【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及工业化学生产领域，且尤其涉及氨系光催化反应器系统和方法。
技术介绍
1、光催化反应器(本文也称为“光反应器”)，例如由syzygy plasmonics inc.开发的那些，可以包括发光二极管(led)，以实现化学品的光催化和转化。这些led将电能转化为光能和热能。虽然通过光催化剂利用光能，但热能通常被认为是废物，且需要不断地去除，以将led的温度保持在低于规定的led工作温度，例如约100℃。
2、需要改进的氨系光催化反应器系统和方法，包括用于这种光催化反应器系统和方法的改进的led冷却机制。
技术实现思路
1、本文阐述的一个实施方案涉及如下的系统，该系统包括氨分解光催化反应器和冷却剂循环系统，该冷却剂循环系统利用液氨作为用于冷却光催化反应器中的led的冷却剂，其中液氨从来自光催化反应器的产物流中回收。
2、本文阐述的另一个实施方案涉及如下的系统，该系统包括氨分解光催化反应器和冷却剂循环系统，该冷却剂循环系统利用水作为冷却光催化反应器中的led的冷却剂，其中热能介由冷却的液氨从冷却剂中去除。
3、一些公开的实施方案可以仅包括位于光催化反应器入口之前的进料流中的单个压缩机，该压缩机在范围约20℃至132.4℃的临界温度的温度下将氨气压缩到范围约1巴至113.4巴的临界压力的压力，从而消除了对第二压缩机的需要。
4、一些公开的实施方案可以包括用于在升高的温度和升高的压力下贮存进料氨的单壁罐，升高的温度在包括其上端的环境温度的范
5、一些公开的实施方案可以包括具有位于光反应器之后的产物流中的级间冷却的多级压缩机。
6、一些公开的实施方案可以包括用于在约-33℃至20℃的温度范围和范围约从大气压至113.4巴的临界压力的压力下贮存进料氨的罐，以消除对一个或两个下游压缩机的需要，其中进料氨进料到光催化反应器。
7、一些公开的实施方案可以包括光催化反应器产物流，其直接提供给氨洗涤器，而不作用于压缩机、冷凝器或两相分离器，从而产生氢氧化铵作为氨分解的副产物。
8、一些公开的实施方案可以包括氨洗涤器，以直接接收来自光催化反应器的产物流，而不应用任何压缩机、冷凝器或洗涤器，从而产生作为副产物的氢氧化铵。
9、一些公开的实施方案可以包括在系统输出处的变压吸附器(psa)系统。
10、一些公开的实施方案可以包括在系统输出处的h2和n2膜分离器。
11、一些公开的实施方案可以包括分离作为反冲的氨的第一变压吸附器(psa)系统和分离h2和n2的第二psa系统。例如，第一和第二psa系统可以代替压缩机、冷凝器、两相分离器和氨洗涤器。在另一实例中，压缩机设置在第一psa系统和第二psa系统之间。
12、本文阐述的另一个实施方案涉及冷却氨分解光催化反应器系统中的多个led的方法。该方法包括使液氨在多个led附近循环以除去由多个led产生的热，其中液氨从来自光催化反应器的产物流中回收。
13、本文阐述的又一实施方案涉及冷却氨分解光催化反应器系统中的多个led的方法。该方法包括使水在多个led附近循环以去除由多个led产生的热。
14、一些公开的实施方案可以包括在约-33℃至20℃的温度范围下和范围约从大气压至113.4巴的临界压力的压力下贮存进料氨，从而消除对一个或两个下游压缩机的需要，其中进料氨进料到光催化反应器。
15、一些公开的实施方案可以包括经由h2和n2膜分离器从光催化反应器分离产物流，从而产生分离的h2和n2产物流。
16、本文阐述的另一实施方案涉及光催化氨分解反应器系统，其包括在反应器系统的产物流出口处的膜分离器、产物流气体冷却器和用于分离氨和氮气的psa系统。
17、本文阐述的又一个实施方案涉及一种光催化反应器系统，其包括具有多个led的光催化氨分解(p-da)反应器，以催化氨分解反应，在所述氨分解反应中进料氨流转化为包含氢气、氮气和未转化氨的产物气体。多个led由冷却剂通过其循环的冷却块热交换器来冷却。该系统还包括在大气压下贮存液氨的氨罐，该罐向p-da反应器供给进料氨流，其中由该罐供给的进料氨流利用来自冷却剂的热能蒸发，使得进料氨流以气体状态供给至p-da反应器。该系统还包括涡轮膨胀机，以在产物气体经由氨再循环(recycle)回路压缩和冷却后冷却来自p-da反应器的产物气体，该氨再循环回路包括氨罐、氨冷却器、第一氨冷凝器和再循环压缩机。该系统还包括：第二氨冷凝器，以减少由涡轮膨胀机冷却的产物气体；预热器，通过从通过冷却块热交换器循环的冷却剂去除热能来加热减少的产物气体；以及psa系统，其从预热器接收加热的产物气体并输出氢气和包括未回收的氢气和氮气的混合物的尾气。在一些实例实施方案中，冷却剂可以是水。
18、一些实施方案还包括多个气液分离器(knockout separator)，以从产物气体中去除液氨，其中液氨返回到氨再循环回路。
19、通过阅读下面的详细描述，并在适当的情况下参考附图，这些以及其它实施方案、方面、优点和替代方案对于本领域普通技术人员来说将变得显而易见。此外，这里提供的该概要和其它描述和附图旨在仅通过实例的方式来说明实施方案，因此，许多变化是可能的。例如，结构元件和工艺步骤可以重新排列、组合、分布、消除或以其它方式改变，同时保持在所要求保护的实施方案的范围内。
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1.一种系统，其包括：
2.一种系统，其包括：
