DE102016209028A1

DE102016209028A1 - Plant network for the production of mineral building materials and a process for operating the plant network

Info

Publication number: DE102016209028A1
Application number: DE102016209028.3A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Achatz; Georg Locher; Ralph Kleinschmidt
Original assignee: ThyssenKrupp AG
Current assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 2016-05-24
Filing date: 2016-05-24
Publication date: 2017-11-30
Also published as: WO2017202659A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Anlagenverbund zur Herstellung mineralischer Baustoffe mit einem Brennofen (1) zur Erzeugung mineralischer Baustoffe, einem Kühler (2) zur Kühlung der mineralischen Baustoffe, und einem Gasleitungssystem (3) für Gase, die bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen, wobei der Anlagenverbund eine an das Gasleitungssystem (3) angeschlossene Chemieanlage (4) und/oder Biotechnologieanlage (5) aufweist und das Gasleitungssystem (3) mindestens eine steuerbare Gasweiche (6) zur Aufteilung der der Chemieanlage (4) und/oder Biotechnologieanlage (5) zugeführten Gasmengenströme und eine Anlage zur Wasserstofferzeugung (7) und ein H2-Gasleitungssystem (8) für aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung (7) emittierte wasserstoffhaltige Gasmengenströme, wobei das Gasleitungssystem (3) in Strömungsrichtung vor der steuerbaren Gasweiche (6) verbunden ist mit dem H2-Gasleitungssystem (8) über eine H2-Mischvorrichtung zur Herstellung eines Mischgases umfassend Gase, die bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen und anfallenden wasserstoffhaltigen Gasen aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung (7) und eine Reverse-Wassergas-Shift-Anlage (11) und ein CO-Gasleitungssystem (12) für aus der Reverse-Wassergas-Shift-Anlage (11) emittierte kohlenstoffmonoxidhaltigen Gasmengenströme umfasst, wobei die Reverse-Wassergas-Shift-Anlage (11) in Strömungsrichtung vor der steuerbaren Gasweiche (6) verbunden ist mit dem Gasleitungssystem (3) und dem H2-Gasleitungssystem (8) und dass mittels der steuerbaren Gasweiche (6) die der Chemieanlage (4) und/oder Biotechnologieanlage (5) zugeführten Gasmengenströme steuerbar sind.The present invention relates to a plant composite for the production of mineral building materials with a kiln (1) for producing mineral building materials, a cooler (2) for cooling the mineral building materials, and a gas line system (3) for gases resulting from the production of mineral building materials, wherein the plant network has a chemical plant (4) and / or biotechnological plant (5) connected to the gas line system (3) and the gas line system (3) at least one controllable gas switch (6) for dividing the chemical plant (4) and / or biotechnology plant (5 ) supplied gas flow rates and a plant for hydrogen production (7) and an H2 gas line system (8) for from the plant for hydrogen production (7) emitted hydrogen-containing gas flow rates, wherein the gas line system (3) in the flow direction in front of the controllable gas switch (6) is connected to the H2 gas line system (8) via an H2 mixing device for producing a Misc hgases comprising gases resulting from the production of mineral building materials and resulting hydrogen-containing gases from the hydrogen production plant (7) and a reverse water gas shift plant (11) and a CO gas line system (12) for the reverse water gas Shift system (11) emitted carbon monoxide-containing gas flow rates, wherein the reverse water gas shift system (11) in the flow direction in front of the controllable gas switch (6) is connected to the gas line system (3) and the H2 gas line system (8) and in that the gas flow streams supplied to the chemical plant (4) and / or biotechnological plant (5) can be controlled by means of the controllable gas switch (6).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Anlagenverbund zur Herstellung mineralischer Baustoffe sowie ein Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes. The present invention relates to a plant network for the production of mineral building materials and a method for operating the plant network.

Anlagen zur Herstellung mineralischer Baustoffe umfassend einen Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe und einem Kühler zur Kühlung der mineralischen Baustoffe sind im Stand der Technik in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt. Insbesondere kann ein Zementwerk eine solche Anlage oder Bestandteil einer solchen Anlage sein. In Zementwerken werden die meist in Steinbrüchen abgebauten und mit Vorbrechern vorzerkleinerten Rohmaterialien, wie Kalkstein, insbesondere als Quelle für Calciumoxid, Ton, insbesondere als Quelle für Siliciumdioxid und Aluminiumoxid, Sand, beispielsweise als Quelle für Siliciumdioxid und Eisenerz, insbesondere als Quelle für Eisen(III)-oxid beispielsweise in Rohmühlen zusammen vermahlen und gleichzeitig getrocknet. Das dabei entstehende sogenannte Rohmehl wird dann in einem Brennofen, wie beispielsweise einem Drehrohrofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe bei Temperaturen von ca. 1400–1450 °C zu dem sogenannten Klinker gebrannt. Der Klinker wird anschließend in einem Kühler auf eine Temperatur von unter 200 °C heruntergekühlt. Bei diesem Herstellungsprozess wird insbesondere der in den Roh- und Brennstoffen enthaltene Kohlenstoff in Kohlenstoffdioxid umgewandelt und freigesetzt. Kohlenstoffdioxid (CO₂) ist ein Treibhausgas und trägt, wenn es in die Atmosphäre gelangt als einer der Hauptfaktoren zur Verstärkung des Treibhauseffektes bei. In diesem Zusammenhang werden in einigen Staaten für Treibhausgasemissionen CO₂-Abgaben erhoben. Equipment for the production of mineral building materials comprising a kiln for producing mineral building materials and a cooler for cooling the mineral building materials are known in the prior art in a variety of embodiments. In particular, a cement plant may be such a plant or component of such a plant. In cement plants, the raw materials, which are mostly mined in quarries and pre-shredded, such as limestone, in particular as a source of calcium oxide, clay, in particular as a source of silica and alumina, sand, for example as a source of silica and iron ore, especially as a source of iron (III ) oxide, for example, ground together in raw mills and dried at the same time. The resulting so-called raw meal is then fired in a kiln, such as a rotary kiln for producing mineral building materials at temperatures of about 1400-1450 ° C to the so-called clinker. The clinker is then cooled down to a temperature below 200 ° C in a cooler. In this manufacturing process, in particular, the carbon contained in the raw materials and fuels is converted into carbon dioxide and released. Carbon dioxide (CO ₂ ) is a greenhouse gas and, when it enters the atmosphere, contributes as one of the main factors in enhancing the greenhouse effect. In this context, CO ₂ levies are levied on greenhouse gas emissions in some countries.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachhaltigkeit, insbesondere die ökonomischen und ökologischen Bedingungen des Gesamtprozesses weiter zu verbessern und insbesondere einen Anlagenverbund zur Herstellung mineralischer Baustoffe anzugeben, mit dem es möglich ist, die mit der Herstellung und Verwendung mineralischer Baustoffe verbundene Freisetzung von CO₂ in die Atmosphäre und/oder Kosten zur Herstellung und/oder Verwendung mineralischer Baustoffe zu reduzieren. Außerdem wird angestrebt, die CO₂-Emissionen bei der Herstellung mineralischer Baustoffe zu reduzieren. Zudem soll die Wirtschaftlichkeit des Gesamtprozesses weiter verbessert werden. The present invention is therefore based on the object to further improve the sustainability, in particular the economic and ecological conditions of the overall process and in particular to provide a plant network for the production of mineral building materials, with which it is possible, associated with the production and use of mineral building materials release of CO ₂ into the atmosphere and / or costs for the production and / or use of mineral building materials to reduce. In addition, the aim is to reduce the CO ₂ emissions in the production of mineral building materials. In addition, the profitability of the overall process should be further improved.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Diese Aufgabe wird mit einem Anlagenverbund nach Anspruch 1 und einem Verfahren zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe nach Anspruch 7 gelöst. This object is achieved with a plant network according to claim 1 and a method for operating a plant network for the production of mineral building materials according to claim 7.

Der erfindungsgemäße Anlagenverbund weist gegenüber konventionellen Anlagen den Vorteil auf, dass Einzelanlagen in einem Anlagenverbund zusammengeschlossen sind und stoffliche Ströme, insbesondere Gasmengenströme, thermischer Energie und energetische Ströme im Verbund geführt werden können. Zudem ist die weitere Nutzung bzw. Verarbeitung von Kohlenstoffdioxid möglich, bevor eine Abgabe in die Atmosphäre erfolgt. Auf diese Weise werden die Umweltauswirkungen verringert und/oder die Wirtschaftlichkeit der Herstellung von mineralischen Baustoffen erhöht und/oder ein Gesamtoptimum hinsichtlich einer ökonomischen und/oder ökologischen Herstellung und/oder Verwendung mineralischer Baustoffe für einen Anlagenverbund erzielt.Compared with conventional plants, the plant network according to the invention has the advantage that individual plants are combined in a plant network and material flows, in particular gas flow rates, thermal energy and energy flows can be combined. In addition, the further use or processing of carbon dioxide is possible before it is released into the atmosphere. In this way, the environmental impact is reduced and / or increases the cost of production of mineral building materials and / or achieved an overall optimum in terms of economic and / or ecological production and / or use of mineral building materials for a plant network.

Gegenstand der Erfindung ist ein Anlagenverbund zur Herstellung mineralischer Baustoffe mit
einem Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe,
einem Kühler zur Kühlung der mineralischen Baustoffe, und
einem Gasleitungssystem für Gase, die bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen, wobei der Anlagenverbund eine an das Gasleitungssystem angeschlossene Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage aufweist und das Gasleitungssystem mindestens eine steuerbare Gasweiche zur Aufteilung der der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage zugeführten Gasmengenströme und eine Anlage zur Wasserstofferzeugung und ein H₂-Gasleitungssystem für aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung emittierte wasserstoffhaltige Gasmengenströme, wobei das Gasleitungssystem in Strömungsrichtung vor der steuerbaren Gasweiche verbunden ist mit dem H₂-Gasleitungssystem über eine H₂-Mischvorrichtung zur Herstellung eines Mischgases umfassend Gase, die bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen und anfallenden wasserstoffhaltigen Gasen aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung und eine Reverse-Wassergas-Shift-Anlage und ein CO-Gasleitungssystem für aus der Reverse-Wassergas-Shift-Anlage emittierte kohlenstoffmonoxidhaltigen Gasmengenströme umfasst, wobei die Reverse-Wassergas-Shift-Anlage in Strömungsrichtung vor der steuerbaren Gasweiche verbunden ist mit dem Gasleitungssystem und dem H₂-Gasleitungssystem und dass mittels der steuerbaren Gasweiche die der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage zugeführten Gasmengenströme steuerbar sind. The invention relates to a plant network for the production of mineral building materials
a kiln for the production of mineral building materials,
a cooler for cooling the mineral building materials, and
a gas pipeline system for gases produced in the production of mineral building materials, the plant network has a connected to the gas line system chemical plant and / or biotechnology plant and the gas line system at least one controllable gas switch for dividing the chemical plant and / or biotechnology plant gas flow rates and a system for Hydrogen production and a H ₂ -Gasleitungssystem for emitted from the plant for hydrogen production hydrogen-containing gas flow rates, wherein the gas line system in the flow direction upstream of the controllable gas switch is connected to the H ₂ gas line system via an H ₂ mixing device for producing a mixed gas comprising gases which in the Production of mineral building materials accumulate and resulting hydrogen-containing gases from the plant for hydrogen production and a reverse water gas shift system and a CO gas line system for the reverse water gas shift-A The reverse water gas shift system is connected upstream of the controllable gas switch in the flow direction with the gas line system and the H ₂ gas line system and that by means of the controllable gas switch the gas flow and / or biotechnology plant supplied gas flow rates are controllable.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe, der einen Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe, einen Kühler zur Kühlung der mineralischen Baustoffe, ein Gasleitungssystem für Gase, die bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen, eine an das Gasleitungssystem angeschlossene Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage, mindestens eine mit dem Gasleitungssystem verbundene steuerbare Gasweiche zur Aufteilung der der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage zugeführten Gasmengenströme und eine Anlage zur Wasserstofferzeugung und ein H₂-Gasleitungssystem für aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung emittierte wasserstoffhaltige Gasmengenströme, wobei das Gasleitungssystem in Strömungsrichtung vor der steuerbaren Gasweiche verbunden ist mit dem H₂-Gasleitungssystem über eine H₂-Mischvorrichtung zur Herstellung eines Mischgases umfassend Gase, die bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen und anfallenden wasserstoffhaltigen Gasen aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung und eine Reverse-Wassergas-Shift-Anlage und ein CO-Gasleitungssystem für aus der Reverse-Wassergas-Shift-Anlage emittierte kohlenstoffmonoxidhaltige Gasmengenströme umfasst, wobei die Reverse-Wassergas-Shift-Anlage in Strömungsrichtung vor der steuerbaren Gasweiche verbunden ist mit dem Gasleitungssystem und/oder dem H₂-Gasleitungssystem und dass mittels der steuerbaren Gasweiche die der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage zugeführten Gasmengenströme steuerbar sind aufweist, wobei zumindest eine Teilmenge

