EP3083500A1 - Verfahren und vorrichtung zur trennung von abgas bei der verbrennung bestimmter metalle - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur trennung von abgas bei der verbrennung bestimmter metalle

Info

Publication number
EP3083500A1
EP3083500A1 EP15708128.2A EP15708128A EP3083500A1 EP 3083500 A1 EP3083500 A1 EP 3083500A1 EP 15708128 A EP15708128 A EP 15708128A EP 3083500 A1 EP3083500 A1 EP 3083500A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas
carrier gas
metal
exhaust gas
mixture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15708128.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Walter Preidel
Manfred Baldauf
Günter Schmid
Dan Taroata
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP3083500A1 publication Critical patent/EP3083500A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D15/00—Lithium compounds
    • C01D15/02—Oxides; Hydroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/06—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron
    • C01B21/0607—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron with alkali metals
    • C01B21/061—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron with alkali metals with lithium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D15/00—Lithium compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D15/00—Lithium compounds
    • C01D15/08—Carbonates; Bicarbonates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B30/00—Combustion apparatus with driven means for agitating the burning fuel; Combustion apparatus with driven means for advancing the burning fuel through the combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B80/00—Combustion apparatus characterised by means creating a distinct flow path for flue gases or for non-combusted gases given off by the fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C3/00—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber
    • F23C3/006—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber being arranged for cyclonic combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/02—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material
    • F23J15/022—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material for removing solid particulate material from the gasflow
    • F23J15/027—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material for removing solid particulate material from the gasflow using cyclone separators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J3/00—Removing solid residues from passages or chambers beyond the fire, e.g. from flues by soot blowers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using solid fuels; Combustion processes therefor
    • F23B2900/00003—Combustion devices specially adapted for burning metal fuels, e.g. Al or Mg
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2217/00—Intercepting solids
    • F23J2217/30—Intercepting solids by screens
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2217/00—Intercepting solids
    • F23J2217/40—Intercepting solids by cyclones

Definitions

  • the present invention relates to a method for the separation of exhaust gas from solid and / or liquid reaction products in the combustion of a metal M, which is selected from alkali metals, alkaline earth metals, Al and Zn and mixtures thereof, with a fuel gas, wherein in a reaction step ⁇ the Fuel gas is burned with the metal M and Ab ⁇ gas and other solid and / or liquid reaction products are formed, and in a separation step, the exhaust gas is separated from the solid and / or liquid reaction products, in which in the separation step in addition a carrier gas is zugege ⁇ ben and the carrier gas is beau ⁇ leads as a mixture with the exhaust gas, and a device for carrying out the method.
  • a metal M which is selected from alkali metals, alkaline earth metals, Al and Zn and mixtures thereof
  • a fuel gas wherein in a reaction step ⁇ the Fuel gas is burned with the metal M and Ab ⁇ gas and other solid and / or liquid reaction products are formed, and in a separation step, the exhaust
  • Lithium is usually Herge ⁇ poses with fused salt electrolysis. For this process, efficiencies of approximately 42-55% are calculated, calculated from process data without temperature correction of the normal potential. In addition to lithium, similar metals such as sodium, potassium, magnesium, calcium, aluminum and zinc can be used.
  • the supply of a carrier gas can be used to efficiently dissipate the heat produced in the combustion so that it is efficient for generating energy, for example electrical energy via a gas turbine, and efficiently removing the heat from the Re ⁇ Actor can be achieved, so that the material of the reactor, for example, the reactor wall, is spared or a correspondingly simpler reactor construction is possible.
  • the present invention relates to a process for separating exhaust gas from solid and / or liquid reaction products in the combustion of a metal M selected from alkali metals, alkaline earth metals, Al and Zn and mixtures thereof with a fuel gas, wherein a reaction step, the fuel gas with the metal M is ver ⁇ burned and exhaust gas and other solid and / or liquid reaction products formed; and
  • the exhaust gas is separated from the solid and / or liquid reaction products
  • the present OF INVENTION ⁇ dung relates to a device for the separation of exhaust gas from the combustion of a metal M, selected from alkali metals, alkaline earth metals, Al and Zn and mixtures thereof, with a fuel gas, comprising: a burner for burning the metal M with the
  • a fuel gas supply means adapted to supply fuel gas to the burner
  • a feeding device for metal M which is keptbil ⁇ det to supply the burner metal M;
  • a supply device for carrier gas which is designed to supply carrier gas to the reactor.
  • a discharge gas mixture discharge means and carrier gas adapted to discharge a mixture of the exhaust gas from the combustion of metal M with the fuel gas and the carrier gas;
  • Fuel gas which is adapted to dissipate solid and / or liq ⁇ sige reaction products of the combustion of metal M with the fuel gas.
  • FIG. 1 shows schematically an exemplary arrangement for a device according to the invention.
  • FIG. 2 shows schematically a detail view in a further exemplary arrangement for a device according to the invention.
  • FIG. 3 shows schematically a further detail view in egg ⁇ ner additional exemplary arrangement for a device according to the invention.
  • FIG 4 schematically illustrates an exemplary cross-sectional view of an exemplary inventive Vorrich ⁇ tung in the region of the supply of the Crowga- ses to the reactor.
  • FIG. 5 shows a scheme for an exemplary reaction of lithium and carbon dioxide to lithium carbonate, which can be carried out according to the method of the invention.
  • FIG. 6 shows a schematic of another exemplary Re ⁇ action of lithium and nitrogen to lithium nitride and other secondary products, which can be performed according to the inventions to the invention method.
  • the present invention relates, in a first aspect, to a process for separating exhaust gas from solid and / or liquid reaction products in the combustion of a metal M selected from alkali metals, alkaline earth metals, Al and Zn and mixtures thereof with a fuel gas, in one Reaction step, the fuel gas with the metal M ver ⁇ burned and exhaust gas and other solid and / or liquid reaction products are formed, and in a separation step, the exhaust gas is separated from the solid and / or liquid reaction products, in which a carrier gas is additionally added in the separation step and the carrier gas as a mixture is discharged with the exhaust gas.
  • the carrier gas may also correspond to the exhaust gas, so that, for example, during combustion, an exhaust gas is produced which corresponds to the supplied carrier gas or else corresponds to the fuel gas.
  • the metal M is, according to certain embodiments, selected from alkali metals, preferably Li, Na, K, Rb and Cs, alkaline earth metals, preferably Mg, Ca, Sr and Ba, Al and Zn, as well as mixtures thereof.
  • the metal M is selected from Li, Na, K, Mg, Ca, Al and Zn, more preferably Li and Mg, and more preferably the metal M is lithium.
  • such gases come into question, which can react with said metal or mixtures of metals in an exothermic reaction, these are not particularly limited.
  • the fuel gas, air, oxygen, carbon monoxide, Kohlendio ⁇ dioxide, hydrogen, water vapor, nitrogen oxides NO x monoxide as nitrous include nitrogen, sulfur dioxide, or mixtures of the same ⁇ .
  • the method can therefore also be used for desulfurization or NOx removal.
  • different products can be obtained with the different metals, which can be obtained as a solid, liquid and also in gaseous form.
  • metal M for example, at a reaction of metal M, at ⁇ play, lithium, nitrogen, inter alia Metallnit ⁇ chloride, such as lithium nitride, are formed, which can then be further reacted later ammonium monia, whereas at a conversion of metal M, such as lithium with carbon dioxide, for example, metal carbonate such as lithium carbonate, coal ⁇ monoxide, metal oxide such as lithium oxide, or Metallcar- bid, for example, lithium carbide, and also produces mixtures thereof, wherein, from the carbon monoxide higher carbon ⁇ containing products such as methane, ethane, methanol etc.
  • metal M such as lithium with carbon dioxide
  • metal carbonate such as lithium carbonate
  • coal ⁇ monoxide coal ⁇ monoxide
  • metal oxide such as lithium oxide
  • Metallcar- bid for example, lithium carbide
  • metal carbide for example, lithium carbide
  • metal carbide for example, lithium carbide
  • ⁇ play as acetylene can be obtained, for example in a Fischer-Tropsch driving while metal carbide, for example, lithium carbide, can be obtained at ⁇ play as acetylene.
  • nitrous oxide as a fuel gas such as metal nitride arise.
  • the carrier gas according to the invention is not particularly limited, and may correspond to the fuel gas, but also be different from this.
  • the carrier gas are, for example air, Koh ⁇ monoxide, carbon dioxide, oxygen, methane, hydrogen, water vapor, nitrogen, nitrous oxide, mixtures of two or more of these gases, etc. for use.
  • various gases, such as methane are used to Wär ⁇ metransport and the reaction heat of the reaction of metal M able to remove the fuel gas from the reactor.
  • the various carrier gases can be suitably adapted to the reaction of the fuel gas with the metal M, for example, in order to achieve synergy effects if necessary.
  • lithium in which carbon monoxide, can be used as carrier gas, for example carbon monoxide and optionally circulated, after the discharging as ⁇ the, at least partially, as are returned carrier gas.
  • the carrier gas is adapted to the exhaust gas, so that possibly a portion of the carrier gas removed as value product who ⁇ can, for example, for a subsequent Fischer-Tropsch synthesis, while it is generated by the combustion of carbon dioxide with metal M again, so that in the balance carbon dioxide is at least partially converted to carbon monoxide, preferably to 90 vol.% or more, more preferably 95 vol.% or more, even more preferably 99 vol.% or more and particularly preferably 10 vol.%, Based on the turned ⁇ continued carbon dioxide, and is taken out as product of value. ever More carbon monoxide is generated, the cleaner is the select ⁇ led carbon monoxide.
  • the exhaust gas may be at least 10% by volume, preferably 50% by volume or more, more preferably 60% by volume or more, still more preferably 70% by volume or more, and even more preferably 80 vol.% Or more, based on the total volume of the exhaust gas, corresponding to the carrier gas
  • the fuel gas can be at least 10% by volume, preferably 50% by volume or more, more preferably 60% by volume or more, still more preferably 70% by volume or more, and even more preferably 80 vol.% Or more, based on the total volume of the exhaust gas, corresponding to the carrier gas
  • the mixture of exhaust gas and carrier gas is at least partially recycled to the separation step as carrier gas and / or the combustion step as fuel gas.
  • Recirculation of the mixture of flue gas and carrier gas may in ⁇ play, in an amount of 10 vol.% Or more, preferably. 50% by volume or more, more preferably 60 vol.% Or more.% Even more preferably 70 or more by volume, and even more preferably 80% by volume or more, based on the total volume of carrier gas and exhaust gas, take place.
  • recycling the mixture of exhaust gas and carrier gas to 90 vol.% Or more, based on the total volume of carrier gas and exhaust gas done.
  • a reaction between fuel gas and metal M can take place in such a way that the carrier gas is formed as exhaust gas, for example with carbon dioxide as fuel gas and carbon monoxide as carrier gas, so that then the mixture of carrier gas and exhaust gas substantially, preferably 90 Vol.% And more, more preferably 95 vol.% And more, even more preferably 99 vol.% And more, and particularly preferably 100 vol.%, Based on the mixture of exhaust gas and carrier gas, consists of the carrier gas.
  • the carrier gas are continu ously ⁇ circulated and removed in such an amount as it is modeled by the combustion of metal M and fuel gas.
  • the separation step takes place in a process according to the invention in a cyclone reactor.
  • the cyclone reactor is not particularly limited in its structure and may, for example, have a shape as they have ordinary cyclone reactors.
  • a cyclone reactor can have a reaction region at which the feed devices for the fuel gas, metal M and the carrier gas (which may also be previously combined and then fed together to the reaction region) can be attached, for example in the form of a rotationally symmetrical upper part .
  • a separation region which is configured conically, for example,
  • a discharge device for solid and / or liquid reaction products of the combustion of metal M with the fuel gas for example in the form of a rotary valve, and a discharge device for the GE mixture of exhaust gas and carrier gas, which results after fürmi ⁇ tion of the two gases after the burning of the metal M in the fuel gas, can be attached include.
  • a cyclone reactor used in accordance with the invention may also have a different structure and optionally also comprise further regions).
