EP3177870A1 - 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 - Google Patents

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

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EP3177870A1
EP3177870A1 EP15770465.1A EP15770465A EP3177870A1 EP 3177870 A1 EP3177870 A1 EP 3177870A1 EP 15770465 A EP15770465 A EP 15770465A EP 3177870 A1 EP3177870 A1 EP 3177870A1
Authority
EP
European Patent Office
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water
electropositive metal
salt
suspension
aqueous solution
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15770465.1A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Günter Schmid
Helmut Eckert
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the present invention relates to a method for the generation ⁇ supply of energy, whereby an electropositive metal which is selected from ⁇ from alkali, alkaline earth metals, aluminum and zinc, and mixtures and / or alloys thereof, sprayed and / or atomized and with a reaction gas comprising carbon dioxide and / or water, is burned, wherein the reacted mixture of reaction gas and electropositive metal is mixed with water and / or an aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal, and an apparatus for carrying out the method.
  • an electropositive metal which is selected from ⁇ from alkali, alkaline earth metals, aluminum and zinc, and mixtures and / or alloys thereof, sprayed and / or atomized and with a reaction gas comprising carbon dioxide and / or water, is burned, wherein the reacted mixture of reaction gas and electropositive metal is mixed with water and / or an aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal, and an apparatus for carrying
  • Each of the reactions can be used to exploit the maximum possible thermal energy in the form of back-flow generation on a gas turbine or, in addition, on two steam turbines coupled to it in a combined cycle power plant that is similar to gas and steam (power plants) ,
  • electropositive metals such as alkali metals as recyclable energy sources of energy, especially electrical energy with ordinary Components ⁇ th as steam turbines or expanders from gas turbines effectively.
  • the resulting valuable substances CO or H 2 , etc. can be used chemically, for example. In total, an emission-free plant could this be achieved ⁇ to.
  • the present invention relates to a method for generating energy, wherein an electropower sitives metal which is selected from alkali, alkaline earth ⁇ metals, aluminum and zinc, and mixtures and / or alloys thereof, is atomized and / or nebulized and comprises a reaction gas containing carbon dioxide and / or water comparable, is burned, the reacted mixture of reaction gas and electropositive metal with water and / or an aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal is mixed, the mixed with water and / or the aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal mixture in solid and / or liquid be ⁇ constituents on the one hand and gaseous components other ⁇ hand is separated, and the energy of the solid and / or liquid constituents and the gaseous be ⁇ constituents on the other hand converted at least partially, wherein the mixing of the reacted mixture of reaction gas and electropositive metal with water and / or an aqueous solution and
  • the present OF INVENTION ⁇ dung relates to a device for generating energy, comprising: a first reactor in which an electropositive metal which is selected from alkali, alkaline earth metals, aluminum and zinc, and mixtures and / or alloys thereof, with a reaction gas comprising carbon dioxide, water is allowed to re ⁇ act, which is formed in such a manner, the reaction gas is carbon dioxide and / or water to react fully with the electropositive metal and / or;
  • At least one first atomization device and / or atomization device for atomizing and / or atomizing the electropositive metal which is designed to atomize and / or atomize the electro-positive metal into the first reactor;
  • At least one first feed device for the electropositive metal which is designed such that the electropositive Supplying metal to the at least one first atomizing device and / or atomizing device;
  • a second reactor in which the reacted mixture of reaction gas and electropositive metal is mixed with water and / or an aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal, which is latestbil ⁇ det, the reacted mixture of reaction gas and electro ⁇ positive Metal with water and / or the aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal to mix;
  • At least one second atomizing device and / or atomizing device for atomizing and / or atomising water and / or the aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal, which is so latestbil ⁇ det, water and / or the aqueous solution and / or Suspen - to spray and / or atomize a salt of the electropositive metal into the second reactor;
  • At least one third feed device for water and / or an aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal which is designed such that the at least one second atomizing device water
  • FIG. 1 schematically shows a first exemplary embodiment of a device according to the invention in the form of a coupled combined cycle power plant for generating electricity with a cyclone for separating off the gaseous products.
  • FIG. 2 schematically illustrates a second exemplary embodiment of a device according to the invention in the form of a coupled combined cycle power plant for generating electricity with an electrostatic precipitator for separating off the gaseous products.
  • Figure 3 shows schematically a third exemplary exporting ⁇ approximate shape of an alkali power plant with connected Fischer-Tropsch synthesis and a C02 ⁇ scrubber, the location of an IGCC arrival may be similar.
  • the present invention in one aspect, relates to a method of generating energy wherein an electropositive metal selected from among alkali, alkaline earth metals, aluminum and zinc, as well as mixtures and / or alloys thereof, is atomized and / or atomized, and with a reaction gas comprising carbon dioxide and / or water is burned, the reacted mixture of reaction gas and electropositive metal is mixed with water and / or an aqueous solution and / or aqueous suspension of a salt of the electropositive metal with water and / or the ring ⁇ aq solution and / or aqueous suspension of a salt of the electropositive metal blended mixture into solid
  • the reference relates to an aqueous solution and / or suspension of a salt of the electro positive metal ⁇ a reference to an aqueous solution of a salt of the electropositive metal and / or an aqueous suspension of a salt of the electropositive metal.
  • An at least partial conversion of the energy of the solid and / or liquid constituents on the one hand and the gaseous constituents on the other hand comprises any at least partial conversion of the in the reaction of elektropositi ⁇ vem metal and reaction gas and the mixing with water and / or an aqueous solution and / or aqueous Suspension of a hydroxide of the electropositive metal released and / or existing energy, for example thermal and / or kinetic energy, into another form of energy, for example electricity.
  • the energy can be converted into thermal energy of another medium such as water in, for example, a heat exchanger or into electrical energy.
  • the amount of energy converted here can depend on various factors such as the efficiencies of the devices used for the conversion, possibly energy losses in the system, the control of the reaction and the material flows, etc.
  • the electropositive metal is, according to certain embodiments ⁇ forms selected from alkali metals, preferably Li, Na, K, Rb and Cs, alkaline earth metals, preferably Mg, Ca, Sr and Ba, Al and Zn, and mixtures and / or alloys thereof.
  • the electropositive metal is selected from Li, Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba and Zn, and special ⁇ DERS preferably, the electropositive metal Li, Na, K, Ca or Mg. Also included are mixtures and / or Alloys of the electropositive metal possible.
  • the reaction gas comprises carbon dioxide and / or water to permit the reaction of carbon dioxide and / or water and the electropositive metal, preference is given to no further gases in the reaction gas, which react with the electropositive Me ⁇ tall under the process conditions, for example, thus Noble gases or other inert gases, for example nitrogen under appropriate conditions, but no or as little oxygen as possible.
  • the reaction gas comprises more than 50 vol.% Carbon dioxide and / or water, more preferably more than 75 vol.% Carbon dioxide and / or water, be ⁇ Sonders preferably more than 90 vol.% Carbon dioxide and / or water and in particular more as 95 vol.% Carbon dioxide and / or water.
  • the reaction gas may comprise only water or only carbon dioxide or a mixture of water and carbon dioxide, which may suitably be adjusted, for example with regard to a Fischer-Tropsch synthesis.
