本發(fā)明屬于合成氨，尤其涉及一種靈活補(bǔ)熱的綠氨合成系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、綠氨合成主要依賴于綠色制氨技術(shù)，這是一種利用可再生能源發(fā)電，通過電解水制氫及空氣分離制氮，再通過哈伯法合成氨的過程。這種技術(shù)被稱為“綠色制氨”或“可再生氨”，旨在通過全程使用可再生能源來減少傳統(tǒng)氨生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的碳排放。綠氨合成裝置，受風(fēng)光等新能源電力波動(dòng)性影響，會(huì)有較長(zhǎng)低負(fù)荷運(yùn)行區(qū)間。催化劑采用鐵基催化劑，低負(fù)荷運(yùn)行以及開車時(shí)，催化劑活性低，從而影響合成氨的生產(chǎn)效率。兩種運(yùn)行工況，一是開工時(shí)原料氣溫度較低，需短時(shí)間大量補(bǔ)熱；二是低負(fù)荷運(yùn)行情況(10％-35％)下長(zhǎng)時(shí)間少量補(bǔ)熱。亟需本領(lǐng)域技術(shù)人員提出一種能夠進(jìn)行補(bǔ)熱以激活或維持催化劑活性的綠氨合成系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供一種靈活補(bǔ)熱的綠氨合成系統(tǒng)，用于解決上述問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種靈活補(bǔ)熱的綠氨合成系統(tǒng)，包括：合成氣混合器、第一管線、第二管線、第三管線、開工電爐、氨合成塔、第四管線、鍋爐水換熱裝置、熱交換器、第五管線、冷卻裝置、氨分離器和液氮儲(chǔ)罐，所述合成氣混合器通過所述第一管線與所述熱交換器連通，所述熱交換器通過所述第二管線與所述氨合成塔的頂端連通，所述第三管線一端通過三通與所述第二管線連通，另一端與所述氨合成塔的頂端連通，所述開工電爐安裝在所述第三管線上，所述第四管線一端與所述氨合成塔的底端連通，另一端與所述熱交換器連通，所述鍋爐水換熱裝置安裝在所述第四管線上，所述第五管線一端與所述熱交換器連通，另一端與所述氨分離器連通，所述冷卻裝置安裝在所述第五管線上，所述氨分離器與所述液氮儲(chǔ)罐管線連通。

4、進(jìn)一步地，所述鍋爐水換熱裝置包括鍋爐水換熱器、鍋爐水給水管線和鍋爐水回水管線，所述鍋爐水換熱器安裝在所述第四管線上，所述鍋爐水給水管線一端與鍋爐連通，另一端與所述鍋爐水換熱器連通，所述鍋爐水回水管線一端與所述鍋爐水換熱器連通，另一端與鍋爐連通。

5、進(jìn)一步地，所述冷卻裝置包括氨冷器，所述氨冷器安裝在所述第五管線上。

6、進(jìn)一步地，所述冷卻裝置還包括冷交換器、第六管線和第七管線，所述冷交換器安裝在所述第五管線上，位于所述氨冷器之前，所述第六管線一端與所述氨分離器的頂端連通，另一端與所述冷交換器連通，所述第七管線一端與所述冷交換器連通，另一端與所述合成氣混合器連通。

7、進(jìn)一步地，所述冷卻裝置還包括氨合成水冷器，所述氨合成水冷器安裝在所述第五管線上，位于所述冷交換器之前。

8、本發(fā)明的有益效果在于：

9、本發(fā)明工況正常運(yùn)行時(shí)，開工電爐不需要向氨合成塔提供熱量；氨合成塔低負(fù)荷運(yùn)行工況，利用開工電爐對(duì)合成氨混合氣加熱，合成氨混合氣進(jìn)入氨合成塔進(jìn)行快速補(bǔ)熱；還能夠利用鍋爐水的余熱使用鍋爐水換熱器對(duì)氨合成之后的混合氣進(jìn)行換熱，加熱之后的氨合成混合器利用熱交換器對(duì)合成氨混合氣進(jìn)行換熱，再進(jìn)入氨合成塔進(jìn)行補(bǔ)熱；還可以同時(shí)開啟開工電爐和鍋爐水換熱器對(duì)合成氨混合氣進(jìn)行加熱，實(shí)現(xiàn)對(duì)氨合成塔的靈活補(bǔ)熱。

