DE102021210114A1

DE102021210114A1 - Method of reducing carbon dioxide emissions from an emitter device

Info

Publication number: DE102021210114A1
Application number: DE102021210114.3A
Authority: DE
Inventors: Matthias Krüger
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Current assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 2021-09-14
Filing date: 2021-09-14
Publication date: 2022-09-22

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion der Kohlendioxidemission einer Emittervorrichtung (10), wobei die Emittervorrichtung (10) einen kohlenstoffhaltigen Gasstrom (70) erzeugt, wobei der kohlenstoffhaltige Gasstrom (70) in eine Kohlenstofffixiervorrichtung (20) geleitet wird, wobei die Kohlenstofffixiervorrichtung (20) ein festes oder flüssiges oder gasförmiges kohlenstoffhaltiges Produkt und einen Restgasstrom (80) erzeugt, wobei der Restgasstrom (80) einer Verbrennungsvorrichtung (30) zugeführt wird, wobei der Restgasstrom (80) in der Verbrennungsvorrichtung (30) verbrannt und an die Umgebung abgegeben wird, wobei dem kohlenstoffhaltigen Gasstrom (70) vor der Kohlenstofffixiervorrichtung (20) Wasserstoff zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem Restgasstrom (80) vor der oder in der Verbrennungsvorrichtung (30) Sauerstoff mit wenigstens 50 Vol.-%, bevorzugt wenigstens 90 Vol.-%, besonders bevorzugt wenigstes 95 Vol.-%, zugeführt wird.The present invention relates to a method for reducing the carbon dioxide emission of an emitter device (10), the emitter device (10) generating a carbon-containing gas stream (70), the carbon-containing gas stream (70) being fed into a carbon fixing device (20), the carbon fixing device ( 20) a solid or liquid or gaseous carbon-containing product and a residual gas stream (80) is generated, the residual gas stream (80) being fed to a combustion device (30), the residual gas stream (80) being burned in the combustion device (30) and released to the environment hydrogen is fed to the carbon-containing gas flow (70) before the carbon fixing device (20), characterized in that the residual gas flow (80) before or in the combustion device (30) contains oxygen with at least 50% by volume, preferably at least 90% by volume .-%, particularly preferably at least 95 vol .-%, is supplied.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion der Kohlendioxidemission einer Emittervorrichtung.The invention relates to a method for reducing the carbon dioxide emission of an emitter device.

Derzeit wird es zunehmend wichtig, Kohlendioxidemissionen zu reduzieren, um die gesetzlich vorgegebenen Klimaziele zu erreichen. Hierzu werden verschiedene Ansätze verfolgt. Beispielsweise wird versucht, zunehmend Kohlekraftwerke durch Solar- oder Windkraftanlagen zu ersetzen. Schwieriger ist dies in Produktionsbereichen, in denen kohlenstoffhaltige Emissionen prozessbedingt entstehen. Lediglich beispielhaft seien als Emittervorrichtungen hier die Kokereien (Kohle zu Koks), Eisenerzeugung (Erz und Koks zu Eisen) oder die Zementindustrie (Calciumcarbonat zu Calciumoxid) genannt. Eine Option ist es, das entstehende CO₂ abzutrennen und beispielsweise unter der Erde einzulagern. Da die Risiken hierbei jedoch durch eine ungewollte Freisetzung des CO₂ wenigstens schwer zu kalkulieren sind, werden zunehmend Methoden diskutiert, den Kohlenstoff in andere Verbindungen umzuwandeln, beispielsweise in Methanol.It is currently becoming increasingly important to reduce carbon dioxide emissions in order to achieve the legally stipulated climate targets. Various approaches are being pursued for this purpose. For example, attempts are being made to increasingly replace coal-fired power plants with solar or wind power plants. This is more difficult in production areas in which process-related emissions occur. The coking plants (coal to coke), iron production (ore and coke to iron) or the cement industry (calcium carbonate to calcium oxide) are mentioned here merely as examples of emitter devices. One option is to separate the resulting CO ₂ and store it underground, for example. However, since the risks of an unintentional release of the CO ₂ are at least difficult to calculate, methods of converting the carbon into other compounds, for example into methanol, are increasingly being discussed.