  • the reaction gas consists of carbon dioxide
  • reaction gases in which the gas present in addition to carbon dioxide and / or water can react with the electropositive metal (eg O 2 , CO 2 ), for example in the case of a separation of carbon dioxide and / or water from air or exhaust gas for the production of the reaction gas,
  • the electropositive metal eg O 2 , CO 2
  • the spraying and / or atomizing the electropositive metal according to the invention are not particularly limited and can be carried out in a suitable manner, for example by üb ⁇ Liche nozzles or atomizer, but also by spraying / atomizing by open pore structures, such as a pore burner. Also, both atomization and atomization of the electropositive metal, for example, by different feeders with nozzles or atomizers, take place into the reaction space. For example, for the alkaline earth metals, in particular Ca and / or Mg, atomizing as powder according to certain embodiments is preferred.
  • the reacted mixture of reaction gas and electropositive metal prior to mixing with water and / or an aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal need not be completely rea ⁇ yaws, but it may also be a reaction during mixing or taking place thereafter.
  • the reaction of electropositive metal with the reaction gas may therefore be complete or not before mixing with water and / or an aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal, so it may also lead to a reaction of electropositive metal with Water, so that, if necessary, water Material can arise, which can then remain in the system or can be separated with the gaseous products.
  • the salt in the aqueous solution and / or suspension for mixing is not particularly limited according to the invention. Be ⁇ vorzugt the electropositive metal salt corresponds to the electropositive metal used in the reaction.
  • the anion in the salt is not particularly limited, but is preferably ever ⁇ but a carbonate, bicarbonate and / or hydroxide.
  • a reaction gas comprising carbon dioxide a carbonate and / or bicarbonate, depending on the solubility of the salt, is preferred, whereas in a reaction gas comprising water, a hydroxide is preferred.
  • the ⁇ ssri- ge solution and / or suspension of the salt of the electropositive metal in addition to the salt and water has further constituents ⁇ , for example, various additives to stabilize the solution / suspension, in particular defoamers or other additives such as crystallization aids for Adjustment of certain product properties (morphology).
  • a combustion of electropositive metal, for example lithium for example in such a manner in a reaction gas comprising water and / or carbon dioxide, that the amount of water and / or carbon dioxide is chosen so that the burner does not heat over ⁇ total.
  • a valve can be integrated, which can regulate the water content and / or carbon dioxide content when burning. This can also be made possible, for example, that a current ⁇ generation can be driven in a turbine, for example, with pure hydrogen with integrated water dilution.
  • the electropositive metal is reacted with the reaction gas prior to mixing with water and / or an aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal, ie, the electropositive metal is essentially quantitative, be ⁇ vorzugt quantitatively reacts with the reaction gas In order to avoid the formation of, if necessary, additional when using water as the reaction gas, hydrogen.
  • the use of an excess of reaction gas, especially an excess of carbon dioxide and / or water, to reactivate the electropositive metal is preferred according to certain embodiments.
  • the mixing with water and / or an aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal can be effected by spraying liquid or gaseous water and / or by atomizing and / or atomizing an aqueous solution and / or suspension / aqueous suspension of a salt of the electropositive Metal done in a suitable manner, the type of atomization / sputtering is not particularly limited ⁇ .
  • the atomization / atomization is carried out in such a way that the reacted reaction gas is completely sprayed as far as possible with water and / or the solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal. This can ⁇ example, by one or more nozzles done / atomizer.
  • an enrichment of the solid and / or liquid components may be controlled such that they are enriched on the separator and the
  • Hydrolysis / separation of the solids produced for example hydroxides and / or carbonates or optionally bicarbonates, lo- can be calmed, so that the atomizing / atomizing can be adjusted specifically.
  • the spraying and / or atomizing the water and / or aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal according to the invention are not particularly limited and can be ⁇ carried out in a suitable manner, ⁇ example, by conventional nozzle or atomizer.
  • the water can be sprayed as a liquid or gas, preferably as a liquid.
  • the aqueous solution of a salt of the electropositive metal can also be sprayed in a suitable manner, whereas the aqueous suspension of the salt of the electropositive metal atomized depending on the solids content of the Sus ⁇ board or can be atomized.
  • Atomization / atomization of an aqueous suspension of a salt of the electropositive metal a good heat transfer can be guaranteed, a solid content is therefore low.
  • a higher solids content / solids content in the aqueous suspension is therefore preferred according to certain embodiments, but a suitable spraying or atomizing must be ensured.
  • the solids content can be suitably adjusted depending on the reaction system and apparatus.
  • water is atomized liquid and gaseous and at the same time an aqueous solution of a salt of the electropositive metal is atomized and atomized and / or atomized an aqueous suspension of a salt of the electropositive metal, but the introduction of water, aqueous solution and or aqueous suspension can also be combined in other ways, for example by atomizing water and an aqueous solution of a salt of the electropositive metal.
  • reaction products such as carbonates
  • the reaction ⁇ product from the combustion that is, carbonate and / or hydrogen phosphate
  • Carbonate and / or hydroxide can be easily separated by the water and / or the aqueous solution and / or suspension of a salt of an electropositive metal, beispielswei ⁇ se as a suspension or in solution.
  • more energy by forming the salt Jge ⁇ sets can optionally be, which can additionally be at least partially converted ⁇ converts at ⁇ game as in thermal and / or electrical energy in addition to the already present by the reaction of the electropositive metal with the reaction gas Energy.
  • ⁇ converts at ⁇ game as in thermal and / or electrical energy in addition to the already present by the reaction of the electropositive metal with the reaction gas Energy.
  • the reactions in addition to the heat of reaction and pressure, for example, by evaporation of water, which can also be used.
  • Hydratati ⁇ onsenergy and / or lattice energy can be released.
  • lattice energy for example, in the deposition of the solid waste product brand L1 2 CO 3 at a burning of Li as an electron tropositivem metal at a metered addition of water, for example in a cyclone separator, in addition can be obtained, lattice energy, whereas in the
  • the hydration energy may be free (Lithium - 509 kJ / mol).
  • Hydrolysis energy also the hydration energy of the electropositive metal and / or lattice energy are released, and in the production of hydroxides, for example, hydration energy can be released, or the hydrolysis can be distributed to a first and a second reactor for better reaction control. This depends on the electropositive metals used and the reaction gas used.
  • a solution or suspension of a salt for example a salt
  • LiOH solution / suspension are deposited, which can be sold as a desired product or used again in the present process.
  • the step of mixing with water and / or an aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal thus has several advantages:
  • the temperature in the system can be maintained at a level acceptable to the materials.
  • the atomized water can wash out the resulting hydroxide and / or carbonate and / or bicarbonate of the electropositive metal, such as an alkali metal such as lithium from a separator such as a cyclone, so that the resulting gaseous components to be separated, for example H 2 / H 2 0 and / or CO / CO 2 / H 2 O, largely and preferably can be passed completely free of particles on a turbine.
  • the deposition with a liquid is very effective here, as well as from the following exemplary solubilities of
  • Lithium hydroxide is visible in water, wherein for nch ⁇ re temperatures that may be present in the reactor and be preferably for the generation of sufficient steam to operate the turbine also present, no information is provided.
  • the plant / apparatus may be driven so that the emerging after the first separation means hydroxide solution / suspension, which can be, for example, under pressure, having an energy conversion, for example with the aid of a heat exchanger for Dampferzeu ⁇ supply, necessary temperature, so that then, for example, a steam turbine can be operated.
  • a steam turbine can also be coupled to an additional drive train of the first turbine, which is operated with the gaseous constituents, for example the gas turbine.
  • H2 / H2O and / or CO / CO2 / H2O contains no oxygen and is therefore not corrosive.
