[发明专利]一种基于化学链反应制备氨气的装置及方法

权利要求书

1.一种基于化学链反应制备氨气的装置，其特征在于，该装置由空气分离器、增压风机I、吸氮反应器、埋管式换热器I、物料循环装置I、增压风机II、除碳反应器、埋管式换热器II、物料循环装置II、释氮反应器埋管式换热器III、水蒸气发生器、气体混合器、循环风机、干燥装置、压力装置、物料循环装置III组成；其中，空气分离器分离出的氮气及氮氧混合气体分别由两个出口通过增压风机I和增压风机II接吸氮反应器和除碳反应器的底部，吸氮反应器的中部接物料循环装置I的上部，埋管式换热器I的输入端可接电厂燃煤锅炉省煤器的出口，输出端可接尾气净化装置，物料循环装置I的下部通过料腿接除碳反应器的下部，除碳反应器的中部接物料循环装置II的上部，物料循环装置II的下部通过料腿接释氮反应器的下部，释氮反应器的中部接物料循环装置III的上部，物料循环装置III的下部接回吸氮反应器的下部，水蒸气发生器的输出端接气体混合器，气体混合器的输出端通过循环风机接释氮反应器的底部，释氮反应器顶部的旋风分离器出口接干燥装置，干燥装置的出口接压力装置，压力装置的气体出口接气体混合器的另一个入口，除碳反应器中密相区的埋管式换热器II与释氮反应器中密相区的埋管式换热器III的输出端均接水蒸气发生器加热管路的入口，水蒸气发生器加热管路的出口接埋管式换热器II与埋管式换热器III的输入端。

2.一种基于化学链反应制备氨气的装置制备氨气的方法，其特征在于，该方法为：从空气中分离出的氮气经增压风机送入吸氮反应器中，和煤粉及载氧体Al₂O₃进行反应，将产生的载氮体AlN及未完全反应的煤粉通过物料循环装置I送入除碳反应器中，未完全反应的煤粉被充分灼烧并分离后，将载氮体AlN通过物料循环装置II送入释氮反应器中，和由惰性载气送入的来自水蒸气发生器的蒸汽充分反应后，载氮体AlN还原所得的载氧体Al₂O₃经物料循环装置III返回吸氮反应器中循环利用，产生的氨气由释氮反应器顶端的旋风分离器以及经干燥装置、压力装置分离后即可获得较为纯净的液氨。

3.如权利要求2所述的基于化学链反应制备氨气的装置制备氨气的方法，其特征在于，经干燥装置、压力装置分离所得的载气继续送入气体混合器与来自水蒸气发生器的水蒸气混合后通过循环风机送入释氮反应器中继续作为流化介质。

4.如权利要求2所述的基于化学链反应制备氨气的装置制备氨气的方法，其特征在于，吸氮反应器、除碳反应器、释氮反应器均为循环流化床操作方式。

5.如权利要求2所述的基于化学链反应制备氨气的装置制备氨气的方法，其特征在于，经空气分离器分离的部分氮气和剩余空气可分别作为吸氮反应器和除碳反应器的反应气体和流化介质。

6.如权利要求2所述的基于化学链反应制备氨气的装置制备氨气的方法，其特征在于，除碳反应器和释氮反应器内置埋管式换热器II与埋管式换热器III，其内部的流动介质可将除碳反应器和释氮反应器中产生的余热回收并为蒸气发生器中蒸汽的产生提供热量。

7.如权利要求2所述的基于化学链反应制备氨气的装置制备氨气的方法，其特征在于，吸氮反应器的炉膛内发生吸氮反应，使Al₂O₃转化为AlN，通过吸氮反应器上部的旋风分离器可实现被流化介质吹到顶端的固体颗粒与气体的分离，通过不同固体颗粒间临界流化速度的差异可实现煤灰与产物间的分离。

8.如权利要求2所述的基于化学链反应制备氨气的装置制备氨气的方法，其特征在于，除碳反应器的炉膛发生煤粉的燃烧反应，来自吸氮反应器的AlN和未完全反应的煤粉经充分灼烧可出去剩余的煤粉，通过除碳反应器上部的旋风分离器可实现被流化介质吹到顶端的固体颗粒与气体的分离，通过不同固体颗粒间临界流化速度的差异可实现煤灰与AlN间的分离。

9.如权利要求2所述的基于化学链反应制备氨气的装置制备氨气的方法，其特征在于，释氮反应器的炉膛发生释氮反应，AlN转化为Al₂O₃，通过释氮反应器上部的旋风分离器可实现被流化介质吹到顶端的固体颗粒与气体的分离。