[發明專利]用于制造能量和氨的發電站

在審

• 申請號: 201580051543.9
• 申請日: 2015-09-11
• 公開（公告）號: CN106715328A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: G.施密德;H.埃克特;D.塔羅塔
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: C01B21/06
• 分類號: C01B21/06;C01C1/02;B01J19/26;F02C6/10
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 侯宇

本發明涉及一種用于制造氨和能量的方法，其中，將選自堿金屬、堿土金屬、鋁和鋅的電正性金屬及其混合物和/或合金噴灑和/或霧化并且用包含氮氣的反應氣燃燒，其中，將反應氣和電正性金屬的經反應的混合物與水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液混合，并且本發明涉及一種用于實施所述方法的設備。

由于減少二氧化碳排放的必要性，近來討論多種由替代能源生成能量的可能性。

在文獻DE102008031437.4中，描述如何能夠利用堿金屬建立可再生的能量循環。這在WO2012/038330和WO2013/156476中也被詳細描述。

電正性金屬、例如鋰、鈉、鉀、鎂、鈣、鍶、鋇或甚至鋁或鋅除了空氣之外還能在二氧化碳(CO₂)或水(H₂O)中燃燒。在此形成化學基礎原料一氧化碳(CO)或氫氣(H₂)。

作為備選，電正性金屬還可以與氮氣發生反應。在DE 102014203039.0中，描述了如何在燃燒后使所形成的氮化鋰借助旋風分離器分離。然而沒有詳細關注隨后的水解，盡管水解也釋放顯著的熱量(Li₃N+3H₂O→3LiOH+NH₃-444jK)。此外在DE102014203039.0中，腐蝕性顆粒還會進入燃氣輪機的膨脹機中。

需要一種有效的方法，用于在含氮反應氣與電正性金屬燃燒時得到能量和有用產品氨。

以下描述一種發電站設備，所述發電站設備能夠實現存儲在電正性金屬中的能量的有效回收，或者能夠將在與氮氣的燃燒過程中形成的有用材料供給化學回收利用部。發明人在此發現，當由包含氮氣的反應氣和電正性金屬組成的反應混合物在反應時或反應后被供給水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液時，能夠實現在能量方面有效的反應過程(Reaktionsführung)和更好的產率。

根據第一方面，本發明涉及一種用于獲得氨和能量的方法，其中，將選自堿金屬、堿土金屬、鋁和鋅的電正性金屬及其混合物和/或合金噴灑和/或霧化并且用包含氮氣的反應氣燃燒，并且將反應氣和電正性金屬的經反應的混合物與水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液混合，并且將與水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液混合的混合物一方面以固態和/或液態組分和另一方面以氣態組分分離，并且將一方面固態和/或液態組分和另一方面氣態組分的能量至少部分轉化，并且從氣態組分中分離出氨，其中，反應氣和電正性金屬的經反應的混合物與水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或水性懸浮液的混合物的混合是通過將液態和/或氣態水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液噴灑和霧化到經反應的混合物中完成的。

根據另一方面，本發明還涉及一種用于獲得氨和能量的設備，所述設備具有：

第一反應器，在所述反應器中，選自堿金屬、堿土金屬、鋁和鋅的電正性金屬及其混合物和/或合金與包含氮氣的反應氣發生反應，所述第一反應器被構造為，使包含氮氣的反應氣與電正性金屬發生反應；

至少一個用于噴灑和/或霧化電正性金屬的第一噴灑裝置和/或霧化裝置，所述第一噴灑裝置和/或霧化裝置被構造為，將電正性金屬噴灑和/或霧化到第一反應器中；

至少一個用于電正性金屬的第一進料裝置，所述第一進料裝置被構造為，將電正性金屬進料給所述至少一個第一噴灑裝置和/或霧化裝置；

至少一個用于包含氮氣的反應氣的第二進料裝置，所述第二進料裝置被構造為，將包含氮氣的反應氣進料給第一反應器；

第二反應器，在所述第二反應器中，反應氣和電正性金屬的經反應的混合物與水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液混合，所述第二反應器被構造為，使反應氣和電正性金屬的經反應的混合物與水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液混合；

至少一個用于噴灑和/或霧化水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液的第二噴灑裝置和/或霧化裝置，所述第二噴灑裝置和/或霧化裝置被構造為，將水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液噴灑和/或霧化到第二反應器中；

至少一個用于水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液的第三進料裝置，所述第三進料裝置被構造為，使水和/或電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或懸浮液進料給所述至少一個第二噴灑裝置；