3.根据权利要求1或2所述的系统，其仅包括位于所述光催化反应器的入口之前的进料流中的单个压缩机，所述压缩机在范围从约20℃至132.4℃的临界温度的温度下将氨气压缩到范围从约1巴至113.4巴的临界压力的压力，从而消除了对第二压缩机的需要。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其还包括用于在升高的温度和升高的压力下贮存进料氨的单壁罐，所述升高的温度在包括其上端的环境温度的范围内，所述升高的压力为高达113.4巴的临界压力，所述升高的温度和升高的压力由此消除了对用于冷却光反应器中的LED的循环冷却剂的冷却的需要，所述升高的温度和升高的压力也由此消除了所述罐为双壁的需要，所述升高的温度和升高的压力导致所述罐中产生的氨蒸汽量减少，从而降低压缩机负荷。
5.根据权利要求4所述的系统，其中降低的压缩机负荷允许省略顶部压缩系统。
6.根据权利要求5所述的系统，其还包括具有位于光反应器之后的产物流中的级间冷却的多级压缩机。
7.根据权利要求1或2所述的系统，其还包括用于在约-3
8.根据权利要求1或2所述的系统，其中将来自所述光催化反应器的产物流直接提供到氨洗涤器，而不作用于压缩机、冷凝器或两相分离器，从而产生作为氨分解的副产物的氢氧化铵。
9.根据权利要求1或2所述的系统，其进一步包括氨洗涤器以直接接收来自所述光催化反应器的产物流，而无需应用任何压缩机、冷凝器或洗涤器，从而产生作为副产物的氢氧化铵。
10.根据权利要求1或2所述的系统，其还包括在所述系统的输出处的变压吸附器(PSA)系统。
11.根据权利要求1或2所述的系统，其还包括在所述系统的输出处的H2和N2膜分离器。
12.根据权利要求1或2所述的系统，其还包括：
13.根据权利要求12所述的系统，其中第一PSA系统和第二PSA系统代替压缩机、冷凝器、两相分离器和氨洗涤器。
14.根据权利要求12所述的系统，其还包括在第一PSA系统和第二PSA系统之间的压缩机。
15.一种用于冷却氨分解光催化反应器系统中的多个LED的方法，所述方法包括使液氨在多个LED附近循环以去除由所述多个LED产生的热，其中所述液氨从来自所述光催化反应器的产物流中回收。
16.一种用于冷却氨分解光催化反应器系统中的多个LED的方法，所述方法包括使水在所述多个LED附近循环以去除由所述多个LED产生的热。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其还包括在约-33℃至20℃的温度范围和范围约从大气压至113.4巴的临界压力的压力下贮存进料氨，从而消除了对一个或两个下游压缩机的需要，其中所述进料氨进料到所述光催化反应器。
18.根据权利要求15或16所述的方法，其进一步包括经由H2和N2膜分离器从所述光催化反应器分离产物流，从而产生分离的H2和N2产物流。
19.一种光催化氨分解反应器系统，其包括：
20.一种光催化反应器系统，其包括：
21.根据权利要求20所述的光催化反应器系统，其中所述冷却剂是水。
22.根据权利要求20或21所述的光催化反应器系统，其进一步包括多个气液分离器以从所述产物气体除去液氨，其中所述液氨返回到所述氨再循环回路。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种系统，其包括：
2.一种系统，其包括：
3.根据权利要求1或2所述的系统，其仅包括位于所述光催化反应器的入口之前的进料流中的单个压缩机，所述压缩机在范围从约20℃至132.4℃的临界温度的温度下将氨气压缩到范围从约1巴至113.4巴的临界压力的压力，从而消除了对第二压缩机的需要。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其还包括用于在升高的温度和升高的压力下贮存进料氨的单壁罐，所述升高的温度在包括其上端的环境温度的范围内，所述升高的压力为高达113.4巴的临界压力，所述升高的温度和升高的压力由此消除了对用于冷却光反应器中的led的循环冷却剂的冷却的需要，所述升高的温度和升高的压力也由此消除了所述罐为双壁的需要，所述升高的温度和升高的压力导致所述罐中产生的氨蒸汽量减少，从而降低压缩机负荷。
5.根据权利要求4所述的系统，其中降低的压缩机负荷允许省略顶部压缩系统。
6.根据权利要求5所述的系统，其还包括具有位于光反应器之后的产物流中的级间冷却的多级压缩机。
7.根据权利要求1或2所述的系统，其还包括用于在约-33℃至20℃的温度范围和范围约从大气压至113.4巴的临界压力的压力下贮存进料氨的罐，从而消除了对一个或两个下游压缩机的需要，其中所述进料氨供给到所述光催化反应器。
8.根据权利要求1或2所述的系统，其中将来自所述光催化反应器的产物流直接提供到氨洗涤器，而不作用于压缩机、冷凝器或两相分离器，从而产生作为氨分解的副产物的氢氧化铵。
9.根据权利要求1或2所述的系统，其进一步包括氨洗涤器以直接接收来自所述光催化反应器的产物流，而无需应用任何压缩机、冷凝器或洗涤器，从而产生作为副产物的氢氧化铵。
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【专利技术属性】
技术研发人员：S·卡提瓦达，S·沙赫，S·A·加德兹，J·M·查普曼，H·罗巴贾齐，M·格洛斯，
申请(专利权)人：融合等离子公司，
类型：发明
国别省市：
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