stringtranslate.com

Жидкость для дизельных выхлопов

Маленькая бутылочка и большая канистра, на обеих написано «AdBlue».
1,5-литровый и 10-литровый контейнер AdBlue.
Грузовик Hino и его SCR рядом с сажевым фильтром (DPF) с процессом регенерации за счет позднего впрыска топлива для контроля температуры выхлопных газов для сжигания сажи [1] [2]
Легковой автомобиль с насосом AdBlue

Жидкость для выхлопных газов дизельных двигателей ( DEF ; также известная как AUS 32 и продаваемая как AdBlue [3] ) — это жидкость, используемая для уменьшения количества загрязнений воздуха , создаваемых дизельным двигателем. В частности, DEF представляет собой водный раствор мочевины , состоящий из 32,5% мочевины и 67,5% деионизированной воды . DEF расходуется при селективном каталитическом восстановлении (SCR), которое снижает концентрацию оксидов азота ( NO
Икс) в выхлопных газах дизельного двигателя . [4]

Другие имена

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

В системах SCR нескольких марок используется DEF: BlueHDI используется в автомобилях группы PSA , включая марки Peugeot , Citroën и DS Automobiles ; BlueTec от Daimler AG ; и FLENDS (новая дизельная система с низким уровнем выбросов) от UD Trucks .

Фон

Дизельные двигатели обычно работают с обедненной смесью воздуха и топлива ( сверхстехиометрическое соотношение), чтобы обеспечить полное сгорание сажи и не допустить истощения несгоревшего топлива. Избыток воздуха приводит к образованию NO.
Икс, которые являются вредными загрязнителями , из азота в атмосфере. SCR используется для уменьшения количества NO
Иксвыпущен в атмосферу. DEF из отдельного бака впрыскивается в выхлопной трубопровод, а тепло выхлопных газов разлагает его до аммиака. В катализаторе SCR NO
Иксвосстанавливаются аммиаком до воды и азота , которые не загрязняют окружающую среду. Затем вода и азот выбрасываются в атмосферу через выхлопные газы. [6]

SCR была применена в автомобилях компанией Nissan Diesel Corporation , а первый практический продукт « Nissan Diesel Quon » был представлен в 2004 году. При сотрудничестве нефтяной и химической промышленности к сентябрю 2005 года в Японии была подготовлена ​​инфраструктура из 1300 станций для поставки DEF. . [7]

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

Поскольку DPF не работает с дизельным топливом с низким содержанием серы, дизельным двигателям, соответствующим стандартам выбросов EPA 2007 года, требуется дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы (ULSD), чтобы предотвратить повреждение DPF. После короткого переходного периода топливо ULSD стало обычным явлением на топливных насосах в США и Канаде.

Правила EPA 2007 года были задуманы как временное решение, дающее производителям время подготовиться к более строгим правилам EPA 2010 года, которые снизили выбросы NO.
Иксуровни еще дальше. [8] В 2008 году опасения по поводу соблюдения требований переместились на инфраструктуру распространения DEF. [9]

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 дозаправки жидкости и сводит к минимуму размер бака и его проникновение в упаковочное пространство автомобиля. Электронный блок управления регулирует добавление жидкости в соответствии с такими параметрами, как NO.
Иксуровень выхлопных газов (перед катализатором, после катализатора и, возможно, между катализаторами, если их несколько), текущий уровень заполнения аммиаком, [10] рабочая температура и частота вращения двигателя. [ нужна цитата ]

Химия

DEF представляет собой 32,5% раствор мочевины (NH
2)
2КО . При впрыске в поток горячих выхлопных газов вода испаряется, а мочевина термически разлагается [11] с образованием аммиака ( NH
3) и изоциановая кислота (HNCO):

(Нью-Хэмпшир
2)
2CO → NH
3+ ГНКО

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

HNCO + H 2 O → CO 2 + NH
3

В целом на данный момент:

(Нью-Хэмпшир
2)
2СО + Н
2О → 2  НХ
3+ СО 2

Аммиак в присутствии кислорода и катализатора восстанавливает два разных оксида азота: [12]

