本發(fā)明涉及氨制備，具體地，涉及一種利用離網(wǎng)綠電的氨制備系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的合成氨工業(yè)是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的核心之一，自20世紀(jì)初哈伯法(haber-boschprocess)發(fā)明以來(lái)，這一工藝通過(guò)在高溫高壓條件下將氮?dú)夂蜌錃獯呋铣砂?，為全球農(nóng)業(yè)和化工產(chǎn)業(yè)提供了重要的基礎(chǔ)原料。然而，傳統(tǒng)合成氨生產(chǎn)依賴于化石能源，尤其是天然氣，這帶來(lái)了顯著的碳排放問(wèn)題。

2、在這一背景下，傳統(tǒng)合成氨工業(yè)的能源依賴和其環(huán)境影響成為亟需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種利用離網(wǎng)綠電的氨制備系統(tǒng)及方法，通過(guò)將離網(wǎng)綠電供電子系統(tǒng)和發(fā)電子系統(tǒng)相結(jié)合，為合成氨提供了一個(gè)自給自足、高效穩(wěn)定且環(huán)境友好的能源供應(yīng)系統(tǒng)，提高了能源利用效率，增強(qiáng)了氨制備系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本技術(shù)提供以下技術(shù)方案：

3、根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的第一方面，提供一種利用離網(wǎng)綠電的氨制備系統(tǒng)，包括離網(wǎng)綠電供電子系統(tǒng)、供氫子系統(tǒng)、空分制氮子系統(tǒng)、發(fā)電子系統(tǒng)、供電中心和氨合成子系統(tǒng)；

4、所述離網(wǎng)綠電供電子系統(tǒng)分別與所述供氫子系統(tǒng)和所述供電中心電連接，用于為所述供氫子系統(tǒng)和所述供電中心提供電能；

5、所述供氫子系統(tǒng)分別與所述發(fā)電子系統(tǒng)和所述氨合成子系統(tǒng)相連，用于為所述發(fā)電子系統(tǒng)和所述氨合成子系統(tǒng)提供氫氣；

6、所述空分制氮子系統(tǒng)分別與所述供電中心和所述氨合成子系統(tǒng)相連，用于為所述氨合成子系統(tǒng)提供氮?dú)猓?/p>

7、所述發(fā)電子系統(tǒng)、所述供電中心和所述氨合成子系統(tǒng)兩兩相連，所述發(fā)電子系統(tǒng)用于為所述供電中心提供電能，所述供電中心用于整合電能并將整合后的電能提供給所述氨合成子系統(tǒng)和所述空分制氮子系統(tǒng)，所述氨合成子系統(tǒng)用于為所述發(fā)電子系統(tǒng)提供氨。

8、進(jìn)一步地，所述供氫子系統(tǒng)包括制氫設(shè)備和儲(chǔ)氫設(shè)備；

9、所述離網(wǎng)綠電供電子系統(tǒng)與所述制氫設(shè)備電連接，用于為所述制氫設(shè)備提供電能，所述制氫設(shè)備與所述儲(chǔ)氫設(shè)備連通，用于為所述儲(chǔ)氫設(shè)備提供氫氣，所述儲(chǔ)氫設(shè)備分別與所述氨合成子系統(tǒng)和所述發(fā)電子系統(tǒng)連通，用于為所述氨合成子系統(tǒng)和所述發(fā)電子系統(tǒng)提供氫氣。

10、進(jìn)一步地，所述空分制氮子系統(tǒng)包括制氮設(shè)備和儲(chǔ)氮設(shè)備；

11、所述制氮設(shè)備分別與所述供電中心、所述氨合成子系統(tǒng)和所述儲(chǔ)氮設(shè)備相連，用于接收所述供電中心提供的電能以實(shí)現(xiàn)空分制氮工藝的運(yùn)行，并用于為所述氨合成子系統(tǒng)和所述儲(chǔ)氮設(shè)備提供氮?dú)?，所述?chǔ)氮設(shè)備與所述氨合成子系統(tǒng)連通，用于為所述氨合成子系統(tǒng)提供氮?dú)狻?/p>

12、進(jìn)一步地，所述離網(wǎng)綠電供電子系統(tǒng)包括離網(wǎng)綠電和儲(chǔ)電設(shè)備；

13、所述離網(wǎng)綠電分別與所述供氫子系統(tǒng)、所述供電中心和所述儲(chǔ)電設(shè)備電連接，用于為所述供氫子系統(tǒng)、所述供電中心和所述儲(chǔ)電設(shè)備提供電能；

14、所述儲(chǔ)電設(shè)備與所述供電中心電連接，用于為所述供電中心提供電能。

15、進(jìn)一步地，所述離網(wǎng)綠電為離網(wǎng)風(fēng)/光發(fā)電。

16、進(jìn)一步地，所述發(fā)電子系統(tǒng)采用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組。

17、根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的第二方面，提供一種利用離網(wǎng)綠電的氨制備方法，應(yīng)用于上述任意一項(xiàng)所述的利用離網(wǎng)綠電的氨制備系統(tǒng)，包括：

