本發(fā)明涉及氨合成的技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是利用氮?dú)夂退铣砂钡姆椒?，更具體的說(shuō)是利用等離子體促進(jìn)氮?dú)夂退畾夥磻?yīng)合成氨的方法。

背景技術(shù)：

氨是最為重要的基礎(chǔ)化工產(chǎn)品之一，其產(chǎn)量居各種化工產(chǎn)品的首位，同時(shí)世界上大約有10 %的能源用于生產(chǎn)合成氨，氨主要用于農(nóng)業(yè)，合成氨是氮肥工業(yè)的基礎(chǔ)，氨本身是重要的氮素肥料，其他氮素肥料也大多是先合成氨、再加工成尿素或各種銨鹽肥料，稱為“化肥氨”（約占70%）；同時(shí)氨也是重要的無(wú)機(jī)化學(xué)和有機(jī)化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料，用于生產(chǎn)銨、染料、炸藥、制藥、合成纖維、合成樹脂的原料，這部分約占30 %，稱為“工業(yè)氨”。未來(lái)合成氨技術(shù)進(jìn)展的主要趨勢(shì)是大型化、低能耗、結(jié)構(gòu)調(diào)整、清潔生產(chǎn)、長(zhǎng)周期運(yùn)行。

20世紀(jì)初，德國(guó)的研究者哈伯和博施首次成功地大量生產(chǎn)氨，哈伯-博施(Haber-Bosch) 合成法也由于簡(jiǎn)便并且效率比較高，現(xiàn)在也基本上沒(méi)有改變地被使用，但由于該法是在高溫、高壓條件下進(jìn)行合成，因此能源消耗和設(shè)備規(guī)模大，并且通過(guò)烴的水蒸氣重整得到氫氣時(shí)，存在排放大量二氧化碳（CO₂）的問(wèn)題。

作為氨合成的氫源，以往使用天然氣等化石燃料作為合成原料的氫源，因此，會(huì)產(chǎn)生因化石燃料的上漲導(dǎo)致氨的制備成本上升的問(wèn)題，也會(huì)產(chǎn)生因二氧化碳（CO₂）的排放導(dǎo)致環(huán)境負(fù)荷的問(wèn)題，因此利用一種清潔、易得的原材料合成氨，并且不產(chǎn)生其他有害物質(zhì)的方法，一直是本領(lǐng)域技術(shù)人員所追求的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種利用氮?dú)夂退铣砂钡姆椒?，具體操作步驟如下：通過(guò)水蒸氣發(fā)生器產(chǎn)生水氣，將水氣與氮?dú)獍凑阵w積比為1：1~99的比例混合，混合氣的溫度維持在與水蒸氣發(fā)生器一致的溫度10~100℃，將混合氣以50~1000mL/min的流量通入等離子體發(fā)生器，離子體發(fā)生器的功率為1~6kW，經(jīng)過(guò)10~180min合成氨。

所述等離子體發(fā)生器為電暈放電等離子體發(fā)生器、介質(zhì)阻擋放電等離子體發(fā)生器、射頻放電等離子體發(fā)生器或微波誘導(dǎo)放電等離子體發(fā)生器，均為低能耗器。

本發(fā)明合成氨所用原料或裝置包括：氮?dú)庠?、水蒸氣發(fā)生器2、等離子體發(fā)生器3、氣象色譜儀4、氨氣收集器5，其中溫控儀6用于使管路溫度與水蒸氣發(fā)生器溫度保持一致，等離子體發(fā)生器3為電暈放電等離子體發(fā)生器、介質(zhì)阻擋放電等離子體發(fā)生器、射頻放電等離子體發(fā)生器或微波誘導(dǎo)放電等離子體發(fā)生器。

本發(fā)明的有益效果：

（1）本發(fā)明合成氨的工藝過(guò)程中，不存在額外的制氫過(guò)程，直接將氮?dú)夂退畾庠诘入x子體作用下合成氨，而過(guò)程中水中的氧被自由基化、離子化會(huì)在收集氨的過(guò)程中會(huì)附著在管道上或器壁上，隨時(shí)間推進(jìn)與空氣反應(yīng)消逝。

（2）本發(fā)明使用等離子體使氮?dú)夂退苯由砂?，無(wú)有害副產(chǎn)物生成。

（3）本發(fā)明合成方法操作簡(jiǎn)單，不需要高壓、低壓等苛刻條件，常壓下即可制得，而且原材料氮?dú)夂退畠r(jià)易得，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，在較低能耗下也具有較好的氨產(chǎn)率。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明的流程圖；

