專利名稱：一氧化氮?dú)怏w發(fā)生裝置及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種氣體的制備方法，具體涉及一種用 于化工、環(huán)保、醫(yī)藥等領(lǐng)域試驗(yàn)系統(tǒng)的一氧化氮?dú)怏w發(fā)生裝置，本發(fā)明還涉 及該一氧化氮?dú)怏w的制備方法。
背景技術(shù)：
目前，化工、環(huán)保領(lǐng)域的某些試驗(yàn)系統(tǒng)以及醫(yī)藥等行業(yè)，在進(jìn)行某些試 驗(yàn)時(shí)，需要使用一氧化氮?dú)怏w。而這些試驗(yàn)對(duì)一氧化氮?dú)怏w有特殊要求供 氣量適中、穩(wěn)定，具有普通純度，且價(jià)格相對(duì)較低。
現(xiàn)在使用的一氧化氮?dú)怏w，其來(lái)源主要有1)實(shí)驗(yàn)室里采用金屬和稀 硝酸水溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的方法制備得到，但此種方法的產(chǎn)氣量很小。2) 采用工業(yè)規(guī)模的大型氨氧化爐制備，產(chǎn)氣量很大，但初始投資巨大。3)使 用高純氣瓶氣作為氣源，其價(jià)格難以承受。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種一氧化氮?dú)怏w發(fā)生裝置，該裝置制備得到的一 氧化氮?dú)怏w的產(chǎn)氣量介于實(shí)驗(yàn)室制備法和工業(yè)制備法之間，產(chǎn)氣量適中、穩(wěn) 定，成本較低。
本發(fā)明的另一目的是提供上述一氧化氮?dú)怏w的制備方法。 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是， 一種一氧化氮?dú)怏w發(fā)生裝置，包括擴(kuò)散式 混合器，擴(kuò)散式混合器分別與液氨處理單元、空氣處理單元和氨氧化爐相連接，液氨處理單元由依次相連接的液氨罐、水浴蒸發(fā)器和氣體質(zhì)量計(jì)量控制
器A組成，空氣處理單元由依次相連接的空壓機(jī)、布袋除塵器、氣體質(zhì)量計(jì) 量控制器B和電加熱器構(gòu)成，氣體質(zhì)量流量控制器A和電加熱器分別與擴(kuò) 散式混合器相連接。
本發(fā)明的特征還在于，
擴(kuò)散式混合器內(nèi)依次設(shè)置有噴氨管、實(shí)心錐體和孔板，實(shí)心錐體通過(guò)孔 板固定在擴(kuò)散式混合器的內(nèi)壁上，噴氨管的出口朝向?qū)嵭腻F體的錐頂。 噴氨管的出口為喇叭口。
本發(fā)明的另一技術(shù)方案是，上述一氧化氮?dú)怏w的制備方法，按以下步驟 進(jìn)行
a. 液氨罐中輸入液氨，液氨在液氨罐內(nèi)部分揮發(fā)生成氨氣，氨氣由液氨 罐送出，進(jìn)入水浴蒸發(fā)器，在水浴蒸發(fā)器內(nèi)，氨氣在溫度為3(TC 4(TC的條 件下，完全蒸發(fā)，然后，送入氣體質(zhì)量流量控制器A，經(jīng)氣體質(zhì)量流量控制 器A計(jì)量之后，送入擴(kuò)散式混合器；
利用空壓機(jī)吸入空氣并壓縮，然后送入布袋除塵器凈化除塵，經(jīng)過(guò)凈化 除塵的空氣通過(guò)布袋除塵器進(jìn)入氣體質(zhì)量流量控制器B，經(jīng)氣體質(zhì)量流量控 制器B計(jì)量后，送入電加熱器加熱，溫度為50'C 13(TC，之后，送入擴(kuò)散 式混合器；
b. 按質(zhì)量百分比，通過(guò)氣體質(zhì)量流量控制器A計(jì)量的氨氣10% 11% 和通過(guò)氣體質(zhì)量流量控制器B計(jì)量的空氣90% 89%，同時(shí)進(jìn)入擴(kuò)散式混合 器內(nèi)，在擴(kuò)散式混合器內(nèi)，氨氣與空氣充分混合，形成氨空混合氣體；
c. 將上步得到的氨空混合氣體，由上部送入常壓氨氧化爐中，自上而下 流動(dòng)，經(jīng)氨氧化爐內(nèi)的氣流均布板調(diào)節(jié)，在過(guò)流斷面上均勻分布，然后通過(guò)氫氣點(diǎn)火裝置點(diǎn)火，在鉑銠催化劑的作用下，氨空混合氣體發(fā)生燃氨反應(yīng)，
反應(yīng)溫度為820。C 84(TC,生成一氧化氮?dú)怏w， 一氧化氮?dú)怏w自氨氧化爐的 下部流出。
本發(fā)明的有益效果是投資較低，運(yùn)行穩(wěn)定，生產(chǎn)出的一氧化氮?dú)怏w的純 度和產(chǎn)氣量符合化工、環(huán)保和醫(yī)藥等行業(yè)某些試驗(yàn)的要求。


圖1是本發(fā)明裝置一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明裝置中擴(kuò)散式混合器的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中，l.液氨罐，2.水浴蒸發(fā)器，3.氣體質(zhì)量流量控制器A， 4.空壓機(jī)， 5.布袋除塵器，6.氣體質(zhì)量流量控制器B， 7.電加熱器，8.擴(kuò)散式混合器，9.
