小型合成氨装置

阿里巴巴（Alibaba）等中国市场上批发的现代光伏系统，从瑞星能源（rise ENERGY）有限公司（rise CO.，LTD）购买单晶结构的价格仅为0.18美元/瓦。20年内，退化率通常在15%左右，或每年度平均值在0.8%左右。这意味着一个1千瓦的系统在20年后将产生其原始功率输出的84%。面板类型：275-280/330-335W多模块每瓦价格（USD）：0.28高，0.175低，平均0.185。350瓦面板的平均价格是每瓦18.5美分。第二个主要成本投入是DC/AC转换器。利用阿里巴巴的数据，对众多产品进行了抽样调查。最具成本竞争力的直流/交流整流器用于太阳能井用水泵。7.5千瓦机组的价格在250美元左右，每千瓦的价格为34美元。在我们的例子中，我们只需要一个DC-DC转换器，将电解槽的电压从面板峰值35降到12。DC/DC变换器与DC/AC变换器的价格大致相同。平准化能源成本（LCOE）由可用辐照度决定，远大于面板模块成本的微小差异。苏格兰的太阳能电池板（880千瓦时/千瓦时/年）不会像智利的太阳能电池板（2300千瓦时/千瓦时/年）或拉斯维加斯的太阳能电池板（1900千瓦时/千瓦时/年）那么便宜。由于可以获得低成本的光伏电能，而无需平衡电网需求，因此不再需要存储，这为生产低于甲烷重整价格的超低成本氢气提供了可能性。氢本身实际上是无用的，它几乎没有作为燃料的用途，因此我们不得不转向氨。在氨在不久的将来开始作为低排放燃料使用之前，化肥市场是最大的破坏机会。农民不必为利润率高的主要生产商购买价格过高的氨，而可以自己按成本生产，节省大量资金，并在短时间内支付工厂的资本支出，氨合成实际上很容易缩小到允许分布式生产的水平。1909年，哈伯最初用小型工厂的锇催化剂每小时生产90克。利用光伏能源，年辐照度高的地区的农民可以满足他们所有的肥料需求，并使用低排放氨燃料覆盖他们的农业设备。采用自主生产，根据年辐照度，投资回收期可达到3年以下。由于反应器容器的表面积与体积比很高，小型合成氨装置的效率较低，主要原因是传热能力强。采用专为高温设计的岩棉保温材料，导热系数为0.04 W/m-K，可将热损失降至最低，并降低至工业规模水平。对于一个10公斤/小时的反应堆，7千瓦时的热量被释放出来，对于一个这样大小的反应堆，7”岩棉隔热层的热通量大约为2瓦。因此，所需压缩能量的90%以上可以由氨分子形成过程中产生的多余热量来满足。对于直径为3米的氨反应器容器，使用了100毫米的隔热材料。对于典型的大型核电站，这意味着可以忽略不计的热通量为0.22 kwh/m3反应堆体积热通量。对于1 kg/ht NH3装置，热通量为1.1 kwh/m3，在0.04 Wm-K条件下采用14”岩棉隔热层。氨气装置实际上是一个非常简单的装置，氨气反应器曾经是一项具有技术挑战性的工作，因为高温镍合金尚不可用。反应器由一个容器组成，容器中包含催化剂管，这些管内是一个卵石大小的粒状铁催化剂。在催化剂管的末端放置一个小筛网，以防止催化剂颗粒的不必要的迁移。催化剂相对便宜，使用寿命为5-10年。所使用的催化剂是辽宁海泰科技发展有限公司生产的HTA110-1-H预还原氨合成催化剂。催化剂的组成是现代氨合成的标准，由α-Fe组成，以Al2O3为载体，添加CaO和K2O助剂。这种催化剂的额定压力高达32兆帕，工作温度为530摄氏度。生产一个可行的小型氨厂的最大挑战之一是净化氧气。允许的最大氧气浓度为40ppm，以尽量减少临时催化剂中毒，理想浓度为99.999%。使用碳分子筛，可获得90 Nm3-N2/吨的产率。对于3 Nm3/hr，假设输出密度为50 Nm3-N2/吨，则需要60 kg分子筛。氧气的最终浓度是百万分之十。碳分子筛的价格是每公斤8-10美元。第二个挑战是合成气压缩。在大型工厂中，离心式压缩机占主导地位。在高流速下，边界层和叶尖损失最小，但当这些压缩机缩小时，这些损失增加，使往复式压缩机更具吸引力。Pochari Technologies采用了一种采用超低摩擦技术的新型低速液压压缩机。由于工厂相对较小，压缩机的占地面积不是一个大问题，因此我们加大了压缩机的尺寸，使其能够以较低的速度运行，从而实现低摩擦。当压缩机是油润滑的时候，一个大的吸收模块被用来收集从活塞环中逸出的大量不需要的残余油。77tpy NH3的财务可行性、规格和粗略的成本分解plant:Solar array：300 kWp$0.17/瓦单晶光伏板，2030 kWh/kWp（加州兰开斯特）：51美元，000DC-DC升压转换器：$50/kw:$3500Douglas fir太阳能框架结构：$4700渗透水蒸馏：2 kWh/m3 15 LPH$100（$1500用于500 LPH）70 kw 8 MMW 38 kWh/kg 2 m2/kw$125/kw 15200 kg/yr干电池HHO发电机，带纯镍电极：$16800，适用于峰值75%kWp容量，可在峰值时间将功率密度提高25%，等于168KW，超大140%，无需电池储存。压缩能量：每千克氢气4千瓦时热能，不足以覆盖3.5千瓦时/千克压缩300千克碳分子筛：$270010千克Fe2O3/K2O/CaO催化剂hr 2700千克/立方米$950低速线性气压缩机（来自改装液压缸）：$2000反应堆材料、因科镍合金管、绝缘材料等：$1500反应堆体积：3.7L总计：$83150付款时间：2.15年总计总收入@$500/吨：$38500净收入：$355001第一年资本回报率（ROI）：42%年度维护成本，主要是压缩机维护，包括压缩机活塞环更换：3000美元