[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于金屬鎂的介質(zhì)循環(huán)固氮合成氨的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211434005.6
• 申請(qǐng)日: 2022-11-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116102035A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁良鑫;陳斯波
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C01C1/02
• 分類(lèi)號(hào): C01C1/02
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 桂婷

1.一種基于金屬鎂的介質(zhì)循環(huán)固氮合成氨的方法，其特征在于：將金屬鎂與氮?dú)饧訜狳c(diǎn)燃反應(yīng)生成氮化鎂，氮化鎂加入水中生成氫氧化鎂沉淀和氨氣，在氫氧化鎂溶液中通入氯化氫氣體得到氯化鎂溶液，并進(jìn)一步加熱脫水得到無(wú)水氯化鎂，將無(wú)水氯化鎂加熱至熔融狀態(tài)，電解得到氯氣和金屬鎂，氯氣在水電解產(chǎn)生的氫氣中點(diǎn)燃得到氯化氫氣體；如此形成一個(gè)完整的循環(huán)過(guò)程。

2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述基于金屬鎂的介質(zhì)循環(huán)固氮合成氨的方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)金屬鎂在氮?dú)庵协h(huán)境下加熱點(diǎn)燃得到氮化鎂粉末；生成固態(tài)氮化鎂，將生成的氮化鎂在氮?dú)鈿夥障率占饋?lái)，準(zhǔn)備進(jìn)行下一步反應(yīng)；

(2)將氮化鎂粉末加入到水中，在常溫條件下生成氨氣和氫氧化鎂沉淀，以氣態(tài)的形式收集得到氨，隨著氮化鎂與水反應(yīng)使得溶液溫度逐漸升高，可將剩余溶解溶液中的氨排出；

(3)在有氫氧化鎂沉淀的溶液中通入氯化氫氣體至氫氧化鎂沉淀消失，使其完全生成氯化鎂，進(jìn)一步加熱濃縮將氯化鎂從溶液中分離出來(lái)，得到無(wú)水氯化鎂；

(4)加熱無(wú)水氯化鎂和無(wú)水氯化鹽至熔融狀態(tài)，通電進(jìn)行電解，陽(yáng)極得到氯氣，陰極得到金屬鎂；

(5)電解水產(chǎn)生氫氣和氧氣，將氫氣和氯氣混合點(diǎn)燃，得到氯化氫氣體；

至此，金屬鎂和氯化氫在循環(huán)中實(shí)現(xiàn)再生，整個(gè)循環(huán)實(shí)現(xiàn)閉合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述基于金屬鎂的介質(zhì)循環(huán)固氮合成氨的方法，其特征在于：所述金屬鎂與氮?dú)獾募訜狳c(diǎn)燃溫度為400～1000℃。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述基于金屬鎂的介質(zhì)循環(huán)固氮合成氨的方法，其特征在于：所述金屬鎂與氮?dú)獾募訜狳c(diǎn)燃溫度為700～1000℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求2中所述基于金屬鎂的介質(zhì)循環(huán)固氮合成氨的方法，其特征在于：步驟(2)中所述氮化鎂與水的用量比為0.2～10g：50～2000mL。

6.根據(jù)權(quán)利要求2中所述基于金屬鎂的介質(zhì)循環(huán)固氮合成氨的方法，其特征在于：步驟(3)中所述加熱是指在100～180℃的溫度加熱得到無(wú)水氯化鎂。

7.根據(jù)權(quán)利要求6中所述基于金屬鎂的介質(zhì)循環(huán)固氮合成氨的方法，其特征在于：步驟(3)中所述加熱是指在150℃的溫度加熱得到無(wú)水氯化鎂。

8.根據(jù)權(quán)利要求2中所述基于金屬鎂的介質(zhì)循環(huán)固氮合成氨的方法，其特征在于：步驟(4)中無(wú)水氯化鹽為氯化鉀，氯化鈉，氯化鈣中的至少一種。

9.根據(jù)權(quán)利要求2中所述基于金屬鎂的介質(zhì)循環(huán)固氮合成氨的方法，其特征在于：步驟(4)中所述無(wú)水氯化鹽為無(wú)水氯化鈣；所述無(wú)水氯化鎂和無(wú)水氯化鈣的摩爾比為1：(0.2～1.2)。

10.根據(jù)權(quán)利要求2中所述基于金屬鎂的介質(zhì)循環(huán)固氮合成氨的方法，其特征在于：步驟(5)中，所述氫氣和氯氣的摩爾比(1.2～2)：1。