Aus der US 2007/0244208 A1 ist die Herstellung eines flüssigen Treibstoffs aus Kohlendioxid und Wasser bekannt.From the U.S. 2007/0244208 A1 the production of a liquid fuel from carbon dioxide and water is known.

Aus der WO 2020/048809 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Methanol aus Synthesegas ohne Emission von Kohlendioxid bekannt.From the WO 2020/048809 A1 a process for the production of methanol from synthesis gas without the emission of carbon dioxide is known.

Aus der DE 10 2016 209 026 A1 , der DE 10 2016 209 027 A1 , der DE 10 2016 209 028 A1 , der DE 10 2016 209 029 A1 und der DE 10 2016 209 037 A1 sind Verfahren bekannt, kohlenstoffhaltige Abgase in eine Vorrichtung zur Bindung des Kohlenstoffs zu leiten. Hierzu wird das Gasgemisch insbesondere mit Wasserstoff angereichert, welcher beispielsweise und insbesondere aus der Elektrolyse mittels regenerativ erzeugtem Strom stammt. Das Restgasgemisch wird nach der meist nicht vollständigen Bindung des Kohlenstoffs einer Verbrennung zugeführt, um den verbliebenen Heizwert zu nutzen.From the DE 10 2016 209 026 A1 , the DE 10 2016 209 027 A1 , the DE 10 2016 209 028 A1 , the DE 10 2016 209 029 A1 and the DE 10 2016 209 037 A1 Methods are known for directing exhaust gases containing carbon into a device for binding the carbon. For this purpose, the gas mixture is enriched in particular with hydrogen, which originates, for example and in particular, from electrolysis using regeneratively generated electricity. After the mostly incomplete binding of the carbon, the residual gas mixture is incinerated in order to use the remaining calorific value.

Um aber eine thermische Nachverwertung zu ermöglichen, muss das Restgasgemisch einen Mindestheizwert aufweisen, um in einem Kraftwerk ökonomisch sinnvoll verstromt bzw. thermisch verwertet werden zu können. Das führt jedoch dazu, dass die Vorrichtung zur Bindung des Kohlenstoffs, beispielsweise eine Methanolsynthese, nicht mit einer maximalen Ausbeute gefahren werden kann und so die CO₂-Emissionen nur teilweise reduziert werden können.However, in order to enable thermal reuse, the residual gas mixture must have a minimum calorific value so that it can be converted into electricity in a power plant or used thermally in an economically viable way. However, this means that the device for binding the carbon, for example a methanol synthesis, cannot be operated with a maximum yield and the CO ₂ emissions can therefore only be partially reduced.

