CN106687567A - 具有温室气体最低排放、特别是二氧化碳排放的工业生产设备及其操作方法 - Google Patents

具有温室气体最低排放、特别是二氧化碳排放的工业生产设备及其操作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种工业生产设备(1)，所述工业生产设备包括第一生产设备(2)，其利用相关联的第一废气净化装置(3)和相关联的第二废气净化装置(14)从含碳进料产生低CO2和富H2产物气体或废气。本发明所要解决的问题是创建一种解决方案，通过其可以有效地并且高效地实施碳捕集和利用方法。通过以下方式来解决该问题：所述工业生产设备(1)还包括：将废气分成含碳的、至少基本上不含H2的气体支流(6)和不含碳的、富H2的气体支流(7)的气体处理设备(4)；产生富CO2气流的装置(19)，在点火装置(11)中形成的含CO2废气流(17)的至少一部分在流过第二废气净化装置(14)之后可以供给到所述装置中；和产生氢气(H2)和氧气(O2)的水电解设备(24)以及第二生产设备(20)，第二生产设备产生甲醇和/或甲醇的下游产物，并且首先经由CO2导管连接件(21)与所述装置(19)连接，并且通过所述CO2导管连接件(21)，其次经由H2导管连接件(23)与所述气体处理设备(4)和所述水电解设备(24)连接。

Description

具有温室气体最低排放、特别是二氧化碳排放的工业生产设 备及其操作方法
技术领域
本发明涉及一种特别是焦炉的工业生产设备，其包括利用相关联的第一废气净化装置和相关联的第二废气净化装置从含碳进料产生低CO2和富H2产物气体或废气的第一生产设备。
此外，本发明还涉及一种用于利用相关联的第一废气净化装置和相关联的第二废气净化装置从含碳进料产生低CO2和富H2产物气体或废气的第一生产设备的至少基本上不含CO2的操作方法。
背景技术
操作工业生产设备使其具有非常低的温室气体排放(特别是非常低的CO2排放)是一个长期存在的基本目标。为此，已经研发了许多工艺和装置，通过它们，可以从废气中过滤出并储存相应的温室气体(特别是二氧化碳)。通常纳入统称术语“碳捕集和储存”中的这些技术、工艺和装置旨在将二氧化碳从废气(特别是烟道气)中去除，然后将其储存下来。由于这些去除过程均会导致效率降低或资本支出增加，并因此产生相关联的额外成本，所以在现有技术中也已经公开了纳入术语“碳捕集和利用”中并且未公开二氧化碳的简单储存而是对其进行进一步加工以产生可售产品的构思。例如，一种这样的构思是“功率-燃料”的构思，其中发电站的烟道气中的CO2在水的相关电解中产生的氢气(H2)的帮助下转化成甲烷、甲醇或者甲烷或甲醇的下游产物。
发明内容
鉴于这种背景，本发明的目的是提供一种方案，其代表了工业生产设备的可有利地实施且易于实施的替代方案，通过该方案可以有效和高效地进行碳捕集和利用过程。
上述目的通过根据权利要求1所述的工业生产设备和根据权利要求10所述的方法来实现。
因此，本发明的工业生产设备包括：第一生产设备，其利用相关联的第一废气净化装置和相关联的第二废气净化装置从含碳进料产生低CO2和富H2产物气体或废气，
气体处理设备，其经由第一导管连接件与第一废气净化装置连接并将所述产物气体或废气分离成含碳的、至少基本上不含H2的气体支流和至少基本上不含碳的、富H2的气体支流，其中通过第二导管连接件可以将所述基本上不含H2的气体支流至少部分地供给到存在于第一生产设备内的一个或多个点火装置中，
产生富CO2气流的装置，在所述点火装置中形成的含CO2废气流的至少一部分在流过第二废气净化装置之后可以至少部分地供给到所述装置中，
产生氢气(H2)和氧气(O2)的水电解设备以及第二生产设备，第二生产设备产生甲醇和/或甲醇的下游产物，并且首先经由CO2导管连接件与所述产生富CO2气流的装置连接，并且通过所述CO2导管连接件，所述富CO2气流可以至少部分地供给到第二生产设备中，其次经由H2导管连接件与所述气体处理设备和所述水电解设备连接，并且通过所述H2导管连接件，在所述气体处理设备中产生的富H2的气体支流和/或在所述水电解设备中产生的氢气(H2)可以分别至少部分地供给到第二生产设备中。
