CN107504367A - 氨气循环充入系统及其氨气循环充入方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种氨气循环充入系统及其氨气循环充入方法，其特征在于：氨气循环充入系统，由氨气储槽、氨气开关阀、氨气过滤器、氨气调压阀、储氨材料容器、氨气泵、氨气增压器、单向阀组成，其特征在于：氨气储槽出口端通过管路依次串联氨气开关阀，氨气过滤器、氨气调压阀、储氨材料容器、氨气泵、氨气增压器，最后管路连接到氨气储槽的入口端，从而形成循环;一条支路的氨气管一端连接在氨气调压阀到储氨材料容器之间的管路上，另一端连接在氨气储槽到氨气增压器之间的管路上，支路的氨气管两端连接点均带有单向阀。其加快了氨气与储氨材料的反应进行，缩短储氨材料氨气充入的时间，提高生产的效率。

Description

氨气循环充入系统及其氨气循环充入方法
技术领域
本发明涉及一种氨气循环充入系统及其氨气循环充入方法，属于汽车尾气后处理SCR用固体储氨材料的氨气充入技术领域，尤其是使用循环方式将氨气快速充入储氨材料的方法。
背景技术
机动车尾气中的氮氧化物（NOx）是目前城市环境恶化的主要污染物之一，目前主要采用选择性催化还原（SCR）技术对车辆尾气进行催化净化，使用的还原剂为尿素水溶液。尿素水溶液在使用过程中容易在喷嘴、排气管路中产生结晶、结垢沉积，影响还原剂的计量。低温环境中（-11℃以下）会结冰，系统需要解冻装置，加热会影响尿素水溶液还原剂的品质。
为了解决尿素水溶液还原剂存在的问题，直接使用氨气作为还原剂是较为理想的技术方案，如何实现气态的氨的高效、安全的运输、储存和使用是关键的技术。采用金属氯化物盐类与氨气能够形成固体的配位化合物材料，将氨气以固体形式存储下来是一种较为可行的技术方案。
目前普遍使用碱土金属氯化物，如氯化镁、氯化钙、氯化锶等作为基础材料吸附氨气，形成氨合化合物，氨合化合物在加热时氨气能够释放，温度低于解吸温度时氨气会再次被吸附形成氨合化合物。如何实现氨气与氯化物的高效吸附存储时本发明要解决的问题。
专利文献1（CN 103541794A）中公开了一种固体储氨系统的循环充氨方法，其目的在于提供一种固体储氨系统的循环充氨方法，目的是提高活性材料在充氨过程中效率低和氨泄漏而污染环境的问题，采用多个储氨罐串联或并联的方式进行集中充氨，提高效率。但是，此专利并未对容器内部结构进行明确要求，氨气在储氨材料中渗透速率较低，并且容器内氨气压力相对固定无法实现氨气在材料中的快速扩散。
专利文献2（CN 101128394 B）公开了一种固体氨存储和输送材料，固体材料与氨气形成络合物，金属氯化物，氯化镁，氯化锶等能够与氨气形成络合物，将气态的氨气吸附在储氨材料中，以固体形式储存下来，该络合物在加热时能够将氨气释放出来，用于机动车尾气后处理氮氧化物的催化净化。
专利文献3（CN 106015918 A）公开了固体储氨罐的充氨方法，特征在于将液氨进行气化，容器内部预先抽成真空，然后充入氨气，并且容器内连接有冷却水的管路，在充氨过程中将热量带走，提高充氨效率。此方法氨气进入容器内部之后为密闭容器，材料受到气压作用会被压实，储氨材料的氨气渗透性能变差，充氨时间长。
专利文献4（103697325 A）公开了一种移动充氨设备，能够转动储氨罐，并且在容器内有用于冷却水流通的管路，采用降低反应温度促进氨气的吸附。
发明内容
本发明的目的是提供一种氨气循环充入系统及其氨气循环充入方法，其加快了氨气与储氨材料的反应进行，缩短储氨材料氨气充入的时间，提高生产的效率。
本发明的技术方案是这样实现的：氨气循环充入系统及其氨气循环充入方法，其特征在于：氨气循环充入系统，由氨气储槽、氨气开关阀、氨气过滤器、氨气调压阀、储氨材料容器、氨气泵、氨气增压器、单向阀组成，其特征在于：氨气储槽出口端通过管路依次串联氨气开关阀，氨气过滤器、氨气调压阀、储氨材料容器、氨气泵、氨气增压器，最后管路连接到氨气储槽的入口端，从而形成循环;一条支路的氨气管一端连接在氨气调压阀到储氨材料容器之间的管路上，另一端连接在氨气储槽到氨气增压器之间的管路上，支路的氨气管两端连接点均带有单向阀。
具体的氨气循环充入步骤如下：
1、启动氨气开关阀，将氨气经过氨气过滤器3过滤；
2、调节氨气调压阀控制压力，输送到储氨材料容器入口端；
3、氨气进入容器后经氨气导管均匀分散；
4、启动氨气泵，将流出的氨气抽走，控制气体的流量为；
