一种可再生能源联产绿色纯碱与氯化铵的系统、方法与流程

本发明涉及可再生能源，具体涉及一种可再生能源联产绿色纯碱与氯化铵的系统、方法。

背景技术：

1、随着世界人口的增长及经济发展，由此导致的环境问题也日益突出。当今气候变化是人类面临的全球性问题。大规模开发利用可再生能源是降低二氧化碳排放与能源短缺的有效途径。

2、但值得注意的是，可再生能源发电主要方式包括风电和光伏，而可再生电力的开发高度依赖用电负荷。此外，大规模特高压输电成本较高，且光伏、风力发电间歇性和不稳定的特点对送、受端电网均构成压力，导致可再生能源丰富的边远地区的绿电送出难题。

3、新能源发电与电化学结合成为了研究热点，通过将绿色电力转化为化学产品，实现储电和输电的化学品储存和运输，不仅可以扩大绿色电力的消纳空间，还能大幅降低储电和输电的成本，为偏远地区开发高质量可再生能源创造有利条件。

技术实现思路

1、针对现有技术中的不足，本发明公开一种可再生能源联产绿色纯碱与氯化铵的系统、方法，通过采用绿氢-绿氨与废气-废固相结合的循环经济方案，通过各装置的优化配置和耦合集成，不但有效解决了新能源发电间歇性和波动性对化工装置稳定运行的影响，同时实现了风光发电的稳定就地消纳；更通过二氧化碳气和工业废盐的资源化利用实现了降碳减排的目的，利用自然变废为宝并获得较好的经济效益。

2、为了实现以上技术目的，一方面，本发明提出一种可再生能源联产绿色纯碱与氯化铵的系统，该系统包括：

3、可再生能源发电子系统，用于利用风能和/或太阳能发电得到绿电；

4、电解水子系统，所述电解水子系统连接所述可再生能源发电子系统，用于采用所述绿电电解水得到氢气和氧气；

5、空气分离子系统，所述空气分离子系统连接所述可再生能源发电子系统，用于采用所述绿电进行空气分离得到氮气；

6、合成氨子系统，所述合成氨子系统分别经管路连接所述电解水子系统的氢气输出端和所述空气分离子系统的氮气输出端，用于采用所述电解水子系统得到的氢气及所述空气分离子系统得到的氮气合成绿氨；

7、尾气预处理子系统：用于提浓工业尾气中的二氧化碳得到原料尾气；

8、废盐预处理子系统：用于对工业废盐进行除杂和提纯得到原料废盐；

9、纯碱合成子系统：所述纯碱合成子系统分别经管路连接所述合成氨子系统的绿氨输出端、所述尾气预处理子系统的原料尾气输出端和所述废盐预处理子系统的原料废盐输出端，用于以所述绿氨、原料尾气及原料废盐为原料制备绿色纯碱并副产氯化铵。

10、在上述技术方案中利用化工装置产生的废盐(主要组成为氯化钠)，并收集化工装置产生的二氧化碳排放尾气、通过二氧化碳提纯装置提纯后将原料尾气送至绿色联碱装置。同时结合风电/光伏产生绿电用以电解纯水制氢，并以绿电作为空分装置的能源来源制备氮气；通过将氢气/氮气按照氨合成要求的进料比进入氨合成系统，所制备的绿氨也作为绿色联碱装置的原料。在纯碱合成子系统，经处理后的原料废盐、原料尾气和氨作为原料获得纯度达标的绿色纯碱产品和氯化铵副产品，由此形成了以绿电-绿氢-绿氨-绿色纯碱为主线的工艺路线。

11、上述技术方案采用可再生绿电制绿氢，与煤制氢比较过程中不但省去了煤气化、变换等碳排放工艺环节，副产高纯度氧气也可用于周边炼钢、化工等企业的用氧需求，降低传统空分制氧的能耗；同时可以将周边电厂、炼钢或化工装置排放的二氧化碳尾气资源化利用；在周边工业废盐资源充足的情况下，可以实现完全循环经济制备绿色纯碱和氯化铵产品，推动化工产业实现零碳化转型升级。

12、上述技术方案将可再生能源发电与绿氢、绿氨、绿色纯碱充分结合，将绿色电力转化为化学性质稳定的基础化学产品，将储电、输电变成化学品储运，可以在扩展绿电消纳空间的同时极大降低储电输电成本，为偏远地区优质可再生能源开发创造有利条件。

13、在本发明的进一步示例中，所述电解水子系统包括用于电解水的电解槽，以及与所述电解槽的粗氢气输出端连接的氢气纯化装置、与所述电解槽的粗氧气输出端连接的氧气纯化装置。更进一步的，所述电解水子系统还包括储氢装置。

