车用尿素溶液的应用及标准发展现状_王永红
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目前，日本车用尿素溶液的主 要生产商有3家公司，分别为尼桑化 学公司、三菱化学公司、立邦化学 公司。
中国
SCR技术及车用尿素溶液研究 情况
国内的科研院校已经开展了 SCR技术的相关研究工作：
◇武汉理工大学对一套 自德国引进的SCR硬件系统 （PUREM）进行了评价研究，搭 建了自己的控制装置，并对还原 剂喷射装置的核心部件喷嘴和计 量泵提出了替代方案。
☆车用尿素溶液加注站的建设 需要国家的规划和大力支持，应严
格车用尿素溶液的加注管理。
参考文献
[1]Andrew P Walker，Ronny Allansson，Philip G. Blaakeman ，et al. The development and performance of the compact SCR-Trap system：A 4-way diesel emission control system. [R].SAE paper，2003-01-0778. [2]邢居真，高俊华，钟绍华.选择性催 化还原(SCR)技术降低柴油机NOX排放 研究[J].北京汽车，2009，31(3)：14-18. [3]陶建忠，利用选择性催化还原反 应（SCR）降低车用柴油机氮氧化 物的技术研究[J].山东大学学报， 2008，58(4)：65. [4]云端，邓斯理，宋蔷，等.V2O5WO3／TiO2系SCR催化剂的钾中 毒及再生方法[J].环境科学研究， 2009，22(6)：730-735.
剂，且易受硫含量影响引起催化剂中
最严的排放法规。日本国土交通
80%～90%的柴油机尾气中的NOX
毒，活性温度范围窄，还原效率不
省加强了尾气排放规定，制定了
排放。因此，柴油机在内净化处理
高，易造成二次污染。相比之下，氨
全球最为严格的规定，即“后新
的同时辅助以尾气后处理技术来控
气及尿素不但还原效率高，活性温度
柴油机油提出了更为苛刻的要求。
EPA 2007/2010等，世界各国都致
中喷射32.5%（质量分数）雾状尿
其中，NOX排放限值自排放法规实 施20年以来下降了81%；PM（颗
力于减少柴油机NOX 和PM排放的 研究，其途径有提高燃油品质、实
素水溶液的方法，将NOX 还原成氮 气及水分。
第 五 期
粒物）排放限值15年以来下降了 97%。美国环保署（EPA）要求从 2010年1月1日起实施EPA 2010法
行机内净化技术和尾气后处理技 术。但是大量的试验研究[1]证明， 仅依靠机内净化技术同时降低NOX
SCR系统工作原理见图1。用 于欧Ⅳ发动机的典型SCR系统组成 见图2。
160
规，即美国重型车排放法规，其将 NOX 排放限值从EPA 2007的1.63
和PM排放量到符合排放法规的要 求已经变得越来越困难，而且导致
其他车用化学品 Other Car Chemicals
随着我国第Ⅳ阶段排放标准的实施，SCR（选择性催化还 原）尾气后处理技术成为适合我国国情的重型柴油机节能减排 技术路线，车用尿素溶液作为SCR还原剂，也将有较好的应用 前景。本文介绍了SCR技术原理以及车用尿素溶液的市场应用 情况及产品标准。
车用尿素溶液的应用及 标准发展现状
长期规定”，并于2009年10月起
制柴油机有害物质的排放成为柴油
Leabharlann Baidu
范围宽，而且对硫含量没有特别严格
实行。在柴油车方面，“后新长
机未来的发展方向。SCR技术所用
的要求。氨气和尿素相比，尿素还具
期规定”将NOX 排放限值降低了
的还原剂主要为车用尿素溶液。本
有无毒、便于运输的优点。因此，尿
40%～65%，将PM排放限值降低
王永红 刘泉山 中国石油兰州润滑油研究开发中心
2012 October
2 0 0 5 年 ， 欧 洲 车 用 发 动 机 已 达到相同水平。为了满足欧Ⅳ以及 SCR工作原理
