專利名稱：空氣和水加熱后放電固氮的制作方法
技術領域：
化學。
有關參考資料高等學校教材的普通化學、無機化學、合成氨工藝學、高壓電工程等。有關物理學中的光譜學、物理化學等、化學學報、化學通報、化學文摘等。
本發(fā)明的目的尋求一種簡便而有效的固氮方法，取代現在生產上的合成氨法，以滿足農業(yè)生產的需要。
本發(fā)明的內容把空氣和水蒸氣或空氣加熱到700℃至1200℃，一般在1000℃左右。在常壓和無催化劑的條件下。通過一個絕緣介質的放電管，管內裝有一個電極，管壁之間有一定間隙，管外表面也裝有一個電極。通上交流電。內電極與管壁之間產生一束橙紅色的放電區(qū)。根據光譜分析，為氮的原子光譜。證明氮分子已變成了氮原子。氮原子與氧生成一氧化氮，與氫生成氨。冷卻到常溫后，一氧化氮與氧生成二氧化氮。用水吸收即得硝酸銨和硝酸。
主要化學反應式如下
主要裝置如附圖
一所示。
按工業(yè)化生產的要求，必須突破兩個主要指標。即濃度指標和能耗指標。濃度指標是指放電后氣體中二氧化氮和氨的總和。達到3%就可進行工業(yè)化吸收，就算過關。能耗指標，主要是放電的耗電量和加熱的能耗。總能耗比目前世界上最先進的合成氨設備的能耗低，就算過關。由于物質條件的限制，試驗時用普通空氣，只利用其中的自然水蒸氣，生產時再加水蒸氣。濃度和能耗指標問題分別解決。生產時，把放電電極加多若干，可共用其中一種電極，裝置擴大就行了。
如附圖二所示。
解決濃度指標問題時，空氣流速低，放電頻率也很低。放電后氣體中的二氧化氮(氨很少，未計)達到4.1%。放電區(qū)只有放電管內空橫斷面的1/6左右，則反應平衡濃度為24%左右。但此時能耗很高。
解決能耗指標問題時，把空氣流速加大，放電頻率也加大。耗電量降到每固定1公斤純氮，耗電0.45度。加上加熱和其他耗能，推算為合成氨法的一半左右。但此時濃度又很低。
加水或水蒸氣，因為空氣中的氮多(78%)，氧少(21%)，不平衡。加后能提高產物濃度，并相應降低能耗。尾氣循環(huán)使用，不排空、不污染環(huán)境。
六、本發(fā)明的性質本課題從1959年開始試驗研究，到1970年5月，空氣不加熱放電時，有氧化氮生成。但濃度很低。1972年11月9日，用天然氣和空氣放電，當加入二氧化氮時。意外發(fā)現，放電發(fā)光的顏色由紫紅色變成了蘭色。根據光譜分析，證明放電對氮有選擇活化的特點。于是，就用空氣，包括其中自然水蒸氣，加熱后放電。使氮變成氮原子，在高溫下，氧和水的氫及氧也活化了。因是在產物分解溫度1200℃以下進行，不會被還原。所以反應良好。
本放電類型尚未確定，與現在公認的電弧放電、火花放電，電暈放電和輝光放電等。都有不同的地方。是一種新的放電方法。用這種方法固氮，也未見有過報導。
七、本方法與合成氨法比較之優(yōu)點與積極效果工藝流程短、設備簡單、投資少、能耗低?？梢孕⌒突＾r村一個鄉(xiāng)就可建一個小氮肥廠。硝酸還可以用來制造硝酸磷肥和硝酸鉀肥等?？梢曰厥詹糠莶癫葜瞥擅簹狻Ｓ脕砑訜峥諝夂退?、廢熱發(fā)電自用。這樣，就可在一個小區(qū)內循環(huán)，間接利用太陽能。就不需要外界供應原料和能源。那時人類就將進入一個新的時代。
權利要求
用各種方式把空氣和水或空氣，加熱到700℃至1200℃，在常壓和無催化劑條件下。通過交流放電，發(fā)出橙紅色的氮壓子光譜，構成放電的每一對電極之間有一層絕緣介質。空氣中的氮和氧生成氧化氮，氮和水的氧生成氧化氮，氮和水的氫生成氨。冷卻后用水吸收，生成硝酸銨和硝酸。
全文摘要
空氣和水加熱后放電固氮，是一種新的固氮方法。是根據試驗中發(fā)現放電對氮有選擇活化的特點。把空氣和水加熱到700℃至1200℃在常壓和無催化劑條件下放電，發(fā)出橙紅色的氮原子光譜。氮和氧生成一氧化氮。冷卻到常溫后生成二氧化氮。用水吸收生成硝酸。氮和氫生成氨，冷卻后用水吸收。本方法主要優(yōu)點是比合成氨法工藝流程短，設備簡單、能耗低。
文檔編號C01C1/18GK1043682SQ90100298
公開日1990年7月11日 申請日期1990年1月17日 優(yōu)先權日1990年1月17日
發(fā)明者李利祿 申請人:李利祿