[实用新型]一种光解水制氢合成绿氨工艺系统及工厂

说明书

本实用新型公开了一种光解水制氢合成绿氨工艺系统及工厂，该光解水制氢合成绿氨工艺系统及工厂，包括水处理系统、光解水制氢装置、氮气源、合成氨设备和液氨储罐；所述光解水制氢装置的进水端与水处理设备的出水端相连接；所述光解水制氢装置的的氢气输出端连接于所述合成氨设备的氢气入口，所述合成氨设备的氮气入口连接于氮气源；所述合成氨设备的氨气出口连接于所述液氨储罐。通过本实用新型，在光催化制氢技术日趋成熟的条件下，实现了太阳能制氢，然后利用氮气源提供的氮气，通过合成生产氨，俗称“绿氨”。由可再生能源生产的绿氨是一种极好的化工原料和肥料，具有替代大量化石燃料的巨大潜力和前景，对世界农业可持续发展、粮食安全有重要意义。

技术领域

本实用新型涉及光解水和合成氨技术领域，具体涉及一种光解水制氢合成绿氨工艺系统及工厂。

背景技术

发展氢能产业是我国实现“碳排放达峰后稳中有降”目标，加快绿色低碳发展，全面提高资源利用效率的重要举措。

氢能作为一种清洁能源，正在许多生产制造领域广泛使用。利用电解水技术、光解水技术生产出的氢气，相对于其他传统制氢方式更为环保，被称为“绿色氢气”，俗称“绿氢”。

在新能源领域中，氢能已普遍被认为是一种最理想的新世纪无污染的绿色能源，这是因为氢燃烧，水是它的唯一产物。氢是自然界中最丰富的元素，它广泛地存在于水、矿物燃料和各类碳水化合物中。然而，传统的制氢方法，需要消耗巨大的常规能源，使氢能身价太高，大大限制了氢能的推广应用。于是科学家们很快想到利用取之不尽、廉价的太阳能作为氢能形成过程中的一次能源，使氢能开发展现出更加广阔的前景。科学家们发现了以光催化材料为“媒介”，能利用太阳能把水裂解为氧和氢，科学家称这种仅用阳光和水生产出氢和氧的技术为“人类的理想技术之一”。

氢气还是一种用途广泛的化工原料，如合成氨、不饱和烃类的加氢精制过程都要消耗大量的氢，因而开发低能耗、高效的氢气生产方法，已成为国内外众多科学家共同关注的问题，其中借助催化剂作用，通过光电过程利用太阳能这用之不竭的一次性能源分解水制氢被公认为是最有前途的方法之一，我国对该领域也十分重视。

氨是人类非常重要的一种化工产品，随着社会的发展，工业文明的进步，氨合成的产品对于人类的贡献显而易见。氨作为一种运输方便的储氢燃料，被很多研究单位和能源公司所看好。氨在零下20 度就可以液化，可以方便低成本地运输；另外氨还是一种燃料、肥料和制冷工质，既可以用于燃烧、做为氮肥的基础原料也可以用于制冷行业。

因此，如果能够利用光解水制氢合成绿氨，必将极大降低氮肥行业的能源消耗，增强该行业的盈利和生存能力。

实用新型内容

合成氨做为氮肥生产的基础原料因其高耗能、高排放的特点，进入行业发展的瓶颈期，为了突破瓶颈寻求高质量发展，本实用新型旨在提供一种光解水制氢合成绿氨工艺系统及工厂实现光解水制氢、空分制氮，然后利用制取的氮和氢通过合成氨工艺生产氨，使得可再生能源转变为多种气体和燃料产品的绿色化工厂。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种光解水制氢合成绿氨工艺系统，包括水处理系统、光解水制氢装置、氮气源、合成氨设备和液氨储罐；所述光解水制氢装置的进水端与水处理设备的出水端相连接；所述光解水制氢装置的的氢气输出端连接于所述合成氨设备的氢气入口，所述合成氨设备的氮气入口连接于氮气源；所述合成氨设备的氨气出口连接于所述液氨储罐。

较佳的，所述氮气源包括空分装置，所述空分装置的氮气输出端连接于合成氨设备的氮气入口。

较佳的，所述光解水制氢装置的氧气输出端连通于一储氧罐；所述光解水制氢装置的氢气输出端还通过液化装置或气体压缩装置连接到储氢罐，用于将未输入至合成氨设备中的氢气以液态氢或压缩气态氢的形态输出至储氢罐。

较佳的，所述光解水制氢装置的氢气输出端或储氢罐连通于对外氢输送管道，通过对外氢输送管道对外直接输送氢气。