固體儲(chǔ)氨系統(tǒng)的循環(huán)沖氨方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及到一種固體儲(chǔ)氨系統(tǒng)的循環(huán)沖氨方法，其特征在于：活性材料儲(chǔ)罐為n個(gè)儲(chǔ)罐采用充氨管串聯(lián)在一起，n＞1，集中充氨，在充氨的過(guò)程中同時(shí)集中進(jìn)行冷卻，為達(dá)到各個(gè)罐之間的充氨總量平衡，充氨和冷卻逆向進(jìn)行；在所有的充氨進(jìn)行之前，采用真空泵先把整個(gè)系統(tǒng)抽真空至30~50kpa，在該真空度下保持時(shí)間20~30min；充氨的步驟采用兩個(gè)階段進(jìn)行：其采用多個(gè)儲(chǔ)氨罐串聯(lián)或并聯(lián)的方式進(jìn)行集中充氨，效率提高近百倍，生產(chǎn)環(huán)境中氨泄漏減少百分之幾；也方便進(jìn)行充氨量的檢查和判斷，有利于組織大生產(chǎn)，該方法具有思路巧妙，工藝簡(jiǎn)單，易于控制，成本低廉，安全可靠，易于維護(hù)，精度高等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】固體儲(chǔ)氨系統(tǒng)的循環(huán)沖氨方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種固體儲(chǔ)氨系統(tǒng)的循環(huán)沖氨方法，應(yīng)用于汽車(chē)尾氣的SCR后處理系統(tǒng)以及FCEV燃料電池系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，全球面臨能源和環(huán)境的綜合挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)汽車(chē)的排放達(dá)標(biāo)的技術(shù)手段選擇方面，以及新能源汽車(chē)的燃料供給技術(shù)方面人們?nèi)匀幻媾R不少的難題。
[0003]SCR后處理系統(tǒng)是依靠尿素還原劑的精確供給并在催化劑的前端分解成氨氣后來(lái)去除NOX危害物，達(dá)到凈化尾氣的目的，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的國(guó)4或以上的標(biāo)準(zhǔn)的達(dá)標(biāo)，但是，在實(shí)際使用中，這種依靠尿素分解成氨氣的液體尿素的計(jì)量噴射存在許多的不足和難點(diǎn)，例如，尿素溶液在-1re環(huán)境下結(jié)冰堵塞的問(wèn)題,需要額外的管路加熱系統(tǒng)來(lái)解決；尿素溶液在135°C以上的溫度環(huán)境下才能分解，而公交系統(tǒng)的許多車(chē)輛走走停停，根本無(wú)法達(dá)到尿素溶液穩(wěn)定的分解溫度的，無(wú)法產(chǎn)出氨氣，無(wú)法消除預(yù)定的NOX成分，最后造成液體尿素在排氣管中的積累，生產(chǎn)三聚氰胺的聚合物，堵塞尿素噴嘴和發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管，致使車(chē)輛產(chǎn)生故障，影響正常的使用，此外，如果國(guó)4以上的主流車(chē)輛全面使用SCR系統(tǒng)，涉及到全國(guó)約15萬(wàn)個(gè)加油站點(diǎn)重新建設(shè)液體尿素加注基礎(chǔ)設(shè)施的問(wèn)題，由于投資巨大，目前，仍沒(méi)有看到政府和企業(yè)動(dòng)手完善該基礎(chǔ)設(shè)施，成為SCR使用中的一個(gè)潛在的巨大問(wèn)題；