本发明的用于利用相关联的第一废气净化装置和相关联的第二废气净化装置从含碳进料产生低CO2和富H2产物气体或废气的第一生产设备的至少基本上不含CO2的操作方法，特别是用于如权利要求1～9中任一项所述的工业生产设备的操作方法，其特征在于，经由与第一废气净化装置连接的第一导管连接件将所述低CO2和富H2产物气体或废气供给到气体处理设备中，所述气体处理设备将所述产物气体或废气分为含碳的、至少基本上不含H2的气体支流和至少基本上不含碳的、富H2的气体支流，并且经由第二导管连接件将所述基本上不含H2的气体支流至少部分地供给到第一生产设备的一个或多个点火装置中，其中将在所述点火装置中形成的含CO2废气流的至少一部分在流过第二废气净化装置之后至少部分地供给到产生富CO2气流的装置中，其中通过水电解设备中水的电解来产生氢气(H2)和氧气(O2)，并且在第二生产设备中产生甲醇和/或甲醇的下游产物，首先在所述产生富CO2气流的装置中产生的富CO2气流至少部分地供给到第二生产设备中，其次经由H2导管连接件将由所述气体处理设备产生的富H2的气体支流和/或在所述水电解设备中产生的氢气(H2)分别至少部分地供给到第二生产设备中。
本发明的工业生产设备和根据本发明的方法提供的优点在于，允许从含碳进料产生低CO2和富H2产物气体或废气的第一生产设备中产生的二氧化碳的90％以及还有在工业生产设备中形成的总CO2既不被排放到环境中，也不被储存，而是反过来直接转化成可商业化销售的产品(即，甲醇或甲醇的下游产物)。直接生产商业产品(甲醇或甲醇的下游产物)改善了这种工业生产设备的经济性。这还尤其有助于，目前由于发电厂基于可再生能量的过度生产而在公共电网中频繁出现的“多余功率”可以用于所设想的水的电解。因此，即使在这种情况下，也可以在该工业生产设备的框架中经济地操作常规发电站(特别是煤发电站)，原因是在最小负载区域中持续产生的功率可以用于水的电解，这可以在时间上非常灵活地运转和停止。总体上，在适当利用和返回整合可能在本发明的工业生产设备的生产过程中产生的废热的情况下，生产设备可以实现69％的效率。
因此，在工业生产设备的实施方案中，本发明提供了：所述工业生产设备包括发电站，所述发电站使用含碳燃料来点火并且具有水/蒸汽回路，所述水/蒸汽回路具有至少一个蒸汽供能的汽轮机组和至少一个发电机，并且所述发电站经由第三导管连接件与所述气体处理设备以介质传导导管连接的方式连接，通过这种连接，所述基本上不含H2的气体支流可以至少部分地供给到所述发电站中。
以类似的方式，在另一个实施方案中，本发明的方法的特征在于，经由第三导管连接件将所述基本上不含H2的气体支流至少部分地供给到发电站中，其中所述发电站使用含碳燃料来点火并且具有水/蒸汽回路，所述水/蒸汽回路具有至少一个蒸汽供能的汽轮机组和至少一个发电机，并且来自所述发电站的含CO2废气流至少部分地供给到所述相关联的第二废气净化装置中。
在有利的实施方案中，为了能够灵活利用发电站和灵活利用可能存在于公共电网中的多余功率，本发明提供了：所述气体处理设备和所述水电解设备具有与所述发电站的至少一个发电机和所述公共电网连接的电连接件，并且任选地能够使用存在于所述公共电网中的电力和/或使用由所述至少一个发电机产生的电力来操作，特别是多余功率。
由于这种交叉，所以首先由发电站产生的功率和其次从电网获取的功率(例如，在调节发电站的情况下)可以灵活地分布在气体处理设备和水电解设备中，并且水电解可以任选地在短时间内运转或停止。
特别地，当从含碳进料产生低CO2和富H2产物气体或废气的第一生产设备具有点火装置时(例如，在焦炉的情况下)，在气体处理设备中产生的至少基本上不含H2但通常含碳的气体支流可以有利地在这种点火装置中燃烧。这特别适用于当这种气体支流还含有一定量的甲烷时(如在焦炉气体的情况下)。因此，本发明的特征还在于，第一生产设备的一个或多个点火装置在入口侧经由第二导管连接件和/或第三导管连接件与所述气体处理设备以介质传导导管连接的方式连接，通过这种连接，在所述气体处理设备中产生的含碳的、至少基本上不含H2的气体支流的至少一部分可以作为燃料供给到所述点火装置中。
接着，同样有用的和特别有利的是，特别地，对在这种点火装置中(例如，在焦炉的点火装置中)形成的同样含CO2的废气进行处理和利用。因此，在本发明的另一个实施方案中，同样地，第一生产设备的一个或多个点火装置在废气侧经由第四导管连接件和/或传导所述发电站的含CO2废气流的导管连接件与第二废气净化装置以介质传导导管连接的方式连接，通过这种连接，在所述点火装置和/或所述发电站中形成的含CO2废气流的至少一部分可以供给到第二废气净化装置中，优选所有的含CO2废气流。
气体处理设备的特别有利的实施方案是变压吸附设备，从而在另一个实施方案中，本发明还提供了：所述气体处理设备构造成变压吸附设备。
