июля 2014 г.
  3. ^ "Какова функция AdBlue?". Eurol Lubricants . 18 мая 2020 г. Получено 16 ноября 2021 г.
  4. ^ ab "Что такое DEF?" (PDF) . Cummins Filtration . Архивировано из оригинала (PDF) 23 марта 2021 г.
  5. ^ "ISO 22241-4:2019 Дизельные двигатели — Средство для снижения выбросов NOx AUS 32". ISO (Международная организация по стандартизации). 1 июля 2019 г.
  6. ^ "Prime Lubes Inc".
  7. ^ "Как это работает". H2Blu . Архивировано из оригинала 21 ноября 2017 . Получено 9 июля 2012 .
  8. ^ "尿素CSRシステム(FLENDS)" [Система CSR "FLENDS"]. Общество автомобильных инженеров Японии (на японском языке) . Проверено 28 ноября 2021 г.
  9. ^ Марк Квазиус (1 мая 2013 г.). «Стандарты выбросов Агентства по охране окружающей среды и жидкость для очистки выхлопных газов дизельных двигателей 2010 г.». FamilyRVing . Получено 3 декабря 2021 г. .
  10. ↑ Брайан Стрейт (28 мая 2008 г.). «Инфраструктура DEF в хорошем состоянии». Владелец флота . Получено 3 декабря 2021 г.
  11. ^ "Очистка выхлопных газов с технологией двойного впрыска". Bosch . Получено 8 мая 2022 г. .
  12. ^ Кутерновски, Филипп; Сташак, Мачей; Сташак, Катажина (июль 2020 г.). «Моделирование разложения мочевины в селективном каталитическом восстановлении (SCR) для систем очистки выхлопных газов дизельных двигателей методом конечных объемов». Катализаторы . 10 (7): 749. doi : 10.3390/catal10070749 .
  13. ↑ EP 2551009, Харрис, Томас М.; Айяппан, Поннайян и Доу, Данан, «Состав жидкости для очистки выхлопных газов дизельных двигателей с высоким содержанием аммония и низкой температурой замерзания», опубликовано 30 января 2013 г., передано Deere & Co. 
  14. ^ Koebel, Manfred; Madia, Giuseppe; Elsener, Martin (2002). «Селективное каталитическое восстановление NO и NO 2 при низких температурах». Catalysis Today . 73 (3–4): 239–247. doi :10.1016/S0920-5861(02)00006-8.
  15. ^ "Замерзает ли AdBlue". carsneedcare . Май 2023 г.
  16. ^ Панайи, Адам (2017). «Часто задаваемые вопросы». discoverdef.com . Получено 29 декабря 2017 г. .
  17. ^ "DEF Equipment Delivery & Storage". Cummins Inc. 2017. Получено 29 декабря 2017 .
  18. ^ "5 фактов и вымыслов о жидкости для очистки выхлопных газов дизельных двигателей". Victory Blue - Diesel Exhaust Fluid . 2016. Архивировано из оригинала 29 декабря 2017 года . Получено 29 декабря 2017 года .
  19. ^ Регламент (ЕС) № 692/2008 от 18 июля 2008 г. о внедрении и внесении изменений в Регламент (ЕС) № 715/2007 Европейского парламента и Совета об утверждении типа автотранспортных средств в отношении выбросов легковых пассажирских и коммерческих транспортных средств (Евро 5 и Евро 6) и о доступе к информации о ремонте и техническом обслуживании транспортных средств.
  20. ^ "3. Идентификация опасности" (PDF) . Раствор мочевины 32,5% Паспорт безопасности материала . Fertiberia . 21 августа 2008 г. стр. 2. 3.1– Для здоровья человека … Продукт имеет низкую токсичность и не считается, что он может быть вреден для здоровья. … 3.1.5. – Долгосрочные эффекты: … Мочевина — это вещество, которое появляется в организме в результате метаболизма белков, оно выводится с мочой .
  21. ^ ab "Баки для мочевины на дизельных грузовиках — это закон в Соединенных Штатах, принятый в 2010 году". EurekAlert, оператор AAAS. 10 ноября 2008 г. Получено 22 июля 2020 г.
  22. ^ ab "Резервуары для хранения мочевины – Крампица". 5 октября 2016 г. Архивировано из оригинала 23 июля 2020 г. Получено 22 июля 2020 г.
  23. ^ Эпштейн, Курт (24 августа 2018 г.). «Близкий вызов для Falcon с топливом, загрязненным DEF». AIN Online . Получено 8 июля 2021 г.
  24. ^ Тербер, Мэтт (27 мая 2019 г.). «DEF Contamination Downs Two Citations». AIN Online . Получено 8 июля 2021 г.
  25. ^ "NBAA призывает к большему обучению DEF для предотвращения загрязнения топлива". Национальная ассоциация деловой авиации. 17 августа 2020 г. Получено 8 июля 2021 г.
  26. ^ Кён-мин, Ли (9 ноября 2021 г.). «Нехватке дизельной выхлопной жидкости в Корее не видно конца». The Korea Times . ISSN  0712-1733. Архивировано из оригинала 9 ноября 2021 г. Получено 6 января 2022 г.
  27. ^ Ча, Сангми; Ян, Хикён (9 октября 2021 г.). «Нехватка мочевины угрожает транспортной и энергетической отраслям Южной Кореи». Reuters . Получено 6 декабря 2021 г.
  28. ^ Ян, Хикён (11 октября 2021 г.). «Южная Корея нормирует мочевину на фоне дефицита, водители в панике покупают». Reuters . Получено 17 ноября 2021 г.
  29. ^ «Продажи DEF ограничены в количествах, поставщики». Korea JoongAng Daily . 11 ноября 2021 г. Получено 17 октября 2023 г.
  30. ^ Спаркс, Дэвид (3 декабря 2021 г.). «Дизельный кризис грозит остановить Австралию, предупреждает транспортная отрасль». ABC News . Архивировано из оригинала 3 января 2022 г. Получено 6 января 2022 г.
  31. ^ Бело, Генри (13 декабря 2021 г.). «Австралия получит больше критически важных для грузоперевозок химикатов после того, как Китай наложит жесткие меры на мировой рынок». ABC News . Australian Broadcasting Corporation . Получено 13 декабря 2021 г. .
  32. ^ Macdonald-Smith, Angela; Evans, Simon (14 декабря 2021 г.). «Кризис AdBlue подстегивает южноавстралийское предприятие по производству мочевины стоимостью 2,6 млрд долларов». The Australian Financial Review . Получено 15 декабря 2021 г.

Внешние ссылки