氨氧化爐。
其中，8-l.噴氨管，8-2.實(shí)心錐體，8-3.孔板。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。包括液氨處理區(qū)、空氣處理區(qū)和混合
反應(yīng)區(qū)。
液氨處理區(qū)由依次相連接的液氨罐1、水浴蒸發(fā)器2和氣體質(zhì)量流量控 制器A3組成。
空氣處理區(qū)由依次相連接的空壓機(jī)4、布袋除塵器5、氣體質(zhì)量流量控 制器B6和電加熱器7構(gòu)成。
混合反應(yīng)區(qū)包括依次連接的擴(kuò)散式混合器8和常壓氨氧化爐9。 擴(kuò)散式混合器8分別與氣體質(zhì)量流量控制器A3和電加熱器7相連接。 本發(fā)明裝置中擴(kuò)散式混合器的結(jié)構(gòu)如圖2所示。擴(kuò)散式混合器8內(nèi)，依次設(shè)置有噴氨管8-l、實(shí)心錐體8-2和孔板8-3，實(shí)心錐體8-2通過(guò)孔板8-3 固定在擴(kuò)散式混合器8的內(nèi)壁上，噴氨管8-1的喇叭形出口朝向?qū)嵭腻F體8-2 的錐頂。
氨氧化爐9內(nèi)設(shè)置有氣流均布板、壓網(wǎng)圈、鉑銠網(wǎng)、托網(wǎng)架和消音環(huán)， 該托網(wǎng)架配合壓網(wǎng)圈將鉑銠鈀催化劑平整地固定在氨氧化爐9內(nèi)，消音環(huán)主 要起消音和均勻氣流的作用。
本發(fā)明一氧化氮?dú)怏w的制備方法，按以下步驟進(jìn)行
啟動(dòng)系統(tǒng)
液氨通過(guò)液氨罐1的減壓閥減壓揮發(fā)生成氨氣，在自壓作用下，氨氣由 液氨罐1的上部送出，送入水浴蒸發(fā)器2，
水浴蒸發(fā)器2內(nèi)，氨氣在高于其飽和蒸氣壓溫度環(huán)境中完全蒸發(fā)，經(jīng)完 全蒸發(fā)后的氨氣，從水浴蒸發(fā)器2送出，進(jìn)入氣體質(zhì)量流量控制器A3，經(jīng) 氣體質(zhì)量流量控制器A3計(jì)量后，作為原料送入擴(kuò)散式混合器8。
空壓機(jī)4吸入并壓縮空氣，然后空壓機(jī)4將壓縮空氣送入布袋除塵器5，
布袋除塵器5內(nèi)，壓縮空氣經(jīng)過(guò)除塵凈化，送出布袋除塵器5，送入氣 體質(zhì)量流量控制器B6，經(jīng)氣體質(zhì)量流量控制器B6計(jì)量后，進(jìn)入電加熱器7，
空氣在電加熱器7內(nèi)，以氨氧化爐9內(nèi)反應(yīng)溫度為控制目標(biāo)，被加熱到 50°C 130°C，然后作為原料送入擴(kuò)散式混合器8。
按質(zhì)量百分比，10% 11%的經(jīng)氣體質(zhì)量流量控制器八(3)精確計(jì)量的 氨氣和卯％ 89%的經(jīng)氣體質(zhì)量流量控制器B6精確計(jì)量并經(jīng)電加熱器7加 熱的空氣，同時(shí)進(jìn)入擴(kuò)散式混合器8，上述兩種原料的總量為100%。
擴(kuò)散式混合器8內(nèi)，經(jīng)過(guò)完全蒸發(fā)并經(jīng)精確計(jì)量的氨氣，通過(guò)噴氨管8-1 的喇叭形出口噴向?qū)嵭腻F體8-2，沿錐體的錐面向四周擴(kuò)散，同時(shí)，與經(jīng)過(guò)預(yù)熱和精確計(jì)量后進(jìn)入擴(kuò)散式混合器8的壓縮空氣劇烈混合，形成氨空混合 氣體。氨空混合氣體通過(guò)孔板8-3從擴(kuò)散式混合器8送出，由上部送入氨氧 化爐9。