  • individual portions eg reaction region Separations ⁇ area, expansion chamber
  • reaction region Separations ⁇ area, expansion chamber can also be combined in one component of an exemplary cyclone reactor and / or extend over a plurality of components of a cyclone reactor.
  • the cyclone reactor comprises a grid through which the solid and / or liquid reaction products can be removed with the combustion gas during the combustion of the metal M.
  • the mixture of exhaust gas and carrier gas may according to certain embodiments, for example in the reactor and / or at and / or after discharge from the reactor, for heating a boiler or for heat transfer in a heat exchanger or a turbine, for example a gas turbine, can be used.
  • the mixture of the carrier gas and the exhaust gas may be under increased pressure after combustion.
  • an apparatus for separation of exhaust gas from the combustion of a metal M selected from alkaline metals, according to another aspect of the invention, alkali metal earth ⁇ , Al and Zn, discloses a fuel gas, comprising:
  • a burner for burning the metal M with the fuel gas which is adapted to the metal M with the
  • a fuel gas supply means adapted to supply fuel gas to the burner
  • a metal feed M adapted to supply metal M to the burner
  • a discharge gas mixture discharge means and carrier gas adapted to discharge a mixture of the exhaust gas from the combustion of metal M with the fuel gas and the carrier gas;
  • a discharge device for solid and / or liquid reaction products of the combustion of metal M with the fuel gas which is designed to solid and / or liquid reaction products of the combustion of metal M with the
  • the burner according to the invention is not particularly limited and can be configured for example as a nozzle in which the fuel gas is mixed with the metal M and then ignited, if necessary, by an igniter. Also, the burner may be provided in or on the reactor.
  • the feeding means are not particularly limited and, for example, pipes, hoses, conveyor belts, etc., which suited the basis of the physical appearance of the Me ⁇ talls or the state of the gas, if necessary, may also be under pressure, can be determined.
  • the reactor particularly limited insofar as combustion of the fuel gas with the metal M can take place in it.
  • the reactor may be a cyclone reactor, as illustrated by way of example in FIG. 1 and in a detailed view in a further embodiment in FIG.
  • the cyclone reactor can be a reaction region on which are mounted the feed means for the fuel gas, metal M and the carrier gas Kgs ⁇ NEN accordance with certain embodiments, for example in the form of a rotationally symmetric shell,
  • a separation region which is configured conically, for example,
  • a discharge device for solid and / or liquid reaction products of the combustion of metal M with the fuel gas for example in the form of a rotary valve, and a discharge device for the Ge ⁇ mixture of exhaust gas and carrier gas, which is after fürmi ⁇ Schung of the two gases after burning the metal M in the fuel gas results, can be attached include.
  • a cyclone reactor used in accordance with the invention may also have a different structure and optionally also comprise further regions).
  • individual portions eg reaction region Separations ⁇ area, expansion chamber
  • FIG. 1 An exemplary cyclone reactor is shown in FIG.
  • the cyclone reactor 6 shown in FIG. 1 comprises a reaction region 20a, a separation region 20b which is located both together with the reaction region 20a in the upper component 6a and together with the expansion chamber 20c in the lower component 6b, as well as a flash chamber 20c.
  • Cyclone reactor lead in the upper part of a feeder 1 for fuel gas, for example in the form of a possibly heated pipe or hose, and a feed device 2 for metal M, for example in the form of a possibly heated pipe or a hose, wherein the two feeders in the nozzle 3 are combined and then fed together to the reaction area 20c.
  • a nozzle 3 is suitable for For example, when using liquid metal M, which can then be atomized by means of the nozzle.
  • the metal M can also be atomized in the form of solid particles. Other types of atomization or mixing of metal M and fuel gas are possible.
  • the carrier gas is supplied to a region 4 ⁇ for gas distribution, from which then the carrier gas via Dü ⁇ sen 5, with which a cyclone can be formed, fed to the separation region 20b.
  • a detailed view of such a feed device 4 with a region 4 ⁇ for gas distribution and a nozzle 5 is shown in cross-section by way of example in FIG 4, but more nozzles 5 may be present, for example, at a suitable distance around the inner wall of the area 4 to a suitable Create cyclone.
  • an ignition device such as an electric ignition device or a plasma arc, or an additional pilot burner may be required, this depends on the type and condition of the metal M, such as its temperature
  • the nature of the fuel gas for example, its pressure and / or temperature
  • the arrangement of components in the device such as the nature and condition of the feeders, from ⁇ hang.
  • the inner material of the reactor made of high temperature alloys, for example, in extreme cases, from the material Haynes 214.
  • a thermal insulation can be arranged, which is sufficient allows little heat through, so that the outside of a steel wall, which may also be air or water cooled, absorbs the pressure load. From the ⁇ gas can then be fed to the further process step with the increased or high operating pressure.
  • the reactor for example a cyclone reactor, may also comprise heating and / or cooling devices which are connected to the reaction region, the separation region and / or the expansion chamber as well as to the various supply and / or discharge devices, if necessary the burner, and / or possibly the ignition device are present.
  • other components such as pumps for generating a pressure or a vacuum, etc. may be present in a device according to the invention.
  • the cyclone reactor may comprise a grid which is designed such that the solid and / or liquid reaction products can be removed during the combustion of the metal M with the fuel gas through the grid.
  • a grid may also be present in other reactors which may be provided in the device according to the invention.
  • Such a grating is shown as an example in FIG 2, according to the, is the grating 6 ⁇ way of example in the cyclone reactor 6, which is shown in FIG 1 in the lower member 6b above the discharge device 7 and below the discharge means. 8
  • the grid preferably with a sufficiently large distance from the reactor wall, a safe separation of solid and liquid reaction products or their mixture can be ensured. As a result, the already separated solid or liquid combustion products are no longer stirred up by the cyclone.
  • the geometry of the supply system is not particularly be ⁇ limits, provided the carrier gas with the exhaust gas from the Burn ⁇ voltage of metal M and fuel gas can be mixed.
  • PREFERRED Trains t here a cyclone, for example, arises with the ⁇ represent provided in FIG 1 device.
  • a cyclone can also be generated by other arrangements of the feeders to each other.
  • the supply means of the carrier gas is also present at the top of the reactor in the vicinity of the feeders for metal M and fuel.
  • suitable injection geometries can be easily determined in a suitable manner, for example by means of flow simulations.
  • the discharge devices are not particularly limited, wherein, for example, the discharge device for the mixture of exhaust gas and carrier gas can be formed as a tube, while the discharge device for ⁇ the solid and / or liquid reaction products of the combustion of metal M with the fuel gas, for example as Rotary valve or can be configured as a pipe with a siphon.
  • various valves, such as pressure valves, and / or other controller can be provided.
  • An exemplary discharge device 7, for example the cyclone reactor 6 shown in FIG. 1, may in this case include a siphon 9, a degassing valve 10 and a pressure regulator 11, but is not limited to such a device.
  • Such a siphon at the discharge device for the solid and / or liquid reaction products of the combustion of metal M with the fuel gas optionally in conjunction with a suitable for the respective operating pressure form pressure regulator, can be used for example to allow increased or high operating pressure.
  • the discharge device for the mixture of exhaust gas and carrier gas may according to certain embodiments also contain a separation device for the exhaust gas and the carrier gas and / or individual components of the exhaust gas.
  • the discharge device for a mixture of exhaust gas and carrier gas can such be to ⁇ transfer device connected for carrier gas and / or the feed device for the fuel gas with that the mixture of exhaust gas and carrier gas at least partially to the reactor as a carrier gas and / or the burner as Fuel gas is supplied.
  • the amount of the recirculated gas may be 10% by volume or more, preferably 50% by volume or more, more preferably 60% by volume or more, still more preferably 70% by volume or more, and even more preferably 80% by volume or more, based on the total volume of carrier gas and exhaust gas amount.
  • According to certain shapes can exporting approximately ⁇ a recirculation of the mixture of flue gas and carrier gas to 90 vol.% Or more, based on the Intelvolu ⁇ men of carrier gas and the exhaust gas take place.
  • a device may further comprise at least one boiler and / or at least one heat exchanger, which is located in the reactor and / or the discharge device for the mixture of exhaust gas and carrier gas.
  • the device of FIG. 1 which comprises a cyclone reactor 6, one or more heat exchangers and / or boilers may be provided in the reactor 6, in the discharge device 8 and / or in a device adjoining the discharge device 8, which are not shown.
  • a heat from ⁇ exchange can even take place at the cyclone reactor 6, for example on the outside walls in the reaction region 20a and / or the separation region 20b, but possibly also in the area of the expansion chamber 20c.
  • the exhaust gases can thus, as a mixture with carrier gas, a further use, for example, heating a boiler for steam generation, heat dissipation in a heat exchanger, etc. are supplied.
  • a device according to the invention may comprise a removal device in the discharge device for the mixture of exhaust gas and carrier gas, which is designed for returning the mixture of exhaust gas and carrier gas to the feed device for carrier gas and / or the fuel gas supply device by connecting the discharge device for the mixture of exhaust gas and carrier gas with the feed device for carrier gas and / or the feeder for fuel gas to take part of the mixture of Ab ⁇ gas and carrier gas.
  • Such a part can at ⁇ game instance more than 1 vol.%, Preferably 5.% Vol.% And more, and further preferably 10 or more by volume, based on the total ⁇ volume of the mixture of flue gas and carrier gas, respectively.
  • Availability checked ⁇ supply such as when carbon monoxide is discharged, and is then reacted in a Fischer-Tropsch process to higher quality hydrocarbons.
  • the discharged solids can be further converted into recyclables.
  • So made of a metal nitride with nitrogen Burn ⁇ voltage may be implemented by hydrolysed ⁇ se with water to form ammonia and caustic, for example, the resulting liquor can then also serve as a scavenger for carbon dioxide and / or sulfur dioxide.
  • the metal M for example lithium
  • the metal M is used liquid, ie above the melting point, for lithium 180 C.
  • the liquid metal M e.g. Lithium can be atomized into fine particles in a nozzle and then reacts immediately, optionally after ignition to start the reaction, with the respective fuel gas, e.g. Air, oxygen, carbon monoxide, carbon dioxide,
  • carbon dioxide can be used as the fuel gas and carbon monoxide in the apparatus shown in FIG. 1 as the carrier gas.
  • the metal used is, for example, lithium, for example liquid, ie above the melting point of 180.degree.
  • the liquid li Thium can be atomized with the nozzle 3 to fine particles and then reacts directly with the fuel gas. You may need an electric ignition or an additional pilot burner.
  • the second step takes place in the central part of the reaction tors / furnace 6 in the area 4 ⁇ of the mixture Verbrennungspro ⁇ -products with the carrier gas carbon monoxide, which is injected through nozzles 5 into the reactor. 6
  • an excess of Trä ⁇ gergas is used to ensure sufficient removal of heat generated by the combustion.
  • the temperature in the reactor 6 can be suitably adjusted.
  • the resulting lithium carbonate has a melting point of 723 ° C. If the combustion temperature of the reaction products retained by means to ⁇ mixture of gas through the nozzles 3.5 of at least 723 ° C, so one can start from the liquid reaction products for combustion.
  • the nozzles can be used here in the highly exothermic reaction for cooling, so that the system does not excessively heat up, with the lower temperature ⁇ temperature limit of the melting point of the resulting salts, here
  • Lithium carbonate can be. If the cyclone is also operated with gases other than carbon dioxide, such as air, nitrogen or carbon monoxide or other gases, lithium oxide (melting point Mp 1570 ° C) or lithium nitride (Mp 813 ° C) may also be formed in the reaction products. After separation of the liquid and solid reaction products, which can be improved by a grating ⁇ 6 ⁇ , the mixture of exhaust gas and carrier gas, for example, passed into a boiler and used for Ver ⁇ steaming of water, to then drive a steam turbine with a downstream generator or other technical devices (eg heat exchangers). The cooled after this process mixture of exhaust gas and carrier gas can then, for example, again as a carrier gas for generating the
  • Cyclones are used in the oven.
  • the residual heat of the exhaust gas is used after the evaporation process in the boiler, and it must only the stoichiometrically necessary amount of Kohlendi ⁇ oxide for combustion with Li be obtained by exhaust gas purification, for example of coal power plants.
