基于等离子电离加热装置的NO气体生产系统及生产方法与流程

基于等离子电离加热装置的no气体生产系统及生产方法
技术领域
1.本发明属于化学技术领域，涉及一种基于等离子电离加热装置的no气体生产系统及生产方法。


背景技术：

2.一氧化氮，化学式为no，是一种无色无味气体难溶于水的气体，由于一氧化氮带有自由基，这使它的化学性质非常活泼，no用途广泛，可用于半导体生产中的氧化、化学气相沉积工艺，并用作大气监测标准混合气；也用于制造硝酸和硅酮氧化膜及羰基亚硝酰；也可用作人造丝的漂白剂及丙烯和二甲醚的安定剂；用于制造硝酸、亚硝基羧基化合物，人造丝的漂白；也可用于医学临床实验辅助诊断及治疗，有机反应的稳定剂。
3.no的制备方法有实验室制备法(用铜和稀硝酸反应制备或是亚硝酸钠和稀硫酸反应制备)、干法制备、工业制备(合成法、催化氧化法、热解法、酸解法)等，但是这些制备存在的问题是：会出现制备工艺流程长、条件控制繁琐、成本高或纯度低的问题。
4.因此，公开号cn104961112a、名称一种制备氮氧化物的方法和装置的专利提出的制备方法，虽然在通有交流电的电极对之间形成电弧，当氧气和氮气通过时生成氮氧化物，虽然制备工艺流程得到简化，但是较难得到纯度较高的no，若要提升no的浓度，则需要增加后续处理工艺，无形中延长工艺流程，增加成本。


技术实现要素：

5.针对no制备出现的技术问题，本发明提供一种基于等离子电离加热装置的no生产系统及生产方法，工艺简单、易操作、成本低，no纯度高。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
7.一种基于等离子电离加热装置的no气体生产方法，包括以下步骤：
8.1)空气和纯氧气经配气形成混合气体；
9.2)混合气体在密闭条件下，与等离子电弧相互作用，生成温度为800～1500℃的含氮热风气体。
10.进一步的，所述混合气体中n：o的摩尔比为14：16。
11.一种实现所述的基于等离子电离加热装置的no气体生产方法的生产系统，包括配气装置、等离子电离加热装置以及气体收集罐；所述等离子电离加热装置包括密闭壳体以及并行设置在密闭壳体内的阴极板和阳极板；所述阴极板与阳极板之间形成气体通道；所述配气装置经气体通道与气体收集罐相连通。
12.进一步的，所述等离子电离加热装置还包括置于密闭壳体外的电源；所述电源正极与阳极板相连；所述电源负极与阴极板相连。
13.进一步的，所述生产系统还包括分别与配气装置相连通的空气管路以及纯氧管路。
14.进一步的，所述生产系统还包括设置在空气管路与配气装置之间的第一调节阀。
15.进一步的，所述生产系统还包括设置在纯氧管路与配气装置之间的第二调节阀。
16.本发明的有益效果是：
17.1、本发明将等离子电离加热装置置于密闭壳体内，混合气体通入等离子电离加热装置，混合气体在密闭条件下，与等离子电弧相互作用，生成温度为800～1500℃的含氮热风气体；由于在密闭空间内电离加热，最后生成含氮气体纯度高，可以直接引起生产系统，整个生产流程短、易操作、成本低，可广泛应用。
18.2、本发明中，混合气体n：o的摩尔比为14：16，生成高纯的no气体，反应时间短，且生成的气体为热风气体，可直接收集冷却，也可直接作为热源用于生产中。
附图说明
19.图1为本发明提供的生产系统示意图；
20.其中：
21.1—第一调节阀；2—第二调节阀；3—配气装置；4—密闭壳体；5—阳极板；6—阴极板；7—气体收集罐。
具体实施方式
22.现结合附图以及实施例对本发明做详细的说明。
23.实施例1
24.参见图1，本实施例中提供的基于等离子电离加热装置的no气体生产系统，包括配气装置3、等离子电离加热装置以及气体收集罐7；等离子电离加热装置包括密闭壳体4以及并行设置在密闭壳体4内的阳极板5和阴极板6；阳极板5与阴极板6之间形成气体通道；配气装置3经气体通道与气体收集罐7相连通。
25.本实施例中，等离子电离加热装置还包括置于密闭壳体4外的电源；电源正极与阳极板5相连；电源负极与阴极板6相连。电源的电压为100v，最高为500v。
26.本实施例中，空气管路经第一调节阀1与配气装置3相连通，纯氧管路经第二调节阀2与配气装置3相连通。
27.空气管路中通入空气气体；纯氧管路中通入纯氧气体。通过控制第一调节阀1和第二调节阀2的气体流量使得氧气和空气按照n：o的摩尔比为14：16进行均匀混合配气，形成混合气体。
28.本实施例中，密闭壳体4主要是为了隔绝电离加热过程中有多余的空气进入，避免混合气体中n和o的摩尔比受到影响，从而提高反应纯度。
29.本实施例中，等离子电离加热装置包括并行设置的阳极板5和阴极板6；阳极板5和阴极板6均与密闭壳体4内壁相连，阳极板5和阴极板6之间形成气体通道；配气装置3经气体通道与气体收集罐7相连通。
30.其中，阴极板6材料采用高导电率的金属材料或非金属材料制成；阳极板5由高导电率、高导热率及抗氧化的金属材料制成，它们均采用水冷方式，以承受电弧高温冲击；电源采用全波整流并具有恒流性能。等离子电离加热装置在特定电压下，当混合气体经过阳极板5和阴极板6之间的气体通道时会形成n正离子与o负离子，同时等离子电离加热装置温度升高，n正离子与o负离子形成no热风气体。
31.本实施例提供的基于等离子电离加热装置的no生产方法包括以下步骤：
32.1)空气和纯氧气经配气形成n：o的摩尔比为14：16的混合气体；由于空气中氮气与氧气的体积比为78％：21％，空气与纯氧的体积比14：9.54，经过控制第一调节阀1和第二调节阀2调节空气与纯氧的流量，使得进入等离子电离加热装置气体通道内的混合气体中n：o的摩尔比为14：16；
33.2)混合气体经过密闭的等离子电离加热装置，在温度800～1500℃下生成no热风气体。
34.当混合气体经过置于密闭壳体4内的等离子电离加热装置时，阳极板5和阴极板6的电离管会使得n和o转变成带电的n
+
与o-，同时等离子电离加热装置温度升高至800℃，最高升至1500℃，n
+
与o-生成no气体，由于隔绝空气，生成的no不会发生氧化，直接进入气体收集罐7中收集冷却，no气体的纯度可达到50％以上。