为了能够从所形成的产物气体/废气/烟道气流中析出二氧化碳并且能够将其与产物气体/废气/烟道气流分离，已经发现燃烧后捕集(PCC)过程是特别有利的。因此，在另一个实施方案中，本发明的特征还在于所述产生富CO2气流的装置构造成燃烧后捕集(PCC)设备，其通过吸收介质将CO2从所述发电站和/或所述一个或多个点火装置的含CO2废气流中除去。
本发明的方法可以有利地应用在许多工业生产设备中。特别地，工业生产设备是有利的，其中从含碳进料产生低CO2和富H2产物气体或废气的第一生产设备是产生焦炉气体的焦炉或者是气化或热解或焙烧含碳原料的设备，这同样由本发明提供。
工业生产设备可以是许多生产设备中的一种。特别地，在本发明的一个实施方案中，所述工业生产设备包括冶炼设备和/或炼钢设备或水泥生产设备，特别是旋转式管炉，或用于生产熔融玻璃的一个或多个设备或化工设备或一个或多个造纸设备，或者通过输送含CO2气流的导管连接件与其连接的设备。
在本发明的方法的有利实施方案中，所述气体处理设备和所述水电解设备具有与所述发电站的至少一个发电机和所述公共电网连接的电连接件，并且任选地通过存在于所述公共电网中的功率和/或使用由所述至少一个发电机产生的电力来操作，特别是多余功率。这实现了与上述用于工业生产设备相同的优点，即，灵活利用从公共电网产生的或可用的电力以及发电站操作的相关灵活化。
在所述方法中，还有利的是，产生低CO2和富H2产物气体或废气的第一生产设备具有一个或多个点火装置，在所述气体处理设备中产生的含碳的、至少基本上不含H2的气体支流的至少一部分作为燃料从所述气体处理设备和/或第二导管连接件供给到所述点火装置的入口侧。
这里，同样以相同的方式获得上面针对工业生产设备所示的优点。
最后，这也适用于本发明的另一个实施方案，其产生低CO2和富H2产物气体或废气的第一生产设备具有一个或多个点火装置，其在废气侧经由第四导管连接件和/或传导所述发电站的含CO2废气流的导管连接件与第二废气净化装置以介质传导导管连接的方式连接，通过这种连接，将在所述点火装置和/或所述发电站中形成的含CO2废气流的至少一部分供给到第二废气净化装置中，优选所有的含CO2废气流。
附图说明
下面，借助于附图通过例子对本发明进行说明。在图1中示意性地示出了通过其可以实施本发明的方法的根据本发明的工业生产设备。
具体实施方式
在图1中，由1整体表示的工业生产设备包括从含碳进料产生低CO2和富H2产物气体或废气的第一生产设备2。在本例中，第一生产设备2是焦炉，因此其中产生的低CO2和富H2产物气体或废气是焦炉气体。这种焦炉气体还含有甲烷成分。第一生产设备2配备有在第一生产设备2中产生的产物气体或废气供给到其中的第一废气净化装置3。在第一废气净化装置3中，产物气体或废气(这里为焦炉气体)被净化到使得其可以在下游的气体处理设备4中被进一步处理的程度。为此，产物气体或废气通常受到除尘并且任选地在第一废气净化装置3中不含酸性成分。经由以介质传导的方式与第一废气净化装置3连接并且还与气体处理设备4连接的第一导管连接件5将产物气体或废气供给到气体处理设备4中。在气体处理设备4中，进给的低CO2和富H2产物气流或废气流(或者产物或废气)被分离成含碳的、至少基本上不含H2的气体支流6和至少基本上不含碳的、富H2的气体支流7。在本例中，气体处理设备4是在现有技术中充分已知的变压吸附设备。气体处理设备4经由第三导管连接件8与发电站9以介质传导导管连接的方式连接，使得在气体处理设备4中产生的至少基本上不含H2但通常含碳的气体支流6可以至少部分地供给到发电站中，并且特别地还供给到燃烧器中以辅助作为燃料添加剂或燃料替代物的燃料的燃烧，或者至少能够进给到发电站中。
发电站9是使用含碳燃料(特别是气体或煤)来点火的发电站，并且通常具有未示出但包括至少一个蒸汽供能的汽轮机组和至少一个发电机10的水/蒸汽回路。然而，生物质也可以用作含碳燃料。
第一生产设备2具有点火单元或点火装置11，在气体处理设备4中产生的含碳的、至少基本上不含H2的气体支流6的至少一部分在其中燃烧或用于辅助燃烧。为此，点火单元或点火装置11在入口侧经由第二导管连接件12和/或第三导管连接件8与气体处理设备4以介质传导导管连接的方式连接。有利地，将在气体处理设备4中产生的含碳的、至少基本上不含H2的气体支流6以在此处产生必要的热和点火功率所需的量供给到点火装置11中。然后，仅有在气体处理设备4中产生的含碳的、至少基本上不含H2的气体支流6的剩余部分经由第三导管连接件8供给到发电站9中。