5、抽出的氨气进入氨气增压器，经增压器增压后储存在氨气储槽；
6、循环充氨一定时间，称量记录充氨质量；
氨气向储氨材料容器输送，氨气采用过滤器去除氨气中的杂质，然后使用氨气调压阀将氨气压力稳定，压力根据所选择的容器体积和重装量进行设定，压力范围为2~15Bar，氨气由容器一端的导管进入储氨材料容器，氨气经导管在容器内均匀分布流向储氨材料；氨气充满储氨材料容器后，过量的氨气从另一端的氨气导管流出，经氨气泵将氨气抽出，增压器增压后返回储槽，氨气的流量范围为2~20m³/h；
氨气在进入储氨材料容器之后,氨气压力会产生一个下降突变，同时降低了氨气的流速，使气体与储氨基础材料有更为充分的接触时间，循环充氨时间为1~12h;氨气增压器前端安装有单向阀，防止由于氨气储槽中的压力过大造成氨气的反向流动；
储氨材料容器将储氨材料的细分形成多个小型的反应单元，利用气体变压降温、循环作用实现快速充氨，氨气储槽1的压力通常高于20Bar，启动氨气开关阀，经过氨气过滤器之后，需要经氨气调压阀设定固定压力进入储氨材料容器5，氨气进入储氨材料容器5之后，体积膨胀，压力会迅速下降，根据气体状态方程P=(nR/V)*T，温度会迅速的下降，储氨材料与氨气反应产生的热量一部分用于气体压力变化产生的低温，同时氨气泵会加速气体从储氨材料容器中的流出，带走产生的热量，进一步加大压力差，降低温度，促进氨合材料的生成。
所述的储氨材料容器内布置有多孔结构的氨气导管，氨气导管上套有圆形的翅片，翅片的数量为3~20个，翅片为多孔结构，靠近储氨材料容器外壁设置有氨气的导流流道。
本发明的积极效果是其系统简单，利用压缩气体体积变化降温原理，实现充氨时间缩短的目的，大幅提高了充氨效率，提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明的布置结构图。
图2 为本发明的储氨材料容器的内部结构示意图。
图3为本发明的充氨时间和充装量之间的关系。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：如图1-3所示，氨气循环充入系统及其氨气循环充入方法，其特征在于：氨气循环充入系统，由氨气储槽1、氨气开关阀2、氨气过滤器3、氨气调压阀4、储氨材料容器5、氨气泵6、氨气增压器7、单向阀8组成，其特征在于：氨气储槽1出口端通过管路依次串联氨气开关阀2，氨气过滤器3、氨气调压阀4、储氨材料容器5、氨气泵6、氨气增压器7，最后管路连接到氨气储槽1的入口端，从而形成循环;一条支路的氨气管一端连接在氨气调压阀4到储氨材料容器5之间的管路上，另一端连接在氨气储槽1到氨气增压器7之间的管路上，支路的氨气管两端连接点均带有单向阀8。
具体的氨气循环充入步骤如下：
1、启动氨气开关阀2，将氨气经过氨气过滤器3过滤；
2、调节氨气调压阀4控制压力，输送到储氨材料容器5入口端；
3、氨气进入容器后经氨气导管5-2均匀分散；
4、启动氨气泵6，将流出的氨气抽走，控制气体的流量为；
5、抽出的氨气进入氨气增压器7，经增压器增压后储存在氨气储槽1；
6、循环充氨一定时间，称量记录充氨质量；
氨气向储氨材料容器输送，氨气采用过滤器去除氨气中的杂质，然后使用氨气调压阀将氨气压力稳定，压力根据所选择的容器体积和重装量进行设定，压力范围为2~15Bar，氨气由容器一端的导管进入储氨材料容器，氨气经导管在容器内均匀分布流向储氨材料。氨气充满储氨材料容器后，过量的氨气从另一端的氨气导管流出，经氨气泵将氨气抽出，增压器增压后返回储槽，氨气的流量范围为2~20m³/h。
氨气在进入储氨材料容器之后,氨气压力会产生一个下降突变，同时降低了氨气的流速，使气体与储氨基础材料有更为充分的接触时间，循环充氨时间为1~12h;氨气增压器前端安装有单向阀，防止由于氨气储槽中的压力过大造成氨气的反向流动。
储氨材料容器5将储氨材料的细分形成多个小型的反应单元，利用气体变压降温、循环作用实现快速充氨，氨气储槽1的压力通常高于20Bar，启动氨气开关阀2，经过氨气过滤器3之后，需要经氨气调压阀4设定固定压力进入储氨材料容器5，氨气进入储氨材料容器5之后，体积膨胀，压力会迅速下降，根据气体状态方程P=(nR/V)*T，温度会迅速的下降，储氨材料与氨气反应产生的热量一部分用于气体压力变化产生的低温，同时氨气泵6会加速气体从储氨材料容器5中的流出，带走产生的热量，进一步加大压力差，降低温度，促进氨合材料的生成。
