[发明专利]一种利用绿色来源的电的方法

说明书

本发明涉及一种利用绿色来源的电的方法。该方法包括以下步骤：利用绿色来源的电进行电解水制氢和氧气；使制备的氢气与氮气反应合成氨；利用氨吸收剂将氨从反应物流中脱除。本发明的技术方案充分适应光伏电场等的实际情况，采用较小的合成氨规模，以低压的方式在光伏电场原位合成氨，并采用吸附的方式将生产的氨从反应产物物料中吸附分离，然后在吸附饱和之后，将吸附有氨的吸附剂集中到一起进行吸附剂再生和氨产品(液氨或氨气)的提取，将合成氨的过程与分离得到氨产品的过程分开，为光伏等绿色来源电的应用提供了新的思路。

技术领域

本发明涉及一种利用绿色来源的电的方法，属于电能利用技术领域。

背景技术

CO₂大量排放及环境污染导致气候变暖及雾霾，威胁人类生存及民众健康，解决方法是能源脱碳化，减少化石能源消耗，特别是煤的消耗，开发和利用可再生能源，特别是水电、光伏和风电等绿色来源的电(简称：绿电)。

但电有其特点，它不像煤石油天然气等化石能源那样易储存，它必须生产、传输和利用同时在线，这一特点决定了电力作为能源必须考虑其时间维度的核心特性，协调如供电端、电网与消纳端三方的关系，力求做到同步，任何一方不协调将影响电力到全局。

光伏、风电与水电等绿电的生产在空间上常与消纳端不匹配，从而产生绿电的生产与传输和消纳之间的矛盾，如中国的光伏、风电水电资源主要分布在中国的西北和西南，而消纳大量绿电的经济发达地区主要分布在中国的东部沿海，之间相距几千公里之遥。

大量绿电的生产要么长距离输出，要么就地消纳，而长距离输出存在生产、传输和消纳三方协调问题，存在输出波动和难以消纳问题，因而绿电生产必须应对本地消纳及可控负荷波动这两大难题。

绿电生产现场储能，如光伏电调电场配储能，只能解决调峰及可控负荷，但难以解决消纳问题，况且目前的储能工业难以实现电力大规模的低成本储存。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种利用绿色来源的电的方法，该方法利用绿电来进行各种工业原料的生产，能够在较低压力下实现氨的小规模生产。

为达到上述目的，本发明提供了一种利用绿色来源的电的方法，其包括以下步骤：

利用绿色来源的电进行电解水制氢和氧气；

使制备的氢气与氮气反应合成氨；

利用氨吸收剂将氨从反应物流中脱除。

根据本发明的具体实施方案，优选地，所述氮气从空气或烟气(例如发电厂烟气或锅炉烟气)中利用空分或变压吸附方法获得。

根据本发明的具体实施方案，优选地，氢气与氮气反应合成氨所采用的催化剂为铁系氨合成催化剂，具体的可以根据需要从现有的铁系氨合成催化剂中选择。

根据本发明的具体实施方案，优选地，所述绿色来源的电包括光伏发电、风力发电和水力发电所获得的电中的一种或两种以上的组合。

根据本发明的具体实施方案，优选地，所述电解水是采用碱性水电解工艺，电耗为1方氢气约耗4.5-5度电。

根据本发明的具体实施方案，通过碱性电解水工艺生产的氢气含有少量的氧杂质，需要进行工业化脱除，以防止合成氨铁催化剂失活，优选地，该方法还包括在合成氨之前，对生产的氢气进行脱氧处理的过程。所述脱氧处理是使氢气中的氧气体积浓度一般不高于0.1％。以重量百分比计，所述脱氧处理的催化剂可以包括Pt或Pd 0.1-5％，锰0.01-1％，余量为载体。其中，所述载体优选为氧化铝。所述脱氧处理的条件可以控制为：温度为常温-300℃，压力为常压-15MPa，空速为1000-15000h^-1。

根据本发明的具体实施方案，优选地，所述氨吸收剂为活性炭和/或分子筛。