18、獲取所述離網(wǎng)綠電供電子系統(tǒng)產(chǎn)生的電能對(duì)應(yīng)的產(chǎn)生電能數(shù)據(jù)；

19、判斷所述產(chǎn)生電能數(shù)據(jù)能否同時(shí)滿足所述供氫子系統(tǒng)的制氫工藝、所述空分制氮子系統(tǒng)的空分制氮工藝和所述氨合成子系統(tǒng)的氨合成工藝的正常運(yùn)行；所述正常運(yùn)行指示預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的工藝的運(yùn)行指標(biāo)在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；

20、在所述產(chǎn)生電能數(shù)據(jù)不能同時(shí)滿足所述供氫子系統(tǒng)的制氫工藝、所述空分制氮子系統(tǒng)的空分制氮工藝和所述氨合成子系統(tǒng)的氨合成工藝的正常運(yùn)行的情況下，判斷所述產(chǎn)生電能數(shù)據(jù)能否滿足所述氨合成子系統(tǒng)的氨合成工藝的正常運(yùn)行；

21、在所述產(chǎn)生電能數(shù)據(jù)不能滿足所述氨合成子系統(tǒng)的氨合成工藝的正常運(yùn)行的情況下，判斷所述產(chǎn)生電能數(shù)據(jù)與所述離網(wǎng)綠電供電子系統(tǒng)儲(chǔ)存的電能對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)存電能數(shù)據(jù)之和能否滿足所述氨合成子系統(tǒng)的氨合成工藝的正常運(yùn)行；

22、在所述產(chǎn)生電能數(shù)據(jù)與所述儲(chǔ)存電能數(shù)據(jù)之和不能滿足所述氨合成子系統(tǒng)的氨合成工藝的正常運(yùn)行的情況下，判斷所述供氫子系統(tǒng)儲(chǔ)存的氫氣能否同時(shí)滿足為所述氨合成子系統(tǒng)和所述發(fā)電子系統(tǒng)提供氫氣，以實(shí)現(xiàn)氨合成工藝的正常運(yùn)行；

23、在所述供氫子系統(tǒng)儲(chǔ)存的氫氣能同時(shí)滿足為所述氨合成子系統(tǒng)和所述發(fā)電子系統(tǒng)提供氫氣的情況下，將所述離網(wǎng)綠電供電子系統(tǒng)產(chǎn)生的電能和儲(chǔ)存的電能提供至所述供電中心，并將所述供氫子系統(tǒng)儲(chǔ)存的氫氣提供給所述發(fā)電子系統(tǒng)，以使得所述發(fā)電子系統(tǒng)產(chǎn)生電能并將產(chǎn)生的電能提供至所述供電中心，以使得所述供電中心整合電能并將整合后的電能提供給所述氨合成子系統(tǒng)，以及將所述供氫子系統(tǒng)儲(chǔ)存的氫氣和所述空分制氮子系統(tǒng)儲(chǔ)存的氮?dú)馓峁┙o所述氨合成子系統(tǒng)，以使得所述氨合成子系統(tǒng)的氨合成工藝正常運(yùn)行。

24、進(jìn)一步地，所述方法還包括：

25、在所述產(chǎn)生電能數(shù)據(jù)與所述儲(chǔ)存電能數(shù)據(jù)之和能滿足所述氨合成子系統(tǒng)的氨合成工藝的正常運(yùn)行的情況下，將所述離網(wǎng)綠電供電子系統(tǒng)產(chǎn)生的電能和儲(chǔ)存的電能提供至所述供電中心，以使得所述供電中心整合電能并將整合后的電能提供給所述氨合成子系統(tǒng)，并在所述供電中心提供的電能超過(guò)所述氨合成子系統(tǒng)所需的電能的情況下，將剩余電能提供給所述空分制氮子系統(tǒng)，以使得所述空分制氮子系統(tǒng)通過(guò)空分制氮工藝產(chǎn)生氮?dú)猓⑺龉渥酉到y(tǒng)儲(chǔ)存的氫氣和所述空分制氮子系統(tǒng)產(chǎn)生和/或儲(chǔ)存的氮?dú)馓峁┙o所述氨合成子系統(tǒng)，以使得氨合成工藝正常運(yùn)行。

26、進(jìn)一步地，所述方法還包括：

27、在所述供氫子系統(tǒng)儲(chǔ)存的氫氣不能同時(shí)滿足為所述氨合成子系統(tǒng)和所述發(fā)電子系統(tǒng)提供氫氣的情況下，將所述離網(wǎng)綠電供電子系統(tǒng)產(chǎn)生的電能和儲(chǔ)存的電能提供至所述供電中心，并利用所述氨合成子系統(tǒng)為所述發(fā)電子系統(tǒng)提供氨，以使得所述發(fā)電子系統(tǒng)產(chǎn)生電能并提供至所述供電中心，進(jìn)而使得所述供電中心整合電能并將整合后的電能提供給所述氨合成子系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)利用所述供氫子系統(tǒng)儲(chǔ)存的氫氣和所述空分制氮子系統(tǒng)儲(chǔ)存的氮?dú)鉃樗霭焙铣勺酉到y(tǒng)提供氣體，以使得所述氨合成子系統(tǒng)的氨合成工藝以最小負(fù)荷工況運(yùn)行。