  • Table 1 shows the relationship between exhaust gas temperature and stoichiometric excess for the combustion of lithium in pure carbon dioxide, which was calculated with non-temperature-dependent specific heat.
  • carbon monoxide With recirculation of the exhaust gas cooled by the subsequent process step, carbon monoxide can be accumulated in the exhaust gas. It is according to certain embodiments possible to remove a portion of the exhaust gas, and thus to obtain a gas mixture of carbon monoxide and carbon dioxide, which has a significantly higher proportion of carbon dioxide, as indicated in Table 1. A subsequent gas separation ⁇ the carbon monoxide can be purged of carbon dioxide, and the carbon dioxide can be used in the circuit or in Bren ⁇ ner.
  • a specific reaction temperature is preferably set by recycling a constant amount of mixture of exhaust gas and carrier gas as carrier gas.
  • a corresponding reaction procedure is also shown by way of example in FIG.
  • a waste gas 100 for example, from a combustion power plant such as a coal power plant
  • carbon dioxide is separated in a C0 2 ⁇ separation 101 and then burned step 102 with lithium, wherein CO is used as a carrier gas.
  • a third exemplary embodiment of apparatus can be used as fuel gas and nitrogen as the carrier gas in the Darge ⁇ presented in Fig. 1
  • the metal used is, for example, lithium, for example liquid, ie above the melting point of 180.degree.
  • the liquid lithium can be atomized with the nozzle 3 to fine particles and then reacts directly with the fuel gas.
  • a elekt ⁇ innovative ignition or an additional pilot burner may have lent required.
  • the combustion of lithium takes place in the burner first in the nozzle 3 or in the vicinity of the nozzle 3 with the stoichiometrically required amount of nitrogen, with a slightly over or under stoichiometric ratio (eg 0.95: 1 to 1: 0 , 95 for the ratio N 2 : Li) can be selected.
  • a slightly over or under stoichiometric ratio eg 0.95: 1 to 1: 0 , 95 for the ratio N 2 : Li
  • the nozzles can be used here in the highly exothermic reaction for cooling, so that the system does not heat up too much, the lower temperature limit of melting the ent ⁇ standing salts, here lithium nitride, may be.
  • the cyclone is operated with gases other than nitrogen, such as air or carbon dioxide or other gases, lithium oxide (mp 1570 ° C.) or lithium carbonate (mp 723 ° C.) may also be formed in the reaction products.
  • the exhaust gas is passed, for example, in a boiler and used for the evaporation of water to then drive a turbine with downstream generator or other technical devices (eg Heat exchanger) to operate.
  • the cooled after this process exhaust gas can be used in ⁇ example, again for generating the cyclone in the reactor 6.
  • the residual heat of the exhaust gas is used after the evaporation process in the boiler, and it must only the stoichiometrically necessary amount of nitrogen for Ver ⁇ combustion, for example by Lucaszerlegung be recovered.
  • Table 2 shows the relationship between exhaust gas temperature and stoichiometric excess for the combustion of lithium in pure nitrogen, with the calculation of non-temperature-dependent specific heat. Table 2: Operation of the furnace with nitrogen as fuel gas and as carrier gas
  • a corresponding reaction procedure is also shown by way of example in FIG.
  • nitrogen was separated in a Lucaszerle ⁇ supply and then burned step 202 with Li thium ⁇ with nitrogen, for example likewise from the air separation 201, as a carrier gas is used.
  • L1 2 3 203 and the mixture of exhaust gas and carrier gas comprising 2 204 can be passed through a boiler 205, by means of which a steam turbine 206 and thus a Genera ⁇ tor 207 are operated.
  • ammonia can be obtained by hy- rolyse, said LiOH is created 211, which can be converted ⁇ interspersed with carbon dioxide to lithium carbonate 212th
  • nitrogen can act as a carrier gas, which can also be obtained from the first exhaust gas, or the first exhaust gas itself, if it is circulated, for example.
  • the device By the construction of the device according to the invention and the use of the method according to the invention, it is possible to separate the solid or liquid reaction products or their mixture from the exhaust gases in a combustion of metal M with a fuel gas and thus a use in, for example, a boiler and / or a Feed heat exchanger. Furthermore, the device can be operated with increased operating pressure, and thus the combustion and separation / separation process can be adapted to the respective conditions of the subsequent step.
  • the possibility of distinguishing fuel gas and carrier gas to establish the cyclone enables the recirculation of exhaust gases after the heat release. Recirculation is easily possible with this construction. Gas mixtures are possible as fuel and carrier gas ⁇ . By recycling the exhaust gas after the process steps or the energy and material can be saved.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung von Abgas von festen und/oder flüssigen Reaktionsprodukten bei der Verbrennung eines Metalls M, das ausgewählt ist aus Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Al und Zn sowie Mischungen derselben, mit einem Brenngas, wobei in einem Reaktions- schritt das Brenngas mit dem Metall M verbrannt wird und Abgas sowie weitere feste und/oder flüssige Reaktionsprodukte entstehen, und in einem Trennungsschritt das Abgas von den festen und/oder flüssigen Reaktionsprodukten abgetrennt wird, bei dem im Trennungsschritt zusätzlich ein Trägergas zugegeben wird und das Trägergas als Gemisch mit dem Abgas abgeführt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Trennung von Abgas bei der Verbrennung bestimmter Metalle
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung von Abgas von festen und/oder flüssigen Reaktionsprodukten bei der Verbrennung eines Metalls M, das ausgewählt ist aus Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, AI und Zn sowie Mischungen derselben, mit einem Brenngas, wobei in einem Reaktions¬ schritt das Brenngas mit dem Metall M verbrannt wird und Ab¬ gas sowie weitere feste und/oder flüssige Reaktionsprodukte entstehen, und in einem Trennungsschritt das Abgas von den festen und/oder flüssigen Reaktionsprodukten abgetrennt wird, bei dem im Trennungsschritt zusätzlich ein Trägergas zugege¬ ben wird und das Trägergas als Gemisch mit dem Abgas abge¬ führt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens . Im Laufe der Jahre ist eine Vielzahl von Energieerzeugungs¬ einrichtungen vorgeschlagen worden, die mit bei der Oxidation von metallischem Lithium erzeugter Wärme arbeiten (z.B. US-PS 3 328 957) . In einem solchen System werden Wasser und Lithium miteinander unter Erzeugung von Lithiumhydroxid, Wasserstoff und Dampf umgesetzt. An anderer Stelle im System wird der durch die Reaktion zwischen Lithium und Wasser erzeugte Wasserstoff mit Sauerstoff unter Bildung von zusätzlichem Dampf kombiniert. Der Dampf wird dann zum Antrieb einer Turbine oder dergleichen genutzt, so dass man eine Energieerzeugungs- quelle erhält. Lithium kann auch zusätzlich zur Gewinnung von Grundstoffen eingesetzt werden. Beispiele sind die Umsetzung mit Stickstoff zu Lithiumnitrid und nachfolgender Hydrolyse zu Ammoniak oder mit Kohlendioxid zu Lithiumoxid und Kohlen- monoxid. Das feste finale Endprodukt der Umsetzung des Lithi- ums ist jeweils, gegebenenfalls nach Hydrolyse, wie bei Nit¬ rid, das Oxid oder Carbonat, das dann wieder mittels Elektro¬ lyse zu Lithiummetall reduziert werden kann. Damit ist ein Kreislauf etabliert, in dem durch Windkraft, Photovoltaik oder andere regenerative Energiequellen überschüssiger Strom produziert, gespeichert und zur gewünschten Zeit in Strom zu¬ rück gewandelt werden kann oder aber chemische Grundstoffe gewonnen werden können.
Lithium wird üblicherweise mit Schmelzflusselektrolyse herge¬ stellt. Für dieses Verfahren ergeben sich Wirkungsgrade von etwa 42 - 55 %, berechnet aus Verfahrensdaten ohne Tempera- turkorrektur des Normalpotentials. Neben Lithium können auch ähnliche Metalle wie Natrium, Kalium, Magnesium, Calcium, Aluminium und Zink verwendet werden.
Da bei der Verbrennung von Lithium, je nach Temperatur und Brenngas, feste oder flüssige Rückstände entstehen können, ist darauf besondere Rücksicht zu nehmen. Zudem können je nach Aufbau und Betrieb eines Ofens für die Verbrennung von Lithiummetall (z.B. flüssig) in unterschiedlicher Atmosphäre und unter Druck Abgase und Feststoffe/flüssige Stoffe als Verbrennungsprodukte entstehen. Diese festen bzw. flüssigen Stoffe müssen von den Abgasen möglichst vollständig getrennt werden .
Eine weitgehend vollständige Trennung der flüssigen und fes- ten Verbrennungsrückstände von dem Abgasstrom ist dabei wich¬ tig, um in den nachfolgenden Vorrichtungen keine Oberflächenbelegungen oder Verstopfungen zu erzeugen. Insbesondere ist es sehr anspruchsvoll, den Abgasstrom direkt auf eine Gastur¬ bine zu leiten, da dann sichergestellt werden muss, dass alle Partikel aus dem Abgasstrom vollständig entfernt worden sind. Solche Partikel beschädigen langfristig die Flügel der Gas¬ turbine und führen zum Ausfall der Anlage.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit denen eine effiziente Abtrennung von festen und/oder flüssigen Reaktionsprodukten bei der Verbrennung eines Metalls M, das aus- gewählt ist aus Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, AI und Zn sowie Mischungen derselben, mit einem Brenngas vom Abgas erfolgen kann. Es wurde nunmehr herausgefunden, dass eine effiziente Abtrennung von Abgas von festen und/oder flüssigen Reaktionsprodukten der obigen Verbrennung durch Zufuhr eines Trägergases beim Trennungsschritt erzielt werden kann. Weiterhin wurde gefunden, dass durch die Zufuhr eines Trägergases eine effi- ziente Abführung der in der Verbrennung entstehenden Wärme erzielt werden kann, so dass diese effizient zur Erzeugung von Energie, beispielsweise elektrischer Energie via eine Gasturbine, und eine effiziente Abfuhr der Wärme aus dem Re¬ aktor erzielt werden können, so dass auch das Material des Reaktors, beispielsweise der Reaktorwand, geschont wird bzw. eine entsprechend einfachere Reaktorkonstruktion möglich ist.
Gemäß einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Trennung von Abgas von festen und/oder flüssi- gen Reaktionsprodukten bei der Verbrennung eines Metalls M, das ausgewählt ist aus Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, AI und Zn sowie Mischungen derselben, mit einem Brenngas, wobei in einem Reaktionsschritt das Brenngas mit dem Metall M ver¬ brannt wird und Abgas sowie weitere feste und/oder flüssige Reaktionsprodukte entstehen; und
in einem Trennungsschritt das Abgas von den festen und/oder flüssigen Reaktionsprodukten abgetrennt wird,
bei dem im Trennungsschritt zusätzlich ein Trägergas zugege¬ ben wird und das Trägergas als Gemisch mit dem Abgas abge- führt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfin¬ dung eine Vorrichtung zur Trennung von Abgas bei der Verbrennung eines Metalls M, das ausgewählt ist aus Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, AI und Zn sowie Mischungen derselben, mit einem Brenngas, umfassend: einen Brenner zum Verbrennen des Metalls M mit dem
Brenngas, der dazu ausgebildet ist, das Metall M mit dem Brenngas zu verbrennen;
eine Zuführeinrichtung für Brenngas, die dazu ausgebil- det ist, dem Brenner Brenngas zuzuführen;
eine Zuführeinrichtung für Metall M, die dazu ausgebil¬ det ist, dem Brenner Metall M zuzuführen;
einen Reaktor, der mit dem Brenner verbunden ist;
eine Zuführeinrichtung für Trägergas, die dazu ausgebil- det ist, dem Reaktor Trägergas zuzuführen.
eine Abführeinrichtung für ein Gemisch aus Abgas sowie Trägergas, die dazu ausgebildet ist, ein Gemisch aus dem Abgas der Verbrennung von Metall M mit dem Brenngas und dem Trägergas abzuführen; und
- eine Abführeinrichtung für feste und/oder flüssige Reaktionsprodukte der Verbrennung von Metall M mit dem
Brenngas, die dazu ausgebildet ist, feste und/oder flüs¬ sige Reaktionsprodukte der Verbrennung von Metall M mit dem Brenngas abzuführen.
Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen und der detaillierten Beschreibung sowie den Zeichnungen zu entnehmen. Die beiliegenden Zeichnungen sollen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulichen und ein weiteres Verständnis dieser vermitteln. Im Zusammenhang mit der Beschreibung dienen sie der Erklärung von Konzepten und Prinzipien der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genann- ten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen.
Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise ma߬ stabsgetreu zueinander dargestellt. Gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten sind in den Figuren der Zeichnungen, sofern nichts anderes ausge- führt ist, jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. FIG 1 zeigt schematisch eine beispielhafte Anordnung für eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
FIG 2 zeigt schematisch eine Detailansicht in einer wei- teren beispielhaften Anordnung für eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
FIG 3 zeigt schematisch eine weitere Detailansicht in ei¬ ner zusätzlichen beispielhaften Anordnung für eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
FIG 4 stellt schematisch einen beispielhaften Querschnitt durch eine beispielhafte erfindungsgemäße Vorrich¬ tung im Bereich der Zuführeinrichtung des Trägerga- ses zum Reaktor.
FIG 5 zeigt ein Schema für eine beispielhafte Reaktion von Lithium und Kohlendioxid zu Lithiumcarbonat, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren durchge- führt werden kann.
FIG 6 zeigt ein Schema für eine weitere beispielhafte Re¬ aktion von Lithium und Stickstoff zu Lithiumnitrid und weiteren Folgeprodukten, die gemäß dem erfin- dungsgemäßen Verfahren durchgeführt werden kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt ein Verfahren zur Trennung von Abgas von festen und/oder flüssigen Reaktionsprodukten bei der Verbrennung eines Metalls M, das ausgewählt ist aus Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, AI und Zn sowie Mischungen derselben, mit einem Brenngas, wobei in einem Reaktionsschritt das Brenngas mit dem Metall M ver¬ brannt wird und Abgas sowie weitere feste und/oder flüssige Reaktionsprodukte entstehen, und in einem Trennungsschritt das Abgas von den festen und/oder flüssigen Reaktionsprodukten abgetrennt wird, bei dem im Trennungsschritt zusätzlich ein Trägergas zugegeben wird und das Trägergas als Gemisch mit dem Abgas abgeführt wird. Das Trägergas kann hierbei auch dem Abgas entsprechen, so dass also beispielsweise bei der Verbrennung ein Abgas entsteht, das dem zugeführten Trägergas entspricht, oder auch dem Brenngas entsprechen.
Das Metall M ist gemäß bestimmten Ausführungsformen ausgewählt aus Alkalimetallen, bevorzugt Li, Na, K, Rb und Cs, Erdalkalimetallen, bevorzugt Mg, Ca, Sr und Ba, AI und Zn, sowie Gemischen derselben. In bevorzugten Ausführungsformen ist das Metall M ausgewählt aus Li, Na, K, Mg, Ca, AI und Zn, weiter bevorzugt Li und Mg, und besonders bevorzugt ist das Metall M Lithium.
Als Brenngas kommen gemäß bestimmten Ausführungsformen solche Gase in Frage, welche mit dem genannten Metall bzw. Gemischen der Metalle in einer exothermen Reaktion reagieren können, wobei diese nicht besonders beschränkt sind. Beispielhaft kann das Brenngas Luft, Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendio¬ xid, Wasserstoff, Wasserdampf, Stickoxide NOx wie Distick- stoffmonoxid, Stickstoff, Schwefeldioxid, oder Gemische der¬ selben umfassen. Das Verfahren kann also auch zur Entschwefelung bzw. NOx Entfernung verwendet werden. Je nach Brenngas können hierbei mit den verschiedenen Metallen verschiedene Produkte erhalten werden, die als Feststoff, Flüssigkeit so- wie auch gasförmig anfallen können.
So kann beispielsweise bei einer Reaktion von Metall M, bei¬ spielsweise Lithium, mit Stickstoff unter anderem Metallnit¬ rid, wie Lithiumnitrid, entstehen, welches dann später zu Am- moniak weiterreagieren gelassen werden kann, wohingegen bei einer Umsetzung von Metall M, z.B. Lithium, mit Kohlendioxid beispielsweise Metallcarbonat , z.B. Lithiumcarbonat, Kohlen¬ monoxid, Metalloxid, z.B. Lithiumoxid, oder auch Metallcar- bid, z.B. Lithiumcarbid, sowie auch Gemische davon entstehen können, wobei aus dem Kohlenmonoxid höherwertige kohlenstoff¬ haltige Produkte wie Methan, Ethan, Methanol, etc. gewonnen werden können, beispielsweise in einem Fischer-Tropsch-Ver- fahren, während aus Metallcarbid, z.B. Lithiumcarbid, bei¬ spielsweise Acetylen gewonnen werden kann. Weiterhin kann beispielsweise auch mit Distickstoffmonoxid als Brenngas z.B. Metallnitrid entstehen.
Analoge Reaktionen können sich auch für die anderen genannten Metalle ergeben.
Das Trägergas ist erfindungsgemäß nicht besonders beschränkt, und kann dem Brenngas entsprechen, aber auch verschieden von diesem sein. Als Trägergas kommen beispielsweise Luft, Koh¬ lenmonoxid, Kohlendioxid, Sauerstoff Methan, Wasserstoff, Wasserdampf, Stickstoff, Distickstoffmonoxid, Gemische von zwei oder mehreren dieser Gase, etc. zur Anwendung. Hierbei können verschiedene Gase, wie beispielsweise Methan, zum Wär¬ metransport dienen und die Reaktionswärme der Reaktion von Metall M mit dem Brenngas aus dem Reaktor abführen. Die verschiedenen Trägergase können beispielsweise an die Reaktion des Brenngases mit dem Metall M geeignet angepasst werden, um hierbei ggf. Synergieeffekte zu erzielen.
Für eine Verbrennung von Kohlendioxid mit Metall M, bei¬ spielsweise Lithium, bei der Kohlenmonoxid entstehen kann, kann als Trägergas beispielsweise Kohlenmonoxid verwendet und gegebenenfalls im Kreis gefahren, also nach dem Abführen wie¬ der, zumindest teilweise, als Trägergas zurückgeführt werden. Hierbei wird das Trägergas an das Abgas angepasst, so dass ggf. ein Teil des Trägergases als Wertprodukt entnommen wer¬ den kann, beispielsweise für eine folgende Fischer-Tropsch- Synthese, während es durch die Verbrennung von Kohlendioxid mit Metall M wieder generiert wird, so dass in der Bilanz Kohlendioxid zumindest teilweise zu Kohlenmonoxid umgesetzt wird, bevorzugt zu 90 Vol.% oder mehr, weiter bevorzugt 95 Vol.% oder mehr, noch weiter bevorzugt 99 Vol.% oder mehr und insbesondere bevorzugt zu 10 Vol.%, bezogen auf das einge¬ setzte Kohlendioxid, und als Wertprodukt entnommen wird. Je mehr Kohlenmonoxid erzeugt wird, umso sauberer ist das abge¬ führte Kohlenmonoxid .
Bei einer Verbrennung von Stickstoff mit Metall M, beispiels- weise Lithium, kann als Trägergas beispielsweise Stickstoff dienen, so dass im Abgas nicht reagierter Stickstoff aus der Verbrennung als „Abgas" neben dem Trägergas Stickstoff vor¬ liegen kann, wodurch eine Gastrennung, so gewünscht, einfacher durchgeführt werden kann und gemäß bestimmten Ausfüh- rungsformen, bei Verbrennung von Metall M und Stickstoff mit geeigneten, leicht ermittelbaren Parametern, auch nicht erforderlich sein kann. So kann beispielsweise Ammoniak leicht durch Auswaschen bzw. Abkühlen entfernt werden. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann zumindest ein Teil des Abgases dem Trägergas entsprechen. Beispielsweise kann das Abgas zu mindestens 10 Vol.%, bevorzugt 50 Vol.% oder mehr, weiter bevorzugt 60 Vol.% oder mehr, noch weiter bevorzugt 70 Vol.% oder mehr, und noch mehr bevorzugt 80 Vol.% oder mehr, bezogen auf das Gesamtvolumen des Abgases, dem Trägergas entsprechen. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann das Brenngas zu 90 Vol.% oder mehr, bezogen auf das Ge¬ samtvolumen des Abgases, dem Trägergas entsprechen, und kann in manchen Fällen sogar zu 100 Vol.% dem Trägergas entspre- chen.
Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren das Gemisch aus Abgas und Trägergas zumindest teilweise wieder dem Trennungsschritt als Trägergas und/oder dem Verbrennungsschritt als Brenngas zugeführt wird. Eine
Rückführung des Gemisches aus Abgas und Trägergas kann bei¬ spielsweise in einem Umfang von 10 Vol.% oder mehr, bevorzugt 50 Vol.% oder mehr, weiter bevorzugt 60 Vol.% oder mehr, noch weiter bevorzugt 70 Vol.% oder mehr, und noch mehr bevorzugt 80 Vol.% oder mehr, bezogen auf das Gesamtvolumen aus Trägergas und Abgas, erfolgen. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann eine Rückführung des Gemisches aus Abgas und Trägergas zu 90 Vol.% oder mehr, bezogen auf das Gesamtvolumen aus Trägergas und Abgas, erfolgen. Gemäß erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsformen kann eine Reaktion zwischen Brenngas und Metall M auf eine solche Weise erfolgen, dass als Abgas das Trägergas entsteht, z.B. mit Kohlendioxid als Brenngas und Kohlenmonoxid als Trägergas, so dass dann das Gemisch aus Trägergas und Abgas im Wesentlichen, bevorzugt zu 90 Vol.% und mehr, weiter bevorzugt zu 95 Vol.% und mehr, noch weiter bevorzugt zu 99 Vol.% und mehr und besonders bevorzugt zu 100 Vol.%, bezogen auf das Gemisch aus Abgas und Trägergas, aus dem Trägergas besteht. Hierbei kann dann das Trägergas konti¬ nuierlich im Kreis gefahren werden und in einer solchen Menge entnommen werden, wie es durch die Verbrennung von Metall M und Brenngas nachgebildet wird. Im Vergleich zu einer reinen Kreisführung des Trägergases, bei der ggf. eine Trennung von Trägergas und Abgas erfolgt, kann hierbei beispielsweise ein Wertprodukt erhalten werden, welches kontinuierlich entnommen werden kann. Gemäß bestimmten Ausführungsformen erfolgt der Trennungsschritt in einem erfindungsgemäßen Verfahren in einem Zyklonreaktor. Der Zyklonreaktor ist hierbei in seinem Aufbau nicht besonders beschränkt und kann beispielsweise eine Form haben, wie sie gewöhnliche Zyklonreaktoren aufweisen.
Beispielsweise kann ein Zyklonreaktor einen Reaktionsbereich, an dem die Zuführeinrichtungen für das Brenngas, Metall M und das Trägergas (welche ggf. auch zuvor vereint werden können und dann gemeinsam dem Reaktionsbereich zugeführt werden kön- nen) angebracht werden können, beispielsweise in Form eines rotationssymmetrischen Oberteils ,
einen Separationsbereich, der beispielsweise konisch ausgestaltet ist,
und eine Entspannungskammer, an der eine Abführvorrichtung für feste und/oder flüssige Reaktionsprodukte der Verbrennung von Metall M mit dem Brenngas, beispielsweise in Form einer Zellenradschleuse, sowie eine Abführeinrichtung für das Ge- misch aus Abgas und Trägergas, was sich nach der Durchmi¬ schung der beiden Gase nach dem Verbrennen des Metalls M im Brenngas ergibt, angebracht werden können, umfassen.
Solche Vorrichtungskomponenten sind beispielsweise üblicherweise in Zyklonabscheidern vorhanden. Ein erfindungsgemäß verwendeter Zyklon-Reaktor kann aber auch anders aufgebaut sein und ggf. auch weitere Bereiche umfassen). Beispielsweise können einzelne Bereiche (z.B. Reaktionsbereich, Separations¬ bereich, Entspannungskammer) auch in einem Bauteil eines beispielhaften Zyklonreaktors zusammengefasst sein und/oder sich über mehrere Bauteile eines Zyklonreaktors erstrecken.
Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfasst der Zyklonreaktor zudem ein Gitter, durch das die festen und/oder flüssigen Reaktionsprodukte bei der Verbrennung des Metalls M mit dem Brenngas abgeführt werden können.
Das Gemisch aus Abgas und Trägergas kann gemäß bestimmten Ausführungsformen, beispielsweise im Reaktor und/oder bei und/oder nach der Abführung aus dem Reaktor, zur Erwärmung eines Boilers oder zur Wärmeübertragung in einem Wärmetauscher oder einer Turbine, beispielsweise einer Gasturbine, verwendet werden.
Weiterhin kann das Gemisch aus dem Trägergas und dem Abgas gemäß bestimmten Ausführungsformen nach der Verbrennung unter erhöhtem Druck stehen.
Darüber hinaus wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung eine Vorrichtung zur Trennung von Abgas bei der Verbrennung eines Metalls M, das ausgewählt ist aus Alkalimetallen, Erd¬ alkalimetallen, AI und Zn, mit einem Brenngas offenbart, umfassend :
einen Brenner zum Verbrennen des Metalls M mit dem Brenngas, der dazu ausgebildet ist, das Metall M mit dem
Brenngas zu verbrennen; eine Zuführeinrichtung für Brenngas, die dazu ausgebildet ist, dem Brenner Brenngas zuzuführen;
eine Zuführeinrichtung für Metall M, die dazu ausgebildet ist, dem Brenner Metall M zuzuführen;
- einen Reaktor, der mit dem Brenner verbunden ist;
eine Zuführeinrichtung für Trägergas, die dazu ausgebil¬ det ist, dem Reaktor Trägergas zuzuführen,
eine Abführeinrichtung für ein Gemisch aus Abgas sowie Trägergas, die dazu ausgebildet ist, ein Gemisch aus dem Abgas der Verbrennung von Metall M mit dem Brenngas und dem Trägergas abzuführen; und
eine Abführeinrichtung für feste und/oder flüssige Reaktionsprodukte der Verbrennung von Metall M mit dem Brenngas, die dazu ausgebildet ist, feste und/oder flüssige Reaktionsprodukte der Verbrennung von Metall M mit dem
Brenngas abzuführen.
Der Brenner ist erfindungsgemäß nicht besonders beschränkt und kann beispielsweise als Düse ausgestaltet sein, in der das Brenngas mit dem Metall M vermischt und danach ggf. durch eine Zündvorrichtung gezündet wird. Auch kann der Brenner im oder am Reaktor vorgesehen sein.
Auch sind die Zuführeinrichtungen nicht besonders beschränkt und umfassen beispielsweise Rohre, Schläuche, Förderbänder, etc., welche geeignet anhand des Aggregatszustands des Me¬ talls bzw. dem Zustand des Gases, das ggf. auch unter Druck stehen kann, bestimmt werden können. Ebenso wenig ist der Reaktor besonders beschränkt, insofern in ihm die Verbrennung des Brenngases mit dem Metall M von- stattengehen kann. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann der Reaktor ein Zyklonreaktor sein, wie er beispielhaft in FIG 1 und in Detailansicht in einer weiteren Ausführungsform in FIG 2 dargestellt ist. Der Zyklonreaktor kann gemäß bestimmten Ausführungsformen einen Reaktionsbereich, an dem die Zuführeinrichtungen für das Brenngas, Metall M und das Trägergas angebracht werden kön¬ nen, beispielsweise in Form eines rotationssymmetrischen Oberteils,
einen Separationsbereich, der beispielsweise konisch ausgestaltet ist,
und eine Entspannungskammer, an der eine Abführvorrichtung für feste und/oder flüssige Reaktionsprodukte der Verbrennung von Metall M mit dem Brenngas, beispielsweise in Form einer Zellenradschleuse, sowie eine Abführeinrichtung für das Ge¬ misch aus Abgas und Trägergas, was sich nach der Durchmi¬ schung der beiden Gase nach dem Verbrennen des Metalls M im Brenngas ergibt, angebracht werden können, umfassen.
Solche Vorrichtungskomponenten sind beispielsweise üblicherweise in Zyklonabscheidern vorhanden. Ein erfindungsgemäß verwendeter Zyklon-Reaktor kann aber auch anders aufgebaut sein und ggf. auch weitere Bereiche umfassen). Beispielsweise können einzelne Bereiche (z.B. Reaktionsbereich, Separations¬ bereich, Entspannungskammer) auch in einem Bauteil eines beispielhaften Zyklonreaktors zusammengefasst sein und/oder sich über mehrere Bauteile eines Zyklonreaktors erstrecken. Ein beispielhafter Zyklonreaktor ist in FIG 1 dargestellt.
Der in FIG 1 dargestellte Zyklonreaktor 6 umfasst einen Reaktionsbereich 20a, einen Separationsbereich 20b, der sowohl zusammen mit dem Reaktionsbereich 20a im oberen Bauteil 6a als auch zusammen mit der Entspannungskammer 20c im unteren Bauteil 6b liegt, sowie eine Entspannungskammer 20c. Zum
Zyklonreaktor führen im oberen Teil eine Zuführeinrichtung 1 für Brenngas, beispielsweise in Form eines ggf. beheizten Rohrs oder eines Schlauchs, und eine Zuführeinrichtung 2 für Metall M, beispielsweise in Form eines ggf. beheizten Rohrs oder eines Schlauchs, wobei die beiden Zuführeinrichtungen in der Düse 3 vereinigt werden und dann gemeinsam dem Reaktions- bereich 20c zugeführt werden. Eine Düse 3 eignet sich bei- spielsweise bei der Verwendung von flüssigem Metall M, das dann mit Hilfe der Düse zerstäubt werden kann. Gegebenenfalls kann das Metall M aber auch in Form von FeststoffPartikeln zerstäubt werden. Auch andere Arten der Zerstäubung oder Ver- mischung von Metall M und Brenngas sind möglich. Durch die Zuführeinrichtung 4 wird das Trägergas einem Bereich 4 λ zur Gasverteilung zugeführt, aus dem dann das Trägergas über Dü¬ sen 5, mit welchen ein Zyklon ausgebildet werden kann, dem Separationsbereich 20b zugeführt. Eine Detailansicht einer solchen Zuführeinrichtung 4 mit einem Bereich 4 λ zur Gasverteilung und einer Düse 5 ist im Querschnitt beispielhaft in FIG 4 angegeben, jedoch können auch mehr Düsen 5 vorhanden sein, beispielsweise in einem geeigneten Abstand rings um die Innenwand des Bereichs 4 um einen geeigneten Zyklon zu er- zeugen. Aus dem unteren Bauteil 6b, welches die Entspannungs¬ kammer 20c umfasst, werden feste und/oder flüssige Reaktions¬ produkte über die Abführeinrichtung 7 für feste und/oder flüssige Reaktionsprodukte der Verbrennung von Metall M mit dem Brenngas abgeführt, während das Gemisch aus Abgas und Trägergas über die Abführeinrichtung 8 für das Gemisch aus Abgas und Trägergas abgeführt wird.
Gegebenenfalls können in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Zündvorrichtung, beispielsweise eine elektrische Zünd- Vorrichtung oder ein Plasmabogen, oder ein zusätzlicher Zündbrenner erforderlich sein, wobei dies von der Art und dem Zustand des Metalls M, beispielsweise dessen Temperatur
und/oder Aggregatszustand, der Beschaffenheit des Brenngases, beispielsweise dessen Druck und/oder Temperatur, sowie der Anordnung von Komponenten in der Vorrichtung, wie beispielsweise der Art und Beschaffenheit der Zuführeinrichtungen, ab¬ hängen kann.
Um konstruktiv sowohl eine hohe Abgastemperatur von bei- spielsweise mehr als 200°C, beispielsweise auch 600°C oder mehr und in bestimmten Ausführungsformen 700 °C oder mehr, als auch einen erhöhten (z.B. 5 bar oder mehr) oder hohen (20 bar oder mehr) Betriebsdruck zu erreichen, kann das innere Material des Reaktors aus hochwarmfesten Legierungen bestehen, beispielsweise im Extremfall auch aus dem Material Haynes 214. Um dieses Material, das lediglich der hohen Temperatur standhalten soll, kann dann eine thermische Isolierung angeordnet sein, die ausreichend wenig Wärme hindurch lässt, so dass außen eine Stahlwand, die zusätzlich auch luft- oder wassergekühlt sein kann, die Druckbelastung aufnimmt. Das Ab¬ gas kann dann dem weiteren Prozessschritt mit dem erhöhten oder hohen Betriebsdruck zugeführt werden.
Darüber hinaus kann der Reaktor, beispielsweise ein Zyklonreaktor, auch Heiz- und/oder Kühlvorrichtungen umfassen, welche an dem Reaktionsbereich, dem Separationsbereich und/oder der Entspannungskammer sowie aber auch an den verschiedenen Zuführ- und/oder Abführvorrichtungen, ggf. dem Brenner, und/oder ggf. der Zündvorrichtung vorhanden sind. Darüber hinaus können weitere Komponenten wie Pumpen zum Erzeugen eines Drucks oder eines Vakuums, etc. in einer erfindungsgemä- ßen Vorrichtung vorhanden sein.
In Ausführungsformen, in denen der Reaktor als Zyklonreaktor ausgebildet ist, kann der Zyklonreaktor ein Gitter umfassen, das derart ausgebildet ist, dass die festen und/oder flüssi- gen Reaktionsprodukte bei der Verbrennung des Metalls M mit dem Brenngas durch das Gitter abgeführt werden können. Darüber hinaus kann ein solches Gitter aber auch in anderen Reaktoren, welche in der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein können, vorhanden sein. Durch die Verwendung des Gitters im Zyklonreaktor kann jedoch eine bessere Trennung der festen und/oder flüssigen Reaktionsprodukte bei der Verbrennung des Metalls M mit dem Brenngas von dem Gemisch aus Abgas und Trä¬ gergas erzielt werden. Ein solches Gitter ist beispielhaft in FIG 2 dargestellt, gemäß der sich das Gitter 6λ beispielhaft im Zyklonreaktor 6, der in FIG 1 dargestellt ist, im unteren Bauteil 6b oberhalb der Abführeinrichtung 7 und unterhalb der Abführeinrichtung 8 befindet. Durch das Gitter, bevorzugt mit genügend großem Abstand zur Reaktorwand, kann eine sichere Abscheidung von festen und flüssigen Reaktionsprodukten oder deren Gemisch sichergestellt werden. Dadurch werden die schon abgeschiedenen festen oder flüssigen Verbrennungsprodukte auch nicht mehr vom Zyklon aufgewirbelt.
Die Geometrie der Zuführeinrichtungen ist nicht besonders be¬ schränkt, sofern das Trägergas mit dem Abgas aus der Verbren¬ nung von Metall M und Brenngas vermischt werden kann. Bevor- zugt entsteht hierbei ein Zyklon, z.B. mit der in FIG 1 dar¬ gestellten Vorrichtung. Ein Zyklon kann aber auch durch andere Anordnungen der Zuführeinrichtungen zueinander erzeugt werden. So ist es beispielsweise nicht ausgeschlossen, dass die Zuführeinrichtung des Trägergases auch oben am Reaktor in der Nähe der Zuführeinrichtungen für Metall M und Brennstoff vorhanden ist. Entsprechend geeignete Geometrien der Einspritzung können leicht auf geeignete Weise bestimmt werden, beispielsweise anhand von Strömungssimulationen. Auch sind die Abführeinrichtungen nicht besonders beschränkt, wobei beispielsweise die Abführeinrichtung für das Gemisch aus Abgas und Trägergas als Rohr ausgebildet sein kann, wäh¬ rend die Abführeinrichtung für die festen und/oder flüssigen Reaktionsprodukte der Verbrennung von Metall M mit dem Brenn- gas beispielsweise als Zellenradschleuse oder als Rohr mit einem Siphon ausgestaltet sein kann. Hier können auch verschiedene Ventile, wie Druckventile, und/oder weitere Regler vorgesehen sein. Eine in FIG 3 dargestellte, beispielhafte Abführeinrichtung 7, beispielsweise des in FIG 1 dargestell- ten Zyklonreaktors 6, kann hierbei einen Siphon 9, ein Ventil 10 zur Entgasung und einen Druckregler 11 umfassen, ist jedoch nicht auf eine solche beschränkt. Ein solcher Siphon an der Abführeinrichtung für die festen und/oder flüssigen Reaktionsprodukte der Verbrennung von Metall M mit dem Brenngas, ggf- in Verbindung mit einem für den jeweiligen Betriebsdruck geeigneten Vordruckregler, kann beispielsweise verwendet wer- den, um einen erhöhten oder hohen Betriebsdruck zu ermöglichen .
