复合设备制造技术

本发明专利技术提供一种复合型设备，其具有取得太阳能、并且利用取得的太阳能的一部分制造氢的制氢设备；储存由制氢设备制造的氢的储氢设备；和由空气制造氮的制氮设备，并将制造的氢和氮向合成设备连续地供给。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及复合设备。
技术介绍
近年的地球温室化正越来越发展成深刻的事态。其主要原因可以认为是进入20 世纪，从作为能源而大量使用的石油、天然气等的化石燃料放出的大气中的二氧化碳(CO2)寸。另一方面，由于能量需求的增大，曾经被认为取之不尽的化石燃料的枯竭正变得 更加明确，价格以远超出预想的速度继续高涨。可以预想在不久的将来，人类已难以对化石 燃料能量有所期待。作为替代石油、天然气等的化石燃料能量的代替能量，现在正在研究煤能、生物 能、核能和太阳能等自然能。作为代替能量，利用煤能的场合，可认为通过煤的燃烧而放出大量的二氧化碳成 为问题。对此，曾提出了在燃烧时回收二氧化碳，并储存在地中的方案，虽然进行了较多的 研究，但关于长期的稳定的储存，尚有不切实性，并且适合于储存的场所也偏在。此外，可认 为二氧化碳的回收、输送、向地中的投入耗费较多的成本也成为问题。另外，煤燃烧还有可 能引起由硫氧化物(SOx)、烟雾等的发生导致的环境问题，这也成为问题。作为代替能的生物能，尤其是以乙醇为主的生物燃料，近年来非常地显露头角。然 而，来自植物的乙醇的生成和浓缩需要大量的能量，有时在能量效率上不利。此外，作为用 于生物燃料的原料，利用玉米、大豆、甘蔗等的场合，由于它们当然地也有作为食品和饲料 的用途，因此会使食品和饲料的价格高涨。所以，除巴西等特别的地区以外，不能够将生物 能作为实质的能源考虑。作为代替能的核能的利用，对于来自原子能发电站的放射性废物的处理，不能说 已找到充分的解决对策。而且，基于对核扩散的恐惧的反对意见也较多，因此不能期待世界 性的大进展。可以预想由于在长期中伴随原子反应堆老朽化，废反应堆增多，作为代替能的 核能的份额会减少。如上所述，煤能、生物能、核能中的任一种都不能说已解决了持续性和导致地球温 室化的二氧化碳发生的问题。因此作为理想的能源有太阳能。
技术实现思路
虽然太阳能是非常有力的代替能，但为了将其在社会活动中充分利用，成问题的 是⑴太阳能的能量密度低；以及⑵太阳能的储存和输送较困难。然而，通过解决⑵的 有关太阳能的储存和输送的课题，能够确保、能够利用沙漠等的广大的用地，由此能量密度 低便不成为问题。为了解决上述课题，必须将太阳能转换为储存和输送容易的化学能。虽然考虑了 种种的物质，但考虑到操作性、安全性、既有的基本设施的利用、作为能量的应用性，可以认为氨最适合。该氨的制造方法包括使用制氢设备取得太阳能，并且利用取得的太阳能的一 部分由水制造氢；使用制氮设备由空气制造氮；使用储氢设备储存由制氢设备制造的氢； 使用氨合成设备，由制造的氢和制造的氮连续地合成氨。附图说明以下参照附图对本专利技术进行说明图1是表示制氨设备的一例的图。图2是表示抛物面反射器(parabolic dish)型聚光装置的一例的图。图3是表示太阳塔(solar tower)型聚光装置的一例的图。图4是表示抛物面槽(parabolic trough)型聚光装置的一例的图。图5是表示制氢设备的一例的图。图6是表示储氢设备的一例的图。图7是表示储氢设备的另一例的图。图8是表示制氮设备的一例的图。图9是表示通过深冷分离而制造氮的制氮设备的一例的图。图10是表示氨合成设备的一例的图。图11是表示氨合成设备的另一例的图。图12是表示聚光量的一例的图。图13是表示进行氨制造量的计算和氨制造量的控制的控制装置的一例的图。图14是表示进行氨制造量的计算和氨制造量的控制的处理流程的图。图15是表示用于表示氨设备的物质收支的工艺流程的一例的图。图16是表示图15所示的工艺流程的物质收支的图。图17表示向氨合成设备400供给合成气体的复合设备的一例。具体实施例方式关于太阳能的储存和输送，作为能够由水、空气和太阳能制造、并且储存和输送容 易的液体燃料，可考虑氨(NH3)。