利用绿色来源的电制备氨的系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种利用绿色来源的电制备氨的系统。该系统包括：发电装置，用于提供绿色来源的电；电解水装置，用于利用发电装置提供的绿色来源的电通过电解水获得氢气和氧气；合成氨装置，用于利用电解水装置获得的氢气和氮气合成氨；氨吸收分离装置，用于利用氨吸收剂吸收分离合成氨装置合成的氨。本实用新型专利技术充分适应光伏电场等的实际情况，可采用较小的合成氨规模，以低压的方式在光伏电场原位合成氨，并采用吸附的方式将生产的氨从反应产物物料中吸附分离，在吸附饱和之后，可将吸附有氨的吸附剂集中到一起进行吸附剂再生和氨产品的提取，将合成氨的过程与分离得到氨产品的过程分开，为光伏等绿色来源电的应用提供了新的思路。的思路。的思路。

【技术实现步骤摘要】
利用绿色来源的电制备氨的系统


[0001]本技术涉及一种利用绿色来源的电制备氨的系统，属于电能利用


技术介绍

[0002]CO2大量排放及环境污染导致气候变暖及雾霾，威胁人类生存及民众健康，解决方法是能源脱碳化，减少化石能源消耗，特别是煤的消耗，开发和利用可再生能源，特别是水电、光伏和风电等绿色来源的电(简称：绿电)。
[0003]但电有其特点，它不像煤石油天然气等化石能源那样易储存，它必须生产、传输和利用同时在线，这一特点决定了电力作为能源必须考虑其时间维度的核心特性，协调如供电端、电网与消纳端三方的关系，力求做到同步，任何一方不协调将影响电力到全局。
[0004]光伏、风电与水电等绿电的生产在空间上常与消纳端不匹配，从而产生绿电的生产与传输和消纳之间的矛盾，如中国的光伏、风电水电资源主要分布在偏远地区，而消纳大量绿电的经济发达地区主要分布在人口稠密的地方，之间往往相距较远。
[0005]大量绿电的生产要么长距离输出，要么就地消纳，而长距离输出存在生产、传输和消纳三方协调问题，存在输出波动和难以消纳问题，因而绿电生产必须应对本地消纳及可控负荷波动这两大难题。
[0006]绿电生产现场储能，如光伏电调电场配储能，只能解决调峰及可控负荷，但难以解决消纳问题，况且目前的储能工业难以实现电力大规模的低成本储存。

