【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1、全球对可再生能源和使用这种可再生能源产生绿色氢的关注，已经推动了将绿色氢转化为绿色氨的兴趣，原因是氨在数百或数千英里的距离上运输更简单。特别地，运输液态氢目前在商业上是不可能的，但是运输液态的氨目前是可行的。
2、为了在商业燃料电池中使用，根据反应，氨必须被转化回氢。
3、
4、这是一个吸热过程，即需要热量的过程，并且在催化剂上进行。该过程被称为裂化。产生的气体(或“裂化气体”)是氢(h2)和氮(n2)的组合。因为裂化反应是平衡反应，所以也存在一些残余的氨。目前，在裂化器的大多数应用中，氢+氮混合物原样使用。然而，由于氨对燃料电池来说可能是一种毒物，因此这种流在例如通过用水洗涤适当去除氨的情况下可以直接用于燃料电池。然而，如果氢用于运载工具加燃料，则氮的存在会对过程造成不利影响。运载工具加燃料系统的燃料被压缩到相当高的压力——高达900巴。这意味着在该过程中仅仅作为稀释剂的氮气也被压缩，造成能量消耗，占用储存体积，并且增加阳极气体吹扫需求，降低效率。因此，在氢用于运载工具加燃料的情况下，对氢+氮进行纯化是有益的。
5、小型裂化反应器或“裂化器”通常使用变压吸附(“psa”)装置来分离裂化气体，回收氢并产生psa尾气(或废气)。然而，这些裂化器通常是电加热的，并且psa尾气通常排放到大气中。
6、与从蒸汽甲烷重整(smr)反应器生产氢中常见的情况一样，可以使用psa纯化氮+氢。裂化反应在填充有催化剂的管中进行，该管通过炉从外部加热(参见gb1142941)
7、gb1142941公开了一种用于由氨制造城市煤气的方法。氨被裂化，并且裂化气体用水洗涤以去除残余的氨。然后，使纯化的氢/氮混合物富含丙烷和/或丁烷蒸汽，以产生用于分配的城市煤气。
8、us6835360a公开了一种吸热催化反应设备，用于将烃原料和甲醇转化成有用的气体，例如氢和一氧化碳。该设备包括与辐射燃烧室结合的管状吸热催化反应器。所得的裂化气体在通过气体调节系统之后直接用于燃料电池。
9、gb977830a公开了一种用于裂化氨以生产氢的方法。在该方法中，通过使裂化气体通过吸附氮的分子筛床，将氢与氮分离。然后将氮从床中排出，并且可以将其储存在保持器中。
10、jp5330802a公开了一种氨裂化法，其中氨与氨分解催化剂在10kg/cm2(或约9.8巴)的压力和300至700℃的温度下接触。使用psa装置从裂化气体中回收氢。该参考文献提到解吸的氮可以用于促进上游过程，但是没有提供细节。
11、us2007/178034a公开了一种方法，其中氨和烃原料的混合物在600℃和3.2mpa(或约32巴)下通过燃烧蒸汽重整器，在燃烧蒸汽重整器中它转化成含有约70体积％氢的合成气。合成气在变换反应中富含氢，冷却并且去除冷凝物。将所得的气体进料至psa系统，以产生具有99体积％或更多氢的纯化的氢产品。来自psa系统的废气作为燃料被进料到燃烧蒸汽重整器。
12、cn111957270a公开了一种方法，其中氨在炉内的管式反应器中裂化。裂化气体通过吸附分离以产生氢气和富氮废气。使用裂化气体、氢产品气体和/或废气的组合似乎满足了炉的燃料需求。
13、通常需要改进的由氨生产氢的方法，并且特别需要在能量消耗方面更有效和/或具有更高水平的氢回收和/或减少或消除燃烧化石燃料的需求的方法。
14、在本专利技术的实施方案的以下讨论中，除非另有说明，否则给出的压力是绝对压力。
技术实现思路
1、根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于从源自可再生氢源的氨中回收可再生氢的方法，包括：
2、提供源自可再生氢源的液态氨进料；
3、对所述液态氨进料进行加压；
4、通过与一种或多种热流体的热交换来加热(和任选地蒸发)所述液态氨进料，以产生经加热氨；
5、在炉中燃烧一次燃料以加热含催化剂的反应器管并且形成烟道气；
6、将所述经加热氨供应到所述含催化剂的反应器管中，以使氨裂化成含有氢气、氮气和残余氨的裂化气体；以及
7、在第一psa装置中纯化所述裂化气体或由其衍生的贫氨气体，以产生第一psa尾气和包含第一氢气的可再生氢产品气体；
8、其中所述一种或多种热流体包括所述烟道气和/或所述裂化气体；
9、其中根据需要用包含至少一部分所述第一psa尾气和/或由其衍生的psa尾气的二次燃料补充一次燃料；
10、其中氢从所述第一psa尾气的任何剩余部分回收到所述可再生氢产品气体中；并且
11、其中通过调节所述二次燃料与所述一次燃料的比率来改变所述方法的总碳强度值，使得所述可再生氢产品气体的总碳强度值保持低于预定值。
12、碳强度(ci)可以被定义为在生产的可再生氢中包含的每单位能量排放的按重量计的二氧化碳的量。具体而言，基于可再生氢产品的较低热值，将其报道为每兆焦耳(mj)氢的二氧化碳的克(g)数，即g co2/mj h2。碳强度可以用作燃料“绿色”程度的量度。氢燃料的总碳强度由若干部分构成。这些包括与将可再生氢转化为氨进行运输相关的碳强度；与将氨进料从可再生氢源运送和运输到可再生氢通过裂化从氨载体中释放的点相关的二氧化碳的量；裂化氨所需的燃料；与用于操作工厂的电力相关的二氧化碳的量；以及与分配产品氢相关的二氧化碳的量。
