【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及能源与化工处理，特别涉及一种超临界二氧化碳发电耦合氨醇联产系统及方法。
技术介绍
1、随着全球气候变化问题日益凸显，能源体系绿色低碳转型和绿色化工技术已经成为世界能源发展的主要方向。建立健全绿色低碳循环发展经济体系，促进经济社会发展全面绿色转型，有助于解决我国资源环境生态问题。
2、超临界二氧化碳发电技术是将临界点以上的二氧化碳流体作为流体工质，利用其高能量密度的特性来实现高效率发电的技术，具有系统简化、效率高、体积小、易于实现模块化组装等技术优势，具有良好的应用前景和研究价值。
3、氨是地球上所有食物和肥料的重要成分，也是很多药物和商业清洁用品中直接或间接的组成部分。甲醇是常见的有机化工原料，其应用遍及化工、制药、轻工、纺织及运输等多个领域。现在合成氨和合成甲醇的原料来源主要是石油，而石油资源本身又具有不可再生性，所以随着该类资源的不断减少，积极探寻其他合适的原料，解决能耗问题十分关键，并可以优化生态环境。
4、二氧化碳捕集是碳捕集、利用与封存技术的核心部分，而捕集能耗高是目前的技术瓶颈。将可再生能源电解水制取的绿氢与低温空气分离所得的氮气作为原料合成氨，并通过利用分流的二氧化碳和可再生能源电解水制取的绿氢作为原料合成甲醇，不仅可实现新能源的本地化有效消纳，也是化工绿色转型的重要途径，可显著降低化工行业的碳排放，规模化潜力巨大。
5、目前市面上缺少将二氧化碳发电、氨制备和甲醇制备三者系统耦合的相关设备，因此有必要提供一种超临界二氧化碳发电耦合氨醇联产系统及方法。p>
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术采取了如下技术方案：
2、一种超临界二氧化碳发电耦合氨醇联产系统，包括：
3、超临界二氧化碳发电系统，所述超临界二氧化碳发电系统包括空气分离装置、燃烧器、透平膨胀机、发电机、第二回热器、预冷器、水分离装置和二氧化碳压缩机，所述空气分离装置的氧气出口与燃烧器相连接，所述燃烧器设置有天然气进口，所述燃烧器依次连接有透平膨胀机、第二回热器、预冷器、水分离装置和二氧化碳压缩机，所述二氧化碳压缩机依次与第二回热器和燃烧器相连接，所述透平膨胀机连接有发电机；
4、氨制备系统，所述氨制备系统与所述空气分离装置的氮气出口相连接；
5、甲醇制备系统，所述甲醇制备系统与所述超临界二氧化碳发电系统相连接。
6、进一步的，所述天然气进口连接有天然气压缩机，所述天然气压缩机外接有天然气供给装置。
7、进一步的，所述空气分离装置的氧气出口与所述燃烧器之间设置有氧气压缩机。
8、进一步的，所述氨制备系统包括第一三通阀、第二三通阀、混合气体压缩机、第一回热器、氨合成装置和氨分离装置，所述第一三通阀的一个端口与所述空气分离装置的氮气出口相连接，另一个端口外接有氢气供给装置，所述第一三通阀未通入气体的一端与所述第二三通阀的一个端口相连接，所述第二三通阀未与第一三通阀连接的一个端口依次连接有混合气体压缩机、第一回热器和氨合成装置，所述氨合成装置的出气端依次与所述第一回热器和所述氨分离装置相连接，所述氨分离装置与所述第二三通阀的一个端口相连接。
9、进一步的，所述混合气体压缩机与所述氨合成装置之间连接有第一回热器，所述氨合成装置依次与所述第一回热器和所述氨分离装置相连接。
10、进一步的，所述水分离装置通过第五三通阀分别与二氧化碳压缩机和甲醇制备系统相连接，所述预冷器与所述甲醇制备系统相连接。
11、进一步的，所述甲醇制备系统包括压力调节阀、第三三通阀、氢气压缩机、第四三通阀、甲醇合成装置、甲醇分离装置和氢气供给装置，所述水分离装置通过第五三通阀与所述压力调节阀相连接，所述压力调节阀依次与所述第三三通阀、甲醇合成装置和甲醇分离装置相连接，氢气供给装置依次与预冷器和第四三通阀相连接，所述甲醇分离装置与所述第四三通阀的一个端口相连接，所述第四三通阀的另一端口与所述氢气压缩机的进口相连接，所述氢气压缩机的出口与第三三通阀的一个端口相连接。