氨氧化爐9內(nèi)，氨空混合氣體由上而下，經(jīng)氣流均布板調(diào)節(jié)，將氨空混 合氣體在整個(gè)過(guò)流斷面均勻分布，然后，通過(guò)氫氣點(diǎn)火裝置點(diǎn)火，在鉑銠鈀 三元平織網(wǎng)催化劑的作用下發(fā)生燃燒反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度為82(TC 84(TC， 生成一氧化氮?dú)怏w，該一氧化氮?dú)怏w由氨氧化爐9下部送出。 '
本發(fā)明方法的工作原理氨氣在鉑銠鈀催化劑的作用下，被空氣中的氧 氣催化氧化成一氧化氮。主反應(yīng)方程式如下
實(shí)施例1
在自壓作用下，氨氣送出液氨罐，進(jìn)入水浴蒸發(fā)器，在水浴蒸發(fā)器內(nèi)， 在溫度3(TC的條件下，氨氣被完全蒸發(fā)，之后，送出水浴蒸發(fā)器，進(jìn)入氣體 質(zhì)量流量控制器A，經(jīng)氣體質(zhì)量流量控制器A精確計(jì)量調(diào)節(jié)至6.83Nm3/h后， 氨氣送入擴(kuò)散式混合器。
空氣經(jīng)空壓機(jī)吸入并壓縮、布袋除塵器凈化除塵、氣體質(zhì)量流量控制器 B精確計(jì)量調(diào)節(jié)至55.2NmS/h后進(jìn)入電加熱器，電加熱器內(nèi)，空氣被加熱至 5(TC之后，送入擴(kuò)散式混合器。
按質(zhì)量百分比，通過(guò)氣體質(zhì)量流量控制器A計(jì)量的氨氣11%和通過(guò)氣體 質(zhì)量流量控制器B計(jì)量的空氣89%。
在擴(kuò)散式混合器內(nèi)，氨氣和空氣充分混合，形成氨空混合氣體，該氨空 混合氣體送出擴(kuò)散式混合器，由上部進(jìn)入內(nèi)裝三層cp250mm鉑銠鈀三元平織 網(wǎng)催化劑的氨氧化爐中，自上而下流動(dòng)，經(jīng)均布板均勻分布后，通過(guò)氫氣點(diǎn)火裝置點(diǎn)火，在鉑銠鈀催化劑的作用下，發(fā)生燃燒反應(yīng)，反應(yīng)溫度為82(TC， 生成一氧化氮?dú)怏w，該一氧化氮?dú)怏w從氨氧化爐的下部送出。
按上述步驟制備得到的一氧化氮?dú)怏w的產(chǎn)氣量9.02kg/h，純度97 %。
實(shí)施例2
在自壓作用下，氨氣送出液氨罐，進(jìn)入水浴蒸發(fā)器，在水浴蒸發(fā)器內(nèi)， 在溫度35。C的條件下，氨氣被完全蒸發(fā)，之后，送出水浴蒸發(fā)器，進(jìn)入氣體 質(zhì)量流量控制器A，經(jīng)氣體質(zhì)量流量控制器A精確計(jì)量調(diào)節(jié)至2.28Nm3/h 后，氨氣送入擴(kuò)散式混合器。
空氣經(jīng)空壓機(jī)吸入并壓縮、布袋除塵器凈化除塵、氣體質(zhì)量流量控制器 B精確計(jì)量調(diào)節(jié)至19.4Nm3/h后進(jìn)入電加熱器，電加熱器內(nèi)，空氣被加熱至 卯。C，之后，送入擴(kuò)散式混合器。
按質(zhì)量百分比，通過(guò)氣體質(zhì)量流量控制器A計(jì)量的氨氣10.5%和通過(guò)氣 體質(zhì)量流量控制器B計(jì)量的空氣89.5%。
在擴(kuò)散式混合器內(nèi)，氨氣和空氣充分混合，形成氨空混合氣體，該氨空 混合氣體送出擴(kuò)散式混合器，由上部進(jìn)入內(nèi)裝一層cp250mm鉑銠鈀三元平織 網(wǎng)催化劑的氨氧化爐中，自上而下流動(dòng)，經(jīng)均布板均勻分布后，通過(guò)氫氣點(diǎn) 火裝置點(diǎn)火，在鉑銠鈀催化劑的作用下，發(fā)生燃燒反應(yīng)，反應(yīng)溫度為83(TC， 生成一氧化氮?dú)怏w，該一氧化氮?dú)怏w從氨氧化爐的下部送出。
