专利名称：一氧化氮气体发生装置及制备方法
技术领域：
本发明属于化工技术领域，涉及一种气体的制备方法，具体涉及一种用 于化工、环保、医药等领域试验系统的一氧化氮气体发生装置，本发明还涉 及该一氧化氮气体的制备方法。
背景技术：
目前，化工、环保领域的某些试验系统以及医药等行业，在进行某些试 验时，需要使用一氧化氮气体。而这些试验对一氧化氮气体有特殊要求供 气量适中、稳定，具有普通纯度，且价格相对较低。
现在使用的一氧化氮气体，其来源主要有1)实验室里采用金属和稀 硝酸水溶液发生化学反应的方法制备得到，但此种方法的产气量很小。2) 采用工业规模的大型氨氧化炉制备，产气量很大，但初始投资巨大。3)使 用高纯气瓶气作为气源，其价格难以承受。
发明内容
本发明的目的是提供一种一氧化氮气体发生装置，该装置制备得到的一 氧化氮气体的产气量介于实验室制备法和工业制备法之间，产气量适中、稳 定，成本较低。
本发明的另一目的是提供上述一氧化氮气体的制备方法。 本发明所采用的技术方案是， 一种一氧化氮气体发生装置，包括扩散式 混合器，扩散式混合器分别与液氨处理单元、空气处理单元和氨氧化炉相连接，液氨处理单元由依次相连接的液氨罐、水浴蒸发器和气体质量计量控制
器A组成，空气处理单元由依次相连接的空压机、布袋除尘器、气体质量计 量控制器B和电加热器构成，气体质量流量控制器A和电加热器分别与扩 散式混合器相连接。
本发明的特征还在于，
扩散式混合器内依次设置有喷氨管、实心锥体和孔板，实心锥体通过孔 板固定在扩散式混合器的内壁上，喷氨管的出口朝向实心锥体的锥顶。 喷氨管的出口为喇叭口。
本发明的另一技术方案是，上述一氧化氮气体的制备方法，按以下步骤 进行
a. 液氨罐中输入液氨，液氨在液氨罐内部分挥发生成氨气，氨气由液氨 罐送出，进入水浴蒸发器，在水浴蒸发器内，氨气在温度为3(TC 4(TC的条 件下，完全蒸发，然后，送入气体质量流量控制器A，经气体质量流量控制 器A计量之后，送入扩散式混合器；
利用空压机吸入空气并压縮，然后送入布袋除尘器净化除尘，经过净化 除尘的空气通过布袋除尘器进入气体质量流量控制器B，经气体质量流量控 制器B计量后，送入电加热器加热，温度为50'C 13(TC，之后，送入扩散 式混合器；
b. 按质量百分比，通过气体质量流量控制器A计量的氨气10% 11% 和通过气体质量流量控制器B计量的空气90% 89%，同时进入扩散式混合 器内，在扩散式混合器内，氨气与空气充分混合，形成氨空混合气体；
c. 将上步得到的氨空混合气体，由上部送入常压氨氧化炉中，自上而下 流动，经氨氧化炉内的气流均布板调节，在过流断面上均匀分布，然后通过氢气点火装置点火，在铂铑催化剂的作用下，氨空混合气体发生燃氨反应，
反应温度为820。C 84(TC,生成一氧化氮气体， 一氧化氮气体自氨氧化炉的 下部流出。
本发明的有益效果是投资较低，运行稳定，生产出的一氧化氮气体的纯 度和产气量符合化工、环保和医药等行业某些试验的要求。
图1是本发明装置一种实施例的结构示意图； 图2是本发明装置中扩散式混合器的结构示意图。 图中，l.液氨罐，2.水浴蒸发器，3.气体质量流量控制器A， 4.空压机， 5.布袋除尘器，6.气体质量流量控制器B， 7.电加热器，8.扩散式混合器，9.