Aufgabe der Erfindung ist es, die CO₂-Bindung zu steigern und so die CO₂-Emissionen zu senken.The object of the invention is to increase the binding of CO ₂ and thus reduce CO ₂ emissions.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung.This problem is solved by a method with the features specified in claim 1 . Advantageous developments result from the dependent claims, the following description and the drawing.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Reduktion der Kohlendioxidemission einer Emittervorrichtung. Emittervorrichtungen sind im Sinne der Erfindung weit zu verstehen und sind Anlagen, die einen kohlenstoffhaltigen Gasstrom produzieren. Dieser kann beispielsweise hauptsächlich Kohlendioxid als Kohlenstoffkomponente aufweisen, beispielsweise ein Zementwerk. Eine Emittervorrichtung kann aber beispielsweise auch Kohlenmonoxid-haltige Gasgemische erzeugen, beispielsweise eine Kokerei oder ein Hochofen. Üblicherweise ist der Prozess der Emittervorrichtung so, dass Kohlenstoffemissionen nicht einfach vermeidbar sind, da diese durch die ablaufenden chemischen Prozesse regelmäßig bedingt sind oder sich aus ökonomischen Rahmenbedingungen ergeben. Die Emittervorrichtung erzeugt einen kohlenstoffhaltigen Gasstrom. Der kohlenstoffhaltige Gasstrom kann neben einem kohlenstoffhaltigen Gas auch eine oder mehrere weitere Gaskomponenten aufweisen. Üblicherweise kann der kohlenstoffhaltige Gasstrom auch Stickstoff enthalten. Der kohlenstoffhaltige Gasstrom kann auch mehrere kohlenstoffhaltige Gase, beispielsweise Kohlenmonoxid, Methan und Kohlendioxid, aufweisen. Zusätzlich kann der kohlenstoffhaltige Gasstrom beispielsweise auch weitere Komponenten, insbesondere Wasserstoff, aufweisen, beispielsweise in der Verbindung mit Kohlenmonoxid. Üblicherweise und bevorzugt weist der kohlenstoffhaltige Gasstrom keinen Sauerstoff oder Sauerstoff nur in sehr geringen Mengen auf. Der kohlenstoffhaltige Gasstrom wird in eine Kohlenstofffixiervorrichtung geleitet. Kohlenstofffixiervorrichtungen sind gerade aus dem oben genannten Stand der Technik bekannt. Beispielsweise kann es sich um eine Methanolsynthesevorrichtung handeln. Es können aber auch andere Kohlenstoffverbindungen, beispielsweise höhere Alkohole oder Kohlenwasserstoffverbindungen, hergestellt werden. Auch die Synthese von Kohlenhydraten kann in der Kohlenstofffixiervorrichtung erfolgen. Wesentlich ist, dass die Kohlenstofffixiervorrichtung ein festes, flüssiges oder gasförmiges kohlenstoffhaltiges Produkt erzeugt, welches einfacher abzutrennen und gegebenenfalls zu deponieren ist als Kohlendioxid. Hierbei kann die Kohlenstofffixiervorrichtung eine chemische Vorrichtung oder eine biotechnologische Vorrichtung sein, beispielsweise kann Methanol sowohl chemisch als auch biotechnologisch hergestellt werden. Um eine Fixierung des Kohlenstoffs in der Kohlenstofffixiervorrichtung zu erreichen, wird dem kohlenstoffhaltigen Gasstrom vor der Kohlenstofffixiervorrichtung Wasserstoff zugeführt. Weiter erzeugt die Kohlenstofffixiervorrichtung einen Restgasstrom. Der Restgasstrom wird einer Verbrennungsvorrichtung zugeführt. Der Restgasstrom wird in der Verbrennungsvorrichtung verbrannt und in oxidierter Form an die Umgebung abgegeben.The method according to the invention serves to reduce the carbon dioxide emission of an emitter device. Emitter devices are to be understood broadly within the meaning of the invention and are devices that produce a carbonaceous gas stream. This can, for example, mainly have carbon dioxide as the carbon component, for example a cement works. However, an emitter device can, for example, also produce gas mixtures containing carbon monoxide, for example a coking plant or a blast furnace. Usually, the process of the emitter device is such that carbon emissions are not easily avoidable, since these are usually caused by the chemical processes taking place or result from basic economic conditions. The emitter device produces a carbonaceous gas stream. In addition to a carbon-containing gas, the carbon-containing gas stream can also have one or more further gas components. Typically, the carbonaceous gas stream may also contain nitrogen. The carbonaceous gas stream may also include multiple carbonaceous gases, such as carbon monoxide, methane, and carbon dioxide. In addition, the carbon-containing gas stream can also have other components, in particular hydrogen, for example in combination with carbon monoxide. Usually and preferably, the carbon-containing gas stream has no oxygen or oxygen only in very small amounts. The carbon-containing gas stream is directed into a carbon fixer. Carbon fixing devices are known precisely from the prior art mentioned above. For example, it can be a methanol synthesizer. However, other carbon compounds, for example higher alcohols or hydrocarbon compounds, can also be produced. The synthesis of carbohydrates can also take place in the carbon fixation device. Essentially, the carbon fixation device produces a solid, liquid, or gaseous carbonaceous product that is easier to separate and possibly landfill than carbon dioxide. Here, the carbon fixation device can be a chemical device or a biotechnological device, for example methanol can be both chemically and biotechnologically produced be provided. In order to fix the carbon in the carbon fixing device, hydrogen is fed to the carbon-containing gas stream before the carbon fixing device. Further, the carbon fixing device generates a residual gas flow. The residual gas stream is fed to a combustion device. The residual gas stream is burned in the combustion device and released into the environment in oxidized form.

