一种生产氨的方法与流程

本发明涉及一种生产方法，更具体但不排他地涉及一种具有降低的能量需求和改进的产物回收的合成绿色氨的方法。

背景技术：

1、自20世纪50年代以来，全球氨生产量稳步增长，且氨生产已成为世界上最重要的产业之一。据估计，氨的年产量超过1000亿美元。

2、申请人已经确定，对氨的需求对于化肥生产已经很高，并且随着氨作为无co2排放燃料的使用越来越多，对氨的需求可能继续显著增加。

3、申请人已经确定，希望提供用于生产绿色氨的技术，该技术具有可再生能源的优化电力用量和可操作性、改进的可靠性、减少的设备数量、改进的生产效率和/或改进的安全性。

4、本发明的实例寻求提供一种改进的生产氨的方法，其消除或至少改善现有生产氨的方法的一个或多个缺点。

技术实现思路

1、在第一方面，本发明提供生产氨的方法，其包括以下步骤：操作从氢气和氮气生产氨的过程；提供液氮贮存器；以及使用来自液氮贮存器的液氮用于冷却该过程。

2、在第二方面，本发明提供生产氨的方法，其包括以下步骤：操作从氢气和氮气生产氨的过程；将液氮注入所述过程的再循环回路中；并且使用该液氮用于冷却该过程。

3、在第三方面，本发明提供生产氨的系统，其包括：用于从氢和氮的进料生产氨的反应器；流体地连接在反应器的下游、用于接收氨的混合器；以及构造成将液氮注入混合器中、用于将氨冷却并冷凝成液氨的液氮贮存器；其中混合器形成再循环回路的一部分，来自混合器的未反应的氢和氮作为进料返回到反应器。

4、在第四方面，本发明提供生产氨的方法，其包括以下步骤：操作从氢和氮生产氨的过程；提供液氮贮存器；以及使用来自液氮贮存器的液氮用于冷却该过程，以及供给氮作为该过程的反应物和从加工厂(process plants)回收能量。

5、本文公开了生产氨的方法，其包括以下步骤：操作从氢气和氮气生产氨的过程；提供液氮贮存器；以及使用来自液氮贮存器的液氮用于冷却该过程。

6、本文还公开了生产氨的方法，其包括以下步骤：操作从氢气和氮气生产氨的过程的步骤，所述氮气从蒸发反应器产物流中的液氮产生；提供液氮贮存器；以及从液氮贮存器泵送液氮，以为该过程提供冷却负荷并为合成反应供给原料。

7、优选地，该方法包括从反应器出口混合物中除去氨以保持该过程中氨生产的步骤。

8、优选地，将泵送液氮，而不是将气态氮与氢气一起压缩，这将降低合成气压缩机的体积流量和电力需求。

9、在优选的形式中，使用液氮的步骤包括将液氮注入合成反应器生产线中的合成回路，以促进液氨的冷却、冷凝和分离。

10、优选地，通过用液氮冷却去除氨的步骤用于降低冷却步骤中的制冷负荷和冷却负荷。与传统的加工冷却器温度相比，由于添加液氮而导致的较冷温度将冷凝更多的氨。由于改善的氨分离，再循环回路流量将会降低。

11、优选地，液氮的注入将减少合成气压缩机中的负荷和质量流量，并且在向反应器的进料中将只有氢气压缩步骤。

12、优选地，该方法包括使用液氮贮存器作为原料贮存器的步骤。更优选地，该方法包括在高电力可用性时产生液氮、以在低电力可用性时建立可以供给到该过程中的进料贮存的步骤。液氮可以不断产生并贮存以在需要时使用。

13、优选地，该方法包括使用氢贮存来为低电力可用性期间提供氢的缓冲供应。更优选地，该方法包括在高电力可用性时产生气态氢、以在低电力可用性时建立可供给到该过程中的进料贮存的步骤。

14、优选地，该方法包括使用可以被贮存为冷材料的贮存的液氮的过量生产的步骤。更优选地，该方法包括使用来自贮存器的液氮来发电的步骤。甚至更优选地，通过蒸发液氮、然后在布雷顿循环中在通过与发电机耦合的机械涡轮机发电之前使蒸气过热而使用液氮发电的步骤。更优选地，液氮生产中的压缩热可以贮存在可以用于在生成步骤中蒸发和加热氮的蓄热材料中，从而提高总效率。