對(duì)于突破能源困境，解決未來(lái)能源問(wèn)題的新能源汽車(chē)發(fā)展問(wèn)題，氫燃料電池被公認(rèn)是一個(gè)極為重要的技術(shù)路線；但是，如何穩(wěn)定的獲得氫氣來(lái)源是個(gè)制約本領(lǐng)域發(fā)展的不小的難題，在所有可能被采用的氫氣來(lái)源方式中，有高壓氣瓶?jī)?chǔ)氫的技術(shù)路線、有電解水制氫的技術(shù)路線、有高純烴類(lèi)石油燃料裂解制氫的技術(shù)路線、低分子醇類(lèi)裂解制氫的技術(shù)路線以及其它H-N的含氫的前驅(qū)體分解或裂解制氫的技術(shù)路線，上述技術(shù)路線中，都存在若干問(wèn)題和不足，例如，制氫效率和成本，制氫精度和速率，也包括系統(tǒng)方面的問(wèn)題，總之，氫的來(lái)源是燃料電池車(chē)輛發(fā)展的瓶頸，需要人們想法進(jìn)行解決；
氫的前驅(qū)體其中之一是H-N含氫的化合物，其中，儲(chǔ)氫密度最高的是氨氣。氨氣是一種最常見(jiàn)的化工原料，氨氣分子屬于活潑的極性分子，分子的直徑尺寸約為3?4A，因此，常溫下非常的活潑，極易擴(kuò)散，并具有毒害性；其毒害性體現(xiàn)在對(duì)接觸的皮膚組織都有腐蝕和刺激作用；氨氣在水中的的溶解度極高，所以主要對(duì)動(dòng)物或人體的上呼吸道有刺激和腐蝕作用，此外，氨氣通常以氣體形式吸入人體，氨氣被吸入肺后容易通過(guò)肺泡進(jìn)入血液，破壞運(yùn)氧功能，短期內(nèi)吸入大量氨氣后會(huì)出現(xiàn)流淚、呼吸困難、嘔吐和乏力等；若長(zhǎng)期吸入的氨氣過(guò)多，導(dǎo)致血液中氨濃度過(guò)高，就會(huì)引起心臟的停搏和呼吸停止，危及生命安全；因此，氨氣的使用的最大隱患是安全問(wèn)題。
[0004]由此可見(jiàn)，解決好氨氣的使用中儲(chǔ)存和安全問(wèn)題，就可以開(kāi)辟一條新的氨氣利用的技術(shù)路線。
[0005]傳統(tǒng)的氨氣儲(chǔ)存方式是高壓氣瓶，或者是以高濃度氨氣溶于水形成氨水來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果采用高壓氣瓶來(lái)儲(chǔ)存氨氣，大批量工業(yè)應(yīng)用中存在操作方面和密封方面的安全隱患，如果是以高濃氨水的方式，又存在嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題。
[0006]在工業(yè)上，利用金屬鹽與氨氣形成絡(luò)合物，通過(guò)氨氣的吸附解吸的可逆過(guò)程來(lái)應(yīng)用于食品保鮮制冷，首先金屬鹽和氨氣的吸附過(guò)程是放熱過(guò)程，然后氨氣解吸又吸收熱量，使環(huán)境制冷，因此，某些特定的金屬鹽對(duì)氨氣吸附解吸附是基本的物理化學(xué)常識(shí)。
[0007]依據(jù)化學(xué)原理，絡(luò)合物又稱(chēng)配位化合物，凡是由兩個(gè)或兩個(gè)以上含有孤對(duì)電子(或π鍵)的分子或離子作配位體，與具有空的價(jià)電子軌道的中心原子或離子結(jié)合而成的結(jié)構(gòu)單元稱(chēng)絡(luò)合單元，帶有電荷的絡(luò)合單元稱(chēng)絡(luò)離子，電中性的絡(luò)合單元或絡(luò)離子與相反電荷的離子組成的化合物都稱(chēng)為絡(luò)合物，習(xí)慣上有時(shí)也把絡(luò)離子稱(chēng)為絡(luò)合物，一些堿金屬或堿土金屬，可以和氨形成絡(luò)合物的分子結(jié)構(gòu)，例如，絡(luò)鹽[Ag(NH3)2]C1和[Cu(NH3)4]SO4、絡(luò)酸H2 [PtCl6]、絡(luò)堿[Cu (NH3) J (OH) 2等；也指不帶電荷的絡(luò)合分子，例如，[Fe (SCN) 3]、[Co(NH3)3Cl3]等。