  • the salt of the electropositive metal is not particularly limited and can be ⁇ one or more of the above electropositive metals.
  • the electropositive metal in the salt may be different or the same as the reactant in the reaction of the electropositive metal and the reaction gas.
  • the electropositive metal of the salt is preferably the same, which is allowed to react with the reaction gas so as not to have a plurality of different electropositive metals present in the products produced, which then may have to be laboriously separated. An exception to this, when so-called double salts are to be placed ⁇ her in the process.
  • the at least partial conversion of energy is not limited to be ⁇ Sonders, and may include, for example, the conversion into thermal and / or electrical energy. According to certain embodiments, at least electrical energy is produced with the method according to the invention and the device according to the invention.
  • Separation of CO 2 and / or H 2 O from the gaseous components which can be carried out in accordance with certain embodiments, it is not particularly limited and can be done in geeig ⁇ designated manner.
  • water and / or carbon dioxide can be separated off together with excess water as water or aqueous solution, for example condensed, who ⁇ the.
  • a separation of water and / or carbon dioxide by condensation is conceivable. Possibly. to water and / or carbon dioxide in the environment relax will let ⁇ , for example from an economic point of view.
  • the atomization and / or atomization of liquid and / or gaseous water and / or an aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal in terms of amounts of water and / or aqueous solution and / or suspension of the salt of electropositi ⁇ ven metal not particularly limited.
  • the temperature and / or the amount of water and / or the aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal is adjusted such that the heat of reaction from the exothermic reaction of reaction gas and electropositive metal can be suitably adjusted in the ⁇ is dissipated, that the device is not stressed too much for the reaction or the mechanical and ther ⁇ mix energy yield is maximized.
  • the separation into solid and / or liquid constituents and gasförmi ⁇ ge constituents are on the other hand through a cyclone and / or filter plates and / or electrostatic precipitator.
  • a separation in the cyclone is described for example in DE 102014203039.0.
  • it can also be separated by a cyclone in which filter plates or at least one electrostatic precipitator are provided.
  • the cyclone, the filter plates and / or the electrostatic precipitator according to the invention are not particularly limited and may be provided in a suitable manner.
  • a reactor for the atomization of the water or the aqueous solution of a salt of the electro-posi ⁇ tive metal a cyclone reactor, that water can be metered, for example, even in the cyclone, in addition to previously zugedüstem water and / or aqueous suspension / solution.
  • a highly efficient, for example washable, electrostatic precipitator composed of, for example, plates or wires can serve as an electrostatic filter, in which, for example, nozzles for introducing water can also be present.
  • enrichment of the solid and / or liquid components may be controlled such that they are enriched on the separator and localize the hydrolysis of the nitrides produced can be so that the atomizing / atomizing can be adjusted specifically.
  • the solid components can be enriched in the outer region of the cyclone or on a plate filter by the cyclone, so that the hydrolysis can take place very accurately .
  • the at least partial conversion of the energy from the solid and / or liquid constituents can take place according to certain embodiments with the aid of at least one heat exchanger. This can then provide beispielswei ⁇ se thermal energy. It is also possible that steam is generated in the heat exchanger, for example, which drives, for example, a turbine and a generator to generate electrical energy. It is also possible that both thermal energy and electrical energy are generated with the aid of the heat exchanger.
  • the thermal energy can serve, for example, for preheating the electropositive metal and / or the reaction gas before the reaction, so that, for example, the electropositive metal can also be provided in liquid form, and / or for preheating the water and / or the aqueous solution and / or Suspension of a salt of the electropositive metal, if desired.
  • the thermal energy can also be used for other purposes such as district heating.
  • the generated power can also be used to geeigne ⁇ te manner, for example to Stromversor ⁇ supply.
  • the molar ratio of water for example also in the solution and / or suspension of the salt of elektropositi- ven metal to in the combustion of reaction gas and electropositive metal nascent carbonate and / or hydro- hydrogen carbonate and / or hydroxide is in accordance with certain exporting ⁇ approximately form greater than 2 to 1, preferably greater than 3 to 1, and more preferably greater than 3.5 to 1.
  • the gaseous components such as H2 and / or CO
  • the at least partial conversion of the energy of the gaseous components in electric energy is carried out by at least one turbine and a generator min ⁇ least.
  • the type of turbine and of the generator are here, as also above in the case of the heat exchanger, not particularly limited.
  • at least two successively located in the flow direction of the gaseous components turbines can be in at least partial conversion of the energy used, for example, an expander turbine and a steam turbines ⁇ ne.
  • the electropositive metal is burned with an excess of water and / or carbon dioxide.
  • the excess water and / or carbon dioxide may be separated from the gaseous components after combustion and added to the
  • a non-return and / or a return means may be provided, the water and or carbon dioxide and / or CO and or hydrogen after From ⁇ separation from the gaseous components - for example, before and / or in a second device for converting energy - due to reaction and / or first separation.
  • these gases may be the first reactor (1) and / or the at least one second feed device (3) for reaction gas comprising carbon dioxide and / or water and / or the second reactor (4) and / or the at least one second atomization device and / or atomization - Direction (5) for atomizing and / or atomizing water and / or the aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal and / or the at least one third feeder for water and / or an aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal.
  • the return channel can in this case set the ratio of H 2 (CO) to H 2 O used (C0 2 ).
  • the method may conception practically with wet CO or H 2, for example with a corresponding nozzle run as a "carrier gas".
  • the mixing ratios of recirculated gas Kgs ⁇ nen for example, the temperature resistance of a Turbi ⁇ ne, which operated at least partly with the gaseous components will determine.
  • a chemical utilization of the resulting gases CO and / or H 2 can also be made possible. So can gen too ⁇ guidance to a Fischer-Tropsch synthesis apparatus successes for example, with the gaseous components, if necessary, after completion of washing, for example for washing out CO2, and / or drying of the gaseous components, where the synthesis gas comprising CO and H 2 higher-value chemical products such as methanol, ethanol, hydrocarbons, etc. can be produced.
  • this H 2 and / or CO and / or H 2 O are supplied from external sources to the gaseous components.
  • a gas scrubber may, for example with water and / or a solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal, carried out at ⁇ game as LiOH.
  • the gases produced in the above embodiments do not contain nitrogen or sulfur contained contami ⁇ Nigen as NH 3, HCN, H 2 S, COS or oxygen, which must be very separated on ⁇ consuming. If necessary, only CO 2 has to be removed as an impurity. Since hydroxide is also available in the plant, it can then be used for washing CO 2 . Such a scrubber is very ef ⁇ fective.
  • a high-purity synthesis gas mixture with adjustable CO / H 2 ratio for Fischer-Tropsch processing can be obtained.
  • methanol or Kohlenwas ⁇ bons are obtainable for example.
  • reaction gas comprising CO 2 being used and in the other a reaction gas comprising H 2 O, and the gaseous constituents produced can then be suitably combined for a Fischer-Tropsch Synthesis.
  • reaction gas containing a mixture of carbon dioxide and water for example, is thus a Ge ⁇ mixture of carbon dioxide and water, so that both CO and H 2 as gaseous constituents for a Fischer-Tropsch Ver ⁇ drive arise.
  • the reaction gas containing a mixture of carbon dioxide and water for example, is thus a Ge ⁇ mixture of carbon dioxide and water, so that both CO and H 2 as gaseous constituents for a Fischer-Tropsch Ver ⁇ drive arise.