Erfindungsgemäß wird dem Restgasstrom vor der oder in der Verbrennungsvorrichtung Sauerstoff mit wenigstens 50 Vol.-%, bevorzugt wenigstens 90 Vol.-%, besonders bevorzugt wenigstes 95 Vol.-%, zugeführt. Üblich ist eine Verbrennung mit Luft, also ungefähr 1:4 Verhältnis Sauerstoff zu Stickstoff. Durch den Stickstoff sinkt der Heizwert des Gasgemisches.According to the invention, at least 50% by volume, preferably at least 90% by volume, particularly preferably at least 95% by volume, of oxygen is fed to the residual gas stream before or in the combustion device. Combustion with air is common, i.e. about a 1:4 ratio of oxygen to nitrogen. The nitrogen reduces the calorific value of the gas mixture.

Als Heizwert wird im Sinne der Erfindung der bei der Verbrennung abgegebene Energiewert je Volumen eines Gasgemisches verstanden. Im Sinne der Erfindung ist der Heizwert eines Gasgemisches somit von der Zusammensetzung des Gasgemisches abhängig. Während der Heizwert eines Reinstoffes, beispielsweise von Methan, eine Stoffkonstante ist, so ist der Heizwert eines Methan-Sauerstoffgemisches höher als eines Methan-Luft-Gemisches, da im letzteren Fall zusätzlicher Stickstoff enthalten ist, welcher keinen Beitrag zur Energie liefert, den Heizwert aber absenkt, da der Volumenanteil an energieerzeugendem Methan und Sauerstoff jedoch reduziert wird. Daher wird im Sinne der Erfindung nicht der Heizwert eines einzelnen Stoffes, sondern immer des gesamten Gasgemisches betrachtet, welches bei der Verbrennung verwendet wird.In the context of the invention, the calorific value is the energy value given off during combustion per volume of a gas mixture. In terms of the invention, the calorific value of a gas mixture is therefore dependent on the composition of the gas mixture. While the calorific value of a pure substance, for example methane, is a material constant, the calorific value of a methane-oxygen mixture is higher than that of a methane-air mixture, since the latter case contains additional nitrogen, which does not contribute to the energy, but the calorific value lowers, however, since the volume fraction of energy-producing methane and oxygen is reduced. Therefore, within the meaning of the invention, it is not the calorific value of an individual substance that is considered, but always of the entire gas mixture that is used in the combustion.