13、随着越来越多的可再生能源被添加到电网中，电力生产的碳强度降低，并且随着船舶、卡车和其他运输工具的碳强度降低(例如，通过使用可再生氨作为燃料，或氢燃料电池，或用可再生电力充电的电池)，通过氨裂化产生的氢燃料的碳强度也将降低。随着整个链的碳强度降低，可再生氢的回收可以增加，从而降低氢的成本，同时允许控制可再生氢产品的碳强度值。
14、表述“本方法的总碳强度值”是指由该方法的基本特征定义的用于从氨中回收可再生氢的方法的碳强度，并且任选地包括本文所述的方法的任何或所有任选的特征。
15、表述“可再生氢产品气体的总碳强度值”是氢产品气体的碳强度，包括本专利技术的方法上游和下游的整个供应链以及本专利技术的方法本身。
16、专利技术人已经认识到，通过调节二次燃料与一次燃料的比率，可以控制裂化法的碳强度值，使得可再生氢产品气体的总碳强度值保持低于预定值。预定值可以是如由国家法规规定的。例如，european red iidirective要求标记为“可再生氢”的氢必须具有不大于28.2g co2/mj h2的碳强度，英国的限制为32.9g co2/mj h2。
17、与将可再生氢转化为氨以及将氨分配到回收地点再转化为可再生氢相关的碳强度值可能消耗10至20g co2/mj h2，在超过规定限制之前，仅为回收过程的碳强度留下相对小的余量。
18、该方法的总碳强度值也可以通过在较低温度下操作裂化反应器来降低，以便增加氨泄漏，减少氨向氢的转化，并且增加用作燃料的ps本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于从源自可再生氢源的氨中回收可再生氢的方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第二燃料包含所述第二PSA尾气。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的方法，其中所述可再生氢产品气体包含所述第一氢气和所述第二氢气。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述一次燃料由大于0至100％的所述第一PSA尾气补充。
7.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其中用0至100％的所述第一PSA尾气补充所述一次燃料。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述一次燃料包括氨、氢和甲烷中的一种或多种。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述一次燃料是天然气或沼气。
10.一种用于从源自可再生氢源的氨中回收可再生氢的设备，包括：
11.根据权利要求10所述的设备，其中所述控制系统自动调节所述二次燃料与所述一次燃料的比率。
12.根据权利要求10或权利
13.根据权利要求10或权利要求11所述的设备，包括：
14.根据权利要求13所述的设备，其中所述第一氢气导管和所述第二氢气导管结合以形成可再生氢产品气体导管。
15.根据权利要求13或权利要求14所述的设备，其中所述第二PSA尾气导管将来自所述第二PSA装置的所述第二PSA尾气再循环到所述炉，任选地在通过所述热交换器之后。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于从源自可再生氢源的氨中回收可再生氢的方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第二燃料包含所述第二psa尾气。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的方法，其中所述可再生氢产品气体包含所述第一氢气和所述第二氢气。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述一次燃料由大于0至100％的所述第一psa尾气补充。
7.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其中用0至100％的所述第一psa尾气补充所述一次燃料。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述一次燃料包括氨、氢和甲烷中的一种或多种。
...【专利技术属性】
技术研发人员：V·怀特，E·L·小韦斯特，A·肖，S·C·萨洛韦，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：
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