一种基于可再生能源制氢的绿色能源化工系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于可再生能源制氢的绿色能源化工系统，包括燃煤发电系统及可再生能源发电系统，可再生能源发电系统与所述燃煤发电系统耦合；可再生能源发电系统包括太阳能发电系统、风能发电系统及生物质能源系统；燃煤发电系统用于产生电能并对接二氧化碳捕集、利用和埋存系统；生物质能源系统用于将生物质能转化为电能或通过气化转化为氢能；燃煤发电系统、可再生能源发电系统产生的电能用于空分、电解水制氢，得到氢、氧、氮元素，并构建电能与氢能互补、储电与储氢互补的耦合系统。本发明专利技术将发电、制氢、空分、减排等环节有机结合，提供氢、氧、氮、碳等四种基础化工元素，进而生产合成氨、化肥、氨基酸、甲醇、烯烃等化工产品。烯烃等化工产品。烯烃等化工产品。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可再生能源制氢的绿色能源化工系统


[0001]本专利技术涉及能源
，尤其涉及一种基于可再生能源制氢的绿色能源化工系统。

技术介绍

[0002]现有可再生能源制氢的绿色能源化工系统具有如下技术缺陷：
[0003](1)可再生能源制氢与可再生能源空分的技术尚未整合，没有打通由可再生能源联合提供氢、氧、氮的技术路径。由氢、氮进一步通过合成氨制取化肥、氨基酸等，推动低碳农业的路径尚未打通；
[0004](2)火力发电低碳化改造技术中，富氧燃烧技术需要大量氧气，而二氧化碳捕集利用埋存技术又产生大量二氧化碳。可再生能源空分可以为富氧燃烧提供氧气，而可再生能源制氢又可以与捕集的二氧化碳，经化工过程制取甲醇、烯烃等液体燃料、低碳材料和化工产品，进一步推动制造业，特别是可再生能源发电设备制造，进行产业链闭环。目前这些技术都缺少系统化连接整合。
[0005](3)氢电互补相关技术尚未完全成熟，将氢能用于燃料电池车，氢能冶金，市政燃气掺入氢能等方向，可以更好推动交通、冶金、市政等多个行业迈向碳中和。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种基于可再生能源制氢的绿色能源化工系统，针对现有技术不足，将发电、制氢、空分、减排等环节有机结合，提供氢、氧、氮、碳等四种基础化工元素，进而生产合成氨、化肥、氨基酸、甲醇、烯烃等化工产品，推动能源行业、电力行业、化工行业、材料行业、制造行业、冶金行业、交通行业、运输行业、市政服务、低碳农业、碳金融产业等全面迈向碳中和。
[0007]本专利技术提供了一种基于可再生能源制氢的绿色能源化工系统，包括燃煤发电系统及可再生能源发电系统，所述可再生能源发电系统与所述燃煤发电系统耦合；
[0008]所述可再生能源发电系统包括太阳能发电系统、风能发电系统及生物质能源系统；
[0009]其中，所述燃煤发电系统用于产生电能并对接二氧化碳捕集、利用和埋存系统，用以得到二氧化碳；
[0010]所述太阳能发电系统、风能发电系统用于将太阳能、风能转化为电能；
[0011]所述生物质能源系统用于将生物质能转化为电能或通过气化转化为氢能；
[0012]所述燃煤发电系统、太阳能发电系统、风能发电系统、生物质能源系统产生的电能用于空分、电解水制氢，得到氢、氧、氮元素，并构建电能与氢能互补、储电与储氢互补的耦合系统；所得氢能直接应用于燃料电池、氢能冶金、燃气管网掺氢领域；所得氧气直接应用于火电厂的富氧燃烧改造、医疗领域；所得氢、氧、氮、二氧化碳用于制取氨、甲醇、烯烃，并进一步制取化肥、氨基酸、装备材料。
[0013]进一步地，所述太阳能发电系统、风能发电系统、生物质能源系统产生的电能通过变压变流装置、电解槽、控制系统、辅助系统、缓冲系统制备氢气及氧气。
[0014]进一步地，所述生物质能源系统通过气化反应器，经CO变换、合成气净化、PSA提纯得到氢气。
[0015]进一步地，所述生物质能源系统通过气化反应器，经CO变换、合成气净化、得到二氧化碳及硫化氢，所述二氧化碳用于与得到的氢气制备甲醇，所述硫化氢用于制备硫磺。
[0016]借由上述方案，通过基于可再生能源制氢的绿色能源化工系统，具有如下技术效果：
[0017]1)基于可再生能源，将发电、制氢、空分、减排等环节有机结合，综合提供氢、氧、氮、碳等四种基础化工元素。
[0018]2)将可再生能源空分制氧、火电富氧燃烧、CCUS、二氧化碳制取甲醇烯烃、碳金融等碳链条有机连接。