按上述步驟制備得到的一氧化氮?dú)怏w的產(chǎn)氣量3kg/h，純度96.5 %。
實(shí)施例3
在自壓作用下，氨氣送出液氨罐，進(jìn)入水浴蒸發(fā)器，在水浴蒸發(fā)器內(nèi)， 在溫度40'C的條件下，氨氣被完全蒸發(fā)，之后，送出水浴蒸發(fā)器，進(jìn)入氣體 質(zhì)量流量控制器A，經(jīng)氣體質(zhì)量流量控制器A精確計(jì)量調(diào)節(jié)至6.83Nm3/h后，氨氣送入擴(kuò)散式混合器。
空氣經(jīng)空壓機(jī)吸入并壓縮、布袋除塵器凈化除塵、氣體質(zhì)量流量控制器
B精確計(jì)量調(diào)節(jié)至61.47Nm3/h后進(jìn)入電加熱器，電加熱器內(nèi)，空氣被加熱 至13(TC，之后，送入擴(kuò)散式混合器。
按質(zhì)量百分比，通過(guò)氣體質(zhì)量流量控制器A計(jì)量的氨氣10%和通過(guò)氣 體質(zhì)量流量控制器B計(jì)量的空氣90%。
在擴(kuò)散式混合器內(nèi)，氨氣和空氣充分混合，形成氨空混合氣體，該氨空 混合氣體送出擴(kuò)散式混合器，由上部進(jìn)入內(nèi)裝三層cp250mm鉬銠鈀三元平織 網(wǎng)催化劑的氨氧化爐中，自上而下流動(dòng)，經(jīng)均布板均勻分布后，通過(guò)氫氣點(diǎn) 火裝置點(diǎn)火，在鉑銠鈀催化劑的作用下，發(fā)生燃燒反應(yīng)，反應(yīng)溫度為84(TC， 生成一氧化氮?dú)怏w，該一氧化氮?dú)怏w從氨氧化爐的下部送出。
按上述步驟制備得到的一氧化氮?dú)怏w的產(chǎn)氣量8.98kg/h，純度96 %。
本發(fā)明裝置適用于化工、環(huán)保和醫(yī)藥等領(lǐng)域的某些試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)一氧化氮 氣體的需求，制得的一氧化氮?dú)怏w的純度和產(chǎn)氣量符合試驗(yàn)要求。
權(quán)利要求
1. 一種一氧化氮?dú)怏w發(fā)生裝置，其特征在于，包括擴(kuò)散式混合器(8)，擴(kuò)散式混合器(8)分別與液氨處理單元、空氣處理單元和氨氧化爐(9)相連接，所述的液氨處理單元由依次相連接的液氨罐(1)、水浴蒸發(fā)器(2)和氣體質(zhì)量計(jì)量控制器A(3)組成，所述的空氣處理單元由依次相連接的空壓機(jī)(4)、布袋除塵器(5)、氣體質(zhì)量計(jì)量控制器B(6)和電加熱器(7)構(gòu)成，氣體質(zhì)量流量控制器A(3)和電加熱器(7)分別與擴(kuò)散式混合器(8)相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一氧化氮?dú)怏w發(fā)生裝置，其特征在于，所述擴(kuò) 散式混合器(8)內(nèi)依次設(shè)置有噴氨管(8-1)、實(shí)心錐體(8-2)和孔板(8-3)， 實(shí)心錐體(8-2)通過(guò)孔板(8-3)固定在擴(kuò)散式混合器(8)的內(nèi)壁上，噴氨 管(8-1)的出口朝向?qū)嵭腻F體(8-2)的錐頂。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一氧化氮?dú)怏w發(fā)生裝置，其特征在于，所述噴 氨管(8-1)的出口為喇叭口。