4 НО + 4  НЗ
3+ О
2→ 4  Н
2+ 6  H 2 O («стандартный SCR») и
6  НЕТ
2+ 8  НХ
3→ 7  Н
2+ 12  H 2 O (« селективное каталитическое восстановление NO 2 SCR») [ нужна ссылка ]
НЕТ + НЕТ
2+ 2  НХ
3→ 2  Н
2+ 3  ч.
2О («быстрый SCR»)

Общее снижение NO
Икспо мочевине 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 протекают и с какой скоростью. Самая высокая степень конверсии достигается при наличии равных количеств NO 2 и NO , особенно при температурах от 200°C до 350°C. Если NO больше, чем NO 2 , последовательно выполняются быстрое и стандартное SCR. Если NO 2 больше , чем NO , быстрая SCR и NO 2 SCR происходят последовательно, однако SCR NO 2 происходит медленнее, чем стандартное SCR, и нитрат аммония может образовывать и временно деактивировать каталитический нейтрализатор. [13]

Эксплуатация в зимнее время

DEF замерзает при температуре -11 ° C (12 ° F). [14] [15] [16] Чтобы система очистки выхлопных газов SCR работала при низких температурах, достаточное количество замороженного DEF должно быть расплавлено за как можно более короткое время, предпочтительно порядка нескольких минут. Например, требования EPA 2010 года к выбросам требуют полного расхода охлаждающей жидкости DEF в течение 70 минут. [17] [18]

В Европе Регламент (ЕС) № 692/2008 [19] указывает в пункте 10 Приложения XVI, что DEF из замороженного бака при внутренней температуре -15 °C (5 °F) должен стать доступным в течение 20 минут после запуска двигателя. при -15 ° C (5 ° F).

Обычно замороженный DEF плавится под действием тепла от двигателя, например, охлаждающая жидкость двигателя проходит через бак DEF, управляемый термостатическим клапаном управления охлаждающей жидкостью. Этот метод может занять значительное время, прежде чем система очистки выхлопных газов SCR заработает на полную мощность, часто до часа. [4]

Другой способ разморозить DEF (и, таким образом, обеспечить полную работу SCR) – это встроить в бак DEF электрический нагреватель. Этот нагреватель должен иметь достаточные размеры, расположение и питание, чтобы быстро растопить достаточное количество замороженного DEF. Предпочтительно, чтобы он был саморегулирующимся, чтобы не допускать перегрева, если (часть) нагревателя находится вне жидкости. Также желательно, чтобы он был саморегулирующимся, чтобы исключить любые сложные датчики и системы регулирования температуры. Кроме того, температура нагревателя не должна превышать 50–60 °C (122–140 °F), поскольку DEF начинает разлагаться при температуре около 60 °C (140 °F). Для этого часто используются нагреватели PTC .

Безопасность и хранение

Раствор мочевины прозрачный, нетоксичный и безопасный в обращении. [20] Поскольку карбамид оказывает коррозионное воздействие на такие металлы, как алюминий, DEF хранится и транспортируется в специальных контейнерах. [21] [22] Эти контейнеры обычно изготавливаются из нержавеющей стали. [22] Системы селективного каталитического восстановления (SCR) автомобилей и дозаторы DEF сконструированы таким образом, чтобы исключить коррозионное воздействие мочевины на них. [21] Рекомендуется хранить DEF в прохладном, сухом и хорошо проветриваемом помещении, защищенном от прямых солнечных лучей. Большие объемы DEF подходят для хранения в полиэтиленовых контейнерах ( HDPE , XLPE ), армированном стекловолокном пластике ( FRP ) и стальных резервуарах. DEF также часто перевозится в промежуточных контейнерах для хранения и транспортировки.

DEF предлагается потребителям в различных количествах: от контейнеров для однократного или многократного небольшого использования до навалочных судов для потребителей, которым требуется большое количество DEF. По состоянию на 2013 год на многих стоянках для грузовиков были установлены насосы DEF. Обычно они расположены рядом с топливными насосами, поэтому водитель может заполнить оба бака, не перемещая грузовик.

В Европе все больше заправочных станций предлагают насосы AdBlue не только для больших коммерческих автомобилей, но и для легковых автомобилей.

