[发明专利]用于制造能量和氨的发电站

说明书

本发明涉及一种用于制造氨和能量的方法，其中，将选自碱金属、碱土金属、铝和锌的电正性金属及其混合物和/或合金喷洒和/或雾化并且用包含氮气的反应气燃烧，其中，将反应气和电正性金属的经反应的混合物与水和/或电正性金属的氢氧化物水溶液和/或悬浮液混合，并且本发明涉及一种用于实施所述方法的设备。

由于减少二氧化碳排放的必要性，近来讨论多种由替代能源生成能量的可能性。

在文献DE102008031437.4中，描述如何能够利用碱金属建立可再生的能量循环。这在WO2012/038330和WO2013/156476中也被详细描述。

电正性金属、例如锂、钠、钾、镁、钙、锶、钡或甚至铝或锌除了空气之外还能在二氧化碳(CO₂)或水(H₂O)中燃烧。在此形成化学基础原料一氧化碳(CO)或氢气(H₂)。

作为备选，电正性金属还可以与氮气发生反应。在DE 102014203039.0中，描述了如何在燃烧后使所形成的氮化锂借助旋风分离器分离。然而没有详细关注随后的水解，尽管水解也释放显著的热量(Li₃N+3H₂O→3LiOH+NH₃-444jK)。此外在DE102014203039.0中，腐蚀性颗粒还会进入燃气轮机的膨胀机中。

需要一种有效的方法，用于在含氮反应气与电正性金属燃烧时得到能量和有用产品氨。

以下描述一种发电站设备，所述发电站设备能够实现存储在电正性金属中的能量的有效回收，或者能够将在与氮气的燃烧过程中形成的有用材料供给化学回收利用部。发明人在此发现，当由包含氮气的反应气和电正性金属组成的反应混合物在反应时或反应后被供给水和/或电正性金属的氢氧化物水溶液和/或悬浮液时，能够实现在能量方面有效的反应过程(Reaktionsführung)和更好的产率。

根据第一方面，本发明涉及一种用于获得氨和能量的方法，其中，将选自碱金属、碱土金属、铝和锌的电正性金属及其混合物和/或合金喷洒和/或雾化并且用包含氮气的反应气燃烧，并且将反应气和电正性金属的经反应的混合物与水和/或电正性金属的氢氧化物水溶液和/或悬浮液混合，并且将与水和/或电正性金属的氢氧化物水溶液和/或悬浮液混合的混合物一方面以固态和/或液态组分和另一方面以气态组分分离，并且将一方面固态和/或液态组分和另一方面气态组分的能量至少部分转化，并且从气态组分中分离出氨，其中，反应气和电正性金属的经反应的混合物与水和/或电正性金属的氢氧化物水溶液和/或水性悬浮液的混合物的混合是通过将液态和/或气态水和/或电正性金属的氢氧化物水溶液和/或悬浮液喷洒和雾化到经反应的混合物中完成的。

根据另一方面，本发明还涉及一种用于获得氨和能量的设备，所述设备具有：

第一反应器，在所述反应器中，选自碱金属、碱土金属、铝和锌的电正性金属及其混合物和/或合金与包含氮气的反应气发生反应，所述第一反应器被构造为，使包含氮气的反应气与电正性金属发生反应；

至少一个用于喷洒和/或雾化电正性金属的第一喷洒装置和/或雾化装置，所述第一喷洒装置和/或雾化装置被构造为，将电正性金属喷洒和/或雾化到第一反应器中；

至少一个用于电正性金属的第一进料装置，所述第一进料装置被构造为，将电正性金属进料给所述至少一个第一喷洒装置和/或雾化装置；

至少一个用于包含氮气的反应气的第二进料装置，所述第二进料装置被构造为，将包含氮气的反应气进料给第一反应器；

第二反应器，在所述第二反应器中，反应气和电正性金属的经反应的混合物与水和/或电正性金属的氢氧化物水溶液和/或悬浮液混合，所述第二反应器被构造为，使反应气和电正性金属的经反应的混合物与水和/或电正性金属的氢氧化物水溶液和/或悬浮液混合；

至少一个用于喷洒和/或雾化水和/或电正性金属的氢氧化物水溶液和/或悬浮液的第二喷洒装置和/或雾化装置，所述第二喷洒装置和/或雾化装置被构造为，将水和/或电正性金属的氢氧化物水溶液和/或悬浮液喷洒和/或雾化到第二反应器中；

至少一个用于水和/或电正性金属的氢氧化物水溶液和/或悬浮液的第三进料装置，所述第三进料装置被构造为，使水和/或电正性金属的氢氧化物水溶液和/或悬浮液进料给所述至少一个第二喷洒装置；