技術(shù)特征：

1.一種靈活補(bǔ)熱的綠氨合成系統(tǒng)，其特征在于，包括：合成氣混合器(1)、第一管線(2)、第二管線(3)、第三管線(4)、開工電爐(5)、氨合成塔(6)、第四管線(7)、鍋爐水換熱裝置、熱交換器(8)、第五管線(9)、冷卻裝置、氨分離器(10)和液氮儲(chǔ)罐(11)，所述合成氣混合器(1)通過所述第一管線(2)與所述熱交換器(8)連通，所述熱交換器(8)通過所述第二管線(3)與所述氨合成塔(6)的頂端連通，所述第三管線(4)一端通過三通與所述第二管線(3)連通，另一端與所述氨合成塔(6)的頂端連通，所述開工電爐(5)安裝在所述第三管線(4)上，所述第四管線(7)一端與所述氨合成塔(6)的底端連通，另一端與所述熱交換器(8)連通，所述鍋爐水換熱裝置安裝在所述第四管線(7)上，所述第五管線(9)一端與所述熱交換器(8)連通，另一端與所述氨分離器(10)連通，所述冷卻裝置安裝在所述第五管線(9)上，所述氨分離器(10)與所述液氮儲(chǔ)罐(11)管線連通。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靈活補(bǔ)熱的綠氨合成系統(tǒng)，其特征在于，所述鍋爐水換熱裝置包括鍋爐水換熱器(12)、鍋爐水給水管線(13)和鍋爐水回水管線(14)，所述鍋爐水換熱器(12)安裝在所述第四管線(7)上，所述鍋爐水給水管線(13)一端與鍋爐(20)連通，另一端與所述鍋爐水換熱器(12)連通，所述鍋爐水回水管線(14)一端與所述鍋爐水換熱器(12)連通，另一端與鍋爐(20)連通。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靈活補(bǔ)熱的綠氨合成系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻裝置包括氨冷器(15)，所述氨冷器(15)安裝在所述第五管線(9)上。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種靈活補(bǔ)熱的綠氨合成系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻裝置還包括冷交換器(16)、第六管線(17)和第七管線(18)，所述冷交換器(16)安裝在所述第五管線(9)上，位于所述氨冷器(15)之前，所述第六管線(17)一端與所述氨分離器(10)的頂端連通，另一端與所述冷交換器(16)連通，所述第七管線(18)一端與所述冷交換器(16)連通，另一端與所述合成氣混合器(1)連通。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種靈活補(bǔ)熱的綠氨合成系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻裝置還包括氨合成水冷器(19)，所述氨合成水冷器(19)安裝在所述第五管線(9)上，位于所述冷交換器(16)之前。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種靈活補(bǔ)熱的綠氨合成系統(tǒng)，屬于合成氨技術(shù)領(lǐng)域，包括：合成氣混合器、第一管線、第二管線、第三管線、開工電爐、氨合成塔、第四管線、鍋爐水換熱裝置、熱交換器、第五管線、冷卻裝置、氨分離器和液氮儲(chǔ)罐，合成氣混合器與熱交換器連通，熱交換器與氨合成塔頂端連通，第三管線分別與第二管線和氨合成塔頂端連通，開工電爐安裝在第三管線上，第四管線分別與氨合成塔底端連通和熱交換器連通，鍋爐水換熱裝置安裝在第四管線上，第五管線分別與熱交換器和氨分離器連通，冷卻裝置安裝在第五管線上，氨分離器與液氮儲(chǔ)罐管線連通。本發(fā)明能夠在受風(fēng)光等新能源電力波動(dòng)性影響，低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，對(duì)系統(tǒng)靈活補(bǔ)熱以以激活或維持催化劑活性。

技術(shù)研發(fā)人員：王升,李昌倫,李京光,劉大為,劉成良,鄧紅武,孫翔,楊哲林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：能建綠色氫氨新能源（松原）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26