开始实施欧盟机动车污染物排放第 Ⅳ阶段标准（欧Ⅳ排放法规），对
将来更加严格的重型柴油车的排放 法规要求，如欧Ⅴ、欧Ⅵ及美国的
SCR技术是较成熟的降低NOX 排放的技术。SCR技术采用在尾气
世界各国在推行更为严格的柴 油机排放法规的同时，配套制定了 车用尿素溶液标准，如欧洲、日本 等。目前，车用尿素溶液在国际上 有两大主要认证，一是德国汽车工 业协会（VDA）的AdBlue认证，另 一个是美国石油学会（API）的DEF 认证。
国内外车用尿素溶液的标准主 要有：
◇国际标准化组织ISO 22241-1：2006《Part 1: Quality requirements》（柴油发动机AUS 32 型NOX 还原剂第1部分质量要求）；
◇我国深圳特区技术规范SZJG 33—2010《车用尿素溶液（AUS 32）》；
◇由江苏可兰素汽车环保 科技有限公司制定的我国首个 车用尿素溶液企业标准，即 Q/3200KLS 01—2009《车用尿 素溶液（AUS 32）》。
国内外车用尿素溶液标准对比 见表1。
结论及建议
☆我国能源短缺，而尿素生 产比较普遍，SCR技术是适合我国 国情的重型柴油机节能减排技术路 线。随着我国第Ⅳ阶段排放标准的 实施，SCR技术将日益普及，车用 尿素溶液也将得到广泛应用。
车用尿素溶液在欧洲的销售量 场前景十分可观。
找到车用尿素的加注站点。由此可
达1.0×106~1.5×106 t/a。欧洲供 应车用尿素溶液的基础设施比较普 及，目前已经有1 500家左右的加注 站，并且仍在继续增加。欧洲正开 展加注枪及注入管接头等的标准化 研究工作，以扩大其市场通用性。
日本
日本几乎所有的重型柴油车 均采用SCR尾气处理系统，车用尿 素溶液的市场需求量也迅速增加。 2007年，日本车用尿素溶液的销售 量约为2.5×104 t，预计2015年的销 售量将达到3.3×105 t。
液；另外还准备了400辆应急救助车 在公路上为车辆提供加注DEF处理
161
国外许多汽车及发动机制造 商已经开始把SCR技术运用到产品 上，这意味着SCR技术开始进入实 用阶段。
美国
Exhaust Fluid）。美国Detroit Diesel （底特律）柴油机公司从 2010年开始在北美地区的2 500多个 销售点向商用柴油车销售DEF处理 液，并已建成了大约800个加注点。 底特律柴油机公司多次表示，他们
◇清华大学重点研究了V2O5/ WO3/TiO2催化剂的特性和还原剂的 喷射控制策略[4]。
◇上海交通大学机械与动力工 程学院、汽车工程学院以及南京大 学等高校合作开展了关于SCR尾气 排放的试验。
◇东风汽车集团公司开发了 DCI11、EQH、ISDe、ISLe等系列
见，建设车用尿素溶液加注站是我 国推广SCR技术首当其冲的问题。 在全国范围内建设车用尿素溶液加 注站是一项大工程, 需要政府的政 策支持及管控加油站的石油生产 及运营部门、尿素生产企业等协力 合作。上海浦东公交公司专门引进 了近百辆符合欧Ⅳ排放标准的新型 公交车用于世博运输，车用尿素溶 液已成功助力上海世博会。与普通 公交车辆相比，车用尿素溶液的应 用可使车辆的氮氧化物排放量下降 80%以上。随着我国第Ⅳ阶段排放 标准的实施，SCR技术的应用将日 益普及，车用尿素溶液也将得到广 泛应用。
目前SCR还原剂主要有3类， 即烃类及其衍生物、氨气和尿素溶
g/kW·h降低到0.27 g/kW·h，
生产和使用成本明显升高。SCR
液[3]。烃类及其衍生物价廉易得，但
比欧Ⅵ排放法规和日本2009年的
（选择性催化还原）技术是一种很
所用催化剂为比较昂贵的金属催化
排放法规都要低，是目前全球要求
有前途的机外净化措施，能降低
的技术。通常100 L柴油需要消耗
SCR技术及车用尿素溶液的应用
◇ISO 22241-2：2006《Part 2:
4 L左右的车用尿素溶液。按照我
目前车用尿素在我国的消耗率
Test methods》（柴油机. NOX 还原