其中，[Cu (NH3)4]SO4硫酸四氨合銅是著名的銅氨絡(luò)合物，分子結(jié)構(gòu)的特征成分是，由一定數(shù)量的配體(NH3)陰離子或分子通過(guò)配位鍵結(jié)合于中心離子(Cu或中性原子)周?chē)纬傻母瓉?lái)組分性質(zhì)不同的分子或離子，這種絡(luò)合物是以配位鍵相結(jié)合。對(duì)于氨合氯化鈣[Ca(NH3)8Cl12],鈣原子空的3d軌道容納氨的孤對(duì)電子形成配位鍵，其吸附/解吸附反應(yīng)式如下，
【權(quán)利要求】
1.一種固體儲(chǔ)氨系統(tǒng)的循環(huán)沖氨方法，由液氨儲(chǔ)罐，過(guò)濾器，不銹鋼開(kāi)關(guān)閥，活性材料儲(chǔ)罐，充氨管，放氨管，防凍液儲(chǔ)槽，冷卻液加熱管，碳鋼開(kāi)關(guān)閥，防凍液循環(huán)泵，氨氣循環(huán)泵和氨氣儲(chǔ)罐組成；其特征在于:液氨從液氨儲(chǔ)罐經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾后，由不銹鋼開(kāi)關(guān)閥經(jīng)充氨管進(jìn)入活性材料儲(chǔ)罐，充滿(mǎn)第一個(gè)活性材料儲(chǔ)罐后，氨氣經(jīng)充氨管進(jìn)入下一個(gè)活性材料儲(chǔ)罐，直到最后的活性材料儲(chǔ)罐，其后氨氣由放氨管，再按其循環(huán)泵的作用下回到氨氣儲(chǔ)罐，氨氣在循環(huán)泵的作用下，可以實(shí)現(xiàn)“正”和“反”方向上的流動(dòng)；充氨過(guò)程中產(chǎn)生的熱量可以由防凍液儲(chǔ)槽中的防凍液，經(jīng)碳鋼開(kāi)關(guān)閥，在防凍液循環(huán)泵作用下進(jìn)入活性材料儲(chǔ)罐中的冷卻液加熱管，冷卻液流經(jīng)所有的活性材料儲(chǔ)罐，將充氨過(guò)程中的熱量經(jīng)過(guò)交換帶出活性材料儲(chǔ)罐，利于加快充氨的進(jìn)程；其中活性材料儲(chǔ)罐為η個(gè)儲(chǔ)罐采用充氨管串聯(lián)在一起，η> 1，集中充氨，在充氨的過(guò)程中同時(shí)集中進(jìn)行冷卻，為達(dá)到各個(gè)罐之間的充氨總量平衡，充氨和冷卻逆向進(jìn)行；在所有的充氨進(jìn)行之前，采用真空泵先把整個(gè)系統(tǒng)抽真空至3(T50kpa，在該真空度下保持時(shí)間2(T30min ;充氨的步驟采用兩個(gè)階段進(jìn)行: (1)首先采用氨氣循環(huán)泵把氨氣儲(chǔ)罐的部分氨氣‘反向’輸送到串聯(lián)的活性材料儲(chǔ)罐組中，約10?30min ； (2)關(guān)閉氨氣循環(huán)泵，打開(kāi)液氨儲(chǔ)罐和不銹鋼開(kāi)關(guān)閥，再正向充氨32(T400min;同時(shí)啟動(dòng)碳鋼開(kāi)關(guān)閥和防凍液循環(huán)泵，通過(guò)冷卻液加熱管把防凍液儲(chǔ)槽的循環(huán)冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體儲(chǔ)氨系統(tǒng)的循環(huán)沖氨方法，其特征在于所述的過(guò)濾器內(nèi)填充了 1:1的3A沸石和工業(yè)無(wú)水的氧化鈣粉末，粉末分別裝入玻纖袋中，擺放在干燥器內(nèi)。
【文檔編號(hào)】F01N3/28GK103541794SQ201310523299
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】張克金, 崔龍, 陳慧明 申請(qǐng)人:中國(guó)第一汽車(chē)股份有限公司