  • the present invention relates to an apparatus for producing ammonia and energy, comprising:
  • a first reactor in which an electropositive metal which is selected from alkali, alkaline earth metals, and zinc, so ⁇ as mixtures and / or alloys thereof, react with a reaction gas comprising carbon dioxide and / or water is left, which is formed such reacting the reaction gas comprising carbon dioxide and / or water with the electropositive metal;
  • At least one first Verdüsungs worn and / or atomization means for atomizing and / or atomization of the elec- tropositiven metal, which is adapted to atomize the elekt ⁇ ropositive metal in the first reactor and / or to atomize; at least one first supply device for the electropositive metal, which is designed to supply the electropositive metal to the at least one first atomizing device and / or atomizing device;
  • a second reactor in which the reacted mixture of reaction gas and electropositive metal is mixed with water and / or an aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal, which is latestbil ⁇ det, the reacted mixture of reaction gas and electro ⁇ positive Metal with water and / or the aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal to mix;
  • At least one second atomizing device and / or atomizing device for atomizing and / or atomising water and / or the aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal, which is formed such ⁇ , water and / or the aqueous solution and / or suspension to atomize and / or atomize a salt of the electropositive metal into the second reactor;
  • At least one third feed device for water and / or an aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal which is designed such that the at least one second atomizing device and / or atomizing device water and / or the aqueous solution and / or suspension of a salt of to supply electropositive metal;
  • At least one first means for converting energy which is designed to at least partially convert the energy of the solid and / or liquid components
  • At least one second means for converting energy which is designed to at least partially convert or dissipate the energy of the gaseous constituents.
  • a device according to the invention can have a second separating device in which water and / or carbon dioxide, which is designed to separate off water and / or carbon dioxide from the gaseous constituents, are separated off from the gaseous constituents. These can then be returned to the reaction, for example.
  • the first reactor and the second reactor are not particularly limited in the present invention in terms of their structure and material, etc., as long as the respective reactions can proceed therein. Depending on the type, nature (eg temperature, pressure) and / or amount of each of the reaction gas, the electropositive metal, the water or the aqueous solution of a salt of the electropositive metal, etc., these may be designed accordingly. Likewise, the separation ⁇ facilities , feeders, atomizing devices, possibly draining and recycling facilities, etc.
  • the first reactor can be a combustion chamber or a combustion tube.
  • a material that is selected is suitable is from the group consisting of iron, chromium, nickel, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, zirconium and alloys of these metals, as well as steels such as stainless steel and chromium-nickel steel. These materials are preferred for use at higher temperatures, where the reaction with, for example, liquid electropositive metal can be easier or the reaction mixture can be easily treated.
  • the supply of water and / or the aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal in the second reactor can reduce the temperature of the reaction mixture such that the downstream parts are exposed to a lower temperature so that they can also be made of less temperature-resistant materials.
  • First feeding means for the electropositive metal can, for example, tubes or hoses, or else conveyor belts, serving, the may be heated, which suited, can for example be determined based on the aggregate state of the electro ⁇ positive metal.
  • the alkaline earth metals for example Mg and Ca, for example, according to bestimm ⁇ th embodiments in particle form, for example as a powder, while Li can be supplied, for example, as a liquid.
  • the first transfer means to ⁇ for the electropositive metal and a white ⁇ tere supply means for a gas optionally be attached to a control device such as a valve with which the supply of the electropositive metal can be regulated.
  • the second feed device for the reaction gas as a tube or hose, etc., which may or may be heated be ⁇ be formed, with a suitable two ⁇ te feeder suitable based on the state of the gas, which may also be under pressure can, can be determined. It is also possible to provide a plurality of first and / or second feed devices for electropositive metal and / or reaction gas.
  • an ignition device to ignite the reaction gas and / or electro-positive metal and ten so as to rigid the reaction.
  • the igniter is in this case not particularly be ⁇ limited, and for example, a high voltage source, a Arc, etc. include.
  • the first and second atomizing device and / or atomizing device are also not particularly limited insofar as the respective substances, ie the electropositive metal or water and / or the aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal, atomise or atomize therein can be. They are preferably made of a Materi- al that is not attacked by the substances ⁇ example, an alkali-resistant Verdüsungs adopted and / or atomization device, if the second with the
  • Atomizing device and / or atomizing an aqueous solution and / or suspension of a salt of the electro-positive metal is sprayed. This also applies to the corresponding feeders.
  • the atomization and / or atomization is preferably carried out in such a way that the substances, ie the electropositive metal or water and / or the aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal, are injected as completely as possible into the reaction gas or into the reacted mixture or be atomized, which by appropriate construction of the atomizer and / or Atomizing device, comprising for example appropriate due ⁇ sen or nebulizer may be obtained.
  • first and second feeding means meet in front of the first Verdüsungs adopted and the electropositive metal is atomized together with the reac tion ⁇ gas.
  • the separating devices are not particularly limited, if in the first embodiment
  • Separating a separation into solid and / or liquid components on the one hand and gaseous components ⁇ other hand can be achieved and in the second separator carbon dioxide and / or water can be separated.
  • the second separating device may in this case also be located in the second device for converting energy, and the first separating device may also be located in the second reactor. Also, the first and second reactors may be in a continuous container or the like.
  • the first separation device according to the invention is not particular ⁇ DERS limited as long as a separation into gaseous components ⁇ one hand, and solid and / or liquid components can be ensured at ⁇ other hand.
  • the first separation device according to certain embodiments has a cyclone and / or at least one filter plate and / or at least one electrostatic precipitator. Combinations of these separators are not excluded.
  • the cyclone or cyclone reactor is in this case not particularly limited in its construction and may for example have a shape as they have ordinary cyclone reactors.
  • a cyclone reactor can have a reaction region which can also correspond to the second reactor, for example in the form of a rotationally symmetrical upper part, a separation region, which is configured conically, for example,
  • At least one discharge device for solid and / or liquid components for example in the form of a rotary feeder, and at least one discharge device for gaseous constituents can be attached, comprise.
  • a cyclone reactor used in accordance with the invention may also have a different structure and possibly also comprise further regions.
  • individual portions eg reaction region Separations ⁇ area, expansion chamber
  • the cyclone may also contain one or more feeders for water and / or a solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal.
  • the filter plates and / or electrostatic filters which may include filter tubes, are not particularly limited and may be used, for example, in conjunction with a cyclone.
  • the filter plates or tubes may also include a supply of water to hydrolyze or wash off the precipitated solids.
  • the filters, filter plates and / or electrostatic precipitators as well as the cyclone may be made of said corrosion resistant materials, ie, for example, a material selected from the group consisting of iron, chromium, nickel, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, zirconium and alloys of these metals, as well as steels such as stainless steel and chrome-nickel steel.
  • the at least one first energy conversion device has at least one heat exchanger.
  • This is according to the invention is not particularly limited and may for example also with at least one turbine and at least one generator for generating electrical be coupled shear energy, but can also be used in addition to or even for conversion into thermal energy ⁇ the.
  • the device according to the invention can also, according to certain embodiments, have a control device which determines the molar ratio of water and / or the aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal to hydroxide and / or carbonate formed during the combustion of reaction gas and electro-positive metal.
