固體儲氨系統(tǒng)的循環(huán)沖氨方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及到一種固體儲氨系統(tǒng)的循環(huán)沖氨方法，其特征在于：活性材料儲罐為n個(gè)儲罐采用充氨管串聯(lián)在一起，n＞1，集中充氨，在充氨的過程中同時(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)。
【專利說明】固體儲氨系統(tǒng)的循環(huán)沖氨方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種固體儲氨系統(tǒng)的循環(huán)沖氨方法，應(yīng)用于汽車尾氣的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)汽車的排放達(dá)標(biāo)的技術(shù)手段選擇方面，以及新能源汽車的燃料供給技術(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去除NOX危害物，達(dá)到凈化尾氣的目的，實(shí)現(xiàn)車輛的國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)冰堵塞的問題,需要額外的管路加熱系統(tǒng)來解決；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)的許多車輛走走停停，根本無法達(dá)到尿素溶液穩(wěn)定的分解溫度的，無法產(chǎn)出氨氣，無法消除預(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，致使車輛產(chǎn)生故障，影響正常的使用，此外，如果國4以上的主流車輛全面使用SCR系統(tǒng)，涉及到全國約15萬個(gè)加油站點(diǎn)重新建設(shè)液體尿素加注基礎(chǔ)設(shè)施的問題，由于投資巨大，目前，仍沒有看到政府和企業(yè)動(dòng)手完善該基礎(chǔ)設(shè)施，成為SCR使用中的一個(gè)潛在的巨大問題；
對于突破能源困境，解決未來能源問題的新能源汽車發(fā)展問題，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源方式中，有高壓氣瓶儲氫的技術(shù)路線、有電解水制氫的技術(shù)路線、有高純烴類石油燃料裂解制氫的技術(shù)路線、低分子醇類裂解制氫的技術(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)方面的問題，總之，氫的來源是燃料電池車輛發(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，儲氫密度最高的是氨氣。氨氣是一種最常見的化工原料，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)吸入大量氨氣后會出現(xiàn)流淚、呼吸困難、嘔吐和乏力等；若長期吸入的氨氣過多，導(dǎo)致血液中氨濃度過高，就會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題。
[0004]由此可見，解決好氨氣的使用中儲存和安全問題，就可以開辟一條新的氨氣利用的技術(shù)路線。
[0005]傳統(tǒng)的氨氣儲存方式是高壓氣瓶，或者是以高濃度氨氣溶于水形成氨水來實(shí)現(xiàn)。如果采用高壓氣瓶來儲存氨氣，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)重的腐蝕問題。
[0006]在工業(yè)上，利用金屬鹽與氨氣形成絡(luò)合物，通過氨氣的吸附解吸的可逆過程來應(yīng)用于食品保鮮制冷，首先金屬鹽和氨氣的吸附過程是放熱過程，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氨氣吸附解吸附是基本的物理化學(xué)常識。
[0007]依據(jù)化學(xué)原理，絡(luò)合物又稱配位化合物，凡是由兩個(gè)或兩個(gè)以上含有孤對電子(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)單元稱絡(luò)合單元，帶有電荷的絡(luò)合單元稱絡(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為絡(luò)合物，習(xí)慣上有時(shí)也把絡(luò)離子稱為絡(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)陰離子或分子通過配位鍵結(jié)合于中心離子(Cu或中性原子)周圍而形成的跟原來組分性質(zhì)不同的分子或離子，這種絡(luò)合物是以配位鍵相結(jié)合。對于氨合氯化鈣[Ca(NH3)8Cl12],鈣原子空的3d軌道容納氨的孤對電子形成配位鍵，其吸附/解吸附反應(yīng)式如下，
【權(quán)利要求】
1.一種固體儲氨系統(tǒng)的循環(huán)沖氨方法，由液氨儲罐，過濾器，不銹鋼開關(guān)閥，活性材料儲罐，充氨管，放氨管，防凍液儲槽，冷卻液加熱管，碳鋼開關(guān)閥，防凍液循環(huán)泵，氨氣循環(huán)泵和氨氣儲罐組成；其特征在于:液氨從液氨儲罐經(jīng)過濾器過濾后，由不銹鋼開關(guān)閥經(jīng)充氨管進(jìn)入活性材料儲罐，充滿第一個(gè)活性材料儲罐后，氨氣經(jīng)充氨管進(jìn)入下一個(gè)活性材料儲罐，直到最后的活性材料儲罐，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)；充氨過程中產(chǎn)生的熱量可以由防凍液儲槽中的防凍液，經(jīng)碳鋼開關(guān)閥，在防凍液循環(huán)泵作用下進(jìn)入活性材料儲罐中的冷卻液加熱管，冷卻液流經(jīng)所有的活性材料儲罐，將充氨過程中的熱量經(jīng)過交換帶出活性材料儲罐，利于加快充氨的進(jìn)程；其中活性材料儲罐為η個(gè)儲罐采用充氨管串聯(lián)在一起，η> 1，集中充氨，在充氨的過程中同時(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)泵把氨氣儲罐的部分氨氣‘反向’輸送到串聯(lián)的活性材料儲罐組中，約10?30min ； (2)關(guān)閉氨氣循環(huán)泵，打開液氨儲罐和不銹鋼開關(guān)閥，再正向充氨32(T400min;同時(shí)啟動(dòng)碳鋼開關(guān)閥和防凍液循環(huán)泵，通過冷卻液加熱管把防凍液儲槽的循環(huán)冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體儲氨系統(tǒng)的循環(huán)沖氨方法，其特征在于所述的過濾器內(nèi)填充了 1:1的3A沸石和工業(yè)無水的氧化鈣粉末，粉末分別裝入玻纖袋中，擺放在干燥器內(nèi)。
【文檔編號】F01N3/28GK103541794SQ201310523299
【公開日】2014年1月29日 申請日期: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 申請人:中國第一汽車股份有限公司