В аэропортах, где DEF иногда может потребоваться для дизельных транспортных средств наземного обслуживания, необходимо тщательно контролировать его маркировку и хранение, чтобы избежать случайного обслуживания реактивных самолетов DEF вместо ингибитора обледенения топливной системы - ошибки, которая объясняется наличием нескольких двигателей в полете. инциденты с отказами и заземлением.[23] [24] [25]

Дефицит поставок

Южная Корея

По состоянию на декабрь 2021 года нехватка DEF в Южной Корее продолжалась и нанесла ущерб ее экономике. Поскольку большая часть используемого карбамида поставляется Китаем, импорт замедлился с тех пор, как Китай в сентябре ввел обязательные проверки экспорта карбамида. [26] В период с января по сентябрь почти 97% импорта карбамида в Южную Корею приходилось на Китай. В 2015 году Южная Корея обязала дизельные автомобили использовать растворы мочевины для контроля выбросов, и сейчас этот шаг затрагивает 40% зарегистрированных транспортных средств. Дизельные автомобили, выпущенные 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 выхлопных газов дизельных двигателей из Австралии , чтобы облегчить нехватку 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 карбамида в Китае. [30] Китай ограничил экспорт, чтобы защитить свои внутренние поставки и рост цен на DEF. К середине декабря в Австралии оставался запас AdBlue примерно на 7 недель. [31] 14 декабря австралийская компания заявила, что построит новый завод. [32]

