[实用新型]一种制备氮氧化物的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电解制备无机化合物的技术领域，特别涉及一种制备氮氧化物的装置。

背景技术

氮氧化物(NOx)既是环境污染物，也是医疗物质，高浓度的氮氧化物危害神经系统，引起四肢萎缩。而在医疗上，NO则可以扩张血管，降低血液粘稠度。吸入一氧化氮(NO)是20世纪90年代开始应用于临床的呼吸急救新技术，因具有疗效快、非创伤性及高选择性等优点而受到重视。目前，NO已经作为救治像急性呼吸衰竭综合征、高血压和一些与肺相关疾病，以及高原反应引起的肺病的新方法，已在临床上得到了越来越多的应用。

在针对氮氧化物去除，或其医疗作用的研究过程中，需要进行大量的实验，其中，小流量实验通常以购买的钢瓶气体为气源，而流量大时则采用燃煤燃油、浓硝酸加热或氨氧化炉制取，授权公告号CN 101284656 B的专利文献公开了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。上述装置适用于化工、环保和医药等行业，满足对一氧化氮气体的需求。

但是这类方式生产氮氧化物不仅气源成本高，而且储存和使用也存在危险性，为了克服上述问题，已有研究采用高压脉冲放电产生氮氧化物，模拟闪电过程中氮氧化物的生成。授权公告号CN 100404083C的专利文 献公开了一氧化氮供气系统，包括在气路上串联连通的空气泵、洁净干燥空气形成装置、流量计、脉冲发生与控制回路、电弧放电反应器、第一微粒过滤膜、NO₂催化还原转化装置、冷却器、第二微粒过滤膜和选择性吸附器；还设置气体监测仪。避免使用高浓度NO气体钢瓶、高压干燥空气或氮氧混合气体钢瓶，以空气为原料，需要NO时能随时产生、而不需要时不用储存，通过控制放电条件使放电过程中产生尽可能多的NO气体、尽可能少的NO₂有害气体，获得低的NO₂/NO比值，在脉冲频率为1～90Hz内，产生的NO浓度为0～200ppm。

但是上述通过高压脉冲放电的方式制备氮氧化物，产物流量小，一般仅有0.25～6L/min；氮氧化物产率低，仅为3×10¹⁴molecules/J；放电电压高，多为10～100kV；放电电流大，一般多为1～20kA，现有发生技术电源成本高，一般为$15～25/W，也很难进行大流量条件使用。

实用新型内容

本实用新型提供了一种制备氮氧化物的装置，通过高压交流电生成电弧合成氮氧化物，能够大流量、长时间制备高浓度的氮氧化物，且效率高、成本低、具有良好的安全性。

一种制备氮氧化物的装置，包括反应通道，布置在反应通道内用于产生电弧的电极对以及向电极对供电以产生电弧的电源，所述电源为高压交流电源。

本实用新型装置利用高压交流电来制备氮氧化物，体积小、占地少、效率高、成本低、安全性高，能够在大流量条件下长时间生成高浓度氮氧化物，生成浓度稳定。

优选的，所述的高压交流电源平均输出电压为0.1～3kV，平均输出电流为10～30mA，放电频率为0.1～100kHz。

优选的，所述高压交流电源包括提供电能的低压交流电源以及将低压交流电源转换成高压交流电源的发生电路，所述发生电路输出的电压和电流具有相位差。低压交流电源是指电厂提供的低压交流电，一般为220V或380V，发生电路可以自行设计，也可采用现有的交流变压器例如型号为YD-6AC、YD-18AC的变压器。

优选的，所述的高压交流电源输出的电压和电流相位差在0.2π以上。

为了提高能量的利用率，提高氮氧化物的产率，优选的，所述电极对的电极采用锥体结构，锥体尖端角度为0.05π～0.78π，此时，电弧更容易在低电压和电流条件下发生，并在流速较高时维持，电弧更易保持，有效提高产率和能源利用率。

优选的，沿着反应通道的长度方向，布置有至少两对电极对。由于交流电弧的升温和电离特性，连续排布的电极对会对电解反应和热化学反应产生增益效果，使氮氧化物产生量的增加远超过多个单组电极对产量的叠加。即一组电极对的氮氧化物的产量为s，设置n组电极对在反应通道内，氮氧化物的产量S将远远大于n*s。