  • Hydrogen carbonate by controlling the at least one first supply device for electropositive metal and / or the at least one second supply means for reaction gas comprising carbon dioxide and / or water and / or the at least one third feeder for water and / or the aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal is adjusted such that the Stoffmen ⁇ gene ratio of water and / or aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal to in the combustion of reaction gas and electropositive metal nascent carbonate and / or bicarbonate and / or hydroxide is greater than 2 to 1, preferably greater than 3 to 1 and more preferably greater than 3.5 to 1.
  • the controller the molar ratio of water, for example also in the solution and / or suspension of the salt of the electropositive metal to in the combustion of reaction gas and electro ⁇ positive metal nascent carbonate and / or bicarbonate and / or hydroxide also greater than 10 to 1, preferably greater than 25 to 1 and, for example, greater than 50 to 1, to obtain sufficient gaseous components from the mixed with water and / or the aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal mixture.
  • the control device can in this case, for example, via a control of nozzles, for example, on or in the feeders or the reactors respectively the addition of electrical control tropositivem metal, reaction gas and / or water and / or the aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal, or even control the feeders themselves, for example by controlling pumps, etc., in order to deliver the appropriate molar ratio ⁇ .
  • the at least one second means for converting energy comprises at least one turbine and at least one generator for generating electrical energy.
  • the turbine and the generator are not particularly limited, and several different turbines can be used, which are connected to one or more generators.
  • the at least one second device for conversion of energy has at least two turbines arranged one behind the other in the flow direction of the gaseous constituents.
  • heat can also be dissipated from the gaseous constituents by means of a heat exchanger, and a generator is then not necessarily required.
  • a generator is then not necessarily required.
  • Combinations of turbines and heat exchangers are possible.
  • the second separator may be formed so accordance with certain embodiments that water and / or carbon dioxide is separated from the gas ⁇ shaped components.
  • a further separator in the device according to the invention a further
  • Return means for carbon dioxide and / or water may be provided from the second separation means is formed to carbon dioxide and / or water from the second separation device of the second feed device for the reaction gas comprising supplying carbon dioxide and / or water and / or the ers ⁇ th reactor. This allows excess carbon dioxide and / or water to be used again as reaction gas. be made, so that the inventive method can be performed even more effective.
  • the recirculated carbon dioxide and / or water may be preheated according to certain embodiments.
  • an inventive ⁇ SSE device further comprising a return line, a return valve and at least a fourth feed device for water, or H 2 and / or carbon dioxide and / or CO on, WO more than the return valve water or H 2 and / or Koh ⁇ dioxide and / or CO are at least partially removed from the gaseous components are recycled through the return and the at least one fourth feed to the first reactor and / or the at least one second supply means for the reaction gas comprising carbon dioxide and / or water and / or the second reactor and / or the at least one second atomizing device and / or atomizing device for atomizing and / or atomising water and / or the aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal and / or the at least one third supply device for Water and / or an aq solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal.
  • the gaseous components can be reused.
  • the energy generating device comprises at least one CO 2 scrubber and / or a fifth CO feed device
  • two energy generating devices according to the invention may be provided, one of which uses a reaction gas comprising water and the other a reaction gas comprising carbon dioxide when a Fischer-Tropsch synthesis is to be connected.
  • the at least one CO 2 scrubber and / or the at least one fifth feeder for CO and / or H 2 and / or H 2 O and / or the at least one dryer and / or the Fischer-Tropsch synthesis device according to the invention are not particularly limited and may be conventional devices or components.
  • FIG specific ⁇ . 1 A first exemplary embodiment is shown schematically in FIG specific ⁇ . 1
  • a first reactor 1 for example a combustion tube
  • combustion of an electropositive metal for example lithium or magnesium
  • a first feed device 2 for electropositive metal and a first atomizing and / or atomizing device 2a with a reaction gas comprising carbon dioxide and / or water instead.
  • the combustion can, for example, in an appropriate atmosphere, which can be, for example, are also only of carbon dioxide and / or water ⁇ take place.
  • the reaction gas is supplied to the first reactor 1 through one or more second reactant gas supply means 3.
  • the amount of carbon dioxide and / or water can, as already described, be chosen so that the burner does not overheat overall.
  • a valve can be integrated, which determines the carbon dioxide and / or water content of the reaction gas. ses or the resulting gaseous products or the amount of reaction gas for the combustion and thus can also regulate a gas turbine ultimately operated. It may, for example, a mixture of gas and solid such as carbon dioxide and / or CO and / or water and / or H 2 and
  • the reacted mixture of electropositive metal and reaction gas is then passed into the second reactor 4, where it consists of one or more second atomizing and / or atomizing devices 5, for example water nozzles, with water and / or an aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive Metal is sprayed.
  • This mixture is then in a first separator 6, for example, a cyclone 6a, in solid and / or liquid components 7 on the one hand and gaseous Bestandtei ⁇ le 8 on the other hand separated.
  • the solid and / or liquid components 7 from this mixture for example a LiOH solution or magnesium hydroxide suspension or corresponding carbonate solution /
  • a first means 9 for the conversion of energy comprising for example a heat ⁇ exchanger 9a, a steam turbine 9b and a generator 9c, heat and thus produce, for example, generate electricity before they can then be obtained as value products, be recycled can and / or be used to recover the electropositive metal.
  • the gaseous constituents 8, for example H2 / H2O / CO / CO2, which may be under pressure may be passed into a second means 10 for converting energy, for example comprising an expander turbine 10a and a generator 10b and a turbine 10c and a generator 10d be used to generate electricity, where, for example, water can be suitably separated, for example, under fe salad a capacitor 11.
  • a second means 10 for converting energy for example comprising an expander turbine 10a and a generator 10b and a turbine 10c and a generator 10d be used to generate electricity
  • water can be suitably separated, for example, under fe salad a capacitor 11.
  • carbon dioxide and / or water may be separated from the gasförmi ⁇ gen ingredients which then the second feed device can be provided 3 via a return 13, for example again.
  • a return (12) and a return alve (12a) and a fourth feed device (12b) to the ers ⁇ th reactor (1) and H 2 and / or H 2 O and / or CO and / or CO 2 gas from the Components are supplied, and these can also be supplied elsewhere, for example in the second reactor (4), again.
  • FIG. 2 A second exemplary embodiment is shown in Figure 2, which differs from the embodiment in Figure 1 by the arrangement of the reactors 1, 4 and the second
  • an electrostatic precipitator 6b is used as the first separator 6.
  • the electrostatic precipitator 6b may also, for example, itself have nozzles for supplying water and / or an aqueous solution and / or suspension of a salt of the electropositive metal.
  • the two turbines (10a; 10c) and two genera tors ⁇ (10b; LOD) instead of the two turbines (10a; 10c) and two genera tors ⁇ (10b; LOD) only one turbine (10a) and a Gene ⁇ rator (10b) is provided.
  • FIG. 3 A third exemplary embodiment of a erfindungsge ⁇ MAESSEN device is shown in Figure 3, in which the gaseous components (8) from the non-illustrated device of Figure 1 and Figure 2 for energy dissipation, examples play by means of a heat exchanger and / or a Tur ⁇ bine, a filter container (6c) with nozzles (5a) for spraying an aqueous solution / suspension of a salt of the electropositive metal such as lithium hydroxide for C0 2 ⁇ laundry pre ⁇ see, then the gas in the dryer (15) is dried and then a Fischer-Tropsch synthesis device (16) is supplied, the higher-value chemical products (17) such as Me ⁇ ethanol or gasoline, etc., can be removed. Over a fifth feed device (14) can be supplied in the synthesis gas missing CO and / or H2 and / or H2O if necessary.