12、进一步的，所述第三三通阀与所述甲醇合成装置之间连接有第三回热器，所述甲醇合成装置依次与所述第三回热器和所述甲醇分离装置相连接。
13、一种超临界二氧化碳发电耦合氨醇联产系统的联产方法，包括以下步骤：
14、二氧化碳发电：空气进入空气分离装置内进行气体分离，分离出的氧气经氧气压缩机压缩至指定压力后进入燃烧器内，与燃烧器内的通入的天然气一起燃烧，燃烧产生的高温气体与通入燃烧器的二氧化碳混合，形成的以二氧化碳为主的高温高压混合气体从燃烧器的出口进入透平膨胀机内进行做功发电，透平膨胀机的排气经第二回热器回收热量和预冷器降温及水分离装置分离其中的水分，然后经过第五三通阀分流，分流后二氧化碳经二氧化碳压缩机压缩至指定压力后流经第二回热器升温进入燃烧器内与氧气和天然气的燃烧产物混合后继续循环；
15、氨制备：空气进入空气分离装置内进行气体分离，分离出的氮气经第一三通阀与氢气混合，氮气、氢气的混合气体经第二三通阀与氨分离装置分离出的气体进一步混合后经混合气体压缩机压缩至指定压力，随后混合气体经第一回热器升温后进入氨合成装置反应生成氨，氨合成装置的出口与第一回热器的高温气体进口连接，混合气体经第一回热器降温后进入氨分离装置分离氨，分离氨后的混合气体随后流入第二三通阀与氢气、氮气混合后继续循环制氨；
16、甲醇制备：经第五三通阀分流后的二氧化碳经过压力调节阀调节压力后，流入第三三通阀与氢气按照一定比例混合；氢气经预冷器升温后与甲醇分离装置分离出的气体进一步混合后经氢气压缩机压缩至指定压力，随后进入第三三通阀与二氧化碳按一定比例混合；混合后的气体经第三回热器升温后进入甲醇合成装置反应生成甲醇，甲醇合成装置的出口与第三回热器的高温气体进口连接，混合气体经第三回热器降温后进入甲醇分离装置分离甲醇，分离甲醇后的混合气体随后流入第四三通阀与氢气混合后继续循环。
17、本专利技术的有益效果在于：
18、本专利技术提供的一种超临界二氧化碳发电耦合氨醇联产系统及方法，采用天然气为燃料，并通过富氧的燃烧方式，实现二氧化碳全捕集，以高能量密度的二氧化碳为工质在透平膨胀机中做功发电，提高热功转换效率，并且当工质处于超临界状态时，由于避免了工质相态的改变，减少了压缩功的消耗。
19、通过将富氧燃烧所需的空气分离装置分离出的氮气作为氨制备系统的氮气来源，不仅实现可分离氮气的本地化有效消纳，还可实现氨合成化工绿色生产。
20、通过将超临界二氧化碳发电系统收集的二氧化碳分流至甲醇制备系统，不仅解决了二氧化碳捕集能耗高的难题，同时实现二氧化碳的本地化有效利用，以及实现甲醇合成化工绿色生产。
21、通过合理的运行调控，可以实现发电、合成氨和合成甲醇的单模块及模块间的耦合运行和整个联产系统的同时运行，实现整个联产系统的净零排放及高经济性运行。
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1.一种超临界二氧化碳发电耦合氨醇联产系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳发电耦合氨醇联产系统，其特征在于，所述天然气进口连接有天然气压缩机，所述天然气压缩机外接有天然气供给装置。
3.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳发电耦合氨醇联产系统，其特征在于，所述空气分离装置的氧气出口与所述燃烧器之间设置有氧气压缩机。
