固体储氨系统的循环冲氨方法
【专利摘要】本发明涉及到一种固体储氨系统的循环冲氨方法，其特征在于：活性材料储罐为n个储罐采用充氨管串联在一起，n＞1，集中充氨，在充氨的过程中同时集中进行冷却，为达到各个罐之间的充氨总量平衡，充氨和冷却逆向进行；在所有的充氨进行之前，采用真空泵先把整个系统抽真空至30~50kpa，在该真空度下保持时间20~30min；充氨的步骤采用两个阶段进行：其采用多个储氨罐串联或并联的方式进行集中充氨，效率提高近百倍，生产环境中氨泄漏减少百分之几；也方便进行充氨量的检查和判断，有利于组织大生产，该方法具有思路巧妙，工艺简单，易于控制，成本低廉，安全可靠，易于维护，精度高等优点。
【专利说明】固体储氨系统的循环冲氨方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种固体储氨系统的循环冲氨方法，应用于汽车尾气的SCR后处理系统以及FCEV燃料电池系统。
【背景技术】
[0002]当前，全球面临能源和环境的综合挑战。在传统汽车的排放达标的技术手段选择方面，以及新能源汽车的燃料供给技术方面人们仍然面临不少的难题。
[0003]SCR后处理系统是依靠尿素还原剂的精确供给并在催化剂的前端分解成氨气后来去除NOX危害物，达到净化尾气的目的，实现车辆的国4或以上的标准的达标，但是，在实际使用中，这种依靠尿素分解成氨气的液体尿素的计量喷射存在许多的不足和难点，例如，尿素溶液在-1re环境下结冰堵塞的问题,需要额外的管路加热系统来解决；尿素溶液在135°C以上的温度环境下才能分解，而公交系统的许多车辆走走停停，根本无法达到尿素溶液稳定的分解温度的，无法产出氨气，无法消除预定的NOX成分，最后造成液体尿素在排气管中的积累，生产三聚氰胺的聚合物，堵塞尿素喷嘴和发动机排气管，致使车辆产生故障，影响正常的使用，此外，如果国4以上的主流车辆全面使用SCR系统，涉及到全国约15万个加油站点重新建设液体尿素加注基础设施的问题，由于投资巨大，目前，仍没有看到政府和企业动手完善该基础设施，成为SCR使用中的一个潜在的巨大问题；
对于突破能源困境，解决未来能源问题的新能源汽车发展问题，氢燃料电池被公认是一个极为重要的技术路线；但是，如何稳定的获得氢气来源是个制约本领域发展的不小的难题，在所有可能被采用的氢气来源方式中，有高压气瓶储氢的技术路线、有电解水制氢的技术路线、有高纯烃类石油燃料裂解制氢的技术路线、低分子醇类裂解制氢的技术路线以及其它H-N的含氢的前驱体分解或裂解制氢的技术路线，上述技术路线中，都存在若干问题和不足，例如，制氢效率和成本，制氢精度和速率，也包括系统方面的问题，总之，氢的来源是燃料电池车辆发展的瓶颈，需要人们想法进行解决；
氢的前驱体其中之一是H-N含氢的化合物，其中，储氢密度最高的是氨气。氨气是一种最常见的化工原料，氨气分子属于活泼的极性分子，分子的直径尺寸约为3?4A，因此，常温下非常的活泼，极易扩散，并具有毒害性；其毒害性体现在对接触的皮肤组织都有腐蚀和刺激作用；氨气在水中的的溶解度极高，所以主要对动物或人体的上呼吸道有刺激和腐蚀作用，此外，氨气通常以气体形式吸入人体，氨气被吸入肺后容易通过肺泡进入血液，破坏运氧功能，短期内吸入大量氨气后会出现流泪、呼吸困难、呕吐和乏力等；若长期吸入的氨气过多，导致血液中氨浓度过高，就会引起心脏的停搏和呼吸停止，危及生命安全；因此，氨气的使用的最大隐患是安全问题。
[0004]由此可见，解决好氨气的使用中储存和安全问题，就可以开辟一条新的氨气利用的技术路线。