[0019]3)生产合成氨、化肥、氨基酸、甲醇、烯烃等多样化工产品，从而推动多行业多产业迈向碳中和。
[0020]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
[0021]图1是本专利技术一实施例中绿色能化工系统应用示意图一；
[0022]图2是本专利技术一实施例中绿色能化工系统应用示意图二；
[0023]图3是本专利技术一实施例中绿色能化工系统应用示意图三。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0025]参图1至图3所示，本实施例提供了一种基于可再生能源制氢的绿色能源化工系统，包括燃煤发电系统及可再生能源发电系统，所述可再生能源发电系统与所述燃煤发电系统耦合；
[0026]所述可再生能源发电系统包括太阳能发电系统、风能发电系统及生物质能源系统；
[0027]其中，所述燃煤发电系统用于产生电能并对接二氧化碳捕集、利用和埋存系统，用以得到二氧化碳；
[0028]所述太阳能发电系统、风能发电系统用于将太阳能、风能转化为电能；
[0029]所述生物质能源系统用于将生物质能转化为电能或通过气化转化为氢能；
[0030]所述燃煤发电系统、太阳能发电系统、风能发电系统、生物质能源系统产生的电能用于空分、电解水制氢，得到氢、氧、氮元素，并构建电能与氢能互补、储电与储氢互补的耦合系统；所得氢能直接应用于燃料电池、氢能冶金、燃气管网掺氢等领域，推动交通、运输、冶金、市政、燃气等行业迈向碳中和；所得氧气直接应用于火电厂的富氧燃烧改造、医疗等领域，等领域。二氧化碳的削减为开展碳交易和碳金融提供了可能；所得氢、氧、氮、二氧化
碳用于制取氨、甲醇、烯烃等重要化工产品，并进一步制取化肥、氨基酸、装备材料，推动农业、医药、材料、化工等行业迈向碳中和。采用低碳材料生产可再生能源发电装备，还有助于构建完整的产业链闭环。
[0031]在本实施例中，所述太阳能发电系统、风能发电系统、生物质能源系统产生的电能通过变压变流装置、电解槽、控制系统、辅助系统、缓冲系统制备氢气及氧气。
[0032]在本实施例中，所述生物质能源系统通过气化反应器，经CO变换、合成气净化、PSA提纯得到氢气。
[0033]在本实施例中，所述生物质能源系统通过气化反应器，经CO变换、合成气净化、得到二氧化碳及硫化氢，所述二氧化碳用于与得到的氢气制备甲醇，所述硫化氢用于制备硫磺。
[0034]该基于可再生能源制氢的绿色能源化工系统，具有如下技术效果：
[0035]1)基于可再生能源，将发电、制氢、空分、减排等环节有机结合，综合提供氢、氧、氮、碳等四种基础化工元素。
[0036]2)将可再生能源空分制氧、火电富氧燃烧、CCUS、二氧化碳制取甲醇烯烃、碳金融等碳链条有机连接。
[0037]3)生产合成氨、化肥、氨基酸、甲醇、烯烃等多样化工产品，从而推动多行业多产业迈向碳中和。
[0038]以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，并不用于限制本专利技术，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可再生能源制氢的绿色能源化工系统，其特征在于，包括燃煤发电系统及可再生能源发电系统，所述可再生能源发电系统与所述燃煤发电系统耦合；所述可再生能源发电系统包括太阳能发电系统、风能发电系统及生物质能源系统；其中，所述燃煤发电系统用于产生电能并对接二氧化碳捕集、利用和埋存系统，用以得到二氧化碳；所述太阳能发电系统、风能发电系统用于将太阳能、风能转化为电能；所述生物质能源系统用于将生物质能转化为电能或通过气化转化为氢能；所述燃煤发电系统、太阳能发电系统、风能发电系统、生物质能源系统产生的电能用于空分、电解水制氢，得到氢、氧、氮元素，并构建电能与氢能互补、储电与储氢互补的耦合系统；所得氢能直接应用于燃料电池、氢能冶金、燃气管网掺氢领域；所得氧气直接应用于火电厂的富氧燃烧改...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勋奎，杨倩鹏，郝洪亮，朱鸿飞，雷振锋，
申请(专利权)人：中国大唐集团新能源科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：