a) des bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gases und/oder
b) des aus der Reverse-Wassergas-Shift-Anlage anfallenden kohlenstoffmonoxidhaltigen Gases und/oder
c) des aus der Elektrolyseanlage zur Wasserelektrolyse anfallenden wasserstoffhaltigen Gases
d) gemischt wird und
e) wobei das Mischgas als Mischnutzgas zum Betrieb der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage verwendet wird.

Another object of the invention relates to a method for operating a plant network for the production of mineral building materials, a kiln for producing mineral building materials, a cooler for cooling the Mineral building materials, a gas pipeline system for gases produced in the production of mineral building materials, connected to the gas line system chemical plant and / or biotechnology plant, at least one connected to the gas line system controllable gas switch for dividing the chemical plant and / or biotechnology plant gas flow rates and a system for producing hydrogen and an H ₂ gas line system for hydrogen-generating gas flow streams emitted from the plant for producing hydrogen, wherein the gas line system in the flow direction upstream of the controllable gas switch is connected to the H ₂ gas line system via an H ₂ mixing device for producing a mixed gas comprising gases which at arising from the production of mineral building materials and resulting hydrogen-containing gases from the plant for hydrogen production and a reverse water gas shift plant and a CO gas line system for the reverse Wassergas shift Plant comprises emitted carbon monoxide gas flow rates, the reverse water gas shift system is connected upstream of the controllable gas switch in the flow direction with the gas line system and / or the H ₂ gas line system and controllable by means of the controllable gas switch the chemical plant and / or biotechnology plant gas flow rates are having, wherein at least a subset

a) of the resulting in the production of mineral building materials gas and / or
b) the carbon monoxide-containing gas obtained from the reverse-water-gas shift plant and / or
c) of the resulting from the electrolysis plant for water electrolysis hydrogen-containing gas
d) is mixed and
e) wherein the mixed gas is used as Mischnutzgas for operating the chemical plant and / or biotechnology plant.

Unter mineralischen Baustoffen werden im Rahmen der Erfindung Baustoffe verstanden, welche eine Zusammensetzung von Mineralien umfassen. Beispiele hierfür sind calciumhaltige Baustoffe, wie Zement, Kalk, Gips und calcinierte Tone, sowie bereits behandelte Rückstände aus Produktionsverfahren, insbesondere aus der Metallherstellung, insbesondere der Eisen- und Stahlherstellung, wie beispielsweise Schlacke(n) und Kombinationen hiervon.In the context of the invention, mineral building materials are understood as meaning building materials which comprise a composition of minerals. Examples include calcium-containing building materials, such as cement, lime, gypsum and calcined clays, as well as already treated residues from production processes, especially from metal production, especially iron and steel production, such as slag (s) and combinations thereof.

In der Chemieanlage können chemische Produkte aus den zugeführten Gasmengenströmen und/oder den Nutzgasen und/oder den Synthesegas erzeugt werden, welche jeweils die Komponenten des Endproduktes enthalten. Bei den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Synthesegas handelt es sich um Gasmischungen, die zur Synthese eingesetzt werden. Unter den Begriff "Synthesegas" fallen z. B. Gemische aus N₂ und H₂ für die Ammoniaksynthese und vor allem Gasgemische, die hauptsächlich CO und H₂ oder CO₂ und H₂ oder CO, CO₂ und H₂ enthalten. Aus den Synthesegasen können in einer Chemieanlage chemische Produkte erzeugt werden, welche jeweils die Komponenten des Eduktes enthalten. Chemische Produkte können beispielsweise Ammoniak oder Methanol oder auch andere Kohlenwasserstoffverbindungen sein. In the chemical plant chemical products from the supplied gas flow rates and / or the Nutzgasen and / or the synthesis gas can be generated, which each contain the components of the final product. The synthesis gas produced by the process according to the invention are gas mixtures which are used for synthesis. Under the term "synthesis gas" z. B. mixtures of N ₂ and H ₂ for ammonia synthesis and especially gas mixtures containing mainly CO and H ₂ or CO ₂ and H ₂ or CO, CO ₂ and H ₂ . From the synthesis gases chemical products can be produced in a chemical plant, which each contain the components of the educt. Chemical products may be, for example, ammonia or methanol or other hydrocarbon compounds.

Zur Herstellung von Ammoniak muss ein Synthesegas bereitgestellt werden, welches Stickstoff und Wasserstoff im richtigen Verhältnis enthält. Als Stickstoffquelle kann beispielsweise zusätzlich eine Luftzerlegungsanlage zur wenigstens teilweisen Zerlegung von Umgebungsluft in ein wenigstens teilweise sauerstoffhaltiges Gas und ein wenigstens teilweise stickstoffhaltiges Gas, bereitgestellt werden. Als Wasserstoffquelle kann beispielsweise eine zusätzliche Anlage zur Wasserstofferzeugung, wie beispielsweise eine Wasserelektrolyseanlage bereitgestellt werden. Zur Herstellung von Kohlenwasserstoffverbindungen, beispielsweise Methanol, muss ein im Wesentlichen aus CO und/oder CO₂ und -H₂ bestehendes Synthesegas bereitgestellt werden, welches die Komponenten Kohlenmonoxid und/oder Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff im richtigen Verhältnis enthält. Das Verhältnis wird häufig durch das Modul (H₂ – CO₂)/(CO + CO₂) beschrieben. Der Wasserstoff kann beispielsweise durch eine zusätzliche Anlage zur Wasserstofferzeugung bereitgestellt werden. Die Bereitstellung von CO kann mit einem zusätzlichen Reverse-Watergas-Shift-Reactor (RWGS-Reaktor) erfolgen. Als CO₂-Quelle kann das beim Herstellungsprozess freigesetzte Kohlenstoffdioxid dienen. For the production of ammonia, a synthesis gas must be provided which contains nitrogen and hydrogen in the correct ratio. For example, an air separation plant for the at least partial separation of ambient air into an at least partially oxygen-containing gas and an at least partially nitrogen-containing gas can additionally be provided as the nitrogen source. As a hydrogen source, for example, an additional plant for hydrogen production, such as a Wasserelektrolyseanlage be provided. For the preparation of hydrocarbon compounds, for example methanol, a synthesis gas consisting essentially of CO and / or CO ₂ and -H _{2 must be} provided, which contains the components carbon monoxide and / or carbon dioxide and hydrogen in the correct ratio. The ratio is often described by the module (H ₂ - CO ₂ ) / (CO + CO ₂ ). The hydrogen can be provided for example by an additional plant for hydrogen production. The provision of CO can be carried out with an additional reverse water gas shift reactor (RWGS reactor). The CO ₂ source can be the carbon dioxide released during the manufacturing process.

Bei den vorstehend beschriebenen Konzepten kann allerdings der C-Gehalt der Gase die bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen, nicht vollständig genutzt werden, da ein Wasserstoff-Unterschuss vorliegt. Um den C-Gehalt der bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gase vollständig für die Herstellung von chemischen Produkten nutzen zu können, wird erfindungsgemäß Wasserstoff zu dosiert, der in einer Anlage zur Wasserstofferzeugung gebildet wird. Die Wasserstofferzeugung erfolgt vorzugsweise durch Wasserelektrolyse, wobei die Wasserelektrolyse zweckmäßig mit elektrischem Strom betrieben wird, der aus erneuerbarer Energie erzeugt wurde. Bei der Wasserelektrolyse entsteht auch Sauerstoff, der in dem Brennofen zur Erzeugung der mineralischen Baustoffe genutzt werden kann. Das Zuführen von Sauerstoff ist auch als Oxyfuel-Verfahren bekannt, bei welchem besonders hohe Flammentemperaturen erreicht werden können. Insbesondere ist das Oxyfuel-Verfahren sowohl für gasförmige als auch für flüssige und feste Brennstoffe anwendbar. In the concepts described above, however, the C content of the gases resulting from the production of mineral building materials, can not be fully utilized, since there is a hydrogen deficit. In order to fully utilize the C content of the resulting in the production of mineral building materials gases for the production of chemical products, hydrogen is metered according to the invention, which is formed in a plant for hydrogen production. The hydrogen production is preferably carried out by electrolysis of water, the electrolysis of water is suitably operated with electric power generated from renewable energy. In the electrolysis of water also produces oxygen, which can be used in the kiln for the production of mineral building materials. The supply of oxygen is also known as oxyfuel process, in which particularly high flame temperatures can be achieved. In particular, the oxyfuel process is applicable to both gaseous and liquid and solid fuels.

Zusätzlich oder anstelle einer Chemieanlage zur Erzeugung von Produkten aus den zugeführten Gasmengenströmen und/oder den Nutzgasen und/oder den Synthesegas kann im Rahmen der Erfindung auch eine biotechnologische Anlage eingesetzt werden. Hierbei handelt es sich um eine Anlage zur Fermentation der vorgenannten Gase. Die zugeführten Gasmengenströmen und/oder Nutzgase und/oder Synthesegase werden über eine Fermentation biochemisch genutzt, wobei Produkte wie Alkohole (Ethanol, Butanol), Aceton oder organische Säuren hergestellt werden können. Auch diese Produkte, die durch Fermentation von Synthesegas erzeugt werden, sind im vorliegenden Fall nur beispielhaft genannt. In addition or instead of a chemical plant for the production of products from the supplied gas flow rates and / or the Nutzgasen and / or the synthesis gas, a biotechnological plant can be used in the invention. This is a plant for the fermentation of the aforementioned gases. The supplied gas flow rates and / or useful gases and / or synthesis gases are used biochemically via a fermentation, wherein products such as alcohols (ethanol, butanol), acetone or organic acids can be produced. These products, which are produced by fermentation of synthesis gas, are mentioned in the present case only as an example.

