小型合成氨裝置

在阿里巴巴（Alibaba）等中國市場批發(fā)的現(xiàn)代光伏系統(tǒng)，從瑞星能源（riseenergy）有限公司（rise ENERGY CO.，LTD）購買單晶結(jié)構(gòu)的價(jià)格僅為0.18美元/瓦。20年內(nèi)，退化率通常在15%左右，或每年0.8%左右。這意味著一個1千瓦的系統(tǒng)將在20年后產(chǎn)生其原始功率輸出的84%。面板類型：275-280/330-335W多模塊價(jià)格每瓦（美元）：0.28高，0.175低，平均0.185。350瓦面板的平均價(jià)格是每瓦18.5美分。第二個主要成本投入是DC/AC轉(zhuǎn)換器。利用阿里巴巴的數(shù)據(jù)，對眾多產(chǎn)品進(jìn)行了抽樣調(diào)查。最具成本競爭力的直流/交流整流器用于太陽能井用水泵。7.5千瓦機(jī)組的價(jià)格在250美元左右，每千瓦的價(jià)格為34美元。在我們的例子中，我們只需要一個DC-DC轉(zhuǎn)換器，將電解槽的電壓從面板峰值35降到12。DC/DC變換器與DC/AC變換器的價(jià)格大致相同，平準(zhǔn)化的能源成本（LCOE）取決于可用的輻照度，而不是面板模塊成本的微小差異。蘇格蘭的太陽能電池板（880千瓦時/千瓦時/年）不會像智利的太陽能電池板（2300千瓦時/千瓦時/年）或拉斯維加斯的太陽能電池板（1900千瓦時/千瓦時/年）那么便宜。由于可以獲得低成本的光伏電能，而無需平衡電網(wǎng)需求，因此不再需要存儲，這為生產(chǎn)低于甲烷重整價(jià)格的超低成本氫氣提供了可能性。氫本身實(shí)際上是無用的，它幾乎沒有作為燃料的用途，因此我們不得不轉(zhuǎn)向氨。在氨在不久的將來開始作為一種低排放燃料使用之前，化肥市場是破壞的最大機(jī)會。法姆公司不必為價(jià)格高昂的主要產(chǎn)品購買價(jià)格過高的氨，而是可以自己生產(chǎn)，成本低廉，節(jié)省可觀的資金，并在短時間內(nèi)支付工廠的資本支出。這與催化合成專家的普遍看法相反，氨合成實(shí)際上很容易縮小到允許分布式生產(chǎn)的水平。1909年，哈伯最初用小型工廠的鋨催化劑每小時生產(chǎn)90克。利用光伏能源，年輻照度高的地區(qū)的農(nóng)場可以滿足他們所有的肥料需求，也可以使用低排放氨燃料覆蓋他們的農(nóng)場設(shè)備推進(jìn)。使用自主生產(chǎn)，回收時間可以達(dá)到小于3年取決于年輻照度。小型合成氨裝置的效率較低，這是由于反應(yīng)器容器具有較高的表面積與體積比，因此僅由于較高的傳熱系數(shù)。使用為高溫設(shè)計(jì)的巖棉，導(dǎo)熱系數(shù)為0.04 W/m-K，可將熱損失降至最低，并降低到工業(yè)規(guī)模水平。對于一個10公斤/小時的反應(yīng)堆，7千瓦時的熱量被釋放出來，對于一個這樣大小的反應(yīng)堆，在7”巖棉填充的情況下，熱通量大約為2瓦。因此，所需壓縮能的90%以上可由氨分子形成過程中產(chǎn)生的余熱來滿足。對于直徑為3米的氨反應(yīng)器容器，使用100毫米的iulation。對于典型的大型核電站，這轉(zhuǎn)化為0.22 kwh/m3反應(yīng)堆體積熱通量的可忽略不計(jì)的熱通量。對于1 kg/ht NH3裝置，熱流密度為1.1 kwh/m3，在0.04 Wm-K條件下使用14”巖棉。