Die Abführeinrichtung für das Gemisch aus Abgas und Trägergas kann gemäß bestimmten Ausführungsformen auch eine Trennvor- richtung für das Abgas und das Trägergas und/oder einzelne Komponenten des Abgases enthalten.
Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann die Abführeinrichtung für ein Gemisch aus Abgas sowie Trägergas derart mit der Zu¬ führeinrichtung für Trägergas und/oder der Zuführeinrichtung für Brenngas verbunden sein, dass das Gemisch aus Abgas und Trägergas zumindest teilweise dem Reaktor als Trägergas und/oder dem Brenner als Brenngas zugeführt wird. Der Anteil des rückgeführten Gases kann hierbei 10 Vol.% oder mehr, bevorzugt 50 Vol.% oder mehr, weiter bevorzugt 60 Vol.% oder mehr, noch weiter bevorzugt 70 Vol.% oder mehr, und noch mehr bevorzugt 80 Vol.% oder mehr, bezogen auf das Gesamtvolumen aus Trägergas und Abgas, betragen. Gemäß bestimmten Ausfüh¬ rungsformen kann eine Rückführung des Gemisches aus Abgas und Trägergas zu 90 Vol.% oder mehr, bezogen auf das Gesamtvolu¬ men aus Trägergas und Abgas, erfolgen.
Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung zudem weiter mindestens einen Boiler und/oder mindestens einen Wärmetauscher umfassen, der sich im Reaktor und/oder der Abführeinrichtung für das Gemisch aus Abgas sowie Trägergas befindet. Somit können beispielsweise in der Vorrichtung von FIG 1, welche einen Zyklonreaktor 6 umfasst, im Reaktor 6, in der Abführeinrichtung 8 und/oder in einer Einrichtung, die sich an die Abführeinrichtung 8 anschließt, ein oder mehrere Wärmetauscher und/oder Boiler vorgesehen sein, welche nicht dargestellt sind. Auch kann ein Wärmeaus¬ tausch am Zyklonreaktor 6 selbst stattfinden, beispielsweise an den Außenwänden im Reaktionsbereich 20a und/oder dem Separationsbereich 20b, aber ggf. auch im Bereich der Entspannungskammer 20c. Die Abgase können somit, als Gemisch mit Trägergas, einer weiteren Verwendung z.B. Aufheizen eines Boilers zur Dampferzeugung, Wärmeabgabe in einem Wärmetauscher, usw. zugeführt werden .
Falls kein geeigneter Wärmetauscher gefunden werden kann, durch den dann z.B. Luft mit entsprechendem Druck erwärmt wird und als Ersatz für das Abgas in die Gasturbine geleitet wird, ist es möglich, beispielsweise einen Boiler zu verwen- den. Der Weg unter Verwendung eines Boilers kann gemäß bestimmten Ausführungsformen aussichtsreicher sein und ist auch technisch einfacher, da er, bei geringeren Temperaturen und nur erhöhtem Druck, realisierbar ist. Mit Hilfe eines oder mehrerer Wärmetauscher und/oder eines oder mehrerer Boiler kann dann im Anschluss elektrische Energie erzeugt werden, beispielsweise durch Verwendung einer Dampfturbine und eines Generators. Es ist aber auch möglich, dass das Gemisch aus Abgas und Trägergas direkt auf eine Tur- bine geleitet wird, um so direkt Strom zu erzeugen. Dies setzt jedoch eine sehr gute Abtrennung von Feststoffen und/oder flüssigen Reaktionsprodukten der Verbrennung von Metall M und Brenngas voraus, wie sie erfindungsgemäß bereitge¬ stellt werden kann, insbesondere unter Verwendung eines Git- ters im Reaktor. Die Auswahl, ob ein Boiler oder ein Wärmetauscher verwendet wird, kann beispielsweise davon abhängen, ob feste oder flüssige Reaktionsprodukte gebildet werden, kann aber auch anlagentechnisch bedingt sein. Bei flüssigen Reaktionsprodukten, z.B. L12CO3, kann beispielsweise die Re- aktorwand als Wärmetauscher fungieren, während bei entstehenden festen Reaktionsprodukten spezielle Wärmetauscher erforderlich sein können. Bei einer entsprechenden Trennung des Gemisches von Abgas und Trägergas von den festen und/oder flüssigen Reaktionsprodukten ist auch ggf. ein direktes Lei- ten des Gemisches aus Abgas und Trägergas auf eine Turbine möglich, so dass hier dann auch keine Wärmetauscher und/oder Boiler im Abgasstrom erforderlich sein können. Gemäß gestimmten Ausführungsformen kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung eine Entnahmevorrichtung in der Abführeinrichtung für das Gemisch aus Abgas sowie Trägergas umfassen, welche dazu ausgebildet ist, bei einer Rückführung des Gemisches aus Abgas und Trägergas zur Zuführeinrichtung für Trägergas und/oder der Zuführeinrichtung für Brenngas durch Verbindung der Abführeinrichtung für das Gemisch aus Abgas sowie Trägergas mit der Zuführeinrichtung für Trägergas und/oder der Zuführeinrichtung für Brenngas einen Teil des Gemisches aus Ab¬ gas und Trägergas zu entnehmen. Ein solcher Teil kann bei¬ spielsweise mehr als 1 Vol.%, bevorzugt 5 Vol.% und mehr und weiter bevorzugt 10 Vol.% oder mehr, bezogen auf das Gesamt¬ volumen des Gemisches aus Abgas und Trägergas, betragen. Wei¬ terhin können gemäß bestimmten Ausführungsformen maximal 50 Vol.%, bevorzugt 40 Vol.% oder weniger, weiter bevorzugt 30 Vol.% oder weniger, besonders bevorzugt 20 Vol.% oder weni¬ ger, bezogen auf das Gesamtvolumen des Gemisches aus Abgas und Trägergas, aus dem rückgeführten Gemisch aus Abgas und Trägergas entnommen werden. Das entnommene Gas kann dann bei¬ spielsweise als Wertprodukt für weitere Reaktionen zur Verfü¬ gung stehen, so z.B. wenn Kohlenmonoxid ausgeschleust wird und anschließend in einem Fischer-Tropsch-Verfahren zu höherwertigen Kohlenwasserstoffen umgesetzt wird.
Auch können die abgeführten Feststoffe weiter zu Wertstoffen umgesetzt werden. So kann beispielsweise aus einer Verbren¬ nung mit Stickstoff hergestelltes Metallnitrid durch Hydroly¬ se mit Wasser zu Ammoniak und Lauge umgesetzt werden, wobei die entstandene Lauge dann auch als Fänger für Kohlendioxid und/oder Schwefeldioxid dienen kann.
Die obigen Ausführungsformen, Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen. Im Folgenden wird die Erfindung nunmehr anhand beispielhafter Ausführungsformen dargestellt, die die Erfindung in keiner Weise beschränken.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform wird das Metall M, beispielsweise Lithium, flüssig eingesetzt, also oberhalb des Schmelzpunktes, für Lithium 180 C. Das flüssige Metall M, z.B. Lithium kann in einer Düse zu feinen Partikeln zerstäubt werden und reagiert dann unmittelbar, gegebenenfalls nach Zündung zum Starten der Reaktion, mit dem jeweiligen Brenn- gas, z.B. Luft, Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid,
Schwefeldioxid, Wasserstoff, Wasserdampf, Stickoxide NOx wie Distickstoffmonoxid, oder Stickstoff. Die Verbrennung des Me¬ talls M, z.B. Lithium, kann in einem in der in FIG 1 dargestellten Vorrichtung erfolgen, beispielsweise mit einer mehr als stöchiometrischen Menge des Brenngases, um nicht allzu hohe Abgastemperaturen zu erzeugen. Das Brenngas kann aber auch in stöchiometrischer oder unterstöchiometrischer Menge im Vergleich zum Metall M zugesetzt werden. Nach der Verbrennung wird ein Trägergas (z.B. Stickstoff, Luft, Kohlenmono- xid, Kohlendioxid und Ammoniak) , das auch dem Brenngas ent¬ sprechen kann, zur Verdünnung zugesetzt, um die Temperatur zu vermindern und um einen Zyklon zur Abscheidung der festen oder flüssigen Reaktionsprodukte zu erzeugen. Der heiße Ab¬ gasstrom kann dann zur Erwärmung eines Boilers zur Wärmeüber- tragung in einem Wärmetauscher oder ähnlichem eingesetzt werden .
Gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform kann als Brenngas Kohlendioxid und als Trägergas Kohlenmonoxid in der in FIG 1 dargestellten Vorrichtung verwendet werden. Als Metall wird beispielsweise Lithium, z.B. flüssig, eingesetzt, also oberhalb des Schmelzpunktes von 180°C. Das flüssige Li- thium kann mit der Düse 3 zu feinen Partikeln zerstäubt werden und reagiert dann unmittelbar mit dem Brenngas. Eventuell sind eine elektrische Zündung oder ein zusätzlicher Zündbrenner erforderlich.
Die Reaktion erfolgt gemäß folgender Gleichung:
2 Li + 2 C02 ->■ Li2C03 + CO Die Verbrennung des Lithiums erfolgt im Brenner zunächst in der Düse 3 bzw. in der Nähe der Düse 3, bevorzugt mit der stöchiometrisch erforderlichen Menge an Kohlendioxid, wobei auch ein leicht über- oder unterstöchiometrisches Verhältnis (z.B. 0,95:1 bis 1:0,95 für das Verhältnis C02:Li) gewählt werden kann. Bei einer Verwendung eines sehr hohen Unterschusses an Kohlendioxid kann beispielsweise Lithiumcarbid entstehen, aus dem dann Acetylen gewonnen werden kann.
Im zweiten Schritt erfolgt im mittleren Teil des Reak- tors/Ofens 6 im Bereich 4λ die Mischung der Verbrennungspro¬ dukte mit dem Trägergas Kohlenmonoxid, das durch Düsen 5 in den Reaktor 6 eingeblasen wird. Dadurch entsteht ein Zyklon, der dazu führt, dass die festen und/oder flüssigen Reaktions¬ produkte an die Reaktorwand gewirbelt werden und sich dort vornehmlich abscheiden. Bevorzugt wird ein Überschuss an Trä¬ gergas verwendet, um einen ausreichenden Abtransport der durch die Verbrennung entstehenden Wärme zu gewährleisten. Hierdurch kann die Temperatur im Reaktor 6 geeignet eingestellt werden.
Für die Verbrennung in reinem Kohlendioxid hat das entstehende Lithiumcarbonat einen Schmelzpunkt von 723°C. Wird die Verbrennungstemperatur der Reaktionsprodukte mittels Zu¬ mischung von Gas durch die Düsen 3,5 über mindestens 723°C gehalten, so kann man von flüssigen Reaktionsprodukten für die Verbrennung ausgehen. Die Düsen können hier bei der stark exothermen Reaktion zum Kühlen verwendet werden, damit sich die Anlage nicht zu stark aufheizt, wobei die untere Tempera¬ turgrenze der Schmelzpunkt der entstehenden Salze, hier
Lithiumcarbonat, sein kann. Wird der Zyklon zudem mit anderen Gasen als Kohlendioxid wie z.B. Luft, Stickstoff oder Kohlen- monoxid oder weiteren Gasen betrieben, dann in den Reaktionsprodukten auch Lithiumoxid (Schmelzpunkt Mp 1570 °C) oder Lithiumnitrid (Mp 813°C) entstehen. Nach Abscheidung der flüssigen und festen Reaktionsprodukte, welche durch ein Git¬ ter 6λ verbessert werden kann, wird das Gemisch aus Abgas und Trägergas zum Beispiel in einen Boiler geleitet und zur Ver¬ dampfung von Wasser genutzt, um dann eine Dampfturbine mit nachgeschaltetem Generator anzutreiben oder andere technische Vorrichtungen (z B Wärmetauscher) zu betreiben. Das nach diesem Prozess abgekühlte Gemisch aus Abgas und Trägergas kann dann beispielsweise wieder als Trägergas zum Erzeugen des
Zyklons im Ofen benutzt werden. Damit wird die Restwärme des Abgases nach dem Verdampfungsprozess im Boiler genutzt, und es muss nur die stöchiometrisch notwendige Menge an Kohlendi¬ oxid für die Verbrennung mit Li durch Abgasreinigung z.B. von Kohlekraftwerken gewonnen werden.