国 全 部 卡 车 保 有 量 计 算 ， 需 要 近 还比较小，主要集中在最早实施国 剂AUS 32 第2部分：试验方法）；
车用尿素溶液的国内外相 关标准
2012 October
第 五 期 162
目前，我国重型柴油车在物 流及客运中所占的比例逐年上升。 由于SCR技术比EGR技术节油 5%~7%，因此即使扣除因使用车用 尿素溶液而增加的费用，SCR技术 还有2%~3%的成本优势。
从经济节能角度看，SCR技术 是适合我国国情的重型柴油机节能 减排技术路线，具有较大的车用尿 素溶液需求。为推广SCR技术，国 内需要大量相关配套设施。
1.0×107 t车用尿素溶液，可消化尿 家第Ⅳ阶段机动车排放标准（国Ⅳ
◇ISO 22241-3：2008《Part3:
素3.0×106 t。同时，车用尿素溶 标准）的北京和深圳等大城市的公 Handling，transportation and
液生产工艺简单，国内原料尿素供 交公司。北京地区目前每月车用尿 storage》（柴油发动机NOX 还原
2012 October
第 五 期 163
应充足，因此大力发展车用尿素溶 素的需求量在500 t左右。
剂AUS 32 第3部分：装卸、运输和
液，既可以担当起治理机动车尾气
北 京 、 香 港 等 地 已 建 立 了 少 存储）；
污染的重任，又能作为一条消化国 量车用尿素溶液加注站，例如北京
◇德国标准DIN 70070：2005
内过剩尿素产能的重要渠道，其市 公交总站，而公路货运车辆就难以 《柴油机NOX 还原剂AUS32 质量
液的应急服务。
欧洲 欧洲大多数发动机生产厂家多 年前已采用SCR技术。SCR技术 的主要优点是：与EGR（废气再
早 在 几 年 前 ， 美 国 国 家 环 境 会先用3 785 L （1000加仑）容积 循环）发动机相比，SCR发动机的
保护局就已经把SCR技术作为官方 的“迷你”加注器来销售尿素。
燃料利用率提高了3%左右。使用
其他车用化学品 Other Car Chemicals
要求》； ◇日本标准JIS K2247-1：2005
《柴油机 氮氧化物还原剂AUS32 第 1部分：质量要求》。
◇2008年7月1日实施的我国 北京市地方标准DB 11/552—2008 《车用尿素溶液》；
◇2011年9月1日实施的我国 上海市地方标准DB31/T538—2011 《车用尿素溶液（AUS 32）》；
指定技术。作为SCR技术的必备配
美国旅行公司的加油站经营商 SCR技术的卡车发动机生产企业也
置，车用尿素溶液的市场应用前景 于2009年夏宣布，其全部234个商 会采用EGR技术，包括使用颗粒物
无限。
店已经开始销售10 L/桶的DEF处理 捕集器。
其他车用化学品 Other Car Chemicals
车用尿素溶液因具有对燃油 硫含量等指标要求相对不敏感等优 点，已成为国内汽车企业竞相发展
的新型国Ⅳ柴油机，主要通过对基 础原机进行燃油系统和电控单元优 化，降低发动机的PM排放；然后利 用SCR系统处理NOX 。
在车用尿素方面，江苏可兰素 汽车环保科技有限公司目前已经着 手研究解决尿素的储存、注入和喷 射策略等技术问题，并已有在柴油 机上应用的经验；其他的柴油机及 汽车生产厂商也进行了相关方面的 研究。中国石油兰州润滑油研究开 发中心、中国石化汽车行业技术合 作中心也都对车用尿素溶液进行了 开发研究。
☆应根据我国特点，制定达到 国际先进水平且满足我国排放法规 要求的车用尿素溶液国家标准，为 规范车用尿素溶液市场，确保车用 尿素溶液产品质量提供技术依据。
☆政府应结合实际国情，对 SCR车辆进行管理，避免装有SCR 系统的国Ⅳ排放汽车在没有添加尿 素的情况下行驶。由于SCR装置起 不到应有的减排作用，其真实的尾 气排放将更加有害于大气环境。
文主要介绍车用尿素溶液的应用情
素更适合作为重型柴油机SCR技术中
了53%～64%，基本上与汽油车 况以及相关标准。
处理NOX 的还原剂。
其他车用化学品 Other Car Chemicals