氨氧化炉。
其中，8-l.喷氨管，8-2.实心锥体，8-3.孔板。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明。 本发明装置的结构，如图1所示。包括液氨处理区、空气处理区和混合
反应区。
液氨处理区由依次相连接的液氨罐1、水浴蒸发器2和气体质量流量控 制器A3组成。
空气处理区由依次相连接的空压机4、布袋除尘器5、气体质量流量控 制器B6和电加热器7构成。
混合反应区包括依次连接的扩散式混合器8和常压氨氧化炉9。 扩散式混合器8分别与气体质量流量控制器A3和电加热器7相连接。 本发明装置中扩散式混合器的结构如图2所示。扩散式混合器8内，依次设置有喷氨管8-l、实心锥体8-2和孔板8-3，实心锥体8-2通过孔板8-3 固定在扩散式混合器8的内壁上，喷氨管8-1的喇叭形出口朝向实心锥体8-2 的锥顶。
氨氧化炉9内设置有气流均布板、压网圈、铂铑网、托网架和消音环， 该托网架配合压网圈将铂铑钯催化剂平整地固定在氨氧化炉9内，消音环主 要起消音和均匀气流的作用。
本发明一氧化氮气体的制备方法，按以下步骤进行
启动系统
液氨通过液氨罐1的减压阀减压挥发生成氨气，在自压作用下，氨气由 液氨罐1的上部送出，送入水浴蒸发器2，
水浴蒸发器2内，氨气在高于其饱和蒸气压温度环境中完全蒸发，经完 全蒸发后的氨气，从水浴蒸发器2送出，进入气体质量流量控制器A3，经 气体质量流量控制器A3计量后，作为原料送入扩散式混合器8。
空压机4吸入并压縮空气，然后空压机4将压縮空气送入布袋除尘器5，
布袋除尘器5内，压縮空气经过除尘净化，送出布袋除尘器5，送入气 体质量流量控制器B6，经气体质量流量控制器B6计量后，进入电加热器7，
空气在电加热器7内，以氨氧化炉9内反应温度为控制目标，被加热到 50°C 130°C，然后作为原料送入扩散式混合器8。
按质量百分比，10% 11%的经气体质量流量控制器八(3)精确计量的 氨气和卯％ 89%的经气体质量流量控制器B6精确计量并经电加热器7加 热的空气，同时进入扩散式混合器8，上述两种原料的总量为100%。
扩散式混合器8内，经过完全蒸发并经精确计量的氨气，通过喷氨管8-1 的喇叭形出口喷向实心锥体8-2，沿锥体的锥面向四周扩散，同时，与经过预热和精确计量后进入扩散式混合器8的压縮空气剧烈混合，形成氨空混合 气体。氨空混合气体通过孔板8-3从扩散式混合器8送出，由上部送入氨氧 化炉9。
氨氧化炉9内，氨空混合气体由上而下，经气流均布板调节，将氨空混 合气体在整个过流断面均匀分布，然后，通过氢气点火装置点火，在铂铑钯 三元平织网催化剂的作用下发生燃烧反应，控制反应温度为82(TC 84(TC， 生成一氧化氮气体，该一氧化氮气体由氨氧化炉9下部送出。 '
本发明方法的工作原理氨气在铂铑钯催化剂的作用下，被空气中的氧 气催化氧化成一氧化氮。主反应方程式如下
实施例1
在自压作用下，氨气送出液氨罐，进入水浴蒸发器，在水浴蒸发器内， 在温度3(TC的条件下，氨气被完全蒸发，之后，送出水浴蒸发器，进入气体 质量流量控制器A，经气体质量流量控制器A精确计量调节至6.83Nm3/h后， 氨气送入扩散式混合器。
空气经空压机吸入并压縮、布袋除尘器净化除尘、气体质量流量控制器 B精确计量调节至55.2NmS/h后进入电加热器，电加热器内，空气被加热至 5(TC之后，送入扩散式混合器。
按质量百分比，通过气体质量流量控制器A计量的氨气11%和通过气体 质量流量控制器B计量的空气89%。
在扩散式混合器内，氨气和空气充分混合，形成氨空混合气体，该氨空 混合气体送出扩散式混合器，由上部进入内装三层cp250mm铂铑钯三元平织 网催化剂的氨氧化炉中，自上而下流动，经均布板均匀分布后，通过氢气点火装置点火，在铂铑钯催化剂的作用下，发生燃烧反应，反应温度为82(TC， 生成一氧化氮气体，该一氧化氮气体从氨氧化炉的下部送出。
按上述步骤制备得到的一氧化氮气体的产气量9.02kg/h，纯度97 %。
实施例2
在自压作用下，氨气送出液氨罐，进入水浴蒸发器，在水浴蒸发器内， 在温度35。C的条件下，氨气被完全蒸发，之后，送出水浴蒸发器，进入气体 质量流量控制器A，经气体质量流量控制器A精确计量调节至2.28Nm3/h 后，氨气送入扩散式混合器。
空气经空压机吸入并压縮、布袋除尘器净化除尘、气体质量流量控制器 B精确计量调节至19.4Nm3/h后进入电加热器，电加热器内，空气被加热至 卯。C，之后，送入扩散式混合器。
按质量百分比，通过气体质量流量控制器A计量的氨气10.5%和通过气 体质量流量控制器B计量的空气89.5%。