4. 一種利用權(quán)利要求1所述氣體發(fā)生裝置制備一氧化氮?dú)怏w的方法，其 特征在于，該方法包括以下步驟a.液氨在液氨罐(1)內(nèi)揮發(fā)生成氨氣，氨氣由液氨罐(1)送出，進(jìn)入 水浴蒸發(fā)器(2)，在水浴蒸發(fā)器(2)內(nèi)，氨氣在溫度為3(TC 4(TC的條件 下，完全蒸發(fā)，然后，送入氣體質(zhì)量流量控制器A (3)，經(jīng)氣體質(zhì)量流量控 制器A (3)計(jì)量后，送入擴(kuò)散式混合器(8);利用空壓機(jī)(4)吸入空氣并壓縮，然后送入布袋除塵器(5)凈化除塵， 經(jīng)過(guò)凈化除塵的空氣通過(guò)布袋除塵器(5)進(jìn)入氣體質(zhì)量流量控制器B (6)， 經(jīng)氣體質(zhì)量流量控制器B (6)計(jì)量，然后，送入電加熱器(7)加熱，溫度為5(TC 130'C，之后，送入擴(kuò)散式混合器(8);b. 按質(zhì)量百分比，通過(guò)氣體質(zhì)量流量控制器A (3)計(jì)量的氨氣10% 11%和通過(guò)氣體質(zhì)量流量控制器A (3)計(jì)量的空氣卯％ 89%，同時(shí)進(jìn)入擴(kuò) 散式混合器(8)內(nèi)，上述各組分總量100%，在擴(kuò)散式混合器(8)內(nèi)，氨 氣與空氣充分混合，形成氨空混合氣體；c. 將上步得到的氨空混合氣體，由上部送入氨氧化爐(9)內(nèi)，自上而 下流動(dòng)，經(jīng)氨氧化爐(9)內(nèi)的氣流均布板調(diào)節(jié)，在過(guò)流斷面上均勻分布， 然后通過(guò)氫氣點(diǎn)火裝置點(diǎn)火，在鉑銠鈀催化劑的作用下，氨空混合氣體發(fā)生 燃燒反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度為82(TC 84(TC，生成一氧化氮?dú)怏w，該一氧化氮 氣體自氨氧化爐(9)的下部送出。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的一氧化氮?dú)怏w發(fā)生裝置及制備方法，包括擴(kuò)散式混合器，擴(kuò)散式混合器分別與液氨處理單元、空氣處理單元和氨氧化爐相連接，液氨處理單元由依次相連接的液氨罐、水浴蒸發(fā)器和氣體質(zhì)量計(jì)量控制器A組成，空氣處理單元由依次相連接的空壓機(jī)、布袋除塵器、氣體質(zhì)量計(jì)量控制器B和電加熱器構(gòu)成，氣體質(zhì)量流量控制器A和電加熱器分別與擴(kuò)散式混合器相連接。分別經(jīng)液氨處理單元和空氣處理單元得到的氨氣和空氣，在擴(kuò)散式混合器內(nèi)充分混合，于氨氧化爐內(nèi)發(fā)生燃氨反應(yīng)，生成一氧化氮?dú)怏w。本發(fā)明裝置，適用于化工、環(huán)保和醫(yī)藥等行業(yè)，保證這些行業(yè)在進(jìn)行某些試驗(yàn)時(shí)，對(duì)一氧化氮?dú)怏w的需求。
文檔編號(hào)C01B21/32GK101284656SQ20081001825
公開(kāi)日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2008年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月20日
發(fā)明者劍 何, 周孝德, 徐國(guó)勝 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)