In Tabelle 1 ist der Zusammenhang von Abgastemperatur und stöchiometrischem Überschuss für die Verbrennung von Lithium in reinem Kohlendioxid dargestellt, wobei die Rechnung mit nicht temperaturabhängigen spezifischen Wärmen erfolgte.
Tabelle 1: Betrieb des Ofens mit Kohlendioxid als Brenngas und als Trägergas
Mit einer Rezirkulierung des durch den nachfolgenden Prozessschritt abgekühlten Abgases lässt sich Kohlenmonoxid im Abgas anreichern. Es ist dabei gemäß bestimmten Ausführungsformen möglich, dem Abgas einen Anteil zu entnehmen, und damit ein Gasgemisch von Kohlenmonoxid und Kohlendioxid zu erhalten, das einen signifikant höheren Anteil an Kohlendioxid besitzt, als in Tabelle 1 angegeben ist. Durch eine nachfolgende Gas¬ trennung kann das Kohlenmonoxid vom Kohlendioxid gereinigt werden, und das Kohlendioxid kann im Kreislauf oder im Bren¬ ner weiterverwendet werden.
Durch Rückführung des Produktgases CO kann im Ofen die Verbrennungstemperatur gesenkt werden. Bei stöchiometrischer Verbrennung können Gastemperaturen von über 3000 K erreicht werden, die zu Materialproblemen führen würden. Eine Absenkung der Verbrennungstemperatur wäre auch durch einen Über- schuss von CO2 möglich. Allerdings müsste dieser ca. 16-mal höher als die stöchiometrische Menge sein, so dass das Pro¬ duktgas CO in dem C02-Überschuss stark verdünnt vorliegen würde (Konzentration nur ca. 6 Vol.%) Deshalb ist es gemäß bestimmten Ausführungsformen sinnvoll, einen Teil des Produktgases CO in den Brenner zurückzuführen und als thermischen Ballast zur Senkung der Temperatur zu verwenden. Bevorzugt wird hierbei eine bestimmte Reaktionstemperatur durch Rückführung einer konstanten Menge an Gemisch aus Abgas und Trägergas als Trägergas eingestellt. In diesem Fall entsteht kein CO / C02-Gemisch, das aufwändig getrennt werden muss. Das Produktgas besteht zum größten Teil aus CO und nur aus klei¬ nen Verunreinigungen durch CO2. im stationären Zustand wird der Großteil des CO im Kreis abgeführt und gerade so viel CO aus dem Kreislauf abgeführt, wie durch die Reaktion von CO2 und Li nachgebildet wird. Beispielsweise kann sich ein sol¬ cher Kreislauf ergeben, wenn CO in einem Verhältnis von 90 Vol.% oder mehr, bezogen auf das Gemisch aus Abgas und Trä¬ gergas, als Trägergas eingesetzt wird. Eine geeignete Menge an Kohlendioxid kann somit stetig dem Verbrennungsprozess zu¬ geführt werden, wohingegen eine entsprechende Menge Kohlenmo- noxid als Wertprodukt ständig dem Kreislauf entnommen werden kann .
Eine entsprechende Reaktionsführung ist auch beispielhaft in FIG 5 dargestellt. Aus einem Abgas 100, beispielsweise aus einem Verbrennungskraftwerk wie einem Kohlekraftwerk, wird in einer C02~Abtrennung 101 Kohlendioxid abgetrennt und dann Schritt 102 mit Lithium verbrannt, wobei CO als Trägergas verwendet wird. Es entsteht L12CO3 103, und ein Gemisch aus Abgas und Trägergas umfassend CO2 und CO kann, ggf. nach ei¬ ner Trennung 104, über einen Boiler 105 geleitet werden, mit dessen Hilfe eine Dampfturbine 106 und somit ein Generator 107 betrieben werden. Es erfolgt eine Abgasrückführung 108 als Trägergas, wobei CO im Schritt 109 ausgeschleust werden kann.
Gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform können als Brenngas und als Trägergas Stickstoff in der in FIG 1 darge¬ stellten Vorrichtung verwendet werden. Als Metall wird bei- spielsweise Lithium, z.B. flüssig, eingesetzt, also oberhalb des Schmelzpunktes von 180°C. Das flüssige Lithium kann mit der Düse 3 zu feinen Partikeln zerstäubt werden und reagiert dann unmittelbar mit dem Brenngas. Eventuell sind eine elekt¬ rische Zündung oder ein zusätzlicher Zündbrenner erforder- lieh.
Die Verbrennung von Lithium erfolgt im Brenner zunächst in der Düse 3 bzw. in der Nähe der Düse 3 mit der stöchiomet- risch erforderlichen Menge an Stickstoff, wobei auch ein leicht über- oder unterstöchiometrisches Verhältnis (z.B. 0,95:1 bis 1:0,95 für das Verhältnis N2:Li) gewählt werden kann .
Die Reaktion ist hierbei wie folgt:
6 Li + N2 ->■ 2 Li3N Im zweiten Schritt erfolgt im mittleren Teil des Reaktors 6 die Mischung der Verbrennungsprodukte mit dem Trägergas, bei¬ spielsweise Stickstoff, das durch die Düsen 5 in den Reaktor 6 eingeblasen wird. Dadurch entsteht ein Zyklon, der dazu führt, dass die festen und flüssigen Reaktionsprodukte an die Reaktorwand gewirbe1t werden und sich dort vornehmlich ab¬ scheiden. Für die Verbrennung in reinem Stickstoff hat das entstehende Lithiumnitrid einen Schmelzpunkt von 813°C. Wird die Verbrennungstemperatur der Reaktionsprodukte mittels Zu- mischung von Trägergas und/oder Brenngas durch die Düsen 3,5 über mindestens 813°C gehalten, so kann man von flüssigen Reaktionsprodukten für die Verbrennung ausgehen. Die Düsen können hier bei der stark exothermen Reaktion zum Kühlen verwendet werden, damit sich die Anlage nicht zu stark aufheizt, wobei die untere Temperaturgrenze der Schmelzpunkt der ent¬ stehenden Salze, hier Lithiumnitrid, sein kann. Wird der Zyklon mit anderen Gasen als Stickstoff wie z.B. Luft oder Kohlendioxid oder weiteren Gasen betrieben, kann in den Reaktionsprodukten auch Lithiumoxid (Mp 1570 °C) oder Lithiumcarbo- nat (Mp 723°C) entstehen. Nach Abscheidung der flüssigen und/oder festen Reaktionsprodukte, welche durch ein Gitter 6λ verbessert werden kann, wird das Abgas zum Beispiel in einen Boiler geleitet und zur Verdampfung von Wasser genutzt, um dann eine Turbine mit nachgeschaltetem Generator anzutreiben oder andere technische Vorrichtungen (z.B. Wärmetauscher) zu betreiben. Das nach diesem Prozess abgekühlte Abgas kann bei¬ spielsweise wieder zum Erzeugen des Zyklons im Reaktor 6 benutzt werden. Damit wird die Restwärme des Abgases nach dem Verdampfungsprozess im Boiler genutzt, und es muss nur die stöchiometrisch notwendige Menge an Stickstoff für die Ver¬ brennung, beispielsweise durch LuftZerlegung, gewonnen werden .
In Tabelle 2 ist der Zusammenhang vor Abgastemperatur und stöchiometrischem Überschuss für die Verbrennung von Lithium in reinem Stickstoff dargestellt, wobei die Rechnung mit nicht temperaturabhängigen spezifischen Wärmen erfolgte. Tabelle 2: Betrieb des Ofens mit Stickstoff als Brenngas und als Trägergas
Eine entsprechende Reaktionsführung ist auch beispielhaft in FIG 6 dargestellt. Aus der Luft 200 wird in einer Luftzerle¬ gung 201 Stickstoff abgetrennt und dann Schritt 202 mit Li¬ thium verbrannt, wobei Stickstoff, beispielsweise ebenfalls aus der LuftZerlegung 201, als Trägergas verwendet wird. Es entsteht L12 3 203, und das Gemisch aus Abgas und Trägergas umfassend 2 204 kann über einen Boiler 205 geleitet werden, mit dessen Hilfe eine Dampfturbine 206 und somit ein Genera¬ tor 207 betrieben werden. Es erfolgt eine Abgasrückführung 208 als Trägergas. Aus dem Lithiumnitrid 203 kann durch Hyd- rolyse 209 Ammoniak 210 gewonnen werden, wobei LiOH 211 entsteht, welches mit Kohlendioxid zu Lithiumcarbonat 212 umge¬ setzt werden kann.
Gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform kann es auch möglich sein, z.B. bei der Verwendung von Luft als
Brenngas, zwei Reaktoren, z.B. zwei Zyklonreaktoren, hintereinander zu verwenden, wobei im ersten Zyklonreaktor mit dem Metall M, z.B. Lithium, und dem Sauerstoff aus der Luft Me¬ talloxid, z.B. L12O, hergestellt werden kann und das Abgas vornehmlich Stickstoff enthält, und dieses Abgas dann in ei¬ nem zweiten Zyklonreaktor als Brenngas mit Metall M, z.B. Li, zu Metallnitrid, z.B. L13N, reagieren kann. Hierbei kann beispielsweise Stickstoff als Trägergas fungieren, dass auch aus dem ersten Abgas gewonnen werden kann, oder das erste Abgas selbst, wenn es beispielsweise im Kreis geführt wird. Durch die Konstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung und die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gelingt es, bei einer Verbrennung von Metall M mit einem Brenngas die festen bzw. flüssigen Reaktionsprodukte oder deren Gemisch von den Abgasen zu trennen und damit einer Verwendung in beispielsweise einem Boiler und/oder einem Wärmetauscher zuzuführen. Weiterhin kann die Vorrichtung mit erhöhtem Betriebsdruck gefahren werden, und so kann der Verbrennungs- und Ab- scheide-/Trennungsprozess den jeweiligen Bedingungen des nachfolgenden Schrittes angepasst werden. Die Möglichkeit der Unterscheidung von Brenngas und Trägergas zur Etablierung des Zyklons ermöglicht die Rückführung von Abgasen nach der Wärmeabgabe. Eine Rezirkulierung ist mit dieser Konstruktion leicht möglich. Auch sind Gasgemische als Brenn- und Träger¬ gas möglich. Durch Rückführung des Abgases nach dem oder den Prozessschritten kann Energie und Material eingespart werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Trennung von Abgas von festen und/oder flüssigen Reaktionsprodukten bei der Verbrennung eines Me- talls M, das ausgewählt ist aus Alkalimetallen, Erdalkalime¬ tallen, AI und Zn sowie Mischungen derselben, mit einem
Brenngas, wobei
in einem Reaktionsschritt das Brenngas mit dem Metall M ver¬ brannt wird und Abgas sowie weitere feste und/oder flüssige Reaktionsprodukte entstehen; und
in einem Trennungsschritt das Abgas von den festen und/oder flüssigen Reaktionsprodukten abgetrennt wird,
bei dem im Trennungsschritt zusätzlich ein Trägergas zugege¬ ben wird und das Trägergas als Gemisch mit dem Abgas abge- führt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Gemisch aus Abgas und Trägergas zumindest teilweise wieder dem Trennungsschritt als Trägergas und/oder dem Verbrennungsschritt als Brenngas zugeführt wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Trennungsschritt in einem Zyklonreaktor erfolgt.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei der Zyklonreaktor zudem ein Gitter umfasst, durch das die festen und/oder flüssigen Reaktionsprodukte bei der Verbrennung des Metalls M mit dem Brenngas abgeführt werden können.
5. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Brenngas Luft, Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Schwefeldioxid, Wasserstoff, Wasserdampf, Stickoxide NOx wie Distickstoffmonoxid, Stickstoff oder Gemische von einem oder mehreren davon umfasst.
6. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gemisch aus Abgas und Trägergas zur Erwärmung eines Boi- lers oder zur Wärmeübertragung in einem Wärmetauscher verwendet wird.
7. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gemisch aus dem Trägergas und dem Abgas nach der Verbrennung unter erhöhtem Druck steht.
8. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Teil des Abgases dem Trägergas entspricht.
9. Vorrichtung zur Trennung von Abgas bei der Verbrennung eines Metalls M, das ausgewählt ist aus Alkalimetallen, Erd¬ alkalimetallen, AI und Zn sowie Mischungen derselben, mit einem Brenngas, umfassend:
einen Brenner zum Verbrennen des Metalls M mit dem Brenngas, der dazu ausgebildet ist, das Metall M mit dem
Brenngas zu verbrennen;
eine Zuführeinrichtung für Brenngas, die dazu ausgebildet ist, dem Brenner Brenngas zuzuführen;
eine Zuführeinrichtung für Metall M, die dazu ausgebildet ist, dem Brenner Metall M zuzuführen;
einen Reaktor, der mit dem Brenner verbunden ist;
eine Zuführeinrichtung für Trägergas, die dazu ausgebil¬ det ist, dem Reaktor Trägergas zuzuführen,
eine Abführeinrichtung für ein Gemisch aus Abgas sowie Trägergas, die dazu ausgebildet ist, ein Gemisch aus dem Abgas der Verbrennung von Metall M mit dem Brenngas und dem Trägergas abzuführen; und
eine Abführeinrichtung für feste und/oder flüssige Reaktionsprodukte der Verbrennung von Metall M mit dem Brenngas, die dazu ausgebildet ist, feste und/oder flüssige Reaktionsprodukte der Verbrennung von Metall M mit dem Brenngas abzuführen.
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei die Abführeinrichtung für ein Gemisch aus Abgas sowie Trägergas derart mit der Zu¬ führeinrichtung für Trägergas und/oder der Zuführeinrichtung für Brenngas verbunden ist, dass das Gemisch aus Abgas und Trägergas zumindest teilweise dem Reaktor als Trägergas und/oder dem Brenner als Brenngas zugeführt wird.
11. Vorrichtung gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei der Reaktor ein Zyklonreaktor ist.
12. Vorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei der Zyklonreaktor ein Gitter umfasst, das derart ausgebildet ist, dass die fes- ten und/oder flüssigen Reaktionsprodukte bei der Verbrennung des Metalls M mit dem Brenngas durch das Gitter abgeführt werden können.
13. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, weiter umfassend mindestens einen Boiler und/oder mindestens einen
Wärmetauscher, der sich im Reaktor und/oder der Abführeinrichtung für das Gemisch aus Abgas sowie Trägergas befindet.
14. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, weiter umfassend eine Entnahmevorrichtung in der Abführeinrichtung für das Gemisch aus Abgas sowie Trägergas, welche dazu ausge¬ bildet ist, bei einer Rückführung des Gemisches aus Abgas und Trägergas zur Zuführeinrichtung für Trägergas und/oder der Zuführeinrichtung für Brenngas durch Verbindung der Abführ- einrichtung für das Gemisch aus Abgas sowie Trägergas mit diesen einen Teil des Gemisches aus Abgas und Trägergas zu entnehmen .
EP15708128.2A 2014-02-19 2015-02-11 Verfahren und vorrichtung zur trennung von abgas bei der verbrennung bestimmter metalle Withdrawn EP3083500A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014203039.0A DE102014203039A1 (de) 2014-02-19 2014-02-19 Verfahren und Vorrichtung zur Trennung von Abgas bei der Verbrennung bestimmter Metalle
PCT/EP2015/052834 WO2015124474A1 (de) 2014-02-19 2015-02-11 Verfahren und vorrichtung zur trennung von abgas bei der verbrennung bestimmter metalle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3083500A1 true EP3083500A1 (de) 2016-10-26

Family

ID=52629524

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP15708128.2A Withdrawn EP3083500A1 (de) 2014-02-19 2015-02-11 Verfahren und vorrichtung zur trennung von abgas bei der verbrennung bestimmter metalle

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20170008765A1 (de)
EP (1) EP3083500A1 (de)
KR (1) KR101858075B1 (de)
CN (1) CN106233070A (de)
DE (1) DE102014203039A1 (de)
RU (1) RU2655318C2 (de)
WO (1) WO2015124474A1 (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014209529A1 (de) * 2014-05-20 2015-11-26 Siemens Aktiengesellschaft Verbrennung von Lithium bei unterschiedlichen Temperaturen, Drücken und Gasüberschüssen mit porösen Rohren als Brenner
DE102014209527A1 (de) 2014-05-20 2015-11-26 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Verbrennen einer Legierung eines elektropositiven Metalls
DE102014219276A1 (de) 2014-09-24 2016-03-24 Siemens Aktiengesellschaft Gas und Dampfkraftwerksanlage (GUD) auf der Basis von elektropositiven Metallen mit optional angeschlossenem Fischer-Tropsch Prozess
DE102014219274A1 (de) 2014-09-24 2016-03-24 Siemens Aktiengesellschaft Kraftwerk zur Herstellung von Energie und Ammoniak
DE102014222919A1 (de) 2014-11-11 2016-05-12 Siemens Aktiengesellschaft Verbrennung von elektropositivem Metall in einer Flüssigkeit
DE102015116897A1 (de) 2015-10-05 2017-04-06 Ventilatorenfabrik Oelde Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Entstauben von Abluft
WO2018065078A1 (de) 2016-10-04 2018-04-12 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und anordnung zur energiegewinnung
DE102018210304A1 (de) * 2018-06-25 2020-01-02 Siemens Aktiengesellschaft Hochstromtaugliches Verfahren zur Herstellung von Ammoniak

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3328957A (en) 1966-01-03 1967-07-04 Curtiss Wright Corp Ratio control for closed cycle propulsion systems
DE1943606A1 (de) * 1968-08-29 1971-03-11 Jenkins Jonathan Moubray Herstellung von Diazocylopropanderivaten und Hydrazin
JPS5410598Y2 (de) * 1974-10-31 1979-05-16
FR2369502A1 (fr) * 1976-11-01 1978-05-26 Inex Resources Inc Procede et appareil de combustion de matieres carbonees solides
DD234585A3 (de) * 1983-11-07 1986-04-09 Werner Altmann Axial-zyklon-verbrennungsreaktor
US4714051A (en) * 1984-06-08 1987-12-22 Sundstrand Corporation Power source utilizing encapsulated lithium pellets and method of making such pellets
US4714541A (en) * 1985-11-22 1987-12-22 Mobil Oil Corporation Method and apparatus for improving cyclone efficiency
DE3615027A1 (de) * 1986-05-02 1987-11-05 Dietrich Dipl Ing Dr Radke Verfahren zur zerstoerung organischer halogenverbindungen insbesondere von chlorierten biphenylen, polychlorierten dioxinen und polychlorierten furanen
DD276913A1 (de) * 1988-11-11 1990-03-14 Orgreb Inst Kraftwerke Verfahren und anordnung zur vermeidung von verschlackungen in der brennkammer einer kohlenstaubfeuerung
US5517818A (en) * 1992-10-22 1996-05-21 Evt Energie Und Verfahrenstechnick Gmbh Gas generation apparatus
DE10224563A1 (de) * 2002-06-03 2003-12-18 Ulrich Duerasch Drehstromverfahren und Vorrichtung zur Calcinierung bzw. zum Kalkbrennen und zur thermischen Behandlung von rieselfähigen Schüttgütern unter Berücksichtigung einer besonders CO¶2¶-armen Herstellung
WO2007009193A1 (en) * 2005-07-21 2007-01-25 Maxivac Pty Ltd Extractor for vacuum cleaning system
BRPI0616576A2 (pt) * 2005-09-27 2011-06-21 Dall Energy Holding Aps método para recuperar calor de gás quente produzido em reator térmico e sistema de decomposição de combustìvel sólido
JP5123571B2 (ja) * 2007-06-04 2013-01-23 住友重機械工業株式会社 還元処理装置及び還元処理方法
DE102011077819A1 (de) * 2011-06-20 2012-12-20 Siemens Aktiengesellschaft Kohlendioxidreduktion in Stahlwerken
CN103175407B (zh) * 2011-12-23 2015-08-05 财团法人工业技术研究院 回流悬浮式煅烧炉系统
TWI484125B (zh) * 2011-12-23 2015-05-11 Ind Tech Res Inst 迴流懸浮式煅燒爐系統及其使用方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *
See also references of WO2015124474A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2655318C2 (ru) 2018-05-25
KR20160123376A (ko) 2016-10-25
KR101858075B1 (ko) 2018-05-15
US20170008765A1 (en) 2017-01-12
DE102014203039A1 (de) 2015-08-20
CN106233070A (zh) 2016-12-14
RU2016133748A (ru) 2018-03-22
WO2015124474A1 (de) 2015-08-27
RU2016133748A3 (de) 2018-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3083500A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur trennung von abgas bei der verbrennung bestimmter metalle
DE69102577T2 (de) Kraftanlage.
WO2015004143A1 (de) Methanisierungsverfahren und kraftwerk umfassend die co2-methanisierung aus kraftwerksrauchgas
DE3014292A1 (de) Verfahren zur energieerzeugung aus kohlenstoffhaltigen brennstoffen
EP2360230A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Verwertung von Emissionen eines Kraftwerks
EP3177871B1 (de) Verbrennung von elektropositivem metall in einer flüssigkeit
WO2015044407A1 (de) Verfahren und system zur speicherung von elektrischer energie
EP3177565A1 (de) Kraftwerk zur herstellung von energie und ammoniak
WO2016045992A1 (de) Verfahren zur erzeugung von energie, wobei ein elektropositives metall verdüst und/oder zerstäubt und mit einem reaktionsgas verbrannt wird, sowie eine vorrichtung zur durchführung des verfahrens
EP3212566B1 (de) Verfahren und anlage zur herstellung von synthesegas
WO2016128102A1 (de) Verfahren zum betreiben eines mit fossilen brennstoffen betriebenen kraftwerkes und kraftwerk zur verbrennung fossiler brennstoffe
EP3146265A1 (de) Verfahren zum verbrennen einer legierung eines elektropositiven metalls
CN109563008A (zh) 一种用于碳捕获和再循环的方法和系统
EP3123078A1 (de) Verbrennung von lithium bei unterschiedlichen temperaturen, drücken und gasüberschüssen mit porösen rohren als brenner
WO2011054698A1 (de) Chemischer reaktor mit wärmeauskopplung
EP2360231A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Verwertung von Emissionen einer industriellen Anlage
EP2510199A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur verbrennung kohlenstoffhaltiger stoffe
WO2023155975A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von kohlenmonoxid aus atmosphärischem kohlendioxid mit einem feststoff-plasma-reaktor
DE102012109968B4 (de) Gaserzeugungsreaktor, Einrichtung zur Umwandlung chemischer Energie in mechanische und elektrische Energie, Verfahren zur Erzeugung von Gas sowie Verfahren zur Erzeugung von mechanischer und elektrischer Energie
EP3002250B1 (de) Kraftwerksanlage und Verfahren zum Betreiben einer Kraftwerksanlage
EP2440750B1 (de) Verfahren zur erzeugung mechanischer leistung
DE2309198A1 (de) Kraftwerksanlage
EP2725207A1 (de) Kraftwerk mit Dampfreformer und Gasspeicher, Verfahren zum Betrieb eines solchen Kraftwerkes sowie Verfahren zum Nachrüsten eines Kraftwerkes
DD257058A5 (de) Verfahren zur herstellung von silicium unter verwendung eines gasplasmas als energiequelle

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20160721

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT

17Q First examination report despatched

Effective date: 20171103

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20200901