在废气侧上，第一生产设备2的点火装置11经由传导点火装置11的含CO2废气流17的第四导管连接件13与在点火装置11中形成的废气供给到其中的第二废气净化装置14以介质传导导管连接的方式连接。同样地，第二废气净化装置14经由传导发电站9的含CO2废气流15的导管连接件16与发电站9以介质传导导管连接的方式连接。在第二废气净化装置14中，含CO2废气流15,17不含灰尘颗粒和诸如SOx和NOx等主要的酸性成分。
经由第五导管连接件18，将已经以这种方式净化的含CO2废气流供给到产生富CO2气流的装置19中。装置19是燃烧后捕集(PCC)设备，其中当气流流过第二废气净化装置14时通过吸收介质将存在于废气流中的CO2从发电站9的含CO2废气流15和点火装置11的含CO2废气流17中除去。
工业生产设备1还包括产生甲醇和/或甲醇的下游产物的第二生产设备20，经由CO2导管连接件21将在产生富CO2气流的装置19中产生的富CO2气流供给到第二生产设备中。已经不含CO2的另外的气流作为废气22离开装置19。
产生甲醇和/或甲醇的下游产物的第二生产设备20经由H2导管连接件23额外地与产生氢气和氧气的水电解设备24的供氢站点以介质传导导管连接的方式连接，并且还与气体处理设备4的富H2的气体支流7从其中流出的那侧以介质传导导管连接的方式连接，使得在水电解设备24中产生的氢气(H2)和/或在气体处理设备4中产生的富H2的气体支流7可以至少部分地供给到第二生产设备20中。从作为原料供给到产生甲醇和/或甲醇的下游产物的第二生产设备20中的二氧化碳(CO2)和氢气(H2)产生作为在第二生产设备20中的产物的甲醇和/或甲醇的一种下游产物。发电站9的发电机10、气体处理设备4、水电解设备24和公共电网30经由电连接件25,26,27,28,29彼此可开关和可控制地电连接。这使得在每种情况下可用的功率量(例如存在于公共电网中的多余功率)能够灵活地用于气体处理设备4和/或特别是水电解设备24的运转或停止。同样地，发电站9可以保持在这种较高的功率水平下，使得经济操作是可行的，原因是甲醇或甲醇的下游产物总是作为副产物产生，并且所使用的发电站功率不只是用于为迄今为止存在于相应的工业生产设备中的公共电网或器械、装置或设备产生电力。
在产生富CO2气流的装置19中，经由第五导管连接件18进给的二氧化碳的高达90％可以与进给并供给到CO2导管连接件21中的气流分离。
除了在水电解设备24中产生的氢气(H2)之外，在其中产生的氧气(O2)也可以被进一步使用。其可以用作在发电站9或工业生产设备1的其他设备内的燃料燃烧时的氧化剂。
在构造成变压吸附设备的气体处理设备4中形成为基本上不含碳的、富H2的气体支流7的氢气(H2)以及类似地在水电解设备24中形成的氢气(H2)以通常的方式调节、与源自产生富CO2气流的装置19的加压二氧化碳(CO2)混合并与第二生产设备20中引入的二氧化碳(CO2)化学计量地反应，以形成甲醇和/或甲醇的下游产物。
当装置19构造成通过吸收介质将CO2从发电站9的含CO2废气流15和/或一个或多个点火装置11的含CO2废气流17中除去的PCC设备时，胺或胺溶液有利地用作除去介质或吸收介质。
为了允许良好利用所产生的生产热或废热，并且能够实现热量传递和/或将热量返回整合到工业生产设备1的各种位置中，工业生产设备1中的各种导管或装置设置有指定的热交换器或热传递系统，其由附图标记31统一示出。
在作为从含碳进料产生低CO2和富H2产物气体或废气并具有约1,630,000公吨焦炭/年的产量的第一生产设备2(焦炉)的例子中，所产生的焦炉气体或焦化气体的一部分用于使焦炉所需的点火装置11点火。在焦炭的这种总产量中，所形成的焦炉气体的量为394MWth或9.87kg/s，其中的175.62MWth或4.4kg/s用于点火装置11，其余的供给到发电站9中。于是，点火装置11的CO2排放量为6.75kg/s，发电站的CO2排放量为8.14kg/s。
在经过第一废气净化装置3之后，产物气体或废气含有23.04vol％的CH4、2.69vol％的其他烃类、59.53vol％的H2、0.96vol％的CO2、3.84vol％的CO、0.19vol％的O2、5.76vol％的N2和3.98vol％的H2O。