2012 October
第 五 期
车用尿素溶液的国内外应 用情况
在美国，车用尿素溶液被称 为柴油机尾气处理液DEF（Diesel
中国
SCR技术及车用尿素溶液研究 情况
国内的科研院校已经开展了 SCR技术的相关研究工作：
◇武汉理工大学对一套 自德国引进的SCR硬件系统 （PUREM）进行了评价研究，搭 建了自己的控制装置，并对还原 剂喷射装置的核心部件喷嘴和计 量泵提出了替代方案。
☆车用尿素溶液加注站的建设 需要国家的规划和大力支持，应严
格车用尿素溶液的加注管理。
参考文献
[1]Andrew P Walker，Ronny Allansson，Philip G. Blaakeman ，et al. The development and performance of the compact SCR-Trap system：A 4-way diesel emission control system. [R].SAE paper，2003-01-0778. [2]邢居真，高俊华，钟绍华.选择性催 化还原(SCR)技术降低柴油机NOX排放 研究[J].北京汽车，2009，31(3)：14-18. [3]陶建忠，利用选择性催化还原反 应（SCR）降低车用柴油机氮氧化 物的技术研究[J].山东大学学报， 2008，58(4)：65. [4]云端，邓斯理，宋蔷，等.V2O5WO3／TiO2系SCR催化剂的钾中 毒及再生方法[J].环境科学研究， 2009，22(6)：730-735.
剂，且易受硫含量影响引起催化剂中
最严的排放法规。日本国土交通
80%～90%的柴油机尾气中的NOX
毒，活性温度范围窄，还原效率不
省加强了尾气排放规定，制定了
排放。因此，柴油机在内净化处理
高，易造成二次污染。相比之下，氨
全球最为严格的规定，即“后新
的同时辅助以尾气后处理技术来控
气及尿素不但还原效率高，活性温度
柴油机油提出了更为苛刻的要求。
EPA 2007/2010等，世界各国都致
中喷射32.5%（质量分数）雾状尿
其中，NOX排放限值自排放法规实 施20年以来下降了81%；PM（颗
力于减少柴油机NOX 和PM排放的 研究，其途径有提高燃油品质、实
素水溶液的方法，将NOX 还原成氮 气及水分。
第 五 期
粒物）排放限值15年以来下降了 97%。美国环保署（EPA）要求从 2010年1月1日起实施EPA 2010法
行机内净化技术和尾气后处理技 术。但是大量的试验研究[1]证明， 仅依靠机内净化技术同时降低NOX
SCR系统工作原理见图1。用 于欧Ⅳ发动机的典型SCR系统组成 见图2。
160
规，即美国重型车排放法规，其将 NOX 排放限值从EPA 2007的1.63
和PM排放量到符合排放法规的要 求已经变得越来越困难，而且导致
其他车用化学品 Other Car Chemicals
随着我国第Ⅳ阶段排放标准的实施，SCR（选择性催化还 原）尾气后处理技术成为适合我国国情的重型柴油机节能减排 技术路线，车用尿素溶液作为SCR还原剂，也将有较好的应用 前景。本文介绍了SCR技术原理以及车用尿素溶液的市场应用 情况及产品标准。
车用尿素溶液的应用及 标准发展现状
长期规定”，并于2009年10月起
制柴油机有害物质的排放成为柴油
Leabharlann Baidu
范围宽，而且对硫含量没有特别严格
实行。在柴油车方面，“后新长
机未来的发展方向。SCR技术所用
的要求。氨气和尿素相比，尿素还具
期规定”将NOX 排放限值降低了
的还原剂主要为车用尿素溶液。本
有无毒、便于运输的优点。因此，尿
40%～65%，将PM排放限值降低
王永红 刘泉山 中国石油兰州润滑油研究开发中心
2012 October
2 0 0 5 年 ， 欧 洲 车 用 发 动 机 已 达到相同水平。为了满足欧Ⅳ以及 SCR工作原理
开始实施欧盟机动车污染物排放第 Ⅳ阶段标准（欧Ⅳ排放法规），对
将来更加严格的重型柴油车的排放 法规要求，如欧Ⅴ、欧Ⅵ及美国的
