本发明专利技术提供一种制氢与合成氨耦合的装置系统及方法，所述装置系统包括氢气纯化单元、合成氨单元和能量转移单元；所述能量转移单元用于回收所述合成氨单元中产生的能量，并将回收所得能量转移至所述氢气纯化单元中进行再利用。所述方法包括利用氢气作为介质将合成氨环节产生的能量转移至氢气纯化环节。本发明专利技术提供的装置系统将制氢工艺与合成氨工艺进行了深度耦合，降低了系统的装置能耗，减少了系统的能量损失，有利于大规模推广应用。有利于大规模推广应用。有利于大规模推广应用。
【技术实现步骤摘要】
一种制氢与合成氨耦合的装置系统及方法
[0001]本专利技术属于绿色化工
，涉及一种制氢与合成氨耦合的装置系统，尤其涉及一种制氢与合成氨耦合的装置系统及方法。
技术介绍
[0002]氢能因其具备高热值、零排放、无污染、应用广等诸多优势而逐步成为当前的研究热点。然而，由于氢气密度小、危险性高使其存在难储存、难运输的问题。而氨作为现代化工和农业生产最基础的原料之一，储存和运输则相对容易，且其生产工艺一般为采用氢气和氮气发生合成反应制得。因此，利用氢气合成氨是解决氢能储运难题的有效方法之一。
[0003]对此，有些技术人员将电解水制氢技术与合成氨技术相结合，并耦合清洁能源发电，在实现零碳排放制氢的同时，以液氨的形式对氢能进行储运，从而有效解决了氢能储运难的问题。
[0004]然而，上述技术虽然实现了将制氢与合成氨工艺相结合以将氢气转化为氨，但只是将制氢系统制得的氢气作为原料气来合成氨，并未对两种工艺和两套系统作进一步耦合与优化，使得装置能耗较高且存在能量损失。
[0005]由此可见，如何提供一种制氢与合成氨耦合的装置系统及方法，实现制氢工艺与合成氨工艺的深度耦合，从而降低系统的装置能耗，减少系统的能量损失，成为了目前本领域技术人员迫切需要解决的问题。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于提供一种制氢与合成氨耦合的装置系统及方法，所述装置系统将制氢工艺与合成氨工艺进行了深度耦合，降低了系统的装置能耗，减少了系统的能量损失，有利于大规模推广应用。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种制氢与合成氨耦合的装置系统，所述装置系统包括氢气纯化单元、合成氨单元和能量转移单元。
[0009]所述能量转移单元用于回收所述合成氨单元中产生的能量，并将回收所得能量转移至所述氢气纯化单元中进行再利用。
[0010]本专利技术提供的装置系统通过设置能量转移单元，以便将合成氨单元产生的能量转移至氢气纯化单元进行再利用，实现了制氢工艺中的氢气纯化工艺与合成氨工艺之间的深度耦合，从而降低了系统的装置能耗，减少了系统的能量损失，有利于大规模推广应用。
[0011]优选地，所述氢气纯化单元包括氢气气液分离器和干燥塔。
[0012]优选地，所述合成氨单元包括氨合成器与氨气液分离器。
[0013]优选地，所述氨合成器用于进行合成氨反应以生成反应气。
[0014]优选地，所述氨气液分离器用于对所述反应气进行气液分离以生成循环气。
[0015]优选地，所述能量转移单元包括热量转移子单元和/或冷量转移子单元。
[0016]优选地，所述热量转移子单元用于将所述反应气的热量转移至所述干燥塔中以进行干燥塔的加热再生。
[0017]优选地，所述冷量转移子单元用于将所述循环气的冷量转移至所述干燥塔中以进行干燥塔的冷塔处理。
[0018]优选地，所述热量转移子单元包括反应气
‑
纯化再生气换热器。
[0019]优选地，所述冷量转移子单元包括纯化再生气
‑
循环气换热器。
[0020]可选地，所述反应气
‑
纯化再生气换热器的出口和冷流入口分别连接于所述干燥塔，热流入口连接于所述氨合成器，以便利用纯化后的氢气作为介质将合成氨环节产生的热量转移至氢气纯化环节。
[0021]可选地，所述纯化再生气
‑
循环气换热器的出口和热流入口分别连接于所述干燥塔，冷流入口连接于所述氨气液分离器，以便利用纯化后的氢气作为介质将合成氨环节产生的冷量转移至氢气纯化环节。
[0022]可选地，所述反应气
‑
纯化再生气换热器的出口连接于所述干燥塔，冷流入口连接于所述氢气气液分离器，热流入口连接于所述氨合成器，以便利用纯化前的氢气作为介质将合成氨环节产生的热量转移至氢气纯化环节。
[0023]可选地，所述纯化再生气
‑
循环气换热器的出口连接于所述干燥塔，冷流入口连接于所述氨气液分离器，热流入口连接于所述氢气气液分离器，以便利用纯化前的氢气作为介质将合成氨环节产生的冷量转移至氢气纯化环节。
[0024]本专利技术中，所述热量转移子单元还包括反应气
‑
混合气换热器，用于将所述反应气的热量转移至原料混合气以进行后续氨合成反应。
[0025]本专利技术中，所述冷量转移子单元还包括反应气
‑
循环气换热器，用于将所述循环气的冷量转移至反应气以进行后续气液分离。
