本技術(shu)涉及一種基于(yu)嵌入式管道電解固氮裝置(zhi)，屬于(yu)等離(li)子設(she)備(bei)。

背景技術：

1、波(bo)克蘭-艾德(de)(birkeland-eyde，b-e)法與(yu)哈伯-博施(haber-bosch，h-b)法是工業(ye)化(hua)大規模固(gu)氮(dan)的2種代(dai)(dai)表(biao)性(xing)方法。b-e法主要(yao)是在空氣(qi)中(zhong)通過電弧，即熱等(deng)離子體，將(jiang)氮(dan)氣(qi)與(yu)氧氣(qi)轉化(hua)為(wei)(wei)no與(yu)no2，再將(jiang)no2吸收進水(shui)中(zhong)產生hno3。該(gai)方法能量效(xiao)率與(yu)轉化(hua)率都很低，且對反應條件(jian)要(yao)求較(jiao)為(wei)(wei)嚴格，故在工業(ye)化(hua)生產中(zhong)逐(zhu)步被h-b法取代(dai)(dai)。

2、h-b法是由n2與h2在200個大(da)(da)(da)氣(qi)壓與400℃的(de)(de)(de)(de)條件下，采用鐵(tie)催化劑(ji)合成(cheng)(cheng)氨的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)藝(yi)，目(mu)前仍然(ran)是世界上最(zui)主要的(de)(de)(de)(de)合成(cheng)(cheng)氨工(gong)(gong)藝(yi)，每年通過該方法生(sheng)(sheng)產的(de)(de)(de)(de)氨氣(qi)總量(liang)超過1.3億t。然(ran)而，h-b法需(xu)要在高溫高壓的(de)(de)(de)(de)苛刻反(fan)應條件下進(jin)行，能(neng)耗較高，每年通過h-b法生(sheng)(sheng)產氨消耗的(de)(de)(de)(de)能(neng)源占全(quan)球總能(neng)源消耗的(de)(de)(de)(de)1％～2％。其次(ci)，該反(fan)應是可逆的(de)(de)(de)(de)，反(fan)應過程(cheng)會(hui)釋放(fang)大(da)(da)(da)量(liang)熱能(neng)，當生(sheng)(sheng)產規模足夠大(da)(da)(da)時工(gong)(gong)業生(sheng)(sheng)產才較為經(jing)濟。此外，傳(chuan)統h-b法會(hui)排放(fang)大(da)(da)(da)量(liang)的(de)(de)(de)(de)co2等溫室(shi)氣(qi)體(ti)(ti)以及其他有害氣(qi)體(ti)(ti)，對全(quan)國(guo)乃至全(quan)球的(de)(de)(de)(de)大(da)(da)(da)氣(qi)環境造(zao)成(cheng)(cheng)嚴(yan)重的(de)(de)(de)(de)破(po)壞(huai)。

3、在20世紀，相關學(xue)者提出在兩(liang)電(dian)(dian)極間施(shi)加(jia)高電(dian)(dian)壓(ya)，產生強(qiang)電(dian)(dian)磁場(chang)使(shi)氣(qi)體分子解離(li)，產生大氣(qi)壓(ya)等(deng)(deng)離(li)子體，并利用該技術進行固(gu)氮(dan)。經過數十年的發(fa)展，大氣(qi)壓(ya)等(deng)(deng)離(li)子體固(gu)氮(dan)技術日(ri)趨成熟。根(gen)據(ju)反應裝置的不同，可以將等(deng)(deng)離(li)子體發(fa)生形式分為介質阻擋(dang)放(fang)電(dian)(dian)(dielectric?barrier?discharges，dbd)、微波放(fang)電(dian)(dian)、射流放(fang)電(dian)(dian)、火花放(fang)電(dian)(dian)與滑動弧放(fang)電(dian)(dian)等(deng)(deng)。

4、專利(li)cn115532198a提供一種管道嵌入式(shi)放(fang)(fang)(fang)電(dian)等離子體液相(xiang)固氮(dan)(dan)(dan)裝(zhuang)置及其固氮(dan)(dan)(dan)方法，采用(yong)(yong)(yong)管道嵌入式(shi)放(fang)(fang)(fang)電(dian)固氮(dan)(dan)(dan)。該技術存在(zai)以(yi)下的(de)技術問題(ti)：1、本裝(zhuang)置使用(yong)(yong)(yong)的(de)火花(hua)(hua)放(fang)(fang)(fang)電(dian)產生(sheng)火花(hua)(hua)放(fang)(fang)(fang)熱因此能(neng)量未被充(chong)分利(li)用(yong)(yong)(yong)；2、本裝(zhuang)置采用(yong)(yong)(yong)火花(hua)(hua)放(fang)(fang)(fang)電(dian)不(bu)能(neng)對(dui)通入氣(qi)(qi)(qi)體進行充(chong)分反應；3、經過處理后的(de)氣(qi)(qi)(qi)體往(wang)往(wang)以(yi)氮(dan)(dan)(dan)氧化(hua)物氣(qi)(qi)(qi)體形(xing)式(shi)通入水中，不(bu)能(neng)被充(chong)分吸收利(li)用(yong)(yong)(yong)。