SCR技术是较成熟的降低NOX 排放的技术。SCR技术采用在尾气
世界各国在推行更为严格的柴 油机排放法规的同时，配套制定了 车用尿素溶液标准，如欧洲、日本 等。目前，车用尿素溶液在国际上 有两大主要认证，一是德国汽车工 业协会（VDA）的AdBlue认证，另 一个是美国石油学会（API）的DEF 认证。
国内外车用尿素溶液的标准主 要有：
◇国际标准化组织ISO 22241-1：2006《Part 1: Quality requirements》（柴油发动机AUS 32 型NOX 还原剂第1部分质量要求）；
◇我国深圳特区技术规范SZJG 33—2010《车用尿素溶液（AUS 32）》；
◇由江苏可兰素汽车环保 科技有限公司制定的我国首个 车用尿素溶液企业标准，即 Q/3200KLS 01—2009《车用尿 素溶液（AUS 32）》。
国内外车用尿素溶液标准对比 见表1。
结论及建议
☆我国能源短缺，而尿素生 产比较普遍，SCR技术是适合我国 国情的重型柴油机节能减排技术路 线。随着我国第Ⅳ阶段排放标准的 实施，SCR技术将日益普及，车用 尿素溶液也将得到广泛应用。
车用尿素溶液在欧洲的销售量 场前景十分可观。
找到车用尿素的加注站点。由此可
达1.0×106~1.5×106 t/a。欧洲供 应车用尿素溶液的基础设施比较普 及，目前已经有1 500家左右的加注 站，并且仍在继续增加。欧洲正开 展加注枪及注入管接头等的标准化 研究工作，以扩大其市场通用性。
日本
日本几乎所有的重型柴油车 均采用SCR尾气处理系统，车用尿 素溶液的市场需求量也迅速增加。 2007年，日本车用尿素溶液的销售 量约为2.5×104 t，预计2015年的销 售量将达到3.3×105 t。
液；另外还准备了400辆应急救助车 在公路上为车辆提供加注DEF处理
161
国外许多汽车及发动机制造 商已经开始把SCR技术运用到产品 上，这意味着SCR技术开始进入实 用阶段。
美国
Exhaust Fluid）。美国Detroit Diesel （底特律）柴油机公司从 2010年开始在北美地区的2 500多个 销售点向商用柴油车销售DEF处理 液，并已建成了大约800个加注点。 底特律柴油机公司多次表示，他们
◇清华大学重点研究了V2O5/ WO3/TiO2催化剂的特性和还原剂的 喷射控制策略[4]。
◇上海交通大学机械与动力工 程学院、汽车工程学院以及南京大 学等高校合作开展了关于SCR尾气 排放的试验。
◇东风汽车集团公司开发了 DCI11、EQH、ISDe、ISLe等系列
见，建设车用尿素溶液加注站是我 国推广SCR技术首当其冲的问题。 在全国范围内建设车用尿素溶液加 注站是一项大工程, 需要政府的政 策支持及管控加油站的石油生产 及运营部门、尿素生产企业等协力 合作。上海浦东公交公司专门引进 了近百辆符合欧Ⅳ排放标准的新型 公交车用于世博运输，车用尿素溶 液已成功助力上海世博会。与普通 公交车辆相比，车用尿素溶液的应 用可使车辆的氮氧化物排放量下降 80%以上。随着我国第Ⅳ阶段排放 标准的实施，SCR技术的应用将日 益普及，车用尿素溶液也将得到广 泛应用。
目前SCR还原剂主要有3类， 即烃类及其衍生物、氨气和尿素溶
g/kW·h降低到0.27 g/kW·h，
生产和使用成本明显升高。SCR
液[3]。烃类及其衍生物价廉易得，但
比欧Ⅵ排放法规和日本2009年的
（选择性催化还原）技术是一种很
所用催化剂为比较昂贵的金属催化
排放法规都要低，是目前全球要求
有前途的机外净化措施，能降低
的技术。通常100 L柴油需要消耗
SCR技术及车用尿素溶液的应用
◇ISO 22241-2：2006《Part 2:
4 L左右的车用尿素溶液。按照我
目前车用尿素在我国的消耗率
Test methods》（柴油机. NOX 还原
国 全 部 卡 车 保 有 量 计 算 ， 需 要 近 还比较小，主要集中在最早实施国 剂AUS 32 第2部分：试验方法）；
车用尿素溶液的国内外相 关标准