[0026]优选地，所述装置系统还包括制氢单元。
[0027]优选地，所述制氢单元包括可再生能源供电子单元和电解槽。
[0028]优选地，所述可再生能源供电子单元用于向所述装置系统提供所需的电能。
[0029]优选地，所述电解槽用于向所述氢气纯化单元提供氢气。
[0030]本专利技术中，所述可再生能源供电子单元的电能来源包括风力发电、光伏发电或水力发电中的任意一种或至少两种的组合。
[0031]第二方面，本专利技术提供一种采用如第一方面所述装置系统进行制氢与合成氨耦合的方法，所述方法包括：利用氢气作为介质将合成氨环节产生的能量转移至氢气纯化环节。
[0032]优选地，所述氢气包括纯化前的氢气和/或纯化后的氢气。
[0033]优选地，所述能量的转移方式包括热量转移和/或冷量转移。
[0034]优选地，所述热量转移包括：利用氢气作为介质将合成氨环节中反应气的热量转移至氢气纯化环节进行干燥塔的加热再生。
[0035]优选地，所述冷量转移包括：利用氢气作为介质将合成氨环节中循环气的冷量转移至氢气纯化环节进行干燥塔的冷塔处理。
[0036]优选地，所述氢气在能量转移后作为合成氨环节的原料气进行合成氨反应。
[0037]相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
[0038]本专利技术提供的装置系统通过设置能量转移单元，以便将合成氨单元产生的能量转
移至氢气纯化单元进行再利用，实现了制氢工艺与合成氨工艺之间的深度耦合，从而降低了系统的装置能耗，减少了系统的能量损失，有利于大规模推广应用。
附图说明
[0039]图1是本专利技术提供的装置系统示意图；
[0040]图2是本专利技术提供的方法流程图；
[0041]图3是实施例1提供的装置系统中制氢单元的流程示意图；
[0042]图4是实施例1提供的装置系统中氢气纯化单元、合成氨单元和能量转移单元的流程示意图。
[0043]其中：10
‑
制氢单元；11
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电源；12
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电解槽；13
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氧气气液分离器；14
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氢气气液分离器；15
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氧气气水分离器；16
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第一氢气气水分离器；17
‑
纯水罐；20
‑
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种制氢与合成氨耦合的装置系统，其特征在于，所述装置系统包括氢气纯化单元、合成氨单元和能量转移单元；所述能量转移单元用于回收所述合成氨单元中产生的能量，并将回收所得能量转移至所述氢气纯化单元中进行再利用。2.根据权利要求1所述的装置系统，其特征在于，所述氢气纯化单元包括氢气气液分离器和干燥塔；所述合成氨单元包括氨合成器与氨气液分离器；所述氨合成器用于进行合成氨反应以生成反应气；所述氨气液分离器用于对所述反应气进行气液分离以生成循环气。3.根据权利要求2所述的装置系统，其特征在于，所述能量转移单元包括热量转移子单元和/或冷量转移子单元；所述热量转移子单元用于将所述反应气的热量转移至所述干燥塔中以进行干燥塔的加热再生；所述冷量转移子单元用于将所述循环气的冷量转移至所述干燥塔中以进行干燥塔的冷塔处理。4.根据权利要求3所述的装置系统，其特征在于，所述热量转移子单元包括反应气
‑
纯化再生气换热器，所述冷量转移子单元包括纯化再生气
‑
循环气换热器；所述反应气
‑
纯化再生气换热器的出口和冷流入口分别连接于所述干燥塔，热流入口连接于所述氨合成器；所述纯化再生气
‑
循环气换热器的出口和热流入口分别连接于所述干燥塔，冷流入口连接于所述氨气液分离器。5.根据权利要求3所述的装置系统，其特征在于，所述热量转移子单元包括反应气
‑
纯化再生气换热器...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐超，贾国亮，邓成，孟欣，
申请(专利权)人：阳光氢能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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