在气体处理设备4中，约94％的氢气(H2)作为富H2的气体支流7从进给的这种低CO2和富H2产物气体或废气中分离出来。剩余的基本上不含H2的气体支流6其组成为52.33vol％的CH4、6.11vol％的其他烃类、8.11vol％的H2、2.18vol％的CO2、8.72vol％的CO、0.43vol％的O2、13.08vol％的N2和9.04vol％的H2O。其以8.74kg/s的质量流量流动，并且具有29.58kJ/kg的热值。这种基本上不含H2的气体支流6部分地供给到点火装置11中，这需要5.94kg/s或175.62MWth的质量流量并且产生10.12kg/s的CO2的含CO2废气流17的废气质量流量，其与发电站9的含CO2废气流15一起供给到第二废气净化装置14中。82.8MWth作为剩余的基本上不含H2的气体支流6供给到发电站9中，同时发电站9产生4.77kg/s的CO2的质量流量。在PCC设备19中，通过胺溶液将进给的CO2的90％以及由此在工业生产设备1中产生的总CO2的90％从气流中除去并转化成富CO2气流。对所获得的这种富CO2气流进行加压，并且像从气体处理设备4作为富H2的气体支流7获得的氢气(H2)和在水电解设备24中获得的氢气(H2)一样，被供给到产生甲醇和/或甲醇的下游产物的第二生产设备20中。气体处理设备4产生氢气(H2)的质量流量为1.13kg/s或135.45MWth的富H2的气体支流7，并且水电解设备24在62MWe的输入下产生1.526kg/s的质量流量，从而在第二生产设备20中在化学计量条件下获得29.15公吨甲醇/小时的产量。
在14MWe的变压吸附设备4且无需利用废热的情况下，根据本发明的这种方法或本发明的方法的这个例子具有69％的效率，而仅提供焦炉气体在发电站9中的燃烧且不包括任何甲醇生产或水的任何电解的常规设备仅具有42％的效率。

Claims (14)

1.一种工业生产设备(1)，包括
第一生产设备(2)，其利用相关联的第一废气净化装置(3)和相关联的第二废气净化装置(14)从含碳进料产生低CO2和富H2产物气体或废气，
气体处理设备(4)，其经由第一导管连接件(5)与第一废气净化装置(3)连接并将所述产物气体或废气分离成含碳的、至少基本上不含H2的气体支流(6)和至少基本上不含碳的、富H2的气体支流(7)，其中通过第二导管连接件(12)可以将所述基本上不含H2的气体支流(6)至少部分地供给到存在于第一生产设备(2)内的一个或多个点火装置(11)中，
产生富CO2气流的装置(19)，在所述点火装置(11)中形成的含CO2废气流(17)的至少一部分在流过第二废气净化装置(14)之后可以至少部分地供给到所述装置中，
产生氢气(H2)和氧气(O2)的水电解设备(24)以及第二生产设备(20)，第二生产设备产生甲醇和/或甲醇的下游产物，并且首先经由CO2导管连接件(21)与所述产生富CO2气流的装置(19)连接，并且通过所述CO2导管连接件(21)，所述富CO2气流可以至少部分地供给到第二生产设备中，其次经由H2导管连接件(23)与所述气体处理设备(4)和所述水电解设备(24)连接，并且通过所述H2导管连接件(23)，在所述气体处理设备(4)中产生的富H2的气体支流(7)和/或在所述水电解设备(24)中产生的氢气(H2)可以分别至少部分地供给到第二生产设备中。
2.如权利要求1所述的工业生产设备(1)，其特征在于，所述工业生产设备包括发电站(9)，所述发电站使用含碳燃料来点火并且具有水/蒸汽回路，所述水/蒸汽回路具有至少一个蒸汽供能的汽轮机组和至少一个发电机(10)，并且所述发电站经由第三导管连接件(8)与所述气体处理设备(4)以介质传导导管连接的方式连接，通过这种连接，所述基本上不含H2的气体支流(6)可以至少部分地供给到所述发电站(9)中。
3.如权利要求2所述的工业生产设备(1)，其特征在于，所述气体处理设备(4)和所述水电解设备(24)具有与所述发电站(9)的至少一个发电机(10)和所述公共电网(30)连接的电连接件(25,26,27,28,29)，并且任选地能够使用存在于所述公共电网(30)中的功率和/或使用由所述至少一个发电机(10)产生的电力来操作，特别是多余功率。
4.如前述权利要求中任一项所述的工业生产设备(1)，其特征在于，第一生产设备(2)的一个或多个点火装置(11)在入口侧经由第二导管连接件(12)和/或第三导管连接件(8)与所述气体处理设备(4)以介质传导导管连接的方式连接，通过这种连接，在所述气体处理设备(4)中产生的含碳的、至少基本上不含H2的气体支流(6)的至少一部分可以作为燃料供给到所述点火装置(11)中。