Рекомендации

  1. ^ "Стандартизированный блок SCR Hino" . Хино Моторс. Архивировано из оригинала 5 августа 2014 года . Проверено 30 июля 2014 г.
  2. ^ «Будущее ДНР» (PDF) . Хино Моторс . Проверено 30 июля 2014 г.
  3. ^ «Какова функция AdBlue?». Смазочные материалы Еврол . 18 мая 2020 г. Проверено 16 ноября 2021 г.
  4. ^ ab "Что такое DEF?" (PDF) . Фильтрация Камминс .
  5. ^ «ISO 22241-4:2019 Дизельные двигатели — восстановитель NOx AUS 32» . ИСО (Международная организация по стандартизации). 1 июля 2019 года.
  6. ^ «Как это работает» . H2Blu . Архивировано из оригинала 21 ноября 2017 года . Проверено 9 июля 2012 года .
  7. ^ "尿素CSRシステム(FLENDS)" [Система CSR "FLENDS"]. Общество автомобильных инженеров Японии (на японском языке) . Проверено 28 ноября 2021 г.
  8. ^ Марк Квазиус (1 мая 2013 г.). «Стандарты Агентства по охране окружающей среды на выбросы и жидкость для выхлопных газов дизельных двигателей 2010 г.». Семейный автодом . Проверено 3 декабря 2021 г.
  9. ↑ Брайан Стрейт (28 мая 2008 г.). «Инфраструктура DEF в хорошем состоянии». Владелец флота . Проверено 3 декабря 2021 г.
  10. ^ «Очистка выхлопных газов с помощью технологии двойного впрыска» . Бош . Проверено 8 мая 2022 г.
  11. ^ Кутерновский, Филип; Сташак, Мацей; Сташак, Катажина (июль 2020 г.). «Моделирование разложения мочевины при селективном каталитическом восстановлении (SCR) для систем доочистки выхлопных газов дизельных двигателей методом конечных объемов». Катализаторы . 10 (7): 749. doi : 10.3390/catal10070749 .
  12. ^ EP 2551009, Харрис, Томас М.; Айяппан, Поннайян и Доу, Данан, «Состав жидкости для дизельных выхлопных газов с высоким содержанием аммония и низкой температурой замерзания», опубликовано 30 января 2013 г., передано Deere & Co. 
  13. ^ Кебель, Манфред; Мадия, Джузеппе; Элзенер, Мартин (2002). «Селективное каталитическое восстановление NO и NO 2 при низких температурах». Катализ сегодня . 73 (3–4): 239–247. дои : 10.1016/S0920-5861(02)00006-8.
  14. ^ «Замерзает ли AdBlue» . автомобили нуждаются в уходе . Май 2023.
  15. ^ «AdBlue Что нужно знать владельцам дизельных автомобилей» . www.rix.co.uk. _ Проверено 20 ноября 2019 г.
  16. ^ Панайи, Адам (2017). "Часто задаваемые вопросы". Discoverdef.com . Проверено 29 декабря 2017 г.
  17. ^ «Доставка и хранение оборудования DEF» . Камминс Инк. 2017 г. Проверено 29 декабря 2017 г.
  18. ^ «5 фактов и вымыслов о жидкости для выхлопных газов дизельных двигателей» . Victory Blue — Жидкость для выхлопных газов дизельных двигателей . 2016. Архивировано из оригинала 29 декабря 2017 года . Проверено 29 декабря 2017 г.
  19. ^ Регламент (ЕС) № 692/2008 от 18 июля 2008 г., реализующий и вносящий поправки в Регламент (ЕС) № 715/2007 Европейского парламента и Совета об утверждении типа автотранспортных средств в отношении выбросов легких пассажирских и коммерческих автомобилей ( Евро 5 и Евро 6), а также о доступе к информации по ремонту и техническому обслуживанию транспортных средств.
  20. ^ «3. Идентификация опасностей» (PDF) . Раствор мочевины 32,5% Паспорт безопасности материала . Фертиберия. 21 августа 2008 г. с. 2. 3.1– Для здоровья человека… Продукт имеет низкую токсичность и не считается, что он может нанести вред здоровью. … 3.1.5. – Долгосрочные эффекты:… Мочевина – это вещество, которое появляется в организме в результате метаболизма белков и выводится с мочой .
  21. ^ ab «Банки с мочевиной на дизельных грузовиках — это закон США, начиная с 2010 года». EurekAlert, управляемый AAAS. 10 ноября 2008 года . Проверено 22 июля 2020 г.
  22. ^ ab "Карбамид - резервуары для хранения Крампица" . 5 октября 2016 г. Архивировано из оригинала 23 июля 2020 г. . Проверено 22 июля 2020 г.
  23. ↑ Эпштейн, Курт (24 августа 2018 г.). «Близкий вызов Falcon с топливом, загрязненным DEF». АЙН онлайн . Проверено 8 июля 2021 г.
  24. ↑ Тербер, Мэтт (27 мая 2019 г.). «Загрязнение DEF снижает два цитирования». АЙН онлайн . Проверено 8 июля 2021 г.
  25. ^ «NBAA поощряет дополнительное обучение DEF, чтобы избежать загрязнения топлива» . Национальная ассоциация деловой авиации. 17 августа 2020 г. Проверено 8 июля 2021 г.
  26. ↑ Кён Мин, Ли (9 ноября 2021 г.). «Недостатку жидкости для выхлопных газов дизельных двигателей в Корее не видно немедленного конца». «Корея Таймс» . ISSN  0712-1733. Архивировано из оригинала 9 ноября 2021 года . Проверено 6 января 2022 г.
  27. ^ Ча, Сангми; Ян, Хикён (9 октября 2021 г.). «Дефицит карбамида угрожает транспорту и энергетике Южной Кореи». Рейтер . Проверено 6 декабря 2021 г.
  28. ↑ Ян, Хикён (11 октября 2021 г.). «Южная Корея нормирует мочевину на фоне дефицита, водители в панике покупают» . Рейтер . Проверено 17 ноября 2021 г.
  29. ^ «Продажи DEF ограничены в количествах, поставщики» . Корейская ежедневная газета JoongAng . 11 ноября 2021 г. Проверено 17 октября 2023 г.
  30. ↑ Спаркс, Дэвид (3 декабря 2021 г.). «Дизельный кризис грозит остановить Австралию, предупреждает транспортная отрасль». Новости АВС . Архивировано из оригинала 3 января 2022 года . Проверено 6 января 2022 г.
  31. ↑ Белот, Генри (13 декабря 2021 г.). «Австралия получит больше критически важного химиката для грузовых автомобилей после того, как Китай наступит на мировом рынке». Новости АВС . Австралийская радиовещательная корпорация . Проверено 13 декабря 2021 г.
  32. ^ Макдональд-Смит, Анджела; Эванс, Саймон (14 декабря 2021 г.). «Кризис AdBlue запускает предприятие по производству карбамида в Южной Австралии стоимостью 2,6 миллиарда долларов» . Австралийский финансовый обзор . Проверено 15 декабря 2021 г.

Внешние ссылки