Um beispielsweise eine Verbrennung des Restgasstromes in einer üblichen Weise durchzuführen, sollte das Brenngasgemisch aus Brennstoff und Oxidationsmedium einen Heizwert von etwa 2,3 MJ je Normkubikmeter aufweisen. Damit müsste für die Verbrennung mit Luft der Restgasstrom einen Heizwert von etwa 4,4 MJ je Normkubikmeter aufweisen. Verwendet man jedoch reinen Sauerstoff, so entsteht aus der Mischung eines Restgasstromes mit nur noch 2,5MJ je Normkubikmeter ebenfalls ein Verbrennungsgasgemisch mit einem Heizwert von 2,3 MJ je Normkubikmeter. Der Effekt ist, dass die Kohlenstofffixierung beispielweise von 75 % auf 91 % gesteigert werden kann, was wiederum dazu führt, dass die Kohlendioxid-Emissionen auf 1/3 gesenkt werden können, also um 2/3 gesenkt werden können. Gleichzeitig kann im Falle einer Kohlenstofffixierung in Form von Methanol die Methanolproduktion um 20 % gesteigert werden. Die hier angegebenen Zahlen sind exemplarisch am Beispiel einer Pilotanlage auf dem Gelände von thyssenkrupp Steel in Duisburg gezeigt und gehen von einem kohlenstoffhaltigen Gasstrom an Hüttengasen von 100 Normkubikmetern pro Stunde aus, welchem 114 Normkubikmeter an Wasserstoff aus einer Wasserelektrolyse zugeführt werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich dann die Methanolproduktion von 1,2 auf 1,4 Tagestonnen steigern, die CO₂-Emission sinkt von 12 auf 4 Normkubikmeter pro Stunde. Hierzu müssen dem Restgasstrom nur 8 der bei der Wasserelektrolyse anfallenden 57 Normkubikmeter Sauerstoff zugeführt werden. Somit können beide Produkte der Wasserelektrolyse zur Minderung der CO₂-Emissionen eingesetzt werden. Der Aufwand eine für den Sauerstoff passende Verwendung zu finden wird kleiner beziehungsweise entfällt.For example, in order to burn the residual gas stream in a conventional manner, the combustible gas mixture of fuel and oxidizing medium should have a calorific value of about 2.3 MJ per standard cubic meter. For combustion with air, the residual gas flow would therefore have to have a calorific value of around 4.4 MJ per standard cubic meter. However, if pure oxygen is used, the mixture of a residual gas flow with only 2.5 MJ per standard cubic meter also produces a combustion gas mixture with a calorific value of 2.3 MJ per standard cubic meter. The effect is that carbon fixation can be increased from, for example, 75% to 91%, which in turn means that carbon dioxide emissions can be reduced to 1/3, i.e. reduced by 2/3. At the same time, in the case of carbon fixation in the form of methanol, methanol production can be increased by 20%. The figures given here are shown as an example using a pilot plant on the premises of thyssenkrupp Steel in Duisburg and are based on a carbon-containing gas flow of 100 standard cubic meters per hour of metallurgical gases, to which 114 standard cubic meters of hydrogen from water electrolysis are fed. With the method according to the invention, the methanol production can then be increased from 1.2 to 1.4 tons per day, and the CO ₂ emissions drop from 12 to 4 standard cubic meters per hour. To do this, only 8 of the 57 standard cubic meters of oxygen produced during water electrolysis have to be added to the residual gas stream. Both products of water electrolysis can thus be used to reduce CO ₂ emissions. The effort to find a suitable use for the oxygen is reduced or eliminated.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden der Wasserstoff und der Sauerstoff elektrolytisch erzeugt. Besonders bevorzugt stammt die elektrische Energie hierzu aus einer regenerativen Energiequelle. Bevorzugt wird hierzu Wasser elektrolytisch in Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten.In a further embodiment of the invention, the hydrogen and the oxygen are produced electrolytically. For this purpose, the electrical energy particularly preferably comes from a regenerative energy source. For this purpose, water is preferably electrolytically split into oxygen and hydrogen.

Da zunehmend aufgrund der Energiewende diskutiert wird, das heutige Erdgas wenigstens teilweise für CO₂-frei erzeugten Wasserstoff zu nutzen, wird in Zukunft die Elektrolyse am Ort der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zunehmen an Bedeutung verlieren.Since the use of today's natural gas at least partially for CO ₂ -free hydrogen is increasingly being discussed due to the energy transition, electrolysis at the site where the process according to the invention is carried out will become increasingly less important in the future.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird dem Restgasstrom vor der oder in der Verbrennungsvorrichtung Sauerstoff aus einer Luftzerlegung zugeführt. Diese Ausführungsform ist bevorzugt, wenn der Wasserstoff beispielsweise einer entsprechenden Gasversorgung entnommen wird oder wenn der Verbrennungsvorrichtung ein weiterer Brennstoff zugeführt wird, sodass die Menge an durch die Elektrolyse erzeugtem Sauerstoff nicht ausreicht.In a further embodiment of the invention, oxygen from an air separation is supplied to the residual gas stream before or in the combustion device. This embodiment is preferred if the hydrogen is taken from a corresponding gas supply, for example, or if another fuel is fed to the combustion device so that the amount of oxygen generated by the electrolysis is not sufficient.