所述的储氨材料容器5内布置有多孔结构的氨气导管5-2，氨气导管5-2上套有圆形的翅片5-1，翅片5-1的数量为3~20个，翅片5-1为多孔结构，靠近储氨材料容器5外壁设置有氨气的导流流道。
实施例1
使用35L储氨材料容器充氨，启动氨气输出阀门，氨气经过滤器去除其中的杂质成分，过滤后的氨气纯度99.9%以上，调节氨气的压力，控制在6Bar，氨气进入容器后通过导管均匀的分布充满容器。启动氨气泵，从氨气的出口将流出的氨气出走，使容器内的压力保持5Bar，同时避免氨气泄漏造成环境的污染，抽出的氨气经增压器增压后存储在氨气储槽中。
保持氨气在这样的循环状态下进行2小时，之后停止充氨，称量记录氨气的充填量，可以达到理论充填量的78.2 %。
实施例2
使用45L储氨材料容器充氨，启动氨气输出阀门，氨气经过滤器去除其中的杂质成分，过滤后的氨气纯度99.9%以上，调节氨气的压力，控制在8Bar，氨气进入容器后通过导管均匀的分布充满容器。启动氨气泵，从氨气的出口将流出的氨气出走，使容器内的压力保持6Bar，同时避免氨气泄漏造成环境的污染，抽出的氨气经增压器增压后存储在氨气储槽中。
保持氨气在这样的循环状态下进行5小时，之后停止充氨，称量记录氨气的充填量，可以达到理论充填量的99.2 %。
实施例3
使用15L储氨材料容器充氨，控制环境温度在10℃左右，启动氨气输出阀门，氨气经过滤器去除其中的杂质成分，过滤后的氨气纯度99.9%以上，调节氨气的压力，控制在8Bar，氨气进入容器后通过导管均匀的分布充满容器。启动氨气泵，从氨气的出口将流出的氨气出走，使容器内的压力保持6Bar，同时避免氨气泄漏造成环境的污染，抽出的氨气经增压器增压后存储在氨气储槽中。
保持氨气在这样的循环状态下进行2小时，之后停止充氨，称量记录氨气的充填量，可以达到理论充填量的99.6%。

Claims (2)

1.氨气循环充入系统及其氨气循环充入方法，其特征在于：氨气循环充入系统，由氨气储槽、氨气开关阀、氨气过滤器、氨气调压阀、储氨材料容器、氨气泵、氨气增压器、单向阀组成，其特征在于：氨气储槽出口端通过管路依次串联氨气开关阀，氨气过滤器、氨气调压阀、储氨材料容器、氨气泵、氨气增压器，最后管路连接到氨气储槽的入口端，从而形成循环;一条支路的氨气管一端连接在氨气调压阀到储氨材料容器之间的管路上，另一端连接在氨气储槽到氨气增压器之间的管路上，支路的氨气管两端连接点均带有单向阀;
具体的氨气循环充入步骤如下：
1、启动氨气开关阀，将氨气经过氨气过滤器3过滤；
2、调节氨气调压阀控制压力，输送到储氨材料容器入口端；
3、氨气进入容器后经氨气导管均匀分散；
4、启动氨气泵，将流出的氨气抽走，控制气体的流量为；
5、抽出的氨气进入氨气增压器，经增压器增压后储存在氨气储槽；
6、循环充氨一定时间，称量记录充氨质量；
氨气向储氨材料容器输送，氨气采用过滤器去除氨气中的杂质，然后使用氨气调压阀将氨气压力稳定，压力根据所选择的容器体积和重装量进行设定，压力范围为2~15Bar，氨气由容器一端的导管进入储氨材料容器，氨气经导管在容器内均匀分布流向储氨材料；氨气充满储氨材料容器后，过量的氨气从另一端的氨气导管流出，经氨气泵将氨气抽出，增压器增压后返回储槽，氨气的流量范围为2~20m³/h；
氨气在进入储氨材料容器之后,氨气压力会产生一个下降突变，同时降低了氨气的流速，使气体与储氨基础材料有更为充分的接触时间，循环充氨时间为1~12h;氨气增压器前端安装有单向阀，防止由于氨气储槽中的压力过大造成氨气的反向流动；
储氨材料容器将储氨材料的细分形成多个小型的反应单元，利用气体变压降温、循环作用实现快速充氨，氨气储槽1的压力通常高于20Bar，启动氨气开关阀，经过氨气过滤器之后，需要经氨气调压阀设定固定压力进入储氨材料容器5，氨气进入储氨材料容器5之后，体积膨胀，压力会迅速下降，根据气体状态方程P=(nR/V)*T，温度会迅速的下降，储氨材料与氨气反应产生的热量一部分用于气体压力变化产生的低温，同时氨气泵会加速气体从储氨材料容器中的流出，带走产生的热量，进一步加大压力差，降低温度，促进氨合材料的生成。
2.根据权利要求1中所述的氨气循环充入系统及其氨气循环充入方法，其特征在于所述的储氨材料容器内布置有多孔结构的氨气导管，氨气导管上套有圆形的翅片，翅片的数量为3~20个，翅片为多孔结构，靠近储氨材料容器外壁设置有氨气的导流流道。
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