Der Wasserstoff kommt bei Anwendung eines biochemischen Prozesses allerdings im Wesentlichen aus dem Wasser, das bei der Fermentation als Medium eingesetzt wird. Die Bereitstellung von CO kann mit einem zusätzlichen Reverse-Watergas-Shift-Reactor (RWGS-Reaktor) erfolgen. Mittels eines biotechnologischen Prozesses können folglich Produkte hergestellt werden, die Kohlenstoff aus dem CO- und/oder CO₂-Anteil der bei der Herstellung mineralischer Baustoffe anfallenden Rohgase und Wasserstoff aus dem bei einem Fermentationsprozess verwendeten Wasser enthalten. However, when using a biochemical process, the hydrogen essentially comes from the water used as a medium during fermentation. The provision of CO can be carried out with an additional reverse water gas shift reactor (RWGS reactor). Consequently, by means of a biotechnological process, it is possible to produce products which contain carbon from the CO and / or CO ₂ content of the raw gases produced in the production of mineral building materials and hydrogen from the water used in a fermentation process.

Die Leistung der Chemieanlage oder der biotechnologischen Anlage wird in Abhängigkeit der dieser Anlage zugeführten Gasmengenströme, insbesondere den Nutzgasen und/oder den Synthesegasen geregelt. Eine wesentliche Herausforderung für die Chemieanlage ist die dynamische Fahrweise bei wechselnden Anlagenlasten. Die Betriebsweise bei wechselnden Anlagenlasten kann insbesondere dadurch realisiert werden, dass die Chemieanlage eine Mehrzahl parallel geschalteter kleiner Einheiten aufweist, die je nach zur Verfügung stehenden Nutzgasmengenstrom einzeln zu- oder abgeschaltet werden. The performance of the chemical plant or the biotechnological plant is regulated as a function of the gas flow rates supplied to this plant, in particular the used gases and / or the synthesis gases. A major challenge for the chemical plant is the dynamic driving style with changing plant loads. The mode of operation with changing plant loads can be realized, in particular, by the fact that the chemical plant has a plurality of small units connected in parallel, which are switched on or off individually depending on the available useful gas flow rate.

Die dynamische Regelung einer Chemieanlage bei Lastwechseln ist technisch aufwendig. Erfindungsgemäß wird bei einem Lastwechsel zunächst nur die Leistung der Biotechnologieanlage angepasst. Die erfindungsgemäße Lehre nutzt dabei aus, dass eine Biotechnologieanlage im Vergleich zu einer Chemieanlage hinsichtlich Lastwechsel wesentlich flexibler ist. The dynamic control of a chemical plant during load changes is technically complex. According to the invention, initially only the power of the biotechnology plant is adapted during a load change. The teaching according to the invention makes use of the fact that a biotechnology plant is considerably more flexible in terms of load changes compared to a chemical plant.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Anlagenverbund eine Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle und ein CO₂-Gasleitungssystem für zumindest einen aus der Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle anfallenden Kohlenstoffdioxidhaltigen Gasmengenstrom, wobei das CO₂-Gasleitungssystem mit dem Gasleitungssystem verbunden ist. Eine Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle ist beispielsweise ein Kraftwerk, eine Bioethanol-Anlage, ein Hüttenwerk und/oder weitere Anlagen zur Herstellung mineralischer Baustoffe oder eine Kombination hiervon. In accordance with a further embodiment of the invention, the plant network comprises a production plant with a carbon dioxide source and a CO ₂ gas line system for at least one carbon dioxide-containing gas stream flowing from the production plant with a carbon dioxide source, the CO ₂ gas pipeline system being connected to the gas pipeline system. A production plant with a carbon dioxide source is, for example, a power plant, a bioethanol plant, a metallurgical plant and / or other plants for producing mineral building materials or a combination thereof.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer steuerbaren Gasweiche eine Einrichtung verstanden, mit welcher die Zufuhrmenge an Gasen zu den im Verbund angeordneten Anlagen steuerbar ist. Beispielsweise kann nach bestimmten Anforderungen, insbesondere zur Verfügung stehende Gasmengen, Gaszusammensetzungen, Energie und Strom die Beaufschlagung einer und/oder mehrerer Anlagen im Anlagenverbund nach Bedarf erfolgen. In the context of the present invention, a controllable gas switch means a device with which the supply quantity of gases to the systems arranged in the network can be controlled. For example, according to certain requirements, in particular available gas quantities, gas compositions, energy and electricity, the admission of one and / or several plants in the plant network can take place as required.

Der Anlagenverbund kann optional im Verbund zusätzlich eine Sauerstoffzufuhreinrichtung aufweisen, welche mit dem Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe verbunden ist. Beispielsweise kann die Sauerstoffzufuhr Einrichtung der Austritt einer Rohrleitung, eine Düse oder eine Kombination hiervon sein. Mit dem Zuführen von Sauerstoff über die Sauerstoffzufuhreinrichtung in den Brennofen können besonders hohe Flammentemperaturen erreicht werden. Dieses, beispielsweise auch als Oxyfuel-Verfahren bekannte Verfahren, ist sowohl für gasförmige als auch für flüssige und feste Brennstoffe anwendbar. Insbesondere kann Sauerstoff für die Sauerstoffzufuhreinrichtung bereitgestellt werden aus einer Elektrolyseanlage zur Wasserelektrolyse und/oder Luftzerlegungsanlage. The plant composite can optionally additionally have an oxygen supply device in the composite, which is connected to the kiln for producing mineral building materials. For example, the oxygen supply device may be the exit of a pipeline, a nozzle, or a combination thereof. With the supply of oxygen via the oxygen supply device in the kiln particularly high flame temperatures can be achieved. This, for example, also known as oxyfuel process method is applicable to both gaseous and liquid and solid fuels. In particular, oxygen for the oxygen supply device can be provided from an electrolysis plant for water electrolysis and / or air separation plant.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Anlagenverbund zusätzlich eine Anlage zur CO₂-Abtrennung von aus den aus der Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle anfallenden kohlenstoffdioxidhaltigen Gas und/oder bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gas auf. In accordance with a further embodiment of the invention, the plant network additionally has a plant for CO ₂ separation of the carbon dioxide-containing gas obtained from the production plant with a carbon dioxide source and / or gas produced in the production of the mineral building materials.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Anlage zur CO₂-Abtrennung zur Abtrennung von CO₂ aus dem zumindest einen aus der Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle anfallenden kohlenstoffdioxidhaltigen Gasmengenstrom eine Absorbereinrichtung und eine der Absorbereinrichtung nachgeschaltete Desorbereinrichtung. According to a further embodiment of the invention, the plant for CO ₂ separation for the separation of CO ₂ from the at least one carbon dioxide-containing gas flow stream resulting from the production plant with a carbon dioxide source comprises an absorber device and a desorbing device connected downstream of the absorber device.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Anlagenverbund zusätzlich eine Anlage zur CO₂-Reinigung und/oder CO₂-Konditionierung auf, wobei die Anlage zur CO₂-Reinigung und/oder CO₂-Konditionierung mit der Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle und/oder der Anlage zur CO₂-Abtrennung verbunden ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter Gasreinigung, insbesondere CO₂-Reinigung und Gaskonditionierung, insbesondere CO₂-Konditionierung die Aufbereitung der Gases für die verfahrenstechnisch nachgeschalteten Anlagen des Anlagenverbundes verstanden. Beispielsweise kann die Anlage zur CO₂-Reinigung eine CO₂-Waschanlage zur Abtrennung von CO₂ umfassen. According to a further embodiment of the invention, the plant network additionally has a plant for CO ₂ purification and / or CO ₂ conditioning, wherein the plant for CO ₂ purification and / or CO ₂ conditioning with the production plant with a carbon dioxide source and / or the plant is connected to the CO ₂ separation. In the context of the present invention, gas purification, in particular CO ₂ purification and gas conditioning, in particular CO ₂ conditioning, means the treatment of the gases for the process engineering understood downstream plants of the plant network. For example, the plant for CO ₂ purification may comprise a CO ₂ scrubbing plant for the removal of CO ₂ .

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Anlagenverbund zusätzlich eine Vergasungseinrichtung zur Aufkonzentration des CO₂-Anteils, wobei die Vergasungseinrichtung der CO₂-Waschanlage zur Abtrennung von CO₂ aus dem zumindest einen aus der Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle anfallenden Kohlenstoffdioxidhaltigen Gasmengenstrom vorgeschaltet angeordnet ist. According to a further embodiment of the invention, the plant network additionally comprises a gasification device for concentrating the CO ₂ content, the gasification device being arranged upstream of the CO ₂ scrubbing plant for separating off CO ₂ from the at least one carbon dioxide-containing gas flow stream arising from the production plant with a carbon dioxide source.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Anlagenverbund zusätzlich eine SO₂-Abtrennvorrichtung zur Abtrennung von SO₂ aus dem zumindest einen aus der Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle anfallenden Kohlenstoffdioxidhaltigen Gasmengenstrom, insbesondere weist die SO₂-Abtrennvorrichtung eine Kühleinrichtung auf. In a further embodiment of the invention, the plant network additionally comprises an SO ₂ separation device for separating SO ₂ from the at least one carbon dioxide-containing gas flow stream resulting from the production plant with a carbon dioxide source; in particular, the SO ₂ separation device has a cooling device.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Anlagenverbund zusätzlich eine Wasserdampf-Abscheideeinrichtung. According to a further embodiment of the invention, the system composite additionally comprises a water vapor separator.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Anlagenverbund zusätzlich eine CO₂-Abscheideeinrichtung, insbesondere einen Membranfilter. According to a further embodiment of the invention, the plant network additionally comprises a CO ₂ separation device, in particular a membrane filter.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Anlagenverbund zusätzlich einen CO₂-Verdichter zur Kompression von aus den aus Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle anfallenden Kohlenstoffdioxidhaltigen Gas und/oder bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gas. In a further embodiment of the invention, the plant composite additionally comprises a CO ₂ compressor for compressing carbon dioxide-containing gas arising from the production plant with a carbon dioxide source and / or gas produced during the production of the mineral building materials.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Anlagenverbund zusätzlich eine Anlage zur Wasserstofferzeugung und ein H₂-Gasleitungssystem für aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung anfallende wasserstoffhaltige Gasmengenströme. In a further preferred embodiment of the invention, the plant network additionally comprises a plant for hydrogen production and a H ₂ gas line system for arising from the plant for hydrogen production hydrogen-containing gas flow rates.

