一种深远海海上风电制备液氨的方法技术

本发明专利技术公开了一种深远海海上风电制备液氨的方法。它包括如下步骤：1)采用浮动式发电平台建立深远海的海上风力发电系统发电；2)将若干个海上风力发电系统发出的电通过电缆汇总到海上浮动式大型海上平台的配电柜；3)对净化后的海水和空气，采用配电柜中电进行电解，得到纯净的氢气和氧气；4)经PSA变压吸附分离空气获得的氮气经增压后与电解水单元出口气体氧气换热后温度升高，与电解水单元获得的氢气经换热增压后混合，混合物流进入合成氨单元；5)在合成氨单元中，催化，实现氢气和氮气转换合成氨；6)对合成氨采用氮膨胀液化工艺经氨液化单元液化后，即得到液态氨，储存在储存单元。本发明专利技术有效的解决了深远海海上风电储存和运输的问题。运输的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种深远海海上风电制备液氨的方法


[0001]本专利技术涉及一种深远海海上风电制备液氨的方法。

技术介绍

[0002]在低碳环保的大背景下，可再生能源资源越来越受到大家的关心和重视。其中，资源潜力巨大、技术日趋成熟的可再生能源
‑
风电产业快速发展。相比于陆上风电，海上风电特别是深远海海上风电具有发电量高、资源丰富、机组寿命长等优点，发展深远海海上风电对于保证国家能源安全和双碳目标的实现具有重要的现实意义和战略意义。随着我国海上风电装机量逐步提升，未来几年，海上风电将迎来跨越式发展。
[0003]另一方面，深远海海上风电具有间歇性和不确定性，如何实现深远海海上风电的储能调峰，特别是发电高峰期的风力消纳利用问题，是深远海海上风电急需解决的技术问题，其直接关系到深远海海上风电的经济性和产业的健康发展。因此，开发需一种海上风电利用的方法很有必要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种深远海海上风电制备液氨的方法。本专利技术提出海上风电制备液氨的方法，有效的解决了深远海海上风电储存和运输的问题，具有较好的经济效益和社会效益。
[0005]本专利技术提供了一种深远海海上风电制备液氨的方法，包括如下步骤：
[0006]1)采用浮动式发电平台建立深远海的海上风力发电系统发电；
[0007]所述浮动式发电平台通过4～12根支撑腿共同支撑，所述支撑腿安装在间距在5～300米的浮动底座平台上，所述浮动式底座平台采用海底缆绳固定；
[0008]2)将若干个所述海上风力发电系统发出的电通过电缆汇总到海上浮动式大型海上平台的配电柜；
[0009]所述海上浮动式大型海上平台内设置电解水单元、合成氨单元、氨液化单元和储存单元；所述海上浮动式大型海上平台通过4～20个海底缆绳通过单点系泊方式进行固定；
[0010]3)对净化后的海水和空气，采用所述海上浮动式大型海上平台上将所述配电柜中电通过所述电解水单元的高温燃料电解池进行电解，得到纯净的氢气和氧气；
[0011]4)经PSA变压吸附分离空气获得的氮气经增压后与所述电解水单元出口气体氧气换热后温度升高，与所述电解水单元获得的氢气经换热增压后混合，混合物流进入合成氨单元；
[0012]5)在所述合成氨单元中，采用稀土类氢化物作载体的钌基催化剂催化，实现氢气和氮气转换合成氨；
[0013]6)对所述合成氨采用氮膨胀液化工艺经氨液化单元液化后，即得到液态氨，储存在所述储存单元。
[0014]本专利技术，所述液态氨储存在所述储存单元，所述储存单元包括液氨罐，所述液氨罐
内液态氨经低温液氨运输船运。
[0015]上述的方法中，所述方法中还包括将海水经抽提和气液重力分离初步处理并增压后，进入反渗透膜单元制备得到所述净化后的海水，将所述净化后的海水与所述高温电解单元的出口氢气气体换热后，再经电加热后，进入所述高温燃料电池的步骤。
[0016]上述的方法中，步骤4)中所述PSA变压吸附分离得到氮气分为两股物流，其中一股物流与所述高温电解单元出口氧气物流换热后作为合成氨单元原料气，另一股物流经增压、节流后，作为步骤6)中所述合成氨液化冷源进入所述氨液化单元的换冷箱换热复温，经复温后氮气经海水冷却器冷却后，增压节流，持续为所述氨液化单元提供冷量。
[0017]上述的方法中，步骤1)中，所述深远海包括水深大于300米和/或距陆地距离大于100公里的海域；
[0018]所述海上风力发电系统发电的功率可为1MW～50MW，具体可为5MW、1MW～5MW、5MW～50MW或1MW～30MW；
[0019]所述支撑腿采用不锈钢材质制成，直径可为0.3～3米，具体可为1.2米、0.3～1.2米、1.2～3米、0.5～2米，长度可为30～1500米，具体可为600米、30～600米、600～1500米或100～1000米。
[0020]上述的方法中，步骤2)中，所述海上风力发电系统的数量可为1～100个，具体可为20、30个；
[0021]所述海底缆绳的长度可为200～50千米，具体可为1200米。
[0022]上述的方法中，步骤2)中，所述海上浮动式大型海上平台内设置的电解水单元、合成氨单元、氨液化单元和储存单元采用高度集成的橇块化设计。