[0005]传统的氨气储存方式是高压气瓶，或者是以高浓度氨气溶于水形成氨水来实现。如果采用高压气瓶来储存氨气，大批量工业应用中存在操作方面和密封方面的安全隐患，如果是以高浓氨水的方式，又存在严重的腐蚀问题。
[0006]在工业上，利用金属盐与氨气形成络合物，通过氨气的吸附解吸的可逆过程来应用于食品保鲜制冷，首先金属盐和氨气的吸附过程是放热过程，然后氨气解吸又吸收热量，使环境制冷，因此，某些特定的金属盐对氨气吸附解吸附是基本的物理化学常识。
[0007]依据化学原理，络合物又称配位化合物，凡是由两个或两个以上含有孤对电子(或π键)的分子或离子作配位体，与具有空的价电子轨道的中心原子或离子结合而成的结构单元称络合单元，带有电荷的络合单元称络离子，电中性的络合单元或络离子与相反电荷的离子组成的化合物都称为络合物，习惯上有时也把络离子称为络合物，一些碱金属或碱土金属，可以和氨形成络合物的分子结构，例如，络盐[Ag(NH3)2]C1和[Cu(NH3)4]SO4、络酸H2 [PtCl6]、络碱[Cu (NH3) J (OH) 2等；也指不带电荷的络合分子，例如，[Fe (SCN) 3]、[Co(NH3)3Cl3]等。其中，[Cu (NH3)4]SO4硫酸四氨合铜是著名的铜氨络合物，分子结构的特征成分是，由一定数量的配体(NH3)阴离子或分子通过配位键结合于中心离子(Cu或中性原子)周围而形成的跟原来组分性质不同的分子或离子，这种络合物是以配位键相结合。对于氨合氯化钙[Ca(NH3)8Cl12],钙原子空的3d轨道容纳氨的孤对电子形成配位键，其吸附/解吸附反应式如下，
【权利要求】
1.一种固体储氨系统的循环冲氨方法，由液氨储罐，过滤器，不锈钢开关阀，活性材料储罐，充氨管，放氨管，防冻液储槽，冷却液加热管，碳钢开关阀，防冻液循环泵，氨气循环泵和氨气储罐组成；其特征在于:液氨从液氨储罐经过滤器过滤后，由不锈钢开关阀经充氨管进入活性材料储罐，充满第一个活性材料储罐后，氨气经充氨管进入下一个活性材料储罐，直到最后的活性材料储罐，其后氨气由放氨管，再按其循环泵的作用下回到氨气储罐，氨气在循环泵的作用下，可以实现“正”和“反”方向上的流动；充氨过程中产生的热量可以由防冻液储槽中的防冻液，经碳钢开关阀，在防冻液循环泵作用下进入活性材料储罐中的冷却液加热管，冷却液流经所有的活性材料储罐，将充氨过程中的热量经过交换带出活性材料储罐，利于加快充氨的进程；其中活性材料储罐为η个储罐采用充氨管串联在一起，η> 1，集中充氨，在充氨的过程中同时集中进行冷却，为达到各个罐之间的充氨总量平衡，充氨和冷却逆向进行；在所有的充氨进行之前，采用真空泵先把整个系统抽真空至3(T50kpa，在该真空度下保持时间2(T30min ;充氨的步骤采用两个阶段进行: (1)首先采用氨气循环泵把氨气储罐的部分氨气‘反向’输送到串联的活性材料储罐组中，约10?30min ； (2)关闭氨气循环泵，打开液氨储罐和不锈钢开关阀，再正向充氨32(T400min;同时启动碳钢开关阀和防冻液循环泵，通过冷却液加热管把防冻液储槽的循环冷却。
2.根据权利要求1所述的固体储氨系统的循环冲氨方法，其特征在于所述的过滤器内填充了 1:1的3A沸石和工业无水的氧化钙粉末，粉末分别装入玻纤袋中，摆放在干燥器内。
【文档编号】F01N3/28GK103541794SQ201310523299
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年10月30日 优先权日:2013年10月30日
【发明者】张克金, 崔龙, 陈慧明 申请人:中国第一汽车股份有限公司