4.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳发电耦合氨醇联产系统，其特征在于，所述氨制备系统包括第一三通阀、第二三通阀、混合气体压缩机、第一回热器、氨合成装置和氨分离装置，所述第一三通阀的一个端口与所述空气分离装置的氮气出口相连接，另一个端口外接有氢气供给装置，所述第一三通阀未通入气体的一端与所述第二三通阀的一个端口相连接，所述第二三通阀未与第一三通阀连接的一个端口依次连接有混合气体压缩机、第一回热器和氨合成装置，所述氨合成装置的出气端依次与所述第一回热器和所述氨分离装置相连接，所述氨分离装置与所述第二三通阀的一个端口相连接。
5.根据权利要求4所述的一种超临界二氧化碳发电耦合氨醇联产系统
6.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳发电耦合氨醇联产系统，其特征在于，所述水分离装置通过第五三通阀分别与二氧化碳压缩机和甲醇制备系统相连接，所述预冷器与所述甲醇制备系统相连接。
7.根据权利要求6所述的一种超临界二氧化碳发电耦合氨醇联产系统，其特征在于，所述甲醇制备系统包括压力调节阀、第三三通阀、氢气压缩机、第四三通阀、甲醇合成装置、甲醇分离装置和氢气供给装置，所述水分离装置通过第五三通阀与所述压力调节阀相连接，所述压力调节阀依次与所述第三三通阀、甲醇合成装置和甲醇分离装置相连接，氢气供给装置依次与预冷器和第四三通阀相连接，所述甲醇分离装置与所述第四三通阀的一个端口相连接，所述第四三通阀的另一端口与所述氢气压缩机的进口相连接，所述氢气压缩机的出口与第三三通阀的一个端口相连接。
8.根据权利要求7所述的一种超临界二氧化碳发电耦合氨醇联产系统，其特征在于，所述第三三通阀与所述甲醇合成装置之间连接有第三回热器，所述甲醇合成装置依次与所述第三回热器和所述甲醇分离装置相连接。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种超临界二氧化碳发电耦合氨醇联产系统的联产方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种超临界二氧化碳发电耦合氨醇联产系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳发电耦合氨醇联产系统，其特征在于，所述天然气进口连接有天然气压缩机，所述天然气压缩机外接有天然气供给装置。
3.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳发电耦合氨醇联产系统，其特征在于，所述空气分离装置的氧气出口与所述燃烧器之间设置有氧气压缩机。
4.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳发电耦合氨醇联产系统，其特征在于，所述氨制备系统包括第一三通阀、第二三通阀、混合气体压缩机、第一回热器、氨合成装置和氨分离装置，所述第一三通阀的一个端口与所述空气分离装置的氮气出口相连接，另一个端口外接有氢气供给装置，所述第一三通阀未通入气体的一端与所述第二三通阀的一个端口相连接，所述第二三通阀未与第一三通阀连接的一个端口依次连接有混合气体压缩机、第一回热器和氨合成装置，所述氨合成装置的出气端依次与所述第一回热器和所述氨分离装置相连接，所述氨分离装置与所述第二三通阀的一个端口相连接。
5.根据权利要求4所述的一种超临界二氧化碳发电耦合氨醇联产系统，其特征在于，所述混合气体压缩机与所述氨合成装置之间连接有第一回热器，所述氨合成装置依次与...
【专利技术属性】
技术研发人员：李京光，李福建，刘大为，刘旭，柴磊，李放，梁宁川，王熙博，
申请(专利权)人：中能建氢能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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