2012 October
第 五 期 162
目前，我国重型柴油车在物 流及客运中所占的比例逐年上升。 由于SCR技术比EGR技术节油 5%~7%，因此即使扣除因使用车用 尿素溶液而增加的费用，SCR技术 还有2%~3%的成本优势。
从经济节能角度看，SCR技术 是适合我国国情的重型柴油机节能 减排技术路线，具有较大的车用尿 素溶液需求。为推广SCR技术，国 内需要大量相关配套设施。
1.0×107 t车用尿素溶液，可消化尿 家第Ⅳ阶段机动车排放标准（国Ⅳ
◇ISO 22241-3：2008《Part3:
素3.0×106 t。同时，车用尿素溶 标准）的北京和深圳等大城市的公 Handling，transportation and
液生产工艺简单，国内原料尿素供 交公司。北京地区目前每月车用尿 storage》（柴油发动机NOX 还原
2012 October
第 五 期 163
应充足，因此大力发展车用尿素溶 素的需求量在500 t左右。
剂AUS 32 第3部分：装卸、运输和
液，既可以担当起治理机动车尾气
北 京 、 香 港 等 地 已 建 立 了 少 存储）；
污染的重任，又能作为一条消化国 量车用尿素溶液加注站，例如北京
◇德国标准DIN 70070：2005
内过剩尿素产能的重要渠道，其市 公交总站，而公路货运车辆就难以 《柴油机NOX 还原剂AUS32 质量
液的应急服务。
欧洲 欧洲大多数发动机生产厂家多 年前已采用SCR技术。SCR技术 的主要优点是：与EGR（废气再
早 在 几 年 前 ， 美 国 国 家 环 境 会先用3 785 L （1000加仑）容积 循环）发动机相比，SCR发动机的
保护局就已经把SCR技术作为官方 的“迷你”加注器来销售尿素。
燃料利用率提高了3%左右。使用
其他车用化学品 Other Car Chemicals
要求》； ◇日本标准JIS K2247-1：2005
《柴油机 氮氧化物还原剂AUS32 第 1部分：质量要求》。
◇2008年7月1日实施的我国 北京市地方标准DB 11/552—2008 《车用尿素溶液》；
◇2011年9月1日实施的我国 上海市地方标准DB31/T538—2011 《车用尿素溶液（AUS 32）》；
指定技术。作为SCR技术的必备配
美国旅行公司的加油站经营商 SCR技术的卡车发动机生产企业也
置，车用尿素溶液的市场应用前景 于2009年夏宣布，其全部234个商 会采用EGR技术，包括使用颗粒物
无限。
店已经开始销售10 L/桶的DEF处理 捕集器。
其他车用化学品 Other Car Chemicals
车用尿素溶液因具有对燃油 硫含量等指标要求相对不敏感等优 点，已成为国内汽车企业竞相发展
的新型国Ⅳ柴油机，主要通过对基 础原机进行燃油系统和电控单元优 化，降低发动机的PM排放；然后利 用SCR系统处理NOX 。
在车用尿素方面，江苏可兰素 汽车环保科技有限公司目前已经着 手研究解决尿素的储存、注入和喷 射策略等技术问题，并已有在柴油 机上应用的经验；其他的柴油机及 汽车生产厂商也进行了相关方面的 研究。中国石油兰州润滑油研究开 发中心、中国石化汽车行业技术合 作中心也都对车用尿素溶液进行了 开发研究。
☆应根据我国特点，制定达到 国际先进水平且满足我国排放法规 要求的车用尿素溶液国家标准，为 规范车用尿素溶液市场，确保车用 尿素溶液产品质量提供技术依据。
☆政府应结合实际国情，对 SCR车辆进行管理，避免装有SCR 系统的国Ⅳ排放汽车在没有添加尿 素的情况下行驶。由于SCR装置起 不到应有的减排作用，其真实的尾 气排放将更加有害于大气环境。
文主要介绍车用尿素溶液的应用情
素更适合作为重型柴油机SCR技术中
了53%～64%，基本上与汽油车 况以及相关标准。
处理NOX 的还原剂。
其他车用化学品 Other Car Chemicals
2012 October
第 五 期
车用尿素溶液的国内外应 用情况
在美国，车用尿素溶液被称 为柴油机尾气处理液DEF（Diesel