Alternativ kann der Sauerstoff aus einem Sauerstoff-Versorgungssystem, einer Verdampfung von flüssigem Sauerstoff oder aus einem biochemischen Prozess stammen.Alternatively, the oxygen may come from an oxygen supply system, vaporization of liquid oxygen, or from a biochemical process.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Verbrennungsvorrichtung ein zweiter Brennstoff zugeführt. Der zweite Brennstoff kann insbesondere ein ebenfalls CO₂neutraler Brennstoff sein. Beispielsweise kann es sich um Biomasse handeln. Da Biomasse durch die enthaltene Feuchtigkeit und den somit erzeugten Wassergehalt der Luft in der Verbrennungsvorrichtung ebenfalls den Heizwert senken könnte, macht die Verbrennung in einer sauerstoffangereicherten Atmosphäre, insbesondere, wenn dieser beispielsweise aus der Wasserelektrolyse ohnehin zur Verfügung steht, Sinn.In a further embodiment of the invention, a second fuel is supplied to the combustion device. The second fuel can in particular also be a CO ₂ neutral fuel. For example, it can be biomass. Since biomass could also reduce the calorific value due to the moisture it contains and the resulting water content of the air in the combustion device, combustion in an oxygen-enriched atmosphere makes sense, especially if this is available anyway, for example from water electrolysis.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Kohlenstofffixiervorrichtung zur Maximierung der Bindung von Kohlenstoff betrieben.In another embodiment of the invention, the carbon fixation device is operated to maximize the fixation of carbon.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Restgasstrom der Kohlenstofffixiervorrichtung teilweise dem kohlenstoffhaltigen Gasstrom und damit erneut der Kohlenstofffixiervorrichtung zur weiteren Kohlenstofffixierung zugeführt. Durch diese Rezirkulation ist eine höhere Rate der Kohlenstofffixierung möglich.In a further embodiment of the invention, the residual gas stream of the carbon fixation device is partially fed to the carbon-containing gas stream and thus again to the carbon fixation device for further carbon fixation. This recirculation allows for a higher rate of carbon fixation.

Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

1 Anlage zur Durchführung des Verfahrens

The method according to the invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment illustrated in the drawing.

1 Plant for carrying out the process

In 1 ist eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vereinfacht dargestellt. Eine Emittervorrichtung 10, beispielsweise ein Stahlwerk, erzeugt einen kohlenstoffhaltigen Gasstrom 70, welcher zusammen mit einem Wasserstoffstrom 100, welcher aus einem Elektrolyseur 40 oder einem Wasserstoffanschluss 120 aus einem Versorgernetz stammen kann, zusammen in eine Kohlenstofffixiervorrichtung 20 geführt wird. Hier wird ein Kohlenstofffixierungsprodukt 140, beispielweise Methanol, hergestellt und so der Kohlenstoff aus der Gasphase entfernt. Der Restgasstrom 80 wird einer Verbrennungsvorrichtung 30 zugeführt, die diesen verbrennt und als Abgas 90 über einen Schornstein 60 abgibt.In 1 a system for carrying out the method according to the invention is shown in simplified form. An emitter device 10, for example a steel works, generates a carbon-containing gas stream 70 which is fed into a carbon fixation device 20 together with a hydrogen stream 100 which can originate from an electrolyzer 40 or a hydrogen connection 120 from a utility network. Here a carbon fixation product 140, for example methanol, is produced and the carbon is thus removed from the gas phase. The residual gas flow 80 is fed to a combustion device 30 which burns it and emits it as waste gas 90 via a chimney 60 .

Erfindungsgemäß wird dem Restgasstrom 80 nun ein Sauerstoffstrom 110 aus dem Elektrolyseur 40 und/oder ein zweiter Sauerstoffstrom 130 aus einer Luftzerlegung 50 zugeführt. Dadurch wird der Stickstoffgehalt in der Verbrennungsvorrichtung 30 reduziert und so der Heizwert erhöht. Dadurch kann eine stärkere Kohlenstofffixierung in der Kohlenstofffixiervorrichtung 20 erfolgen. Somit werden CO₂-Emissionen reduziert.According to the invention, an oxygen stream 110 from the electrolyzer 40 and/or a second oxygen stream 130 from an air separation unit 50 is now fed to the residual gas stream 80 . This reduces the nitrogen content in the combustion device 30 and thus increases the calorific value. Thereby, more carbon fixation in the carbon fixing device 20 can be performed. Thus, CO ₂ emissions are reduced.