Beispielsweise ist die Anlage zur Wasserstofferzeugung eine Elektrolyseanlage zur Wasserelektrolyse. Die Elektrolyseanlage zur Wasserelektrolyse ist mittels einer Sauerstoffrückführleitung mit der Sauerstoffzufuhreinrichtung verbunden. Der bei der Wasserelektrolyse entstehende Sauerstoff kann beispielsweise über die Sauerstoffrückführleitung und die Sauerstoffzufuhreinrichtung dem Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe zugeführt werden. Vorzugsweise ist die Wasserelektrolyseanlage mit einem Energiespeicher elektrisch verbunden und es wird zumindest ein Teil der für die Wasserelektrolyse notwendigen elektrischen Energie dem Energiespeicher entnommen. Zusätzlich kann externer Strom eingesetzt werden, der vorzugsweise aus regenerativen Quellen stammt. For example, the plant for hydrogen production is an electrolysis plant for water electrolysis. The electrolysis plant for water electrolysis is connected by means of an oxygen return line with the oxygen supply device. The oxygen produced during the electrolysis of water can be supplied to the kiln for producing mineral building materials, for example via the oxygen return line and the oxygen supply device. The water electrolysis plant is preferably electrically connected to an energy store and at least part of the electrical energy necessary for water electrolysis is taken from the energy store. In addition, external power can be used, preferably from renewable sources.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Gasleitungssystem in Strömungsrichtung nach der steuerbaren Gasweiche verbunden mit dem H₂-Gasleitungssystem über eine Mischvorrichtung zur Herstellung eines aus Gasen, die aus den aus der Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle anfallen und/oder bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen und anfallenden wasserstoffhaltigen Gasen aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung bestehenden Mischgasen und sind die der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage zugeführten Gasmengenströme mittels der steuerbaren Gasweiche steuerbar. According to a further preferred embodiment of the invention, the gas line system in the flow direction after the controllable gas switch is connected to the H ₂ gas line system via a mixing device for producing one of gases arising from the production plant with a carbon dioxide source and / or in the production of mineral Building materials and resulting hydrogen-containing gases from the plant for hydrogen production existing mixed gases and are the chemical plant and / or biotechnology plant supplied gas flow rates controlled by the controllable gas switch.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das H₂-Gasleitungssystem eine steuerbare H₂-Gasweiche auf und sind die der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage zugeführten wasserstoffhaltigen Gasmengenströme mittels der steuerbaren H₂-Gasweiche steuerbar. According to a further preferred embodiment of the invention, the H ₂ gas line system to a controllable H ₂ gas soak and are the chemical plant and / or biotechnology plant supplied hydrogen-containing gas flow rates controllable by means of the controllable H ₂ gas switch.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer steuerbaren H₂-Gasweiche eine Einrichtung verstanden, mit welcher die Zufuhrmenge an H₂-Gasen zu den im Verbund angeordneten Anlagen steuerbar ist. Beispielsweise kann nach bestimmten Anforderungen die Beaufschlagung einer und oder mehrerer Anlagen im Anlagenverbund mit H₂ nach Bedarf erfolgen. In the context of the present invention, a controllable H ₂ gas switch is understood to mean a device with which the supply quantity of H ₂ gases to the systems arranged in the network can be controlled. For example, according to certain requirements, the admission of one or more plants in the plant network with H ₂ can take place as required.

Ferner kann der Anlagenverbund zusätzlich einen H₂-Speicher zum Speichern zumindest einer Teilmenge emittierter wasserstoffhaltiger Gase aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung aufweisen, wobei der H₂-Speicher mit dem H₂-Gasleitungssystem verbunden ist. Furthermore, the system network can additionally have a H ₂ storage for storing at least a portion of emitted hydrogen-containing gases from the plant for hydrogen production, wherein the H ₂ storage is connected to the H ₂ gas line system.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Anlagenverbund zusätzlich einen Energiespeicher, insbesondere einen elektrochemischen Speicher zur Deckung zumindest eines Teils des Strombedarfs des Anlagenverbundes auf. According to a further embodiment of the invention, the system network additionally has an energy store, in particular an electrochemical store to cover at least part of the power requirement of the system network.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Anlagenverbund zusätzlich eine Luftzerlegungsanlage zur wenigstens teilweisen Zerlegung von Umgebungsluft in ein wenigstens teilweise sauerstoffhaltiges Gas und ein wenigstens teilweise stickstoffhaltiges Gas mit einer sauerstoffhaltigen Gas führenden Leitung und einer stickstoffhaltigen Gas führenden Leitung auf. Ferner ist die sauerstoffhaltiges Gas führende Leitung mittels einer Sauerstoffrückführleitung mit der Sauerstoffzufuhreinrichtung verbunden. Sauerstoffhaltiges Gas in der sauerstoffhaltigen Gas führende Leitung kann beispielsweise über die Sauerstoffrückführleitung und die Sauerstoffzufuhreinrichtung dem Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe zugeführt werden. Stickstoffhaltiges Gas der stickstoffhaltigen Gas führenden Leitung kann insbesondere als Stickstoffquelle einer nachgeordneten Anlage des Anlagenverbundes, wie beispielsweise der Chemieanlage und/oder der Biotechnologieanlage zugeführt werden. According to a further embodiment of the invention, the plant composite additionally comprises an air separation plant for at least partially decomposing ambient air into an at least partially oxygen-containing gas and an at least partially nitrogen-containing gas with an oxygen-containing gas leading line and a nitrogen-containing gas leading line. Further, the oxygen-containing gas leading pipe is connected to the oxygen supply means by means of an oxygen return pipe. Oxygen-containing gas in the oxygen-containing gas leading conduit can be supplied to the kiln for producing mineral building materials, for example, via the oxygen return line and the oxygen supply. Nitrogen-containing gas of the nitrogen-containing gas-carrying line can be supplied in particular as a nitrogen source of a downstream system of the plant network, such as the chemical plant and / or the biotechnology plant.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die stickstoffhaltiges Gas führende Leitung mittels einer Mischvorrichtung mit dem H₂-Gasleitungssystem verbunden, insbesondere zur Herstellung von Ammoniak. According to a further embodiment of the invention, the nitrogen-containing gas-carrying line is connected by means of a mixing device with the H ₂ gas line system, in particular for the production of ammonia.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Anlagenverbund zusätzlich eine Reverse-Wassergas-Shift-Anlage und ein CO-Gasleitungssystem für aus der Reverse-Wassergas-Shift-Anlage anfallende kohlenstoffmonoxidhaltigen Gasmengenströme, wobei die Reverse-Wassergas-Shift-Anlage in Strömungsrichtung nach der steuerbaren Gasweiche verbunden ist mit dem Gasleitungssystem und dem H₂-Gasleitungssystem und dass die der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage zugeführten Gasmengenströme mittels der steuerbaren Gasweiche steuerbar sind. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer Reverse-Wassergas-Shift-Anlage eine Anlage verstanden welche aus kohlenstoffdioxidhaltigen Gasmengenströmen, insbesondere Gasen die bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen, aus dem Kohlenstoffdioxidanteil durch eine Reverse-Wassergas-Shift-Reaktion (CO₂ + H₂ ⇌ CO + H₂O) zumindest teilweise in Kohlenmonoxid umwandeln. Beispielsweise kann der für die Reaktion erforderlicher Wasserstoff aus einer Anlage zur Wasserstofferzeugung bereitgestellt werden. In a further preferred embodiment of the invention, the system network additionally comprises a reverse water gas shift system and a CO gas line system for carbon monoxide-containing gas flow streams arising from the reverse water gas shift system, the reverse water gas shift system following in the flow direction the controllable gas switch is connected to the gas line system and the H ₂ gas line system and that the gas flow and / or biotechnology plant supplied gas flow rates are controlled by the controllable gas switch. In the context of the present invention, a reverse water-gas shift plant is understood as meaning a plant which comprises carbon dioxide-containing gas flow streams, in particular gases which are produced during the production of the mineral building materials, from the carbon dioxide fraction by a reverse water gas shift reaction (CO ₂ + H ₂ ⇌ CO + H ₂ O) at least partially convert to carbon monoxide. For example, the hydrogen required for the reaction may be provided from a hydrogen production plant.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das CO-Gasleitungssystem eine steuerbare CO-Gasweiche auf und die der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage zugeführten kohlenstoffmonoxidhaltigen Gasmengenströme sind mittels der steuerbaren CO-Gasweiche steuerbar. According to a further preferred embodiment of the invention, the CO gas line system has a controllable CO gas switch and the carbon monoxide-containing gas flow streams supplied to the chemical plant and / or biotechnology plant can be controlled by means of the controllable CO gas switch.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer steuerbaren CO-Gasweiche eine Einrichtung verstanden, mit welcher die Zufuhrmenge an CO-Gasen zu den im Verbund angeordneten Anlagen steuerbar ist. Beispielsweise kann nach bestimmten Anforderungen die Beaufschlagung einer und oder mehrerer Anlagen im Anlagenverbund mit CO nach Bedarf erfolgen. In the context of the present invention, a controllable CO gas switch is understood to mean a device with which the supply quantity of CO gases to the plants arranged in the network can be controlled. For example, according to certain requirements, the admission of one or more plants in the plant network with CO can take place as required.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Anlagenverbund zusätzlich einen Biomassespeicher zur Speicherung von Biomasse, insbesondere aus der Biotechnologieanlage auf, wobei zumindest eine Teilmenge der Biomasse aus dem Biomassespeicher und/oder der Biotechnologieanlage der Sekundärbrennstoffzufuhreinrichtung des Anlagenverbunds zugeführt wird. In a further embodiment of the invention, the plant network additionally has a biomass storage for storing biomass, in particular from the biotechnology plant, wherein at least a subset of the biomass from the biomass storage and / or the biotechnology plant of the secondary fuel supply of the plant network is supplied.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Anlagenverbund zusätzlich einen stofflichen Speicher auf. Beispiele für einen stofflichen Speicher sind ein Methanolspeicher, ein SNG-Speicher (Synthetic Natural Gas bzw. Substitute Natural Gas), FT-Kraftstoff-Speicher (Fischer-Tropsch-Synthese-Kraftstoffe), Ethanolspeicher. In a further embodiment of the invention, the plant network additionally has a material storage. Examples of a material storage are a methanol storage, a synthetic natural gas (SNG) storage, substitute natural gas storage, FT-fuel storage (Fischer-Tropsch synthesis fuels), ethanol storage.