圖2本發(fā)明實(shí)施例1合成氨的產(chǎn)率曲線；

圖3本發(fā)明實(shí)施例2合成氨的產(chǎn)率曲線；

圖中，1-氮?dú)庠础?-水蒸氣發(fā)生器、3-等離子體發(fā)生器、4-氣象色譜、5-氨氣收集器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明，但本發(fā)明保護(hù)范圍并不限于所述內(nèi)容。

實(shí)施例1

本實(shí)施例所述利用氮?dú)夂退铣砂钡姆椒ǎ唧w操作步驟如下：將水加入到水蒸氣發(fā)生器2中，產(chǎn)生水氣，水氣與氮?dú)庠?中的氮?dú)獍凑阵w積比1：1的比例混合，保持混合氣的溫度與水蒸氣發(fā)生器2的溫度一致，都是100℃，然后將混合氣以50mL/min的流量通入到等離子發(fā)生器3中，其中等離子體發(fā)射器3為介質(zhì)阻擋放電等離子體發(fā)生器，介質(zhì)阻擋放電等離子體發(fā)生器的功率為1kW，經(jīng)過(guò)180min的放電，經(jīng)過(guò)氣象色譜儀4測(cè)得氨的產(chǎn)率曲線如圖1所示，從圖中可知隨著時(shí)間的推移，氨氣的濃度逐漸增加，且測(cè)得所得氣體中沒(méi)有檢測(cè)到氧氣，并通過(guò)氨氣收集器5收集氨氣。

實(shí)施例2

本實(shí)施例所述利用氮?dú)夂退铣砂钡姆椒?，具體操作步驟如下：將水加入到水蒸氣發(fā)生器2中，產(chǎn)生水氣，水氣與氮?dú)庠?中的氮?dú)獍凑阵w積比1：99的比例混合，混合氣的溫度與水蒸氣發(fā)生器2的溫度一致，都是10℃，然后將混合氣以1000mL/min的流量通入到等離子發(fā)生器3中，其中等離子體發(fā)射器3為微波誘導(dǎo)放電等離子體發(fā)生器，微波誘導(dǎo)放電等離子體發(fā)生器的功率為6kW，經(jīng)過(guò)180min的放電，經(jīng)過(guò)氣象色譜儀4測(cè)得氨的產(chǎn)率曲線如圖2所示，從圖中可知隨著時(shí)間的推移，氨氣的濃度逐漸增加，且測(cè)得所得氣體中沒(méi)有檢測(cè)到氧氣，并通過(guò)氨氣收集器5收集氨氣。

實(shí)施例3

本實(shí)施例所述利用氮?dú)夂退铣砂钡姆椒?，具體操作步驟如下：將水加入到水蒸氣發(fā)生器2中，產(chǎn)生水氣，水氣與氮?dú)庠?中的氮?dú)獍凑阵w積比1：10的比例混合，混合氣的溫度與水蒸氣發(fā)生器2的溫度一致，都是50℃，然后將混合氣以200mL/min的流量通入到等離子發(fā)生器3中，其中等離子體發(fā)射器3為射頻放電等離子體發(fā)生器，射頻放電等離子體發(fā)生器的功率為4kW，經(jīng)過(guò)10min的放電，經(jīng)過(guò)氣象色譜儀4測(cè)得氨的產(chǎn)率曲線，可知隨著時(shí)間的推移，氨氣的濃度逐漸增加，且測(cè)得所得氣體中沒(méi)有檢測(cè)到氧氣，并通過(guò)氨氣收集器5收集氨氣。

實(shí)施例4

本實(shí)施例所述利用氮?dú)夂退铣砂钡姆椒?，具體操作步驟如下：將水加入到水蒸氣發(fā)生器2中，產(chǎn)生水氣，水氣與氮?dú)庠?中的氮?dú)獍凑阵w積比1：40的比例混合，混合氣的溫度與水蒸氣發(fā)生器2的溫度一致，都是80℃，然后將混合氣以600mL/min的流量通入到等離子發(fā)生器3中，其中等離子體發(fā)射器3為電暈放電等離子體發(fā)生器，電暈放電等離子體發(fā)生器的功率為5kW，經(jīng)過(guò)90min的放電，經(jīng)過(guò)氣象色譜儀4測(cè)得氨的產(chǎn)率曲線，可知隨著時(shí)間的推移，氨的濃度逐漸增加，且測(cè)得所得氣體中沒(méi)有檢測(cè)到氧氣，并通過(guò)氨氣收集器5收集氨氣。