[發明專利]氨裂解

有效

• 申請號: 201680083569.6
• 申請日: 2016-03-14
• 公開（公告）號: CN108884761B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: H·S·安德森;K·I·阿森
• 申請（專利權）人: 艾奎諾能源公司
• 主分類號: F02C3/20
• 分類號: F02C3/20;B01D53/00;F02C3/30;F02C6/00;F02C9/40
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 彭麗丹;過曉東

本發明涉及一種使用燃氣輪機產生電力的方法，所述方法包括以下步驟：(i)蒸發和預加熱液氨以產生預熱的氨氣；(ii)將所述預熱的氨氣引入氨裂解裝置，其中所述裝置適于將氨氣轉化為氫氣和氮氣的混合物；(iii)在所述裝置中將所述預熱的氨氣轉化成氫氣和氮氣的混合物；(iv)冷卻所述氫氣和氮氣的混合物，得到冷卻的氫氣和氮氣混合物；(v)將所述冷卻的氫氣和氮氣混合物引入燃氣輪機中；和(vi)在所述燃氣輪機中燃燒所述冷卻的氫氣和氮氣混合物以產生電力。

技術領域

本發明涉及使用燃氣輪機產生電力的方法，其中該方法涉及氨氣的裂解。本發明還涉及一種用于燃氣輪機的燃料的生產方法，其中該方法涉及氨氣的裂解。此外，本發明涉及一種使用燃氣輪機產生電力的系統，其中該系統包括氨裂解裝置。

背景技術

氨(NH₃)裂解是氨分解或解離成其組成成分，即氫和氮，并且根據等式(i)發生：

由于正向反應是吸熱的(ΔH＝+46.22kJmol^-1)，氨裂解通常在升高的壓力和溫度下以及在催化劑存在下進行，以確保有效的裂解過程。

氨裂解在燃料電池中具有眾所周知的小規模應用，例如，聚合物電解質膜燃料電池(參見Hydrogen Energy-Challenges and Perspectives第13章，2012年10月17日發布，供評論)。

燃氣輪機通常通過在其中燃燒燃料用以在發電站產生電力。可以使用不可再生的燃料，例如汽油、天然氣、丙烷、柴油和煤油。然而，也使用可再生燃料源，例如，沼氣和生物柴油。與在燃氣輪機中燃燒這些燃料相關的主要問題之一是導致二氧化碳(CO₂)氣體的產生。大氣中CO₂水平的增加對環境是有害的，是眾所周知全球變暖的原因。因此，需要提供用于燃氣輪機的燃料，該燃料在燃燒時不產生CO₂，或者在燃燒之前必須從中除去CO₂。

氨是完全無碳燃料的一個例子。在燃氣輪機中直接使用氨作為燃料的主要問題是在燃燒過程中，氨被氧化成氮氧化物NO和NO₂(通常稱為NO_x)。NO_x排放導致許多環境問題，包括煙霧形成，酸雨和全球變暖。因此，需要減少在發電站產生的NO_x排放量。

氫是一種備受追捧的環保的燃料源，因為它不含碳，并且其燃燒的唯一產物是水。然而，使用氫作為燃料存在許多問題。首先，運輸和儲存氫氣既困難又昂貴。克服該問題的一種方法是首先壓縮該氣體或將其轉化為液體。然而，這些過程需要大量的能量并且可能是昂貴的。其次，現有的發電站基礎設施不能用于儲存或運輸氫氣，需要專門設計的儲存容器和車輛以便能夠承受必要的低溫和壓力。當然，這增加了使用氫氣作為燃料的費用。第三，氫是極易燃的氣體，并且圍繞處理這種燃料的安全問題是一個問題。

存在三種方法用于CO₂捕獲：后燃燒(從廢氣中除去CO₂)，含氧燃料燃燒(用氧氣燃燒化石燃料)和預燃燒(將化石燃料轉化為氫氣并從氫氣流中除去CO₂)。然而，所有方法都需要在臨近捕獲點將CO₂運輸和儲存的方法。如果沒有安全且合適的儲存，那么在許多情況下這可能具有挑戰性。