5.如前述权利要求中任一项所述的工业生产设备(1)，其特征在于，第一生产设备(2)的一个或多个点火装置(11)在废气侧经由第四导管连接件(13)和/或传导所述发电站(9)的含CO2废气流(15)的导管连接件(16)与第二废气净化装置(14)以介质传导导管连接的方式连接，通过这种连接，在所述点火装置(11)和/或所述发电站(9)中形成的含CO2废气流(15,17)的至少一部分可以供给到第二废气净化装置(14)中，优选所有的含CO2废气流。
6.如前述权利要求中任一项所述的工业生产设备(1)，其特征在于，所述气体处理设备(4)构造成变压吸附设备。
7.如前述权利要求中任一项所述的工业生产设备(1)，其特征在于，所述产生富CO2气流的装置(19)构造成燃烧后捕集(PCC)设备，其通过吸收介质将CO2从所述发电站(9)和/或所述一个或多个点火装置(11)的含CO2废气流(15,17)中除去。
8.如前述权利要求中任一项所述的工业生产设备(1)，其特征在于，从含碳进料产生低CO2和富H2产物气体或废气的第一生产设备(2)是产生焦炉气体的焦炉或者是气化或热解或焙烧含碳原料的设备。
9.如前述权利要求中任一项所述的工业生产设备(1)，其特征在于，所述工业生产设备包括冶炼设备和/或炼钢设备或水泥生产设备，特别是旋转式管炉，或用于生产熔融玻璃的一个或多个设备或化工设备或一个或多个造纸设备，或者通过输送含CO2气流的导管连接件与其连接的设备。
10.一种用于利用相关联的第一废气净化装置(3)和相关联的第二废气净化装置(14)从含碳进料产生低CO2和富H2产物气体或废气的第一生产设备(2)的至少基本上不含CO2的操作方法，特别是用于如权利要求1～9中任一项所述的工业生产设备(1)的操作方法，
其特征在于，
经由与第一废气净化装置(3)连接的第一导管连接件(5)将所述低CO2和富H2产物气体或废气供给到气体处理设备(4)中，所述气体处理设备将所述产物气体或废气分为含碳的、至少基本上不含H2的气体支流(6)和至少基本上不含碳的、富H2的气体支流(7)，并且经由第二导管连接件(12)将所述基本上不含H2的气体支流(6)至少部分地供给到第一生产设备(2)的一个或多个点火装置(11)中，
其中将在所述点火装置(11)中形成的含CO2废气流(17)的至少一部分在流过第二废气净化装置(14)之后至少部分地供给到产生富CO2气流的装置(19)中，
其中通过水电解设备(24)中水的电解来产生氢气(H2)和氧气(O2)，并且在第二生产设备(20)中产生甲醇和/或甲醇的下游产物，首先在所述产生富CO2气流的装置(19)中产生的富CO2气流至少部分地供给到第二生产设备(20)中，其次经由H2导管连接件(23)将由所述气体处理设备(4)产生的富H2的气体支流(7)和/或在所述水电解设备(24)中产生的氢气(H2)分别至少部分地供给到第二生产设备(20)中。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，经由第三导管连接件(8)将所述基本上不含H2的气体支流(6)至少部分地供给到发电站(9)中，其中所述发电站(9)使用含碳燃料来点火并且具有水/蒸汽回路，所述水/蒸汽回路具有至少一个蒸汽供能的汽轮机组和至少一个发电机(10)，并且来自所述发电站的含CO2废气流(15)至少部分地供给到所述相关联的第二废气净化装置(14)中。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述气体处理设备(4)和所述水电解设备(24)具有与所述发电站(9)的至少一个发电机(10)和所述公共电网(30)连接的电连接件(25,26,27,28,29)，并且任选地通过存在于所述公共电网(30)中的功率和/或使用由所述至少一个发电机(10)产生的电力来操作，特别是多余功率。
13.如权利要求10～12中任一项所述的方法，其特征在于，产生低CO2和富H2产物气体或废气的第一生产设备(2)具有一个或多个点火装置(11)，所述含碳的、至少基本上不含H2的气体支流(6)的至少一部分作为燃料从所述气体处理设备(4)和/或第三导管连接件(8)供给到所述点火装置的入口侧。