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dem Anlagenverbund, insbesondere dem Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe zusätzlich ein Sauerstoffstrom mit einer Sauerstoffzufuhreinrichtung zugeführt. According to a further embodiment of the method according to the invention, the plant network, in particular the kiln for producing mineral building materials, is additionally supplied with an oxygen stream with an oxygen supply device.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung der mineralischen Baustoffe, weist der Anlagenverbund einen Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe, einen Kühler zur Kühlung der mineralischer Baustoffe, ein Gasleitungssystem für Gase, die bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen, eine an das Gasleitungssystem angeschlossene Biotechnologieanlage und eine Sekundärbrennstoffzufuhreinrichtung zum wenigstens teilweisen Betrieb des Anlagenverbundes, insbesondere des Brennofens zur Erzeugung mineralischer Baustoffe mit Sekundärbrennstoffen auf, wobei zumindest eine Teilmenge des bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gases als Nutzgas zum Betrieb der Biotechnologieanlage verwendet wird. In a further embodiment of the method according to the invention for operating a plant network for the production of mineral building materials, the plant network has a kiln for producing mineral building materials, a cooler for cooling the mineral building materials, a gas line system for gases that are produced in the production of mineral building materials, a connected to the gas line system biotechnology plant and a Sekundärbrennstoffzufuhreinrichtung for at least partial operation of the system network, in particular the kiln for producing mineral building materials with secondary fuels, at least a subset of the resulting in the production of mineral building materials gas is used as a useful gas for operating the biotechnology plant.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zumindest eine Teilmenge des bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gases mit zumindest einer Teilmenge anfallender wasserstoffhaltiger Gase aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung gemischt und wird das Mischgas als Nutzgas zum Betrieb der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage verwendet. According to a further embodiment of the method according to the invention, at least a portion of the resulting in the production of mineral building materials gas is mixed with at least a portion of resulting hydrogen-containing gases from the plant for hydrogen production and the mixed gas is used as a useful gas for operating the chemical plant and / or biotechnology plant.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zumindest ein Teil des Nutzgases nach einer Gaskonditionierung und/oder Gasreinigung als Synthesegas zur Herstellung chemischer Produkte verwendet und/oder der Biotechnologieanlage zugeführt und wird für biochemische Prozesse genutzt. In a further embodiment of the method according to the invention, at least part of the useful gas after gas conditioning and / or gas purification is used as synthesis gas for the production of chemical products and / or supplied to the biotechnology plant and used for biochemical processes.

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird aus zumindest einer Teilmenge des bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gases nach einer Gaskonditionierung und/oder Gasreinigung ein Synthesegas hergestellt. According to a further embodiment of the method according to the invention is from at least a subset of the resulting in the production of mineral building materials gas after a Gas conditioning and / or gas purification produced a synthesis gas.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zumindest ein Teil des nach einer Gaskonditionierung und/oder Gasreinigung hergestellten Synthesegases zur Herstellung chemischer Produkte verwendet oder der Biotechnologieanlage zugeführt und für biochemische Prozesse genutzt. According to a further embodiment of the method according to the invention, at least part of the synthesis gas produced after gas conditioning and / or gas purification is used for the production of chemical products or supplied to the biotechnology plant and used for biochemical processes.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Leistung der Chemieanlage und/oder der Biotechnologieanlage in Abhängigkeit der dieser/n Anlage(n) zugeführten Nutzgasmenge geregelt. In a further embodiment of the method according to the invention, the power of the chemical plant and / or the biotechnology plant is regulated as a function of the amount of useful gas supplied to this plant (s).

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe, der einen Brennofen zur Erzeugung der mineralischen Baustoffe, einen Kühler zur Kühlung der mineralischen Baustoffe, ein Gasleitungssystem für Gase, die bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen, eine an das Gasleitungssystem angeschlossene Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage, mindestens eine mit dem Gasleitungssystem verbundene steuerbare Gasweiche zur Aufteilung der der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage zugeführten Gasmengenströme und als eine Anlage zur Wasserstofferzeugung eine Elektrolyseanlage zur Wasserelektrolyse und ein H₂-Gasleitungssystem für aus der Elektrolyseanlage zur Wasserelektrolyse emittierte wasserstoffhaltige Gasmengenströme aufweist, wird

a) zumindest eine Teilmenge des bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gases mit
b) zumindest einer Teilmenge des aus der Elektrolyseanlage zur Wasserelektrolyse anfallenden wasserstoffhaltigen Gases
c) gemischt und
d) wobei das Mischgas als Nutzgas zum Betrieb der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage verwendet wird und
e) wobei zumindest eine Teilmenge des aus der Elektrolyseanlage zur Wasserelektrolyse anfallenden sauerstoffhaltigen Gases in dem Anlagenverbund zur Herstellung der mineralischen Baustoffe genutzt wird, insbesondere in den Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe rückgeführt wird.

According to a further embodiment of the method according to the invention for operating a plant network for the production of mineral building materials, a kiln for the production of mineral building materials, a cooler for cooling the mineral building materials, a gas line system for gases resulting from the production of mineral building materials, a to the Gas line system connected to chemical plant and / or biotechnology plant, at least one connected to the gas line system controllable gas switch for dividing the chemical plant and / or biotechnology plant supplied gas flow rates and as a plant for hydrogen production an electrolysis plant for water electrolysis and a H ₂ gas line system emitted from the electrolysis plant for water electrolysis contains hydrogen-containing gas flow rates is

a) at least a subset of the resulting in the production of mineral building materials with gas
b) at least a portion of the resulting from the electrolysis plant for electrolysis of water-containing hydrogen gas
c) mixed and
d) wherein the mixed gas is used as a useful gas for the operation of the chemical plant and / or biotechnology plant, and
e) wherein at least a portion of the resulting from the electrolysis plant for water electrolysis oxygen-containing gas is used in the plant network for the production of mineral building materials, in particular in the kiln for the production of mineral building materials is recycled.

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe, der Anlagenverbund zusätzlich umfassend eine Luftzerlegungsanlage zur wenigstens teilweisen Zerlegung von Umgebungsluft in ein wenigstens teilweise sauerstoffhaltiges Gas und ein wenigstens teilweise stickstoffhaltiges Gas mit einer sauerstoffhaltigen Gas führenden Leitung und einer stickstoffhaltigen Gas führenden Leitung aufweist, wird zumindest eine Teilmenge des aus der Luftzerlegungsanlage wenigstens teilweise sauerstoffhaltigen Gases in dem Anlagenverbund zur Herstellung der mineralischen Baustoffe genutzt, insbesondere wird in den Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe rückgeführt und/oder wird zumindest eine Teilmenge des aus der Luftzerlegungsanlage wenigstens teilweise stickstoffhaltigen Gases mit zumindest eine Teilmenge des aus der Elektrolyseanlage zur Wasserelektrolyse emittierte wasserstoffhaltigen Gases gemischt, insbesondere zur Herstellung von Ammoniak. According to a further embodiment of the method according to the invention for operating a plant network for producing mineral building materials, the plant network additionally comprises an air separation plant for at least partially decomposing ambient air into an at least partially oxygen-containing gas and an at least partially nitrogen-containing gas with an oxygen-containing gas leading line and a nitrogen-containing gas Having at least a portion of the at least partially oxygen-containing gas from the air separation plant in the plant composite for the production of mineral building materials, in particular is recycled to the kiln for producing mineral building materials and / or at least a subset of the at least partially nitrogen-containing from the air separation plant Gases gemis with at least a portion of the emitted from the electrolysis plant for water electrolysis hydrogen-containing gas cht, in particular for the production of ammonia.

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe, der einen Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe, einen Kühler zur Kühlung der mineralischen Baustoffe, ein Gasleitungssystem für Gase, die bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen, eine an das Gasleitungssystem angeschlossene Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage, mindestens eine mit dem Gasleitungssystem verbundene steuerbare Gasweiche zur Aufteilung der der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage zugeführten Gasmengenströme und eine Anlage zur Wasserstofferzeugung und ein H₂-Gasleitungssystem für aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung emittierte wasserstoffhaltige Gasmengenströme umfasst, wobei das Gasleitungssystem in Strömungsrichtung nach der steuerbaren Gasweiche verbunden ist mit dem H₂-Gasleitungssystem über eine H₂-Mischvorrichtung zur Herstellung eines Mischgases umfassend Gase, die bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen und anfallenden wasserstoffhaltigen Gasen aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung und eine Reverse-Wassergas-Shift-Anlage und ein CO-Gasleitungssystem für aus der Reverse-Wassergas-Shift-Anlage emittierte kohlenstoffmonoxidhaltige Gasmengenströme umfasst, wobei die Reverse-Wassergas-Shift-Anlage in Strömungsrichtung nach der steuerbaren Gasweiche verbunden ist mit dem Gasleitungssystem und/oder dem H₂-Gasleitungssystem und dass die der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage zugeführten Gasmengenströme mittels der steuerbaren Gasweiche steuerbar sind, wobei zumindest eine Teilmenge

a) des bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gases und/oder
b) des aus der Reverse-Wassergas-Shift-Anlage anfallenden kohlenstoffmonoxidhaltigen Gases und/oder
c) des aus der Elektrolyseanlage zur Wasserelektrolyse anfallenden wasserstoffhaltigen Gases
d) gemischt wird und wobei das Mischgas als Mischnutzgas zum Betrieb der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage verwendet wird.

According to a further embodiment of the method according to the invention for operating a plant network for producing mineral building materials, a kiln for producing mineral building materials, a cooler for cooling the mineral building materials, a gas line system for gases resulting from the production of mineral building materials, one to the gas line system connected chemical plant and / or biotechnology plant, at least one connected to the gas line system controllable gas switch for dividing the chemical plant and / or biotechnology plant supplied gas flow rates and a plant for hydrogen production and a H ₂ gas line system for emitted from the plant for hydrogen generation hydrogen-containing gas flow rates, the Gas line system in the flow direction after the controllable gas switch is connected to the H ₂ gas line system via a H ₂ mixing device for producing a mixed gas comprising gases, arising in the production of mineral building materials and resulting hydrogen-containing gases from the plant for hydrogen production and a reverse water gas shift plant and a CO gas line system for emitted from the reverse water gas shift plant carbon monoxide gas flow rates, the reverse Water gas shift system in the flow direction after the controllable gas switch is connected to the gas line system and / or the H ₂ gas line system and that the chemical plant and / or biotechnology plant supplied gas flow rates are controlled by the controllable gas switch, wherein at least a subset

a) of the resulting in the production of mineral building materials gas and / or
b) the carbon monoxide-containing gas obtained from the reverse-water-gas shift plant and / or
c) of the resulting from the electrolysis plant for water electrolysis hydrogen-containing gas
d) is mixed and wherein the mixed gas is used as Mischnutzgas for operating the chemical plant and / or biotechnology plant.

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe wird

a) zumindest eine Teilmenge des bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gases mit
b) zumindest einer Teilmenge des aus der Elektrolyseanlage zur Wasserelektrolyse anfallenden wasserstoffhaltigen Gases
c) gemischt und
d) wobei das Mischgas als CO₂-H₂-Nutzgas und/oder CO-H₂-Nutzgas und/oder CO₂-CO-H₂-Nutzgas zum Betrieb der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage verwendet wird und/oder
e) wobei zumindest eine Teilmenge des aus der Reverse-Wassergas-Shift-Anlage anfallenden kohlenstoffmonoxidhaltigen Gases als CO-Nutzgas zum Betrieb der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage verwendet wird.

According to another embodiment of the method according to the invention for operating a plant network for the production of mineral building materials is

a) at least a subset of the resulting in the production of mineral building materials with gas
b) at least a portion of the resulting from the electrolysis plant for electrolysis of water-containing hydrogen gas
c) mixed and
d) wherein the mixed gas is used as CO ₂ -H ₂ -Nutzgas and / or CO-H ₂ -Nutzgas and / or CO ₂ -CO-H ₂ -Nutzgas for operating the chemical plant and / or biotechnology plant and / or
e) wherein at least a portion of the resulting from the reverse water gas shift plant carbon monoxide-containing gas is used as CO-Nutzgas for operating the chemical plant and / or biotechnology plant.