14、在本发明的进一步示例中，所述尾气预处理子系统包括二氧化碳吸收和解吸模块，由所述解吸模块输出原料尾气。

15、在本发明的进一步示例中，所述原料尾气中二氧化碳的浓度≥80wt％。

16、在本发明的进一步示例中，所述废盐预处理子系统包括洗盐模块和/或分质结晶模块。

17、在本发明的进一步示例中，所述原料废盐满足干盐的氯化钠含量≥98.5％。

18、在本发明的进一步示例中，所述纯碱合成子系统包括重碱模块和氯化铵模块，其中，所述重碱模块用于以绿氨、原料尾气及原料废盐为原料制备生成重碱并滤出氯化铵母液，所述重碱经加热得到纯碱产品；所述重碱模块的滤液输出端连接所述氯化铵模块的原料输入端；所述氯化铵模块用于低温结晶生成氯化铵产品，所述氯化铵模块的结晶浆液输出端连接所述重碱模块的原料输入端。

19、在本发明的进一步示例中，所述可再生能源发电子系统包括风电/光伏发电装置及储能装置。

20、另一方面，本申请提出了一种可再生能源联产绿色纯碱与氯化铵的方法，该方法包括以下步骤：

21、s1，利用风能和/或太阳能发电得到绿电；

22、s2，利用所述绿电电解水得到氢气和氧气；利用所述绿电进行空气分离得到氮气；

23、s3，利用步骤s2得到的氢气及氮气合成绿氨；提浓工业尾气中二氧化碳的浓度至≥80％，得到原料尾气；将工业废盐进行预处理至干盐的氯化钠含量≥98.5％，得到原料废盐；

24、s4，以所述绿氨、原料尾气和原料废盐为原料得到绿色纯碱并副产氯化铵。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过利用可再生能源风光发电用于电解制氢及空分，解决了可再生能源发电对电网的冲击以及电网实现波动供电平衡的困难，实现了绿色电力的就地消纳，将绿电就地转化为有经济附加值的绿色产品，实现了绿电-绿氢-绿色化工品生产线的平稳运行；采用工业废盐和工业排放尾气二氧化碳作为绿色纯碱原料，整合周边工业企业碳排尾气和工业废盐，进行废物的资源化利用，碳减排同时实现绿色循环经济。

技术特征：

1.一种可再生能源联产绿色纯碱与氯化铵的系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的可再生能源联产绿色纯碱与氯化铵的系统，其特征在于，所述电解水子系统(2)包括用于电解水的电解槽，以及与所述电解槽的粗氢气输出端连接的氢气纯化装置(21)、与所述电解槽的粗氧气输出端连接的氧气纯化装置(22)。

3.根据权利要求1所述的可再生能源联产绿色纯碱与氯化铵的系统，其特征在于，所述电解水子系统(2)还包括储氢装置(23)。

4.根据权利要求1所述的可再生能源联产绿色纯碱与氯化铵的系统，其特征在于，所述尾气预处理子系统(5)包括二氧化碳吸收和解吸模块，由所述解吸模块输出原料尾气。

5.根据权利要求1所述的可再生能源联产绿色纯碱与氯化铵的系统，其特征在于，所述原料尾气中二氧化碳的浓度≥80wt％。

6.根据权利要求1所述的可再生能源联产绿色纯碱与氯化铵的系统，其特征在于，所述废盐预处理子系统(6)包括洗盐模块和/或分质结晶模块。

7.根据权利要求1所述的可再生能源联产绿色纯碱与氯化铵的系统，其特征在于，所述原料废盐满足干盐的氯化钠含量≥98.5％。

8.根据权利要求1所述的可再生能源联产绿色纯碱与氯化铵的系统，其特征在于，所述纯碱合成子系统(7)包括重碱模块和氯化铵模块，其中，所述重碱模块用于以绿氨、原料尾气及原料废盐为原料制备生成重碱并滤出氯化铵母液，所述重碱经加热得到纯碱产品；所述重碱模块滤液输出端连接所述氯化铵模块的原料输入端；所述氯化铵模块用于低温结晶生成氯化铵产品，所述氯化铵模块的结晶浆液输出端连接所述重碱模块的原料输入端。

9.根据权利要求1所述的可再生能源联产绿色纯碱与氯化铵的系统，其特征在于，所述可再生能源发电子系统(1)包括风电/光伏发电装置及储能装置(11)。

10.一种可再生能源联产绿色纯碱与氯化铵的方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明提供一种可再生能源联产绿色纯碱与氯化铵的系统、方法，该系统包括：可再生能源发电子系统，电解水子系统，空气分离子系统，合成氨子系统，尾气预处理子系统，废盐预处理子系统及纯碱合成子系统。通过利用可再生能源风光发电用于电解制氢及空分，解决了可再生能源发电对电网的冲击以及电网实现波动供电平衡的困难，实现了绿色电力的就地消纳，将绿电就地转化为有经济附加值的绿色产品，实现了绿电‑绿氢‑绿色化工品生产线的平稳运行；采用工业废盐和工业排放尾气二氧化碳作为绿色纯碱原料，整合周边工业企业碳排尾气和工业废盐，进行废物的资源化利用，碳减排同时实现绿色循环经济。技术研发人员：郭启迪,刘林林,徐俊青,李露,刘健,胡文佳,仝洪凯,刘清胜受保护的技术使用者：中国天辰工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/6