14.如权利要求10～13中任一项所述的方法，其特征在于，产生低CO2和富H2产物气体或废气的第一生产设备(2)具有一个或多个点火装置(11)，其在废气侧经由第四导管连接件(13)和/或传导所述发电站(9)的含CO2废气流(15)的导管连接件(16)与第二废气净化装置(14)以介质传导导管连接的方式连接，通过这种连接，将在所述点火装置(11)和/或所述发电站(9)中形成的含CO2废气流(15,17)的至少一部分供给到第二废气净化装置(14)中，优选所有的含CO2废气流。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7410134B2 (ja) * 2018-09-13 2024-01-09 トプソー・アクチエゼルスカベット メタノールを製造するための方法
DE102019203065A1 (de) * 2019-03-06 2020-09-10 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur Herstellung von Methanol oder Methan
JP7432997B2 (ja) * 2019-05-24 2024-02-19 三菱重工業株式会社 合成物生産システム及び合成物生産方法
EP4028579A1 (en) * 2019-09-09 2022-07-20 Soletair Power Oy Method and process arrangement for the production of oxygen for industrial process, and use of the method
WO2021246316A1 (ja) * 2020-06-04 2021-12-09 三菱マテリアル株式会社 セメント製造排ガスからの有価物製造方法
JP2021191732A (ja) * 2020-06-05 2021-12-16 三菱マテリアル株式会社 セメント製造排ガスからの有価物製造方法
JP2024503110A (ja) 2021-01-15 2024-01-24 セエルイ フルタフェラク メタノール合成反応器
EP4324815A1 (de) 2022-08-17 2024-02-21 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Verfahren und anlage zur herstellung von methanol und synthesegas
WO2024115488A1 (en) 2022-11-28 2024-06-06 Basf Se Method for operating a cracking process

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110041740A1 (en) * 2009-08-20 2011-02-24 Reilly Timothy J Recuperative combustion system
CN102229806A (zh) * 2011-05-24 2011-11-02 金能科技有限责任公司 以煤焦化为主体的绿色循环经济工艺
DE102011112093A1 (de) * 2011-06-03 2012-12-06 Carbon-Clean Technologies Ag Verfahren und Anlage zur kohlendioxidarmen, vorzugsweise kohlendioxidfreien, Erzeugung eines flüssigen kohlenwasserstoffhaltigen Energieträgers und/oder zur Direktreduktion von Metalloxiden
CN203159536U (zh) * 2013-03-29 2013-08-28 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 一种煤化工热解气化耦合一体化多联产系统
CN103890236A (zh) * 2011-08-29 2014-06-25 卡尔－赫尔曼·布塞 特别是适于住宅工程领域的能量供应装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3327367A1 (de) * 1983-07-29 1985-02-14 Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim Mittellastkraftwerk mit einer integrierten kohlevergasungsanlage