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe wird der Wasserstoffgehalt des CO₂-H₂-Nutzgasstromes und/oder CO-H₂-Nutzgasstromes und/oder CO₂-CO-H₂-Nutzgasstromes auf ein Verhältnis im Bereich von 5 Vol-% bis 95 Vol-% bezogen auf das Gesamtvolumen des zugehörigen Nutzgasstroms eingestellt wird. According to a further embodiment of the method according to the invention for operating a plant network for producing mineral building materials, the hydrogen content of the CO ₂ -H ₂ -Nutzgasstromes and / or CO-H ₂ -Nutzgasstromes and / or CO ₂ -CO-H ₂ -Nutzgasstromes to a ratio is set in the range of 5% by volume to 95% by volume based on the total volume of the associated Nutzgasstroms.

a) zumindest eine Teilmenge des aus der Reverse-Wassergas-Shift-Anlage anfallenden kohlenstoffmonoxidhaltigen Gases mit
b) zumindest einer Teilmenge des aus der Elektrolyseanlage zur Wasserelektrolyse anfallenden wasserstoffhaltigen Gases
c) gemischt und
d) wobei das Mischgas als CO-H₂-Nutzgas und/oder CO-H₂-Nutzgas und/oder CO₂-CO-H₂-Nutzgas zum Betrieb der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage verwendet wird und/oder
e) wobei zumindest eine Teilmenge des aus der Reverse-Wassergas-Shift-Anlage anfallenden kohlenstoffmonoxidhaltigen Gases als CO-Nutzgas zum Betrieb der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage verwendet wird.

a) at least a subset of the resulting from the reverse water gas shift system carbon monoxide-containing gas
b) at least a portion of the resulting from the electrolysis plant for electrolysis of water-containing hydrogen gas
c) mixed and
d) wherein the mixed gas is used as CO-H ₂ -Nutzgas and / or CO-H ₂ -Nutzgas and / or CO ₂ -CO-H ₂ -Nutzgas for operating the chemical plant and / or biotechnology plant and / or
e) wherein at least a portion of the resulting from the reverse water gas shift plant carbon monoxide-containing gas is used as CO-Nutzgas for operating the chemical plant and / or biotechnology plant.

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe wird der Wasserstoffgehalt des CO-H₂-Nutzgasstromes und/oder CO-H₂-Nutzgasstromes und/oder CO₂-CO-H₂-Nutzgasstromes auf ein Verhältnis im Bereich von 5 Vol-% bis 95 Vol-% bezogen auf das Gesamtvolumen des zugehörigen Nutzgasstromes eingestellt. According to a further embodiment of the method according to the invention for operating a plant network for the production of mineral building materials, the hydrogen content of the CO-H ₂ -Nutzgasstromes and / or CO-H ₂ -Nutzgasstromes and / or CO ₂ -CO-H ₂ -Nutzgasstromes to a ratio in Range of 5 vol% to 95 vol% based on the total volume of the associated Nutzgasstromes set.

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe wird/werden das Mischnutzgas und/oder das CO₂-Nutzgas und/oder das CO₂-H₂-Nutzgas und/oder das CO-Nutzgas und/oder das CO-H₂-Nutzgas und/oder das CO-CO₂-H₂-Nutzgas aufbereitet, wobei das Aufbereiten eine Gasreinigung und/oder eine Gaskonditionierung umfasst. According to a further embodiment of the inventive method for operating a plant network for the preparation of mineral building materials is / are the Mischnutzgas and / or the CO ₂ -Nutzgas and / or the CO ₂ -H ₂ -Nutzgas and / or the CO useful gas and / or the CO-H ₂ -Nutzgas and / or the CO-CO ₂ -H ₂ -Nutzgas processed, wherein the treatment comprises a gas purification and / or a gas conditioning.

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe wird/werden das Mischnutzgas und/oder das CO₂-Nutzgas und/oder das CO₂-H₂-Nutzgas und/oder das CO-Nutzgas und/oder das CO-H₂-Nutzgas und/oder das CO-CO₂-H₂-Nutzgas aufbereitet, wobei das Aufbereiten eine Komprimierung umfasst. According to a further embodiment of the inventive method for operating a plant network for the preparation of mineral building materials is / are the Mischnutzgas and / or the CO ₂ -Nutzgas and / or the CO ₂ -H ₂ -Nutzgas and / or the CO useful gas and / or the CO-H ₂ -NG and / or the CO-CO ₂ -H ₂ -Nutzgas processed, wherein the processing comprises a compression.

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe wird die Leistung der Chemieanlage und/oder der Biotechnologieanlage in Abhängigkeit der dieser/n Anlage(n) zugeführten Nutzgasmenge an Mischnutzgas und/oder CO₂-Nutzgas und/oder CO₂-H₂-Nutzgas und/oder CO-Nutzgas und/oder CO-H₂-Nutzgas und/oder das CO-CO₂-H₂-Nutzgas geregelt. According to a further embodiment of the method according to the invention for operating a plant network for the production of mineral building materials, the power of the chemical plant and / or the biotechnology plant depending on the / n plant (s) supplied Nutzgasmenge of mixed commercial gas and / or CO ₂ -Nutzgas and / or CO ₂ -H ₂ -Nutzgas and / or CO-Nutzgas and / or CO-H ₂ -Nutzgas and / or the CO-CO ₂ -H ₂ -Nutzgas regulated.

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe umfassend einen Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe, einen Kühler für die Kühlung mineralischer Baustoffe, und ein Gasleitungssystem für Gase, die bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen, und eine an das Gasleitungssystem angeschlossene Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage aufweist und der Anlagenverbund eine Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle und ein CO₂-Gasleitungssystem für zumindest einen aus der Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle anfallenden Kohlenstoffdioxidhaltigen Gasmengenstrom umfasst, wobei zumindest eine Teilmenge des bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gases und/oder des aus der Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle anfallenden Kohlenstoffdioxidhaltigen anfallenden Gases als Nutzgas zum Betrieb der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage verwendet wird. According to a further embodiment of the method according to the invention for operating a plant network for the production of mineral building materials comprising a kiln for producing mineral building materials, a cooler for the cooling of mineral building materials, and a gas line system for gases resulting from the production of mineral building materials, and a to the Has gas line system connected chemical plant and / or biotechnology plant and the plant network comprises a production plant with a carbon dioxide source and a CO ₂ gas line system for at least one resulting from the production plant with a carbon dioxide source carbon dioxide gas stream, at least a subset of the resulting in the production of mineral building materials gas and / or arising from the production plant with a carbon dioxide source carbon dioxide-containing gas as a useful gas for the operation of the chemical plant and / or biotechnology plant is used.

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe wird dem Anlagenverbund, insbesondere dem Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe zusätzlich ein Sauerstoffstrom mit einer Sauerstoffzufuhreinrichtung zugeführt. According to a further embodiment of the method according to the invention for operating a plant network for producing mineral building materials, the plant network, in particular the kiln for producing mineral building materials, is additionally supplied with an oxygen stream with an oxygen supply device.

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe der Anlagenverbund zusätzlich umfassend eine Anlage zur Wasserstofferzeugung und ein H₂-Gasleitungssystem für aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung anfallende wasserstoffhaltige Gasmengenströme, wird zumindest eine Teilmenge des bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gases und/oder des aus der Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle anfallenden Kohlenstoffdioxidhaltigen anfallenden Gases mit zumindest einer Teilmenge anfallender wasserstoffhaltiger Gase aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung gemischt und wird das Mischgas als Nutzgas zum Betrieb der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage verwendet. According to a further embodiment of the method according to the invention for operating a plant network for the production of mineral building materials of the plant network additionally comprising a plant for hydrogen production and a H ₂ gas line system for arising from the plant for hydrogen production hydrogen-containing gas flow rates, at least a subset of the in the production of mineral building materials accumulating gas and / or arising from the production plant with a carbon dioxide source carbon dioxide containing gas mixed with at least a subset of resulting hydrogen-containing gases from the plant for hydrogen production and the mixed gas is used as a useful gas for operating the chemical plant and / or biotechnology plant.

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe wird zumindest ein Teil des Nutzgases nach einer Gaskonditionierung und/oder Gasreinigung als Synthesegas zur Herstellung chemischer Produkte verwendet wird und/oder der Biotechnologieanlage zugeführt wird und für biochemische Prozesse genutzt. According to a further embodiment of the method according to the invention for operating a plant network for the production of mineral building materials, at least a portion of the useful gas is used after a gas conditioning and / or gas purification as synthesis gas for the production of chemical products and / or the biotechnology plant is fed and used for biochemical processes.

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe wird das aus zumindest einer Teilmenge des bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gases und/oder des aus der Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle anfallenden Kohlenstoffdioxidhaltigen anfallenden Gases nach einer Gaskonditionierung und/oder Gasreinigung ein Synthesegas hergestellt. According to a further embodiment of the method according to the invention for operating a plant network for the production of mineral building materials, the resulting from at least a subset of the resulting in the production of mineral building materials gas and / or arising from the production plant with a carbon dioxide source carbon dioxide-containing gas produced after a gas conditioning and / or Gas purification produced a synthesis gas.

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe wird zumindest ein Teil des nach einer Gaskonditionierung und/oder Gasreinigung hergestellten Synthesegases zur Herstellung chemischer Produkte verwendet oder wird der Biotechnologieanlage zugeführt wird und wird für biochemische Prozesse genutzt. According to a further embodiment of the method according to the invention for operating a plant composite for producing mineral building materials, at least part of the synthesis gas produced after gas conditioning and / or gas purification is used for the production of chemical products or is supplied to the biotechnology plant and is used for biochemical processes.

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe wird zumindest eine Teilmenge der in der Biotechnologieanlage anfallenden Biomasse als Sekundärbrennstoff mit der Sekundärbrennstoffzufuhreinrichtung dem Anlagenverbund, insbesondere dem Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe zugeführt und/oder der Anlagenverbund weist zusätzlich einen Biomassespeicher zur Speicherung von Biomasse, insbesondere aus der Biotechnologieanlage auf, wobei zumindest eine Teilmenge der in dem Biomassespeicher gespeicherte Biomasse als Sekundärbrennstoff mit der Sekundärbrennstoffzufuhreinrichtung dem Anlagenverbund, insbesondere dem Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe zugeführt wird. According to a further embodiment of the method according to the invention for operating a plant network for producing mineral building materials, at least a subset of the biofuel biomass is supplied as secondary fuel with the secondary fuel supply to the plant network, in particular the kiln for producing mineral building materials and / or the plant network additionally has a biomass storage for storing biomass, in particular from the biotechnology plant, wherein at least a subset of the biomass stored in the biomass storage is supplied as a secondary fuel with the secondary fuel supply means the plant network, in particular the kiln for producing mineral building materials.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe wird die Zuführung der zumindest einen Teilmenge der in der Biotechnologieanlage anfallenden und/oder der in dem Biomassespeicher gespeicherten Biomasse als Sekundärbrennstoff mit der Sekundärbrennstoffzufuhreinrichtung in den Anlagenverbund, insbesondere den Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe in Abhängigkeit von dem Heizwert der Biomasse gesteuert. According to a further embodiment of the method according to the invention for operating a plant network for the production of mineral building materials, the supply of at least a subset of accumulating in the biotechnology plant and / or biomass stored in the biomass storage as secondary fuel with the secondary fuel supply in the system network, in particular the kiln for production mineral building materials controlled depending on the calorific value of the biomass.