28、進(jìn)一步地，所述方法還包括：

29、在所述產(chǎn)生電能數(shù)據(jù)能滿足所述氨合成子系統(tǒng)的氨合成工藝的正常運(yùn)行的情況下，判斷所述產(chǎn)生電能數(shù)據(jù)與所述儲(chǔ)存電能數(shù)據(jù)之和能否同時(shí)滿足所述空分制氮子系統(tǒng)的空分制氮工藝和所述氨合成子系統(tǒng)的氨合成工藝的正常運(yùn)行；

30、在所述產(chǎn)生電能數(shù)據(jù)與所述儲(chǔ)存電能數(shù)據(jù)之和能同時(shí)滿足所述空分制氮子系統(tǒng)的空分制氮工藝和所述氨合成子系統(tǒng)的氨合成工藝的正常運(yùn)行的情況下，將所述離網(wǎng)綠電供電子系統(tǒng)產(chǎn)生的電能和儲(chǔ)存的電能提供至所述供電中心，以使得所述供電中心整合電能并將整合后的電能提供給所述氨合成子系統(tǒng)和所述空分制氮子系統(tǒng)，并將所述供氫子系統(tǒng)儲(chǔ)存的氫氣和所述空分制氮子系統(tǒng)產(chǎn)生的氮?dú)馓峁┙o所述氨合成子系統(tǒng)，以使得氨合成工藝正常運(yùn)行。

31、進(jìn)一步地，所述方法還包括：

32、在所述產(chǎn)生電能數(shù)據(jù)能同時(shí)滿足所述供氫子系統(tǒng)的制氫工藝、所述空分制氮子系統(tǒng)的空分制氮工藝和所述氨合成子系統(tǒng)的氨合成工藝的正常運(yùn)行的情況下，所述離網(wǎng)綠電供電子系統(tǒng)為所述供氫子系統(tǒng)提供電能，并通過(guò)所述供電中心為所述空分制氮子系統(tǒng)和所述氨合成子系統(tǒng)提供電能，以使得所述供氫子系統(tǒng)通過(guò)制氫工藝產(chǎn)生氫氣及所述空分制氮子系統(tǒng)通過(guò)空分制氮工藝產(chǎn)生氮?dú)獠⑻峁┙o所述氨合成子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)氨合成工藝；

33、判斷是否存在冗余電能；

34、在存在所述冗余電能的情況下，將一部分所述冗余電能儲(chǔ)存在所述離網(wǎng)綠電供電子系統(tǒng)中，同時(shí)利用另一部分所述冗余電能為所述供氫子系統(tǒng)和所述空分制氮子系統(tǒng)提供電能，以使得所述供氫子系統(tǒng)和所述空分制氮子系統(tǒng)能夠產(chǎn)生用于儲(chǔ)存的氣體。

35、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

36、本發(fā)明提供的利用離網(wǎng)綠電的氨制備系統(tǒng)，通過(guò)將離網(wǎng)綠電供電子系統(tǒng)和發(fā)電子系統(tǒng)相結(jié)合，為合成氨提供了一個(gè)自給自足、高效穩(wěn)定且環(huán)境友好的能源供應(yīng)系統(tǒng)，使其即使在偏遠(yuǎn)地區(qū)或電網(wǎng)不發(fā)達(dá)地區(qū)，也能為氨合成工藝提供穩(wěn)定的清潔能源，減少了碳排放，加快了碳循環(huán)，提高了能源利用效率，優(yōu)化了能源結(jié)構(gòu)和儲(chǔ)能及電力調(diào)節(jié)，降低了生產(chǎn)成本和環(huán)境污染，增強(qiáng)了氨制備系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，促進(jìn)了可持續(xù)發(fā)展，增加了經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)了工藝高效運(yùn)行；此外，該系統(tǒng)通過(guò)綜合離網(wǎng)綠電供電子系統(tǒng)、供氫子系統(tǒng)和發(fā)電子系統(tǒng)避免氨合成工藝停止運(yùn)行，有效避免了影響生產(chǎn)效率、損害設(shè)備壽命、增加生產(chǎn)成本和帶來(lái)安全隱患等問(wèn)題。

37、本發(fā)明還提供一種利用離網(wǎng)綠電的氨制備方法，該種利用離網(wǎng)綠電的氨制備方法應(yīng)用于上述利用離網(wǎng)綠電的氨制備系統(tǒng)，且該種利用離網(wǎng)綠電的氨制備方法因?yàn)榘松鲜隼秒x網(wǎng)綠電的氨制備系統(tǒng)的技術(shù)方案，因此具有相應(yīng)的技術(shù)效果。