另外，现在世界的氨生产量每年约1. 5亿吨，主要在肥料用途中大量使用。从这样 地在市场上大量地使用的业绩来看，也可认为氨具有充分的社会接受性。氨的物理特性接近于LPG，在常温下，在8个大气压左右下简单地液化，并且，关于 其储存和输送，有充分的业绩，不会成为特别的问题。另外，氨被定义为不燃性物质，难以着 火，即使着火，燃烧速度也慢，可燃范围也窄，因此可认为其操作性不会成为特别的问题。氨的能量密度是汽油的一半左右，与甲醇大致相同，但在理论混合比下的放热量， 与汽油同等，作为燃料也可充分用于移动体。此外，由罐车等送到远距离地的火力发电站， 能够代替天然气、煤而燃烧，该场合下的效率，在理论上可以认为超过天然气、汽油。在氨的燃烧方面，能够进行由下述的式1表示的燃烧反应。2NH3+3/202 — N2+3H20+ (放热量) (式 1)即，在氨的燃烧中，不生成二氧化碳，因此，没有地球温室化的问题。以下参照附图对实施方式进行说明。用图1说明利用太阳能合成氨的制氨设备的一例。如图1所示，制氨设备10具有 制氢设备100、储氢设备200、制氮设备300和氨合成设备400。制氢设备100是取得太阳能，并且利用取得的太阳能由水制造氢的设备。由于制 氢设备100将太阳能作为用于制氢的能源使用，因此在辐射太阳能的白天进行制氢的运 行，在没有太阳能辐射的夜间停止制氢的运行。制氮设备300是用于由空气制造成为氨合成设备400的合成气体的一部分的氮的 设备。制氮设备300不直接利用太阳能，而如后述那样地通过来自外部的电力或氢燃烧来 制造氮，因此通过来自外部的电力或氢的供给，能够不分昼夜地进行连续运行。氨合成设备400是由氢和氮合成氨的设备。氨合成设备400不分昼夜地连续地合 成氨。储氢设备200，是用于储存由制氢设备100所制造的氢，并且对氨合成设备400连 续地供给氢、以及根据情况对制氮制备300连续地供给氢的设备。这样，虽然制氢设备100在夜间停止制氢，但氨合成设备400不分昼夜地连续地 合成氨。使氨合成设备400相应于制氢设备100间歇地运行的场合，会产生由氨合成设备 400的开动工序和停止工序所导致的能量损失，因此，储氢设备200储存在白天由制氢设备 100所制造的氢的至少一部分，即使在夜间也对氨合成设备400供给储存的氢，由此制氨设 备10能够利用氨合成设备400连续地合成氨。通过氨合成设备的连续运行，能够降低如在 白天工作而在夜间停止那样的氨合成设备的间歇运行所产生的能量损失。以下，依次说明制氨设备10具有的各设备的详细情况。<制氢设备100>制氢设备100是取得太阳能，并且利用取得的太阳能的一部分制造氢的设备。<制氢设备100 (太阳能的取得)>作为取得太阳能的方法，除了简单地接收太阳光的方法以外，为了提高其能量密 度，还有进行聚光的方法。例如可以利用下述(Al) (A3)的聚光装置。(Al)抛物面反射器型图2是表示抛物面反射器型聚光装置的一例的图。图2中表示的抛物面反射器型 聚光装置，具有使太阳光20反射而进行聚光的碟状反射部141和接受聚光光的受光部142， 在受光部142取得太阳热能。由受光部142得到的太阳热能，由于温度高，因此可以直接驱 动斯特林发动机，也可以随意地利用如熔融金属钠之类的熔融碱金属、熔融盐、油、水蒸气 等的热介质使之移动到需要的场所。抛物面反射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氨制造方法，包括：取得太阳能，并且利用取得的太阳能的一部分采用制氢设备制造氢；采用制氮设备由空气制造氮；采用储氢设备储存由所述制氢设备制造的氢；采用氨合成设备由所述制造的氢和所述制造的氮连续地合成氨。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：中村德彦，杉浦敏贵，小畑充生，竹岛伸一，中西治通，饭田阳介，佐藤彰伦，
申请(专利权)人：中村德彦，杉浦繁贵，小畑充生，竹岛伸一，中西治通，饭田阳介，佐藤彰伦，
类型：发明
国别省市：JP[日本]