[發明專利]一種無碳足跡的合成氨裝置、方法及其應用

有效

• 申請號: 201511019223.3
• 申請日: 2015-12-30
• 公開（公告）號: CN105540609B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發明（設計）人: 孫暉;周紅軍
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: C01C1/02
• 分類號: C01C1/02;C25C3/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 張德斌,姚亮

1.一種合成氨的方法，其中，該方法是采用合成氨裝置實現的，其包括以下步驟：

a、將金屬鋰涂覆在作為陽極的碳質材料上，從內側壁粘貼有作為陽極的碳質材料的反應器入口通入氮氣，使氮氣與金屬鋰發生反應生成氮化鋰固體；

b、在室溫、常壓、氮氣氣氛下，從步驟a所述的入口通入水蒸汽，使水蒸汽與氮化鋰發生反應生成氫氧化鋰和氨氣；

c、將電解工作液同時加入到反應器左室、反應器右室中，接通電源電解氫氧化鋰以回收金屬鋰，再將得到的金屬鋰按照步驟a繼續進行合成氨反應；

步驟c中所述電解過程采用的電解工作液包括乙二醇二甲醚或四乙二醇二甲醚電解液，雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰電解質及碘化鋰添加劑；

所述合成氨裝置包括反應器左室、反應器右室，所述反應器左室設置有反應器左室入口及出口，反應器右室設置有反應器右室入口及出口；

所述反應器左室、反應器右室之間設置有隔膜；

所述反應器左室、反應器右室為內側壁均粘貼有碳質材料電極的反應器左室、反應器右室；

所述碳質材料電極與電源相連。

2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述碳質材料包括碳紙、碳布、多孔石墨板或泡沫石墨烯。

3.根據權利要求1所述的方法，其中，以所述電解工作液的總體積計，雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰的濃度為0.10-0.50mol/L；碘化鋰的濃度為0.01-0.10mol/L。

4.根據權利要求1所述的方法，其中，步驟c所述的電解是在常溫、常壓下進行的，電解過程的電壓為2.0-4.5V，電流強度為0.04-0.40A/g金屬鋰。

5.根據權利要求1所述的方法，其中，每個碳質材料電極的面積記為S，則兩電極之間的距離為S^0.5/10，合成氨裝置的體積為S×S^0.5/10。

6.根據權利要求1所述的方法，其中，所述隔膜包括玻璃纖維隔膜或高分子隔膜。

7.根據權利要求1所述的方法，其中，步驟a中所述金屬鋰的用量為每平方厘米陽極材料涂覆1-10mg金屬鋰。

8.一種包括權利要求1-7任一項所述合成氨方法的無碳足跡的氮肥生產方法。

9.權利要求1-7任一項所述合成氨方法在生產氮肥中的應用。