  • the present invention describes a method and a power plant for generating energy, in particular electricity, by means of turbines.
  • the solid and / or liquid combustion products can be removed by means of aqueous suspensions / solutions, which allows a simple reaction.
  • Salt solutions / suspensions are doing so hot that they can operate ⁇ additionally via a heat exchanger, a steam turbine.
  • the present invention provides an effective method of generating energy.
  • the process sequence is made possible by the high energy density of the electropositive metals.
  • In sum can be operated practically zero emissions of an inventive Vorrich ⁇ tung, for example, a power plant, in which all products are recycled Kgs ⁇ NEN.
  • Such a power plant is emission-free when operating with H 2 0.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Energie, wobei ein elektropositives Metall, das ausgewählt ist aus Alkali-, Erdalkalimetallen, Aluminium und Zink, sowie Mischungen und/oder Legierungen derselben, verdüst und/oder zerstäubt und mit einem Reaktionsgas, das Kohlendioxid und/oder Wasser umfasst, verbrannt wird, wobei die reagierte Mischung von Reaktionsgas und elektropositivem Metall mit Wasser und/oder einer wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls vermischt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Beschreibung
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
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeu¬ gung von Energie, wobei ein elektropositives Metall, das aus¬ gewählt ist aus Alkali-, Erdalkalimetallen, Aluminium und Zink, sowie Mischungen und/oder Legierungen derselben, verdüst und/oder zerstäubt und mit einem Reaktionsgas, das Kohlendioxid und/oder Wasser umfasst, verbrannt wird, wobei die reagierte Mischung von Reaktionsgas und elektropositivem Metall mit Wasser und/oder einer wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls vermischt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens .
Gewöhnliche GUD-Kraftwerke verbrennen derzeit fossile Kraft- Stoffe. Indirekt erfolgt die Verbrennung der fossilen Kraft¬ stoffe auch in üblichen IGCC- (integrated gasification
combined cycle) Kraftwerken, obwohl auf die Gasturbine bevor¬ zugt nur H2, ggf- CO oder deren Mischung (Syngas) kommt. Durch die Notwendigkeit zur Verringerung der Kohlendioxid¬ emission werden in letzter Zeit verschiedene Möglichkeiten zur Erzeugung von Energie aus alternativen Ressourcen diskutiert . In der DE102008031437.4 wird beschrieben, wie mit Alkalimetallen vollständig rezyklierbare Energiekreisläufe darge¬ stellt werden können. Diese wurden in der WO2012/038330 und der WO2013/156476 detaillierter ausgearbeitet. Die Verbrennung von elektropositiven Metallen, wie Lithium, Natrium, Kalium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium oder auch Aluminium oder Zink ist neben Luft auch in Kohlendioxid (C02) oder Wasser (H20) möglich. Dabei werden die chemischen Grundstoffe Kohlenmonoxid (CO) oder Wasserstoff (H2) gebil¬ det .
Exemplarisch ist diese Verbrennung für Lithium in den folgen- den Reaktionsgleichungen dargestellt.
Li + C02 ->■ ^ Li2C03 + ^ CO - 270 kJ
Li + H20 ->■ LiOH + H H2 - 202 kJ
Jede der Reaktionen kann für sich genutzt werden, um in einem GUD (Gas- und Dampf- (Kraftwerk) ) ähnlichen Kraftwerksbetrieb, die maximal mögliche thermische Energie im Sinne einer Rück- verstromung an einer Gasturbine bzw. zusätzlich an zwei daran gekoppelten Dampfturbinen zu nutzen. Es besteht jedoch ein Bedarf, aus elektropositiven Metallen wie Alkalimetallen als rezyklierbaren Energieträger Energie, insbesondere elektrische Energie, mit gewöhnlichen Komponen¬ ten wie Dampfturbinen oder Expandern aus Gasturbinen effektiv zu gewinnen. Die entstanden Wertstoffe CO oder H2, etc., kön- nen dabei beispielsweise chemisch genutzt werden. In Summe könnte hierbei dann eine emissionsfreie Anlage erzielt wer¬ den .
Im Folgenden werden Kraftwerksanlagen beschrieben, die eine effektive Rückverstromung der in elektropositiven Metallen gespeicherten Energie ermöglichen können oder die die im Ver- brennungsprozess erzeugten Wertstoffe einer chemischen Verwertung zuführen können. Die Erfinder haben hierbei herausgefunden, dass eine effektive Reaktionsführung und verbesserte Ausbeute in energetischer Hinsicht erzielt werden können, wenn einem Reaktionsgemisch aus einem Reaktionsgas umfassend Kohlendioxid und/oder Wasser und einem elektropositiven Metall bei oder nach der Reaktion Wasser und/oder eine wässrige Lösung und/oder Suspension eines Salzes eines elektropositi- ven Metalls zugeführt wird.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung von Energie, wobei ein elektropo- sitives Metall, das ausgewählt ist aus Alkali-, Erdalkalime¬ tallen, Aluminium und Zink, sowie Mischungen und/oder Legierungen derselben, verdüst und/oder zerstäubt und mit einem Reaktionsgas, das Kohlendioxid und/oder Wasser umfasst, ver- brannt wird, die reagierte Mischung von Reaktionsgas und elektropositivem Metall mit Wasser und/oder einer wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls vermischt wird, die mit Wasser und/oder der wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls vermischte Mischung in feste und/oder flüssige Be¬ standteile einerseits und gasförmige Bestandteile anderer¬ seits getrennt wird, und die Energie der festen und/oder flüssigen Bestandteile einerseits und der gasförmigen Be¬ standteile andererseits zumindest teilweise umgewandelt wird, wobei die Vermischung der reagierten Mischung von Reaktionsgas und elektropositivem Metall mit Wasser und/oder einer wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls durch Verdüsen und/oder Zerstäuben von flüssigem oder gasförmigem Wasser und/oder einer wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls in die reagierte Mischung erfolgt.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfin¬ dung eine Vorrichtung zur Erzeugung von Energie, aufweisend: einen ersten Reaktor, in dem ein elektropositives Metall, das ausgewählt ist aus Alkali-, Erdalkalimetallen, Aluminium und Zink, sowie Mischungen und/oder Legierungen derselben, mit einem Reaktionsgas umfassend Kohlendioxid und/oder Wasser re¬ agieren gelassen wird, der derart ausgebildet ist, das Reak- tionsgas umfassend Kohlendioxid und/oder Wasser mit dem elektropositiven Metall zu reagieren;
mindestens eine erste Verdüsungseinrichtung und/oder Zerstäubungseinrichtung zum Verdüsen und/oder Zerstäuben des elektropositiven Metalls, die derart ausgebildet ist, das elektro- positive Metall in den ersten Reaktor zu verdüsen und/oder zu zerstäuben;
mindestens eine erste Zuführeinrichtung für das elektroposi- tive Metall, die derart ausgebildet ist, das elektropositive Metall der mindestens einen ersten Verdüsungseinrichtung und/oder Zerstäubungseinrichtung zuzuführen;
mindestens eine zweite Zuführeinrichtung für Reaktionsgas um¬ fassend Kohlendioxid und/oder Wasser, die derart ausgebildet ist, dem ersten Reaktor das Reaktionsgas umfassend Kohlendio¬ xid und/oder Wasser zuzuführen;
einen zweiten Reaktor, in dem die reagierte Mischung von Reaktionsgas und elektropositivem Metall mit Wasser und/oder einer wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls vermischt wird, der derart ausgebil¬ det ist, die reagierte Mischung von Reaktionsgas und elektro¬ positivem Metall mit Wasser und/oder der wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls zu vermischen;
mindestens eine zweite Verdüsungseinrichtung und/oder Zerstäubungseinrichtung zum Verdüsen und/oder Zerstäuben von Wasser und/oder der wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls, die derart ausgebil¬ det ist, Wasser und/oder die wässrige Lösung und/oder Suspen- sion eines Salzes des elektropositiven Metalls in den zweiten Reaktor zu verdüsen und/oder zu zerstäuben;
mindestens eine dritte Zuführeinrichtung für Wasser und/oder eine wässrige Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls, die derart ausgebildet ist, der mindestens einen zweiten Verdüsungseinrichtung Wasser
und/oder die wässrige Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls zuzuführen;
eine erste Trenneinrichtung, in der die mit Wasser und/oder der wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls vermischte Mischung in feste
und/oder flüssige Bestandteile einerseits und gasförmige Be¬ standteile andererseits getrennt wird, die derart ausgebildet ist, die mit Wasser und/oder der wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls ver- mischte Mischung in feste und/oder flüssige Bestandteile einerseits und gasförmige Bestandteile andererseits zu tren¬ nen; mindestens eine erste Einrichtung zur Umwandlung von Energie, die derart ausgebildet ist, die Energie der festen und/oder flüssigen Bestandteile zumindest teilweise umzuwandeln; und mindestens eine zweite Einrichtung zur Umwandlung von Energie auf, die derart ausgebildet ist, die Energie der gasförmigen Bestandteile zumindest teilweise umzuwandeln.