ID30387A (id) 2000-02-29 2001-11-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Tanur gasifikasi biomassa dan sistem sintetis metanol yang menggunakan gas yang dihasilkan melalui gasifikasi biomassa
JP2003034503A (ja) 2001-07-19 2003-02-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 合成ガスの製造方法およびメタノールの製造方法
ATE537358T1 (de) * 2007-11-22 2011-12-15 Solarfuel Gmbh Modulares, netzungebundenes kraftwerk
DE102009018126B4 (de) 2009-04-09 2022-02-17 Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg Energieversorgungssystem und Betriebsverfahren
FR2977089A1 (fr) 2011-06-17 2012-12-28 Laurent Jean Serge Zibell Stockage et restitution de masse d'electricite sous forme chimique comprenant des etapes d'electrolyse, de methanisation et d'oxycombustion.
DK3019582T3 (en) 2013-07-09 2017-12-11 Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe Gmbh Flexible power plant and method for operating it
DE102014103311A1 (de) 2013-07-09 2015-01-15 Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe Gmbh Methanisierungsverfahren und Kraftwerk umfassend die CO2-Methanisierung aus Kraftwerksrauchgas

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110041740A1 (en) * 2009-08-20 2011-02-24 Reilly Timothy J Recuperative combustion system
CN102229806A (zh) * 2011-05-24 2011-11-02 金能科技有限责任公司 以煤焦化为主体的绿色循环经济工艺
DE102011112093A1 (de) * 2011-06-03 2012-12-06 Carbon-Clean Technologies Ag Verfahren und Anlage zur kohlendioxidarmen, vorzugsweise kohlendioxidfreien, Erzeugung eines flüssigen kohlenwasserstoffhaltigen Energieträgers und/oder zur Direktreduktion von Metalloxiden
CN103890236A (zh) * 2011-08-29 2014-06-25 卡尔－赫尔曼·布塞 特别是适于住宅工程领域的能量供应装置
CN203159536U (zh) * 2013-03-29 2013-08-28 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 一种煤化工热解气化耦合一体化多联产系统

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