【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于氨合成，特别是涉及一种柔性绿氨合成系统。
技术介绍
1、氢由于燃烧后既没有二氧化碳也没有其它有害污染物而被作为一种绿色能源受到广泛关注，氢能源替代传统的石油、煤炭等化石能源对环保具有非常积极的意义；绿氢，特指的是使用可再生能源(例如太阳能、风能、生物质能等)制取的氢气，它可以做到全生产周期无碳排，对温室气体的减排具有非常重要的意义。
2、现在工业上用氢气进行氨合成是在压力15.2-30.4mpa、温度400-520℃下进行，具体其是使氮气和氢气发生催化反应以进行合成制备氨气；对于现有的工业生产来说，氮气通过直接从空气分离获得，氢气通常采用化石能源制取，在目前全球减碳的背景下，绿色化工成为一种趋势，合成氨所需的氢气将由太阳能、风能等可再生能源进行电解水制得；但是太阳能、风能等存在一个间歇性和不稳定性，如正常情况下，太阳能白天有而夜晚没有；对于氨合成来说，催化剂的起活温度一般在400℃左右，利用氢气和氮气反应放热来一直维持氨合成塔的温度，使催化反应不间断；但是在夜间或无光照条件下，无法向氨合成系统供入氢气时，现有常采用加装大量的储氢罐和储电设施、停机或者利用电辅热来维持氨合成塔的温度；采用加装储氢罐和储电设施会增加项目总体投资，且储氢与储电都存在风险，储氢罐为重大危险源；采用停机方式，当再次启动时不仅需要消耗大量能量，同时频繁的启停设备，会影响设备的使用寿命；采用电辅热来维持氨合成塔的温度，需要消耗大量能量。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种柔性
2、为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、本专利技术为一种柔性绿氨合成系统，包括并联设置的合成塔a和合成塔b，以及用于向合成塔a和/或合成塔b内送入氢气氮气混合气的制氢单元和制氮单元，以及用于将合成塔a和/或合成塔b制备产出的混合气体进行处理并分离得到混合气和氨气的氨分离单元；还包括一储热单元，所述储热单元包括储热装置，所述储热装置的进气端连通设置在合成塔b内的第一换热夹层、第一换热夹层连通设置在合成塔a内的第二换热夹层、第二换热夹层连通氮气循环压缩机，所述储热装置的出气端连通一设置在碱液槽内的管状碱液加热器，所述管状碱液加热器连通氮气循环压缩机。
4、合成系统运行时包括待机状态和正常运行状态；
5、处于所述正常运行状态时，制氢单元和制氮单元所得气体经混合气压缩机送入合成塔b内，在合成塔b内完成反应后将制备产出的混合气体送入氨分离单元；同时氮气循环压缩机将氮气经第二换热夹层送入合成塔b内的第一换热夹层内进行升温换热后再回流至储热装置内进行换热储能，同时换热后的氮气经管状碱液加热器、氮气循环压缩机回流到第二换热夹层内；
6、处于所述待机状态时，制氢单元和制氮单元所得气体经混合气压缩机送入合成塔a内，在合成塔a内完成反应后将制备产出的混合气体送入氨分离单元；同时氮气循环压缩机将氮气经第二换热夹层送入合成塔b内的第一换热夹层内进行升温换热后再回流至储热装置内进行换热储能，同时换热后的氮气经管状碱液加热器、氮气循环压缩机回流到第二换热夹层内；并将制氢单元内的电解液通入碱液槽内进行保温。
7、进一步地，所述合成塔a和合成塔b的设计产能比为1：2-5。
8、进一步地，所述制氢单元和制氮单元均采用可再生能源发电系统供电；所述制氢单元包括电解槽的制氢装置，所述制氢装置产生的氢气纯化后经氢气压缩机送入氢气储罐内；所述制氮单元包括制氮装置，所述制氮装置产生的氮气经氮气压缩机送入氮气储罐内；所述氮气储罐和氢气储罐内存储的气体经混合气压缩机送入高温热交换器内，经高温热交换器换热后再送入合成塔a或合成塔b内。
9、进一步地，所述氨分离单元包括冷交换器，所述冷交换器的热媒进口连通合成塔a和合成塔b，其热媒出口连通在氨冷器的热媒进口；所述氨冷器的热媒出口连通氨分离器，所述氨分离器连通液氨储罐和冷交换器的冷媒进口，所述冷交换器的冷媒出口连通在混合气压缩机的进气端或出气端。
10、进一步地，所述氨冷器的冷媒进口和冷媒出口均连通冰机系统。
11、本专利技术具有以下有益效果：
12、本专利技术通过并联设置的合成塔a和合成塔b，基于光伏或风能产生的氢气和氮气供给量充足时，此时利用储热单元将合成塔a、b产生的热量进行收集；进而在基于光伏或风能产生的氢气和氮气供给量下降时，合成塔内合成氨反应产生的温度无法维持催化反应时，先利用储热单元对合成塔a进行加热进而控制合成塔a温度在催化剂起活温度以上，待氢气和氮气供应量稳定后，启动设计产能小的合成塔a，并利用合成塔a中氨合成产生的热量加热合成塔b达到催化剂起活温度，使合成塔b投入生产。
13、当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
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1.一种柔性绿氨合成系统，其特征在于：包括并联设置的合成塔A(11)和合成塔B(12)；
2.根据权利要求1所述的一种柔性绿氨合成系统，其特征在于，所述合成塔A(11)和合成塔B(12)的设计产能比为1：2-5。
3.根据权利要求1所述的一种柔性绿氨合成系统，其特征在于，所述制氢单元和制氮单元均采用可再生能源发电系统(20)供电；所述制氢单元包括电解槽的制氢装置(21)，所述制氢装置(21)产生的氢气纯化后经氢气压缩机(211)送入氢气储罐(212)内；所述制氮单元包括制氮装置(22)，所述制氮装置(22)产生的氮气经氮气压缩机(221)送入氮气储罐(222)内；
4.根据权利要求1所述的一种柔性绿氨合成系统，其特征在于，所述氨分离单元包括冷交换器(4)，所述冷交换器(4)的热媒进口连通合成塔A(11)和合成塔B(12)、其热媒出口连通在氨冷器(7)的热媒进口；
5.根据权利要求4所述的一种柔性绿氨合成系统，其特征在于，所述氨冷器(7)的冷媒进口和冷媒出口均连通冰机系统(8)。
【技术特征摘要】
1.一种柔性绿氨合成系统，其特征在于：包括并联设置的合成塔a(11)和合成塔b(12)；
2.根据权利要求1所述的一种柔性绿氨合成系统，其特征在于，所述合成塔a(11)和合成塔b(12)的设计产能比为1：2-5。
3.根据权利要求1所述的一种柔性绿氨合成系统，其特征在于，所述制氢单元和制氮单元均采用可再生能源发电系统(20)供电；所述制氢单元包括电解槽的制氢装置(21)，所述制氢装置(21)产生的氢气纯化后经氢气压缩机(211)送入氢气储罐(...
【专利技术属性】
技术研发人员：章文扬，
申请(专利权)人：安徽中科禾成绿色能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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