在扩散式混合器内，氨气和空气充分混合，形成氨空混合气体，该氨空 混合气体送出扩散式混合器，由上部进入内装一层cp250mm铂铑钯三元平织 网催化剂的氨氧化炉中，自上而下流动，经均布板均匀分布后，通过氢气点 火装置点火，在铂铑钯催化剂的作用下，发生燃烧反应，反应温度为83(TC， 生成一氧化氮气体，该一氧化氮气体从氨氧化炉的下部送出。
按上述步骤制备得到的一氧化氮气体的产气量3kg/h，纯度96.5 %。
实施例3
在自压作用下，氨气送出液氨罐，进入水浴蒸发器，在水浴蒸发器内， 在温度40'C的条件下，氨气被完全蒸发，之后，送出水浴蒸发器，进入气体 质量流量控制器A，经气体质量流量控制器A精确计量调节至6.83Nm3/h后，氨气送入扩散式混合器。
空气经空压机吸入并压縮、布袋除尘器净化除尘、气体质量流量控制器
B精确计量调节至61.47Nm3/h后进入电加热器，电加热器内，空气被加热 至13(TC，之后，送入扩散式混合器。
按质量百分比，通过气体质量流量控制器A计量的氨气10%和通过气 体质量流量控制器B计量的空气90%。
在扩散式混合器内，氨气和空气充分混合，形成氨空混合气体，该氨空 混合气体送出扩散式混合器，由上部进入内装三层cp250mm钼铑钯三元平织 网催化剂的氨氧化炉中，自上而下流动，经均布板均匀分布后，通过氢气点 火装置点火，在铂铑钯催化剂的作用下，发生燃烧反应，反应温度为84(TC， 生成一氧化氮气体，该一氧化氮气体从氨氧化炉的下部送出。
按上述步骤制备得到的一氧化氮气体的产气量8.98kg/h，纯度96 %。
本发明装置适用于化工、环保和医药等领域的某些试验系统对一氧化氮 气体的需求，制得的一氧化氮气体的纯度和产气量符合试验要求。
权利要求
1. 一种一氧化氮气体发生装置，其特征在于，包括扩散式混合器(8)，扩散式混合器(8)分别与液氨处理单元、空气处理单元和氨氧化炉(9)相连接，所述的液氨处理单元由依次相连接的液氨罐(1)、水浴蒸发器(2)和气体质量计量控制器A(3)组成，所述的空气处理单元由依次相连接的空压机(4)、布袋除尘器(5)、气体质量计量控制器B(6)和电加热器(7)构成，气体质量流量控制器A(3)和电加热器(7)分别与扩散式混合器(8)相连接。
2. 根据权利要求1所述的一氧化氮气体发生装置，其特征在于，所述扩 散式混合器(8)内依次设置有喷氨管(8-1)、实心锥体(8-2)和孔板(8-3)， 实心锥体(8-2)通过孔板(8-3)固定在扩散式混合器(8)的内壁上，喷氨 管(8-1)的出口朝向实心锥体(8-2)的锥顶。
3. 根据权利要求2所述的一氧化氮气体发生装置，其特征在于，所述喷 氨管(8-1)的出口为喇叭口。
4. 一种利用权利要求1所述气体发生装置制备一氧化氮气体的方法，其 特征在于，该方法包括以下步骤a.液氨在液氨罐(1)内挥发生成氨气，氨气由液氨罐(1)送出，进入 水浴蒸发器(2)，在水浴蒸发器(2)内，氨气在温度为3(TC 4(TC的条件 下，完全蒸发，然后，送入气体质量流量控制器A (3)，经气体质量流量控 制器A (3)计量后，送入扩散式混合器(8);利用空压机(4)吸入空气并压縮，然后送入布袋除尘器(5)净化除尘， 经过净化除尘的空气通过布袋除尘器(5)进入气体质量流量控制器B (6)， 经气体质量流量控制器B (6)计量，然后，送入电加热器(7)加热，温度为5(TC 130'C，之后，送入扩散式混合器(8);b. 按质量百分比，通过气体质量流量控制器A (3)计量的氨气10% 11%和通过气体质量流量控制器A (3)计量的空气卯％ 89%，同时进入扩 散式混合器(8)内，上述各组分总量100%，在扩散式混合器(8)内，氨 气与空气充分混合，形成氨空混合气体；c. 将上步得到的氨空混合气体，由上部送入氨氧化炉(9)内，自上而 下流动，经氨氧化炉(9)内的气流均布板调节，在过流断面上均匀分布， 然后通过氢气点火装置点火，在铂铑钯催化剂的作用下，氨空混合气体发生 燃烧反应，控制反应温度为82(TC 84(TC，生成一氧化氮气体，该一氧化氮 气体自氨氧化炉(9)的下部送出。
全文摘要
本发明公开的一氧化氮气体发生装置及制备方法，包括扩散式混合器，扩散式混合器分别与液氨处理单元、空气处理单元和氨氧化炉相连接，液氨处理单元由依次相连接的液氨罐、水浴蒸发器和气体质量计量控制器A组成，空气处理单元由依次相连接的空压机、布袋除尘器、气体质量计量控制器B和电加热器构成，气体质量流量控制器A和电加热器分别与扩散式混合器相连接。分别经液氨处理单元和空气处理单元得到的氨气和空气，在扩散式混合器内充分混合，于氨氧化炉内发生燃氨反应，生成一氧化氮气体。本发明装置，适用于化工、环保和医药等行业，保证这些行业在进行某些试验时，对一氧化氮气体的需求。
文档编号C01B21/32GK101284656SQ20081001825
公开日2008年10月15日 申请日期2008年5月20日 优先权日2008年5月20日
发明者剑 何, 周孝德, 徐国胜 申请人:西安理工大学