Zusätzlich kann der Verbrennungsvorrichtung 30 ein weiterer Brennstoff 150, beispielsweise Kohle, Kohlenstaub, Erdgas oder Wasserstoff, zugeführt werden. Ebenso kann der Verbrennungsvorrichtung 30 ein weiteres Oxidationsmittel 160, beispielsweise Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft oder reiner Sauerstoff, zugeführt werden. Dieses kann beispielsweise bevorzugt sein, um eine konstante und sichere Energieerzeugung in der Verbrennungsvorrichtung 30sicher zu stellen. Bevorzugt wird die Zuflussmenge des weiteren Brennstoffs 150 in Abhängigkeit der der Verbrennungsvorrichtung 30 zugeführten Menge des Restgasstromes 80 geregelt.In addition, the combustion device 30 can be supplied with a further fuel 150, for example coal, pulverized coal, natural gas or hydrogen. Likewise, the combustion device 30 can be supplied with a further oxidizing agent 160, for example air, air enriched with oxygen or pure oxygen. This can be preferred, for example, in order to ensure constant and reliable generation of energy in the combustion device 30 . The inflow quantity of the additional fuel 150 is preferably regulated as a function of the quantity of the residual gas flow 80 supplied to the combustion device 30 .

Bezugszeichen

10: Emittervorrichtung
20: Kohlenstofffixiervorrichtung
30: Verbrennungsvorrichtung
40: Elektrolyseur
50: Luftzerlegung
60: Schornstein
70: kohlenstoffhaltiger Gasstrom
80: Restgasstrom
90: Abgas
100: Wasserstoffstrom
110: Sauerstoffstrom
120: Wasserstoffanschluss
130: Sauerstoffstrom der Luftzerlegung
140: Kohlenstofffixierungsprodukt
150: weiterer Brennstoff
160: weiteres Oxidationsmittel

Reference sign

10: emitter device
20: carbon fixation device
30: combustion device
40: electrolyser
50: air separation
60: chimney
70: carbonaceous gas stream
80: residual gas flow
90: exhaust
100: hydrogen flow
110: oxygen flow
120: hydrogen connection
130: Air separation oxygen flow
140: carbon fixation product
150: more fuel
160: another oxidizing agent

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

US 2007/0244208 A1 [0003]
WO 2020/048809 A1 [0004]
DE 102016209026 A1 [0005]
DE 102016209027 A1 [0005]
DE 102016209028 A1 [0005]
DE 102016209029 A1 [0005]
DE 102016209037 A1 [0005]

Claims

Method for reducing the carbon dioxide emission of an emitter device (10), wherein the emitter device (10) generates a carbon-containing gas stream (70), wherein the carbon-containing gas stream (70) is passed into a carbon fixing device (20), wherein the carbon fixing device (20) contains a solid, liquid or gaseous carbon-containing product and a residual gas stream (80) are produced, the residual gas stream (80) being fed to a combustion device (30), the residual gas stream (80) being burned in the combustion device (30) and released to the environment, the carbon-containing gas stream (70) before the carbon fixing device (20) hydrogen is fed, characterized in that the residual gas stream (80) before or in the combustion device (30) oxygen with at least 50% by volume is fed.

procedure after claim 1 , characterized in that the hydrogen and the oxygen are produced electrolytically.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that oxygen from an air separation unit (50) is supplied to the residual gas stream (80) before or in the combustion device (30).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a second fuel is supplied to the combustion device (30).

A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the carbon fixation device (20) is operated to maximize the sequestration of carbon.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the residual gas stream (80) of the carbon fixation device (20) is partially fed to the carbon-containing gas stream (70) and thus again to the carbon fixation device (20) for further carbon fixation.