An allen erfindungsgemäßen Anlagen können Verdichter zum Komprimieren der Gase, Mischgase angeordnet sein. At all plants according to the invention compressors for compressing the gases, mixing gases may be arranged.

Der Gegenstand der Erfindung umfasst auch alle Kombinationen der vorgenannten Ausführungsformen, insbesondere der Anlagen innerhalb des Anlagenverbundes.The subject matter of the invention also encompasses all combinations of the aforementioned embodiments, in particular of the plants within the plant network.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Der erfindungsgemäße Anlagenverbund zur Herstellung mineralischer Baustoffe wird anhand der Zeichnung erläutert. The plant combination according to the invention for the production of mineral building materials will be explained with reference to the drawing.

1 zeigt ein schematisches, stark vereinfachtes Blockschaltbild eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 1 shows a schematic, highly simplified block diagram of a plant network for the production of mineral building materials according to an embodiment of the invention.

In der 1 ist eine Übersicht eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe dargestellt. Der Anlagenverbund umfasst einen Brennofen 1 zur Erzeugung mineralischer Baustoffe, einen Kühler 2 zur Kühlung der mineralischen Baustoffe und ein Gasleitungssystem 3 für Gase, die bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen. An das Gasleitungssystem 3 ist eine Chemieanlage 4 und eine Biotechnologieanlage 5 angeschlossen. Das Gasleitungssystem 3 umfasst einer steuerbare Gasweiche 6, welche die der Chemieanlage 4 und/oder Biotechnologieanlage 5 zugeführten Gasmengenströme aufteilt. Des Weiteren ist zusätzlich eine Sauerstoffzufuhreinrichtung 14 dargestellt über welche Luft mit einem erhöhten Sauerstoffgehalt und/oder Sauerstoff dem Brennofen 1 zugeführt werden kann. Zusätzlich kann der Anlagenverbund eine Anlage zur Wasserstofferzeugung 7, 7’ und ein H₂-Gasleitungssystem 8 für aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung 7, 7’ anfallender wasserstoffhaltige Gasmengenströme aufweisen. Mit dem H₂-Gasleitungssystem 8 kann das Gasleitungssystem 3 über eine Mischvorrichtung verbunden sein, insbesondere angeordnet in Strömungsrichtung nach der steuerbaren Gasweiche (6). Hierdurch können Mischgase, bestehend aus Gasen, die bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen sowie anfallenden wasserstoffhaltigen Gasen aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung 7, 7’ gemischt und der Chemieanlage 4 und/oder Biotechnologieanlage 5 zugeführt werden. Zudem kann das H₂-Gasleitungssystem 8 eine steuerbare H₂-Gasweiche 9 umfassen, wobei mittels der steuerbaren H₂-Gasweiche 9 die der Chemieanlage 4 und/oder der Biotechnologieanlage 5 zugeführten wasserstoffhaltigen Gasmengenströme steuerbar sind. Ebenso kann das H₂ Gasleitungssystem 8 zum Speichern zumindest einer Teilmenge anfallender wasserstoffhaltige Gase aus der Anlage zur Wasserstoff Erzeugung 7, 7’ einen H₂-Speicher 10 umfassen, wobei der H₂-Speicher 10 mit dem H₂-Gasleitungssystem 8 verbunden ist. Die Anlage zur Wasserstofferzeugung 7, 7’ kann auch als eine Elektrolyseanlage zur Wasserelektrolyse 7‘ ausgebildet sein wobei die Elektrolyseanlage zur Wasserelektrolyse 7‘ mittels einer Sauerstoffrückführleitung 15 mit der Sauerstoffzufuhreinrichtung 14 verbunden ist. Zudem kann der Anlagenverbund eine Reverse Wassergas-Shift-Anlage 11 (RWGS-Anlage) und ein CO-Gasleitungssystem 12 für aus der Revers-Wassergas-Shift-Anlage 11 anfallende kohlenstoffmonooxidhaltige Gasmengenströme umfasst. Vorzugsweise ist die Revers-Wassergas-Shift-Anlage 11 in Strömungsrichtung nach der steuerbaren Gasweiche 6 mit dem Gasleitungssystem 3 und dem H₂-Gasleitungssystem 8 verbunden. Des Weiteren kann der Anlagenverbund eine Anlage zur CO₂-Abtrennung 16 von aus den bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gas aufweist. Der Anlagenverbund kann zusätzlich einer Anlage zur CO₂-Reinigung 17, 7’ und/oder einer Anlage zur CO₂-Konditionierung 18 aufweisen, wobei die Anlage zur CO₂-Reinigung 17, 7’ und/oder die Anlage zur CO₂-Konditionierung 18 mit der Anlage zur CO₂-Abtrennung 16 verbunden sind/ist. Das CO-Gasleitungssystem 12 kann eine steuerbare CO-Gasweiche 13 aufweisen, wobei mittels der steuerbaren CO-Gasweiche 13 die der Chemieanlage 4 und/oder der Biotechnologieanlage 5 zugeführten kohlenstoffmonooxidhaltigen Gasmengenströme steuerbar sind. Der Anlagenverbund kann zusätzlich einen Energiespeicher 19, insbesondere einen elektrochemischen Speicher zur Deckung zumindest eines Teils des Strombedarfs des Anlagenverbundes aufweisen. Zudem kann der Anlagenverbund einer Luftzerlegungsanlage 20 zur wenigstens teilweisen Zerlegung von Umgebungsluft in ein wenigstens teilweise Sauerstoff haltiges Gas und ein wenigstens teilweise Stickstoff haltiges Gas mit einer sauerstoffhaltigen gasführenden Leitung und einer stickstoffhaltigen Gas führenden Leitung 25 aufweisen, wobei die Sauerstoff haltiges gasführende Leitung mit der Sauerstoffzufuhreinrichtung 14 verbunden ist. Zudem kann der Anlagenverbund eine Anlage zur Ammoniakherstellung 26 umfassen, welche mit mittels der stickstoffhaltigen Gas führenden Leitung 25 mit dem Anlagenverbund verbunden ist. Eine Zuführung von wasserstoffhaltigem Gas erfolgt über das H₂-Gasleitungssystem 8 zu der Anlage zur Ammoniakherstellung 26. Des Weiteren kann der Anlagenverbund eine Produktionsanlage mit einer Kohlendioxydquelle 21 und ein CO₂-Gasleitungssystem 22 für zumindest einen aus der Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle 21 anfallenden Kohlenstoffdioxidhaltigen Gasmengen Strom umfassen, wobei das CO₂-Gasleitungssystem 22 mit dem Gasleitungssystem 3 verbunden ist. Der Anlagenverbund kann zusätzlich einer Sekundärbrennstoffzufuhreinrichtung 23 zur Zuführung von Biomasse zum wenigstens teilweisen Betrieb des Anlagenverbundes, insbesondere des Brennofens 1 zur Erzeugung mineralischer Baustoffe mit Sekundärbrennstoffen aufweisen. Des Weiteren kann der Anlagenverbund einen Biomassespeicher 24 zur Speicherung von Biomasse, insbesondere aus der Biotechnologieanlage 5 aufweisen, wobei zumindest eine Teilmenge der Biomasse aus dem Bio Massenspeicher 24 und/oder der Biotechnologieanlage 5 als Sekundärbrennstoff über die Sekundärbrennstoffzuführeinrichtung 23 dem Brennofen 1 zur Erzeugung mineralischer Baustoffe zugeführt werden kann. Die beispielhaft dargestellten gleichschenklich trapezförmigen Elemente sind Verdichter zum Komprimieren von Gas(en).In the 1 is an overview of a plant network for the production of mineral building materials shown. The plant network includes a kiln 1 for the production of mineral building materials, a cooler 2 for cooling the mineral building materials and a gas pipeline system 3 for gases produced during the production of mineral building materials. To the gas pipeline system 3 is a chemical plant 4 and a biotechnology plant 5 connected. The gas pipeline system 3 includes a controllable gas diverter 6 , that of the chemical plant 4 and / or biotechnology plant 5 distributes supplied gas flow rates. Furthermore, there is an additional one Oxygen supply means 14 represented over which air with an increased oxygen content and / or oxygen to the kiln 1 can be supplied. In addition, the plant network can be a plant for the production of hydrogen 7 . 7 ' and an H ₂ gas line system 8th for out of the plant for hydrogen production 7 . 7 ' have accumulating hydrogen-containing gas flow rates. With the H ₂ gas line system 8th can the gas pipeline system 3 be connected via a mixing device, in particular arranged in the flow direction after the controllable gas switch ( 6 ). As a result, mixed gases, consisting of gases that accumulate in the production of mineral building materials as well as resulting hydrogen-containing gases from the plant for hydrogen production 7 . 7 ' mixed and the chemical plant 4 and / or biotechnology plant 5 be supplied. In addition, the H ₂ gas line system 8th a controllable H ₂ gas switch 9 comprising, wherein by means of the controllable H ₂ gas exchange 9 that of the chemical plant 4 and / or the biotechnology plant 5 supplied hydrogen-containing gas flow rates are controllable. Likewise, the H ₂ gas line system 8th for storing at least a portion of accumulating hydrogen-containing gases from the plant for hydrogen production 7 . 7 ' a H ₂ memory 10 include, wherein the H ₂ memory 10 with the H ₂ gas line system 8th connected is. The plant for hydrogen production 7 . 7 ' Can also be used as an electrolysis plant for water electrolysis 7 ' be formed where the electrolysis plant for water electrolysis 7 ' by means of an oxygen return line 15 with the oxygen supply device 14 connected is. In addition, the plant network can reverse a water gas shift system 11 (RWGS plant) and a CO gas line system 12 for out of the lapel water gas shift plant 11 comprising occurring carbon monoxide-containing gas flow rates. Preferably, the reverse water gas shift system 11 in the direction of flow after the controllable gas switch 6 with the gas line system 3 and the H ₂ gas line system 8th connected. Furthermore, the plant network can have a plant for CO ₂ separation 16 of having from the resulting in the production of mineral building materials gas. The plant network can also have a facility for CO ₂ purification 17 . 7 ' and / or a facility for CO ₂ conditioning 18 The plant for CO ₂ purification 17 . 7 ' and / or the plant for CO ₂ conditioning 18 with the plant for CO ₂ separation 16 are connected / is. The CO gas line system 12 can be a controllable CO gas switch 13 have, wherein by means of the controllable CO gas switch 13 that of the chemical plant 4 and / or the biotechnology plant 5 supplied carbon monoxide-containing gas flow rates are controllable. The system network can additionally an energy storage 19 , In particular have an electrochemical storage to cover at least part of the power requirement of the system network. In addition, the plant network of an air separation plant 20 for the at least partial decomposition of ambient air into an at least partially oxygen-containing gas and an at least partially nitrogen-containing gas with an oxygen-containing gas-carrying line and a nitrogen-containing gas leading line 25 have, wherein the oxygen-containing gas-carrying line with the oxygen supply means 14 connected is. In addition, the plant network can be a plant for ammonia production 26 comprising, which with by means of the nitrogen-containing gas leading line 25 connected to the plant network. A supply of hydrogen-containing gas via the H ₂ gas line system 8th to the plant for ammonia production 26 , Furthermore, the plant network can have a production plant with a carbon dioxide source 21 and a CO ₂ gas line system 22 for at least one of the production plant with a carbon dioxide source 21 comprising carbon dioxide-containing gas amounts stream, wherein the CO ₂ gas line system 22 with the gas line system 3 connected is. The plant network can additionally a secondary fuel supply 23 for supplying biomass for at least partial operation of the plant network, in particular the kiln 1 to produce mineral building materials with secondary fuels. Furthermore, the plant network can use a biomass storage 24 for storing biomass, in particular from the biotechnology plant 5 have, wherein at least a subset of the biomass from the bio-mass storage 24 and / or the biotechnology plant 5 as a secondary fuel via the Sekundärbrennstoffzuführeinrichtung 23 the kiln 1 can be supplied to produce mineral building materials. The isosceles trapezoidal elements exemplified are compressors for compressing gas (s).

