[发明专利]非热等离子体协同催化常温下水解尿素制氨的装置

权利要求书

1.一种非热等离子体协同催化常温下水解尿素制氨的装置，其特征在于：该装置包括一套尿素供给和喷射系统、一组非热等离子体协同催化反应器和一套气体分配与收集系统；

其中尿素供给和喷射系统包括尿素水溶液储罐(1)、尿素水溶液分配系统(2)和尿素水溶液喷射装置(3)，可通过调节尿素水溶液中尿素的浓度和喷射装置的喷射流量调节尿素的注入量；

一组非热等离子体协同催化反应器包括呈矩阵式排列的多个非热等离子体协同催化单管反应器(4)，每排布置5～50个非热等离子体协同催化单管反应器且每排5～50个非热等离子体协同催化单管反应器共用一个高压电源(5)，相邻非热等离子体协同催化单管反应器之间的间隔为5～10cm；

非热等离子体协同催化单管反应器(4)为填充式介质阻挡放电反应器，包括石英管反应器(7)、高压电极(12)、接地电极(9)、催化剂填充层(8)、石英砂板(10)、尿素喷入口、载气入口(6)和含氨气体出口(11)，石英管反应器的上部设尿素喷入口和载气入口，下部设含氨气体出口；不锈钢棒高压电极位于石英管反应器中心，与高压电源的高压输出端电连接；石英管反应器外敷不锈钢网、铝箔或铜箔作为接地电极，与高压电源的接地端电连接；尿素分解催化剂填充在石英管反应器内壁与不锈钢棒高压电极的环隙间，由石英管反应器内布设的石英砂板支撑且完全置于放电区域内；

每个石英管反应器(7)的尿素喷入口安装有一个尿素水溶液喷射装置(3)，尿素水溶液储罐(1)通过尿素水溶液分配系统(2)与每一个尿素水溶液喷射装置(3)连接。

2.根据权利要求1所述的一种非热等离子体协同催化常温下水解尿素制氨的装置，其特征在于：所述高压电源(5)为交流高压电源或脉冲高压电源，可通过调节高压电源输出的电压、频率等调节输入非热等离子体协同催化反应器的放电功率。

3.根据权利要求1所述的一种非热等离子体协同催化常温下水解尿素制氨的装置，其特征在于：所述非热等离子体协同催化单管反应器中的石英管反应器、高压电极和接地电极的尺寸以反应器内能产生有效放电且放电功率和催化剂装填量满足尿素水解需求为依据进行调节。

4.根据权利要求1所述的一种非热等离子体协同催化常温下水解尿素制氨的装置，其特征在于：所述非热等离子体协同催化单管反应器中填充的尿素分解催化剂选自ZrO₂、TiO₂、Al₂O₃等具有较高催化尿素水解活性的材料。

5.根据权利要求1所述的一种非热等离子体协同催化常温下水解尿素制氨的装置，其特征在于：所述气体分配与收集系统包括载气供给与分配系统和反应器出口含氨气体收集系统，其中载气供给与分配系统用于向各个非热等离子体协同催化单管反应器输送一定流量的氮气或空气作为载气，氨气等尿素分解产物随载气流出反应器后被收集和利用。