[發明專利]一種含碳能源-空氣-水聯產氨氫、二氧化碳和氮氣的方法

有效

• 申請號: 202010467459.8
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111634924B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 曹晏
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: C01C1/02
• 分類號: C01C1/02;C01B3/02;C01B3/06;C01B21/04;C01B32/50
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 方燕;莫瑤江

1.一種含碳能源-空氣-水聯產氨氫、二氧化碳和氮氣的方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）金屬或亞氧化態的金屬氧化物和反應氣體通入氮化反應器中進行反應，所述的氮化反應器內的溫度為803℃-1290℃，壓力為10-30 MPa，所述的反應氣體為空氣和氫氣的混合氣或氮氣和氫氣的混合氣，反應后得到金屬氮化物和氮氣，所述的金屬為鋁和鐵的混合物或鋁、鐵和錳的混合物，鋁和鐵的混合物中鋁和鐵的摩爾比為1:2，鋁、鐵和錳的混合物中鋁、鐵和錳的摩爾比為1:1:0.5；

（2）將步驟（1）得到的金屬氮化物和水蒸氣通入水解制氨反應器中，所述的金屬和/或金屬氮化物和水蒸氣的摩爾配比為1:1.2-1:2.5，水解制氨反應器的溫度為200℃-800℃，壓力為10-30 MPa，反應后得到氨氣與氫氣混合物和金屬氧化物，經氣固分離后，得到氣相的氨氣和氫氣混合物，氨氣再經冷凝或被水吸收后儲存，分離出的氫氣一部分返回步驟（1）用于除氧，另一部分儲存作為產品，步驟（1）中的空氣先與步驟（2）中得到的氫氣反應，以消耗空氣中部分氧，再通入氮化反應器與金屬或亞氧化態的金屬氧化物反應；

步驟（2）得到的金屬氧化物進入還原反應器中與還原反應器中的碳源反應，還原反應器的溫度為600℃-1250℃，壓力為10-30 MPa，得到固相的還原態金屬和金屬混合物及氣相的二氧化碳，經氣固分離得到純凈的二氧化碳，還原態金屬和金屬混合物通入步驟（1）的氮化反應器中參與反應，二氧化碳收集留用。

2.根據權利要求1所述的含碳能源-空氣-水聯產氨氫、純凈二氧化碳和氮氣的方法，其特征在于，步驟（3）所述的碳源為含碳的一次化石能源、可再生生物質、含碳固廢、及其前述三者的所有后處理制品。

3.根據權利要求1所述的含碳能源-空氣-水聯產氨氫、二氧化碳和氮氣的方法，其特征在于，步驟（1）中對氮氣施加等離子體場，激發氮氣等離子體化，從而強化氮化反應。