技术特征：
1.一种基于等离子电离加热装置的no气体生产方法，其特征在于：所述基于等离子电离加热装置的no生产方法包括以下步骤：1)空气和纯氧气经配气形成混合气体；2)混合气体在密闭条件下，与等离子电弧相互作用，生成温度为800～1500℃的no热风气体。2.根据权利要求1所述的基于等离子电离加热装置的no气体生产方法，其特征在于：所述混合气体中n：o的摩尔比为14：16。3.一种实现权利要求2所述的基于等离子电离加热装置的no气体生产方法的生产系统，其特征在于：所述生产系统包括配气装置(3)、等离子电离加热装置以及气体收集罐(7)；所述等离子电离加热装置包括密闭壳体(4)以及并行设置在密闭壳体(4)内的阴极板(6)和阳极板(5)；所述阴极板(6)与阳极板(5)之间形成气体通道；所述配气装置(3)经气体通道与气体收集罐(7)相连通。4.根据权利要求3所述的生产系统，其特征在于：所述等离子电离加热装置还包括置于密闭壳体(4)外的电源；所述电源正极与阳极板(5)相连；所述电源负极与阴极板(6)相连。5.根据权利要求4所述的生产系统，其特征在于：所述生产系统还包括分别与配气装置(3)相连通的空气管路以及纯氧管路。6.根据权利要求5所述的生产系统，其特征在于：所述生产系统还包括设置在空气管路与配气装置(3)之间的第一调节阀(1)。7.根据权利要求6所述的生产系统，其特征在于：所述生产系统还包括设置在纯氧管路与配气装置(3)之间的第二调节阀(2)。

技术总结
本发明属于化学技术领域，涉及一种基于等离子电离加热装置的NO气体生产系统包括配气装置、等离子电离加热装置以及气体收集罐；所述等离子电离加热装置包括密闭壳体以及并行设置在密闭壳体内的阴极板和阳极板；所述阴极板与阳极板之间形成气体通道；所述配气装置经气体通道与气体收集罐相连通。生产方法包括：空气和纯氧经配气形成混合气体；2)混合气体在密闭条件下，与等离子电弧相互作用，生成温度为800～1500℃的NO热风气体。本发明工艺简单、易操作、成本低，气体纯度高。气体纯度高。气体纯度高。


技术研发人员：白玉龙 刘建国 张苓 刘金课 翟双庆 刘飚 方亚南
受保护的技术使用者：陕西聚能新创煤化科技有限公司
技术研发日：2021.12.31
技术公布日：2022/4/15