[0023]上述的方法中，步骤3)中，所述高温燃料电解池为固体氧化物电解池，
[0024]所述电解的反应温度可为400～800℃，具体可为600℃、400～600℃、600～800℃或500～700℃；
[0025]上述的方法中，步骤4)中，经PSA变压吸附分离空气获得的氮气的体积浓度为80～99.9mol％；经所述增压后压力可为1～5MPa(具体可为5MPa)；所述温度升高到80～350℃(具体可为150℃、170℃或150～170℃)；所述混合物流的温度可为100～450℃(具体可为200℃、230℃或200℃～230℃)，压力可为2.5～50.0MPa(具体可为4.8MPa、5.8MPa或4.8MPa～5.8MPa)，所述氢气和所述氮气的体积比为1:0.2～6(具体可为3:1、3.2：1)。
[0026]上述的方法中，步骤5)中，所述合成氨单元中的催化条件如下：温度可为300～600℃(具体可为200℃、230℃或200℃～230℃)，压力可为1MPaG～50MPaG(具体可为4.8MPa、5.8MPa)，所述合成氨单元反应是低温反应；
[0027]上述的方法中，步骤5)中，所述稀土类氢化物作载体的钌基催化剂中稀土类氢化物包括LaH3‑
2x
O
x
和CeH3‑
2x
O
x
。
[0028]本专利技术中，步骤6)中，所述氮气物流经增压到3MPa经与空气换热和海水冷却器冷却到10℃、节流到100kPa、
‑
80℃后，作为氨液化冷源进入氨液化单元换冷箱换热复温。
[0029]上述的方法中，所述海上浮动式大型海上平台内设置海水净化单位和二级海水净化单元；
[0030]制备所述净化后的海水的处理如下：所述海水净化单位进行一级机械净化，降低海水浊度，防止细菌、藻类等微生物的生长；二级海水净化单元采用1～5级反渗透膜进行海
水净化，TDS含量从36000毫克/升降至50～450毫克/升左右。
[0031]本专利技术具有如下有益效果：
[0032]1、建立深远海的海上风力发电系统发电，具有发电时间长，单机功率大的特点，但由于深远海海上风电距离陆地较远，采用常规的高压电网输送方法，其经济性较差，同时也存在较大的安全性；而将海上风电制备液氨，有效的解决了深远海海上风电储存和运输的问题。
[0033]2、建立深远海的海上风力发电系统进行发电稳定且安全，并将海上风力发电系统发出的电通过电缆汇总到海上浮动式大型海上平台，这样有利于提高风能转化为电能的效率。
[0034]3、所述高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深远海海上风电制备液氨的方法，包括如下步骤：1)采用浮动式发电平台建立深远海的海上风力发电系统发电；所述浮动式发电平台通过4～12根支撑腿共同支撑，所述支撑腿安装在间距在5～300米的浮动底座平台上，所述浮动式底座平台采用海底缆绳固定；2)将若干个所述海上风力发电系统发出的电通过电缆汇总到海上浮动式大型海上平台的配电柜；所述海上浮动式大型海上平台内设置电解水单元、合成氨单元、氨液化单元和储存单元；所述海上浮动式大型海上平台通过4～20个海底缆绳通过单点系泊方式进行固定；3)对净化后的海水和空气，采用所述海上浮动式大型海上平台上将所述配电柜中电通过所述电解水单元的高温燃料电解池进行电解，得到纯净的氢气和氧气；4)经PSA变压吸附分离空气获得的氮气经增压后与所述电解水单元出口气体氧气换热后温度升高，与所述电解水单元获得的氢气经换热增压后混合，混合物流进入合成氨单元；5)在所述合成氨单元中，采用稀土类氢化物作载体的钌基催化剂催化，实现氢气和氮气转换合成氨；6)对所述合成氨采用氮膨胀液化工艺经氨液化单元液化后，即得到液态氨，储存在所述储存单元。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述海上风力发电系统的数量为3～200个；所述方法中还包括将海水经抽提和气液重力分离的初步处理并增压后，进入反渗透膜单元制备得到所述净化后的海水，将所述净化后的海水与所述高温电解单元的出口氢气气体换热后，再经电加热后，进入所述高温燃料电池的步骤。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中所述PSA变压吸附分离得到氮气分为两股物流，其中一股物流与所述高温电解单元出口氧气物流换热后作为合成氨单元原料气，另一股物流经增压、节流后，作为步骤6)中所述合成氨液化冷源进入所述氨液化单元的换冷箱换热复温，经复温后氮气经海水冷却器冷却后，增压节流，持续为所述氨液化单元提供冷量。4.根据权利要求1所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王秀林，隋依言，侯建国，姚辉超，戴若云，侯海龙，张雨晴，张瑜，卢璐，宋鹏飞，段品佳，伍思达，周树辉，梁威，
申请(专利权)人：中海石油气电集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：