氨水裝置實(shí)際上是一個非常簡單的裝置，氨水反應(yīng)曾經(jīng)是一項(xiàng)具有技術(shù)挑戰(zhàn)性的工作，因?yàn)楦邷劓嚭辖疬€不可用。反應(yīng)器是一個容器的線圈，它包圍著催化劑管，在這些管內(nèi)是一個卵石大小的粒狀鐵催化劑。在催化劑管的末端放置一個小篩網(wǎng)，以防止催化劑顆粒的不必要的遷移。催化劑相對廉價(jià)，可使用5-10年。所使用的催化劑是遼寧海泰科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的HTA110-1-H預(yù)還原氨合成催化劑，催化劑的組成是現(xiàn)代氨合成的標(biāo)準(zhǔn)，以Al2O3為載體，CaO和K2O為促進(jìn)劑，α-Fe為催化劑。這種催化劑的額定壓力高達(dá)32兆帕，工作溫度為530攝氏度。生產(chǎn)一個可行的小型氨廠的最大挑戰(zhàn)之一是凈化氧氣。允許的最大氧氣濃度為40ppm，以盡量減少臨時催化劑中毒，理想濃度為99.999%。使用碳分子篩，可獲得90 Nm3-N2/噸的產(chǎn)率。對于3 Nm3/hr，假設(shè)產(chǎn)量為50 Nm3-N2/噸，則需要60 kg分子篩。氧氣的最終濃度是百萬分之十。碳分子篩的價(jià)格是每公斤8-10美元。第二個挑戰(zhàn)是合成氣壓縮。在大型工廠中，離心壓縮機(jī)占主導(dǎo)地位。在高流速下，邊界層和葉尖損失最小，但當(dāng)這些壓縮機(jī)縮小時，這些損失增加，使往復(fù)式壓縮機(jī)更具吸引力。Pochari Technologies采用了一種采用超低摩擦技術(shù)的新型低速液壓壓縮機(jī)。由于工廠相對較小，壓縮機(jī)的占地面積不是一個大問題，因此我們對壓縮機(jī)進(jìn)行了升級，使其能夠以較低的速度運(yùn)行，從而降低摩擦。當(dāng)壓縮機(jī)是油潤滑的時候，一個大的吸收模塊被用來收集從活塞環(huán)中逸出的大量不需要的殘余油。77tpy NH3的財(cái)務(wù)可行性、規(guī)格和粗略成本分析plant:Solar array：300 kWp$0.17/瓦單晶光伏板，2030 kWh/kWp（加州蘭開斯特）：51美元，000DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器：$50/kw:$3500Douglas fir太陽能框架結(jié)構(gòu)：$4700滲透水蒸餾：2 kWh/m3 15 LPH$100（$1500 500 LPH）70 kw 8 MMW 38 kWh/kg 2 m2/kw$125/kw 15200 kg/yr干電池HHO發(fā)電機(jī)，帶純鎳電極：$16800，適用于峰值75%kWp的容量，可在峰值期間增加25%的功率神，等于168KW，功率提高140%，無需電池儲存。壓縮能量：每千克氫氣4千瓦時熱能，壓縮效率為3.5千瓦時/千克300千克碳分子篩：$270010千克Fe2O3/K2O/CaO催化劑hr 2700千克/立方米$950低速線性氣壓縮機(jī)（由轉(zhuǎn)換液壓缸制成）：$2000反應(yīng)堆材料、鉻鎳鐵合金管、潤滑油等：$1500反應(yīng)堆體積：3.7升總計(jì)：$83150付款時間：2.15年總收入@$500/噸：$38500凈收入：$355001第一年資本回報(bào)率（ROI）：42%年度維護(hù)成本，主要是壓縮機(jī)維護(hù)，包括壓縮機(jī)活塞環(huán)更換：3000美元