技术实现思路

[0007]为解决上述技术问题，本技术的目的在于提供一种能够大量消耗绿色来源的电，利用绿电来进行各种工业原料的生产，能够在较低压力下实现氨的小规模生产的系统。
[0008]为达到上述目的，本技术提供了一种利用绿色来源的电制备氨的系统(为便于区分，以下称为：第一系统)，其中，该第一系统包括：
[0009]发电装置，用于提供绿色来源的电；
[0010]电解水装置，用于利用所述发电装置提供的绿色来源的电通过电解水获得氢气和氧气；
[0011]合成氨装置，用于利用所述电解水装置获得的氢气和氮气合成氨；
[0012]氨吸收分离装置，用于利用氨吸收剂吸收分离所述合成氨装置合成的氨。
[0013]在上述第一系统中，优选地，该第一系统还包括氨吸收剂再生装置，用于对吸收了氨的氨吸收剂进行再生并获得氨产品。
[0014]在上述第一系统中，优选地，该第一系统还包括氮气分离装置，用于从空气或烟气中分离得到氮气。通过该氮气分离装置可以从空气或烟气(例如发电厂烟气或锅炉烟气)中利用空分或变压吸附方法获得氮气，以用于合成氨。
[0015]在上述第一系统中，优选地，所述发电装置为光伏发电装置、风力发电装置或水力发电装置。
[0016]本技术提供了一种利用绿色来源的电制备氨的系统(为便于区分，以下称为：第二系统)，其中，该第二系统包括：
[0017]若干套发电装置，用于提供绿色来源的电；
[0018]若干套电解水装置，用于利用所述发电装置提供的绿色来源的电通过电解水获得氢气和氧气；
[0019]若干套合成氨装置，用于利用所述电解水装置获得的氢气和氮气合成氨；
[0020]若干套氨吸收分离装置，用于利用氨吸收剂吸收分离所述合成氨装置合成的氨；
[0021]氨吸附剂再生装置，分别与各套所述氨吸收分离装置连接，用于对吸收了氨的氨吸收剂进行再生并获得氨产品。
[0022]在上述第二系统中，优选地，该第二系统还包括若干个氨吸收剂运输装置，用于将吸收了氨的氨吸收剂运输到所述氨吸附再生装置。采用这种方式时，氨吸收剂在合成氨装置中进行合成氨产物的吸收分离，待完成吸收之后，采用氨吸收剂运输装置运输至氨吸附再生装置处进行再生。该氨吸收剂运输装置采用机动的工作方式，哪里有需要就去哪里工作，而无需一直在某一处合成氨装置处等待。
[0023]在上述第二系统中，优选地，该第二系统还包括若干套氮气分离装置，用于从空气中分离得到氮气。
[0024]在上述第二系统中，优选地，所述发电装置为光伏发电装置、风力发电装置和水力发电装置中的一种或两种以上的组合。
[0025]在上述第一系统及第二系统中，优选地，所述氮气分离装置为空气分离装置或变压吸附装置。
[0026]在上述第一系统及第二系统中，优选地，所述氨吸附分离装置为可移动式吸附分离装置。所述氨吸附剂装在可移动式吸附分离装置(例如可移动集装箱)中，吸附达到饱和容量后，离开氨生产现场转移到氨吸附再生装置再生处理，使氨吸附剂再生，同时获得氨气或液氨。
[0027]在上述第一系统及第二系统中，优选地，所述氨吸收剂再生装置为电加热N2再生设备或高压过热蒸汽再生设备。
[0028]在上述第一系统及第二系统中，优选地，所述电解水装置是采用碱性水电解工艺的装置，电耗为1方氢气约耗4.5
‑
5度电。通过碱性电解水工艺生产的氢气含有少量的氧杂质，需要进行工业化脱除，以防止合成氨铁催化剂失活，优选地，该系统还包括在合成氨之前，对生产的氢气进行脱氧处理的脱氧处理装置。所述脱氧处理装置是使氢气中的氧气体积浓度一般不高于0.1％。以重量百分比计，所述脱氧处理装置中的催化剂可以包括Pt或Pd 0.1
‑
5％，锰0.01
‑
1％，余量为载体。其中，所述载体优选为氧化铝。所述脱氧处理的条件可以控制为：温度为常温
‑
300℃，压力为常压
‑
15MPa，空速为1000
‑
15000h
‑1。
[0029]在上述第一系统及第二系统中，优选地，氨吸收分离装置中的氨吸收剂为活性炭和/或分子筛。其中，所述分子筛为HY和/或ZSM
‑
35，所述活性炭为比表面积大于1000m2/g的木质活性炭。
[0030]当采用第一系统时，可以按照以下方式进行：
[0031]利用发电装置进行发电，获得绿色来源的电；
[0032]将上述绿色来源的电输入电解水装置，通过电解水得到氢气和氧气，其中，氧气可
以排空，也可以进行进一步的利用；
[0033]将上述氢气输入合成氨装置，与氮气反应合成氨，其中，氮气可以通过氮气分离装置对空气进行空气或变压吸附获得；
[0034]将合成氨输入氨吸附分离装置，利用氨吸附剂将氨从反应物流中吸附分离出来；
[0035]将吸附了氨的氨吸附剂输入氨吸附剂再生装置进行再生，同时获得氨气或液氨。
[0036]当采用第二系统时，可以按照以下方式进行：
[0037]利用各套发电装置进行发电，获得绿色来源的电；
[0038]将上述绿色来源的电输入各套电解水装置，通过电解水得到氢气和氧气，其中，氧气可以排空，也可以进行进一步的利用；
[0039]将上述氢气输入各套合成氨装置，与氮气反应合成氨，其中，氮气可以通过氮气分离装置对空气进行空气或变压吸附获得；
[0040]将合成氨输入各套可移动式的氨吸附分离装置，利用氨吸附剂将氨从反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用绿色来源的电制备氨的系统，其特征在于，该系统包括：发电装置，能够提供绿色来源的电；电解水装置，能够利用所述发电装置提供的绿色来源的电通过电解水获得氢气和氧气；合成氨装置，能够利用所述电解水装置获得的氢气和氮气合成氨；氨吸收分离装置，能够利用氨吸收剂吸收分离所述合成氨装置合成的氨。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发电装置为光伏发电装置、风力发电装置或水力发电装置。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括氮气分离装置，用于从空气或烟气中分离得到氮气。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述氮气分离装置为空气分离装置或变压吸附装置。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述氨吸收分离装置为可移动式吸附分离装置。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括氨吸收剂再生装置，用于对吸收了氨的氨吸收剂进行再...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晖，徐春明，周恩泽，周红军，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：新型
国别省市：