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 Beschrei- bung dienen sie der Erklärung von Konzepten und Prinzipien der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten 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 ausgeführt ist, jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt schematisch eine erste beispielhafte Ausfüh- rungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form eines gekoppelten GUD-Alkalikraftwerks zur Erzeugung von Elektrizität mit einem Zyklon zur Abtrennung der gasförmigen Produkte.
Figur 2 stellt schematisch eine zweite beispielhafte Ausfüh- rungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form eines gekoppelten GUD-Alkalikraftwerks zur Erzeugung von Elektrizität mit einem Elektroabscheider dar zur Abtrennung der gasförmigen Produkte. Figur 3 zeigt schematisch eine dritte beispielhafte Ausfüh¬ rungsform eines Alkalikraftwerks mit angeschlossener Fischer- Tropsch Synthese und einem C02~Scrubber, das einer IGCC-An- lage ähnlich sein kann. Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß einem Aspekt ein Verfahren zur Erzeugung von Energie, wobei ein elektropositi- ves Metall, das ausgewählt ist aus Alkali-, Erdalkalimetal- len, Aluminium und Zink, sowie Mischungen und/oder Legierungen derselben, verdüst und/oder zerstäubt und mit einem Reaktionsgas, das Kohlendioxid und/oder Wasser umfasst, verbrannt wird, die reagierte Mischung von Reaktionsgas und elektropo- sitivem Metall mit Wasser und/oder einer wässrigen Lösung und/oder wässrigen Suspension eines Salzes des elektropositi- ven Metalls vermischt wird, die mit Wasser und/oder der wäss¬ rigen Lösung und/oder wässrigen Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls vermischte Mischung in feste
und/oder flüssige Bestandteile einerseits und gasförmige Be- standteile andererseits getrennt wird, und die Energie der festen und/oder flüssigen Bestandteile einerseits und der gasförmigen Bestandteile andererseits zumindest teilweise um¬ gewandelt wird, wobei die Vermischung der reagierten Mischung von Reaktionsgas und elektropositivem Metall mit Wasser und/oder einer wässrigen Lösung und/oder wässrigen Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls durch Verdüsen von flüssigem und/oder gasförmigem Wasser und/oder einer wässrigen Lösung und/oder wässrigen Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls in die reagierte Mischung erfolgt.
In der vorliegenden Erfindung betrifft der Bezug auf eine wässrige Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektro¬ positiven Metalls einen Bezug auf eine wässrige Lösung eines Salzes des elektropositiven Metalls und/oder eine wässrige Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls.
Eine zumindest teilweise Umwandlung der Energie der festen und/oder flüssigen Bestandteile einerseits und der gasförmigen Bestandteile andererseits umfasst jegliche zumindest teilweise Umwandlung der bei der Reaktion von elektropositi¬ vem Metall und Reaktionsgas sowie der Vermischung mit Wasser und/oder einer wässrigen Lösung und/oder wässrigen Suspension eines Hydroxids des elektropositiven Metalls freigesetzten und/oder vorhandenen Energie, beispielsweise thermische und/oder kinetische Energie, in eine weitere Energieform z.B. Strom. Beispielsweise kann die Energie in thermische Energie eines anderen Mediums wie Wasser in beispielsweise einem Wär- metauscher oder in elektrische Energie umgewandelt werden. Die Menge der umgewandelten Energie kann hierbei von verschiedenen Faktoren wie Wirkungsgraden der verwendeten Einrichtungen zur Umwandlung, ggf. Energieverlusten im System, der Steuerung der Reaktion und der Stoffströme, etc., abhän- gen.
Das elektropositive Metall ist gemäß bestimmten Ausführungs¬ formen ausgewählt aus Alkalimetallen, bevorzugt Li, Na, K, Rb und Cs, Erdalkalimetallen, bevorzugt Mg, Ca, Sr und Ba, AI und Zn, sowie Gemischen und/oder Legierungen derselben. In bevorzugten Ausführungsformen ist das elektropositive Metall ausgewählt aus Li, Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba und Zn, und beson¬ ders bevorzugt ist das elektropositive Metall Li, Na, K, Ca oder Mg. Auch sind Mischungen und/oder Legierungen des elekt- ropositiven Metalls möglich.
Das Reaktionsgas umfasst Kohlendioxid und/oder Wasser, um die Reaktion von Kohlendioxid und/oder Wasser und dem elektropo- sitiven Metall zu ermöglichen, wobei bevorzugt keine weiteren Gase im Reaktionsgas sind, die mit dem elektropositiven Me¬ tall unter den Verfahrensbedingungen reagieren, beispielsweise also Edelgase oder andere inerte Gase, beispielsweise Stickstoff unter entsprechenden Bedingungen, jedoch kein oder möglichst wenig Sauerstoff. Bevorzugt umfasst das Reaktions- gas mehr als 50 Vol.% Kohlendioxid und/oder Wasser, weiter bevorzugt mehr als 75 Vol.% Kohlendioxid und/oder Wasser, be¬ sonders bevorzugt mehr als 90 Vol.% Kohlendioxid und/oder Wasser und insbesondere mehr als 95 Vol.% Kohlendioxid und/oder Wasser. Es kann hierbei gemäß bestimmten Ausfüh- rungsformen das Reaktionsgas nur Wasser oder nur Kohlendioxid oder eine Mischung aus Wasser und Kohlendioxid, die geeignet eingestellt werden kann -beispielsweise im Hinblick auf eine Fischer-Tropsch Synthese, umfassen. Gemäß bestimmten Ausfüh- rungsformen besteht das Reaktionsgas aus Kohlendioxid
und/oder Wasser, abgesehen von unvermeidbaren Verunreinigungen, die sich beispielsweise bei der Abtrennung von Kohlendi¬ oxid und/oder Wasser aus Luft und/oder Abgas, durch Direkt- einspritzung von Wasser oder Rauchgas oder auf andere Weise, ergeben können. Bei Reaktionsgasen, bei denen das neben Kohlendioxid und/oder Wasser vorhandene Gas mit dem elektroposi- tiven Metall reagieren kann (z.B. O2, CO2) , beispielsweise bei einer Abtrennung von Kohlendioxid und/oder Wasser aus Luft oder Abgas zur Herstellung des Reaktionsgases, sind An¬ teile von Kohlendioxid und/oder Wasser von > 90 Vol.%, insbe¬ sondere > 95 Vol.% bevorzugt.