技術實現思路

1、針對上述(shu)技術問(wen)題，本實用新(xin)型提供一種基(ji)于嵌入式管道(dao)電(dian)(dian)(dian)解(jie)固氮裝(zhuang)置，已到(dao)達以(yi)下的目(mu)的：1、基(ji)于低溫介質阻擋(dang)等離子體放電(dian)(dian)(dian)技術進行放電(dian)(dian)(dian)，減少放熱發(fa)光(guang)損耗，反應(ying)效能(neng)高；2、通過水霧承載生成物，增(zeng)加了反應(ying)面積使(shi)通入氣體充(chong)分反應(ying)；3.通過多層電(dian)(dian)(dian)解(jie)環設(she)計，通入氣體能(neng)夠(gou)被充(chong)分電(dian)(dian)(dian)解(jie)；4、通過水霧承載生成物，使(shi)其能(neng)夠(gou)更(geng)充(chong)分被管道(dao)水吸收。

2、具體(ti)的技術(shu)方案為(wei)：

3、基于嵌入式管道電解固(gu)氮裝置，包(bao)括水流艙(cang)(cang)室(shi)，水流艙(cang)(cang)室(shi)上連接有(you)多(duo)個固(gu)氮艙(cang)(cang)室(shi)，固(gu)氮艙(cang)(cang)室(shi)設有(you)進(jin)氣口(kou)并(bing)與通氣艙(cang)(cang)室(shi)連接；

4、每個固氮(dan)艙室(shi)內均設有氣霧(wu)發(fa)生器和電(dian)解(jie)環，氣霧(wu)發(fa)生器和電(dian)解(jie)環通過固氮(dan)艙室(shi)頂部(bu)的電(dian)路通道與控制(zhi)裝置連接。

5、電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)(jie)環(huan)(huan)(huan)包括(kuo)上(shang)(shang)電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)(jie)環(huan)(huan)(huan)和下電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)(jie)環(huan)(huan)(huan)，上(shang)(shang)電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)(jie)環(huan)(huan)(huan)和下電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)(jie)環(huan)(huan)(huan)上(shang)(shang)均設有(you)相(xiang)互錯開的氣體(ti)通道；上(shang)(shang)電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)(jie)環(huan)(huan)(huan)為陶(tao)瓷(ci)氧化鋁陶(tao)瓷(ci)，作為地(di)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)；下電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)(jie)環(huan)(huan)(huan)高(gao)壓電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)；上(shang)(shang)電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)(jie)環(huan)(huan)(huan)和下電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)(jie)環(huan)(huan)(huan)之(zhi)間留有(you)空(kong)間作為介質阻擋放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)區域。

6、每(mei)個固氮艙室(shi)內設有多個電解(jie)環。

7、本(ben)實用新型(xing)具有以下技術效果：

8、1、通(tong)過低(di)溫等離子體固氮技術與水霧提高(gao)固氮效率；

9、2、通過電(dian)解環的結構(gou)設計(ji)增(zeng)加固氮過程反應(ying)時間與反應(ying)面積；

10、3、經充分電解(jie)的尾氣中廢氣較少，對(dui)環境影響小。

技術特征：

1.基于嵌入式(shi)管道電(dian)解(jie)固(gu)氮裝置(zhi)，其特征(zheng)在(zai)于，包括水流艙室(shi)(shi)(shi)(5)，水流艙室(shi)(shi)(shi)(5)上連接有(you)(you)多個固(gu)氮艙室(shi)(shi)(shi)(4)，固(gu)氮艙室(shi)(shi)(shi)(4)設有(you)(you)進氣(qi)口(3)并與通(tong)氣(qi)艙室(shi)(shi)(shi)(2)連接；

2.根據權(quan)利要求1所述的(de)(de)基于(yu)嵌(qian)入式(shi)管道電(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)固(gu)氮裝置，其(qi)特征在(zai)于(yu)，所述的(de)(de)電(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)環(huan)(7)包括上(shang)電(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)環(huan)(8)和(he)下電(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)環(huan)(10)，上(shang)電(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)環(huan)(8)和(he)下電(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)環(huan)(10)上(shang)均設(she)有(you)相互錯開的(de)(de)氣(qi)體通道(9)；上(shang)電(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)環(huan)(8)為(wei)陶瓷(ci)氧(yang)化鋁陶瓷(ci)，作為(wei)地電(dian)(dian)極；下電(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)環(huan)(10)高壓電(dian)(dian)極；上(shang)電(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)環(huan)(8)和(he)下電(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)環(huan)(10)之(zhi)間留有(you)空間作為(wei)介質阻(zu)擋(dang)放電(dian)(dian)區域。

3.根據權利要求1所述(shu)的基于嵌入式(shi)管道電解(jie)固氮裝置(zhi)，其特征在(zai)于，每(mei)個固氮艙(cang)室(4)內設有(you)多個電解(jie)環(7)。

技術總結
本技術提供一種基于嵌入式管道電解固氮裝置，包括水流艙室，水流艙室上連接有多個固氮艙室，固氮艙室設有進氣口并與通氣艙室連接；每個固氮艙室內均設有氣霧發生器和電解環，氣霧發生器和電解環通過固氮艙室頂部的電路通道與控制裝置連接。本技術通過低溫等離子體固氮技術與水霧提高固氮效率；通過電解環的結構設計增加固氮過程反應時間與反應面積；經充分電解的尾氣中廢氣較少，對環境影響小。

技術研發人員：郭鼎,田宇辰,梁盛業,劉晅圻,趙鴻飛,賀宇欣
受保護的技術使用者：四川大學
技術研發日：20240228
技術公布日：2024/10/10