Gewerbliche AnwendbarkeitIndustrial Applicability

Anlagen aus dem vorbeschriebenen Anlagenverbund und werden zur Herstellung mineralischer Baustoffe eingesetzt. Plants from the above system composite and are used for the production of mineral building materials.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Brennofen kiln
22: Kühler cooler
33: Gasleitungssystem Gas line system
44: Chemieanlage chemical plant
55: Biotechnologieanlage biotechnology plant
66: Gasweiche diverter
7, 7’7, 7 ': Anlage zur Wasserstofferzeugung Plant for hydrogen production
7’7 ': Elektrolyseanlage zur Wasserelektrolyse Electrolysis plant for water electrolysis
88th: H₂-GasleitungssystemH ₂ gas line system
99: H₂-GasweicheH ₂ gas switch
1010: H₂-SpeicherH ₂ storage
1111: Reverse-Wassergas-Shift-Anlage (RWGS) Reverse water gas shift system (RWGS)
1212: CO-Gasleitungssystem CO gas line system
1313: CO-Gasweiche CO gas switch
1414: Sauerstoffzufuhreinrichtung Oxygen supply means
1515: Sauerstoffrückführleitung Oxygen return line
1616: Anlage zur CO₂-AbtrennungPlant for CO ₂ separation
1717: Anlage zur CO₂-ReinigungPlant for CO ₂ purification
1818: Anlage zur CO₂-KonditionierungPlant for CO ₂ conditioning
1919: Energiespeicher energy storage
2020: Luftzerlegungsanlage Air separation plant
2121: Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle Production plant with a carbon dioxide source
2222: CO₂-GasleitungssystemCO ₂ gas line system
2323: Sekundärbrennstoffzufuhreinrichtung Secondary fuel supply means
2424: Biomassespeicher biomass storage
2525: stickstoffhaltiges Gas führende Leitung nitrogen-containing gas leading line
2626: Anlage zur Ammoniakherstellung Plant for ammonia production
II: Sekundärbrennstoff secondary fuel
IIII: Strom electricity
IIIIII: Erneuerbare Energie Renewable energy
IVIV: Produkt(e) Products)

Claims

Plant network for the production of mineral building materials with a kiln ( 1 ) for the production of mineral building materials, a cooler ( 2 ) for the cooling of mineral building materials, and a gas pipeline system ( 3 ) for gases produced during the production of the mineral building materials, characterized in that the plant composite one to the gas pipeline system ( 3 ) connected chemical plant ( 4 ) and / or biotechnology plant ( 5 ) and the gas line system ( 3 ) at least one controllable gas switch ( 6 ) for the division of the chemical plant ( 4 ) and / or biotechnology plant ( 5 ) and a hydrogen production plant ( 7 ) and an H ₂ gas line system ( 8th ) from the hydrogen production plant ( 7 ) emitted hydrogen-containing gas flow rates, wherein the gas line system ( 3 ) in the flow direction in front of the controllable gas switch ( 6 ) is connected to the H ₂ gas pipeline system ( 8th ) via an H ₂ mixing device for producing a mixed gas comprising gases which are obtained in the production of mineral building materials and resulting hydrogen-containing gases from the plant for hydrogen production ( 7 ) and a reverse water gas shift system ( 11 ) and a CO gas line system ( 12 ) from the reverse water gas shift plant ( 11 ) comprising carbon monoxide-containing gas flow rates, wherein the reverse water gas shift system ( 11 ) in the flow direction in front of the controllable gas switch ( 6 ) is connected to the gas line system ( 3 ) and the H ₂ gas line system ( 8th ) and that by means of the controllable gas switch ( 6 ) of the chemical plant ( 4 ) and / or biotechnology plant ( 5 ) supplied gas flow rates are controllable.

Plant network according to claim 1, characterized in that the plant network additionally an oxygen supply device ( 14 ), which with the kiln ( 1 ) is connected to the production of mineral building materials.

Plant network according to one of claims 1 to 2, characterized in that the plant network additionally a plant for CO ₂ separation ( 16 ) of the resulting from the production of mineral building materials gas.

Plant network according to claim 3, characterized in that the plant network additionally a plant for CO ₂ cleaning ( 17 ) and / or conditioning for CO ₂ conditioning ( 18 ), the installation for CO ₂ purification ( 17 ) and / or conditioning for CO ₂ conditioning ( 18 ) with the plant for CO ₂ separation ( 16 ) connected is.

Plant network according to one of claims 1 to 4, characterized in that the CO gas line system ( 12 ) a controllable CO gas switch ( 13 ) and that by means of the controllable CO gas switch ( 13 ) of the chemical plant ( 4 ) and / or biotechnology plant ( 5 ) supplied carbon monoxide-containing gas flow rates are controllable.

Plant network according to one of claims 1 to 5, characterized in that the H ₂ gas pipeline system ( 8th ) a controllable H ₂ gas exchange ( 9 ) and that by means of the controllable H ₂ gas exchange ( 9 ) of the chemical plant ( 4 ) and / or biotechnology plant ( 5 ) supplied hydrogen-containing gas flow rates are controllable.

Method for operating a plant network for producing mineral building materials, comprising a kiln ( 1 ) for the production of mineral building materials, a cooler ( 2 ) for the cooling of mineral building materials, a gas pipeline system ( 3 ) for gases produced in the manufacture of the mineral building materials, one to the gas 3 ) connected chemical plant ( 4 ) and / or biotechnology plant ( 5 ), at least one with the gas pipeline system ( 3 ) connected controllable gas switch ( 6 ) for the division of the chemical plant ( 4 ) and / or biotechnology plant ( 5 ) and a hydrogen production plant ( 7 ) and an H ₂ gas line system ( 8th ) from the hydrogen production plant ( 7 ) emitted hydrogen-containing gas flow rates, wherein the gas line system ( 3 ) in the flow direction in front of the controllable gas switch ( 6 ) is connected to the H ₂ gas pipeline system ( 8th ) via an H ₂ mixing device for producing a mixed gas comprising gases resulting from the production of mineral building materials and resulting hydrogen-containing gases from the hydrogen production plant ( 7 ) and a reverse water gas shift system ( 11 ) and a CO gas line system ( 12 ) from the reverse water gas shift plant ( 11 ) comprising carbon monoxide-containing gas flow rates, wherein the reverse water gas shift system ( 11 ) in the flow direction in front of the controllable gas switch ( 6 ) is connected to the gas line system ( 3 ) and / or the H ₂ gas line system ( 8th ) and that by means of the controllable gas switch ( 6 ) of the chemical plant ( 4 ) and / or biotechnology plant ( 5 ), wherein at least a subset a) of the resulting in the production of mineral building materials gas and / or b) of the reverse water gas shift plant ( 11 ) carbon monoxide-containing gas and / or c) of the resulting from the electrolysis plant for water electrolysis resulting hydrogen-containing gas d) is mixed and e) wherein the mixed gas as Mischnutzgas for operating the chemical plant ( 4 ) and / or biotechnology plant ( 5 ) is used.

A method according to claim 7, characterized in that a) at least a portion of the resulting in the production of mineral building materials gas with b) at least a portion of the resulting from the electrolysis plant for water electrolysis hydrogen-containing gas c) is mixed and d) wherein the mixed gas as CO ₂ -H ₂ -Nutzgas and / or CO-H ₂ -Nutzgas and / or CO ₂ -CO-H ₂ -Nutzgas for the operation of the chemical plant ( 4 ) and / or biotechnology plant ( 5 ) is used and / or e) wherein at least a subset of the from the reverse water gas shift plant ( 11 ) resulting carbon monoxide-containing gas as CO-Nutzgas for operation of the chemical plant ( 4 ) and / or biotechnology plant ( 5 ) is used.

A method according to claim 8, characterized in that the hydrogen content of the CO ₂ -H ₂ -Nutzgasstromes and / or CO-H ₂ -Nutzgasstromes and / or CO ₂ -CO-H ₂ -Nutzgasstromes to a ratio in the range of 5% by volume is set to 95 vol% based on the total volume of the associated Nutzgasstroms.

A method according to claim 7, characterized in that a) at least a subset of the from the reverse water gas shift plant ( 11 b) at least a portion of the resulting from the electrolysis plant for water electrolysis resulting hydrogen-containing gas c) is mixed and d) wherein the mixed gas as CO-H ₂ -Nutzgas and / or CO-H ₂ -Nutzgas and / or CO ₂ -CO-H ₂ -Nutzgas for operation of the chemical plant ( 4 ) and / or biotechnology plant ( 5 ) is used and / or e) wherein at least a subset of the from the reverse water gas shift plant ( 11 ) resulting carbon monoxide-containing gas as CO-Nutzgas for operation of the chemical plant ( 4 ) and / or biotechnology plant ( 5 ) is used.

A method according to claim 10, characterized in that the hydrogen content of the CO-H ₂ -Nutzgasstromes and / or CO-H ₂ -Nutzgasstromes and / or CO ₂ -CO-H ₂ -Nutzgasstromes to a ratio in the range of 5 vol% to 95 vol% based on the total volume of the associated Nutzgasstromes is set.

Method according to one of claims 7 to 11, characterized in that the mixed-use gas and / or the CO ₂ -Nutzgas and / or the CO ₂ -H ₂ -Nutzgas and / or the CO-Nutzgas and / or the CO-H ₂ - Nutzgas be processed, the processing includes gas cleaning and / or gas conditioning.

Method according to one of claims 7 to 11, characterized in that the mixed-use gas and / or the CO ₂ -Nutzgas and / or the CO ₂ -H ₂ -Nutzgas and / or the CO-Nutzgas and / or the CO-H ₂ - Nutzgas be processed, wherein the processing includes a compression.

Method according to one of claims 7 to 13, characterized in that the performance of the chemical plant ( 4 ) and / or the biotechnology plant ( 5 ) as a function of this / n system (s) supplied Nutzgasmenge of mixed commercial gas and / or CO ₂ -Nutzgas and / or CO ₂ -H ₂ -Nutzgas and / or CO-Nutzgas and / or CO-H ₂ -Nutzgas is regulated.