15、在优选的形式中，使用贮存的液氮的冷物质用于电解排热的冷却和/或其他过程冷却要求。

16、优选地，该方法包括泵送液氮以消除在合成回路中将氮蒸气压缩到高压的需要的步骤，这降低了合成回路压缩机的能量需求。

17、根据本发明的另一方面，提供生产氨的方法，其包括以下步骤：操作从氢气和氮气生产氨的过程；将液氮注入该过程的再循环回路中；并且使用液氮用于冷却该过程。

18、优选地，该方法还包括提供液氮的贮存器的步骤，其中注入液氮的步骤将液氮从贮存器注入再循环回路。

技术特征：

1.一种生产氨的方法，其包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其包括除去氨以避免平衡从而维持该过程的操作的步骤。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的生产氨的方法，其中来自所述过程的氨进料到混合器中，并且使用液氮的步骤包括将所述液氮注入混合器中以直接接触氨并促进液氨的冷却和/或冷凝。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的生产氨的方法，其中用液氮冷却的步骤用于降低制冷系统的制冷负荷，以实现较小的合成压缩机和/或移除合成压缩机和/或使氨产物的再循环最小化。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其包括提供可再生电力供给为所述过程提供电力的步骤。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的生产氨的方法，其中所述方法包括使用所述液氮贮存器作为能量贮存的步骤。

7.根据权利要求5所述的生产氨的方法，其包括使用来自所述贮存器的液氮来发电为所述过程提供电力的步骤。

8.根据从属于权利要求5时的权利要求7所述的方法，其中使用来自所述贮存器的液氮以在低电力生产期间由所述可再生电力供给为所述过程供电。

9.根据权利要求7或权利要求8所述的生产氨的方法，其中使用液氮发电的步骤使用布雷顿循环。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中由所述过程产生的蒸汽用于发电。

11.根据从属于权利要求5时的权利要求10所述的方法，其中由所述过程产生的电至少部分地补偿由所述可再生电力供给产生的电的间歇性。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的生产氨的方法，其中所述液氮用于电解排热的冷却和/或其他过程冷却要求。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的生产氨的方法，其包括将液氮泵送到升高的压力以降低所述过程的能量需求的步骤。

14.根据权利要求13所述的生产氨的方法，其中所述升高的压力在130巴-a至200巴-a的范围内。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的方法，其包括从氨中分离未反应的氢和氮，并使未反应的氢和氮作为所述过程的进料再循环的步骤。

16.一种生产氨的方法，其包括以下步骤：

17.根据权利要求16所述的生产氨的方法，其还包括提供液氮贮存器的步骤，其中注入液氮的步骤将液氮从所述贮存器注入再循环回路。

18.一种用于生产氨的系统，其包括：

19.根据权利要求18所述的用于生产氨的系统，其还包括：

20.根据权利要求18或权利要求19所述的用于生产氨的系统，其还包括：

21.一种生产氨的方法，其包括以下步骤：

22.根据权利要求21所述的生产氨的方法，其包括使用来自所述贮存器的液氮来回收过程热能并且发电为所述过程提供电力的步骤。

23.根据权利要求21或权利要求22所述的生产氨的方法，其中将来自所述过程的氨进料到混合器中，并且使用液氮的步骤包括将液氮注入所述混合器中以直接接触该过程的氨产物，并且促进气态氨产物冷却和/或冷凝成液氨产物。

24.根据权利要求23所述的生产氨的方法，其中来自所述混合器内的氨产物的热传递至注入所述混合器中的液氮以使所述液氮蒸发。

25.根据权利要求24所述的生产氨的方法，其中蒸发的液氮作为进料作为氮气再循环至该过程。

技术总结一种生产氨的方法，其包括以下步骤：操作从氢气和氮气生产氨的过程；和提供液氮贮存器；和将液氮从液氮贮存器注入所述过程，用于冷却所述过程。技术研发人员：V·普拉丹,K·高尔,R·沃辛顿受保护的技术使用者：福特斯丘未来工业私人有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/26