Das Verdüsen und/oder das Zerstäuben des elektropositiven Metalls sind erfindungsgemäß nicht besonders beschränkt und können auf geeignete Weise erfolgen, beispielsweise durch üb¬ liche Düsen bzw. Zerstäuber, aber auch durch Verdüsen/Zer- stäuben durch offenporige Strukturen wie einen Porenbrenner. Auch können sowohl ein Zerstäuben wie auch ein Verdüsen des elektropositiven Metalls, beispielsweise durch verschiedene Zuführeinrichtungen mit Düsen bzw. Zerstäubern, in den Reaktionsraum hinein stattfinden. So ist beispielsweise für die Erdalkalimetalle, insbesondere Ca und/oder Mg, ein Zerstäuben als Pulver gemäß bestimmten Ausführungsformen bevorzugt.
Erfindungsgemäß muss die reagierte Mischung von Reaktionsgas und elektropositivem Metall vor dem Vermischen mit Wasser und/oder einer wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls nicht vollständig rea¬ giert sein, sondern es kann auch noch eine Reaktion beim Vermischen oder danach stattfinden.
Die Reaktion von elektropositivem Metall mit dem Reaktionsgas kann also vor dem Vermischen mit Wasser und/oder einer wäss- rigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls vollständig abgelaufen sein oder nicht, es kann also auch noch zu einer Reaktion von elektropositivem Metall mit Wasser kommen, so dass, ggf. zusätzlich, Wasser- Stoff entstehen kann, welcher dann im System verbleiben kann bzw. mit den gasförmigen Produkten abgetrennt werden kann.
Das Salz in der wässrigen Lösung und/oder Suspension zum Ver- mischen ist erfindungsgemäß nicht besonders beschränkt. Be¬ vorzugt entspricht das elektropositive Metall im Salz dem bei der Reaktion eingesetzten elektropositiven Metall. Das Anion in dem Salz ist nicht besonders beschränkt, ist bevorzugt je¬ doch ein Carbonat, Hydrogencarbonat und/oder Hydroxid. So ist bei einem Reaktionsgas umfassend Kohlendioxid ein Carbonat und/oder Hydrogencarbonat, je nach Löslichkeit des Salzes, bevorzugt, wohingegen bei einem Reaktionsgas umfassend Wasser ein Hydroxid bevorzugt ist. Jedoch kann auch ein Salz verwendet werden, das löslicher in Wasser als das entsprechende Carbonat, Hydrogencarbonat und/oder Hydroxid ist, wobei dann jedoch auch das Anion dieses Salzes im System verbleibt und ggf. abgetrennt werden muss.
Es ist erfindungsgemäß nicht ausgeschlossen, dass die wässri- ge Lösung und/oder Suspension des Salzes des elektropositiven Metalls neben dem Salz und Wasser weitere Bestandteile auf¬ weist, beispielsweise verschiedene Zusätze zur Stabilisierung der Lösung/Suspension, insbesondere Entschäumer oder andere Zusätze wie Kristallisationshilfsmittel zur Einstellung be- stimmter Produkteigenschaften (Morphologie) .
Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann eine Verbrennung von elektropositivem Metall, z.B. Lithium, beispielsweise derart in einem Reaktionsgas umfassend Wasser und/oder Kohlendioxid erfolgen, dass die Menge an Wasser und/oder Kohlendioxid so gewählt wird, dass sich der Brenner insgesamt nicht über¬ hitzt. Dazu kann, wie auch in DE102014203039.0 beschrieben ein Ventil integriert sein, das den Wassergehalt und/oder Kohlendioxidgehalt beim Verbrennen regulieren kann. Damit kann beispielsweise auch ermöglicht werden, dass eine Strom¬ erzeugung in einer Turbine beispielsweise mit reinem Wasserstoff mit integrierter Wasserverdünnung gefahren werden kann. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist das elektropositive Metall mit dem Reaktionsgas vor dem Vermischen mit Wasser und/oder einer wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls abreagiert, d.h. das elektropositive Metall ist im Wesentlichen quantitativ, be¬ vorzugt quantitativ, mit dem Reaktionsgas reagiert, um die Bildung von, ggf. zusätzlichem bei der Verwendung von Wasser als Reaktionsgas, Wasserstoff zu vermeiden. Die Verwendung von einem Überschuss von Reaktionsgas, insbesondere einem Überschuss von Kohlendioxid und/oder Wasser, zum Abreagieren des elektropositiven Metalls ist gemäß bestimmten Ausführungsformen bevorzugt.
Die Vermischung mit Wasser und/oder einer wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls kann durch Verdüsen von flüssigem oder gasförmigem Wasser und/oder durch Verdüsen und/oder Zerstäuben einer wässrigen Lösung und/oder Suspension/wässrigen Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls auf geeignete Weise erfolgen, wobei die Art des Verdüsens/Zerstäubens nicht besonders be¬ schränkt ist. Gemäß bestimmten Ausführungsformen erfolgt die Verdüsung/Zerstäubung in einer solchen Weise, dass das reagierte Reaktionsgas mit Wasser und/oder der Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls so weit wie möglich vollständig besprüht wird. Dies kann beispiels¬ weise durch eine oder mehrere Düsen/Zerstäuber erfolgen.
Durch eine geeignete Verbindung der Vermischung der reagierten Mischung von Reaktionsgas und elektropositivem Metall mit Wasser und/oder einer wässrigen Lösung und/oder wässrigen Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls einerseits mit der Trennung der gasförmigen von den festen
und/oder flüssigen Bestandteilen andererseits kann gemäß bestimmten Ausführungsformen eine Anreicherung der festen und/oder flüssigen Bestandteile derart gesteuert werden, dass diese auf der Trennvorrichtung angereichert werden und die
Hydrolyse/Abtrennung der erzeugten Feststoffe, beispielsweise Hydroxide und/oder Carbonate bzw. ggf. Hydrogencarbonate, lo- kalisiert werden kann, so dass das Verdüsen/Zerstäuben gezielt eingestellt werden kann.
Das Verdüsen und/oder das Zerstäuben des Wassers und/oder der wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls sind erfindungsgemäß nicht besonders be¬ schränkt und können auf geeignete Weise erfolgen, beispiels¬ weise durch übliche Düsen bzw. Zerstäuber. So kann das Wasser beispielsweise als Flüssigkeit oder Gas, bevorzugt als Flüs- sigkeit verdüst werden. Die wässrige Lösung eines Salzes des elektropositiven Metalls kann ebenfalls auf geeignete Weise verdüst werden, wohingegen die wässrige Suspension des Salzes des elektropositiven Metalls je nach Feststoffgehalt der Sus¬ pension verdüst oder zerstäubt werden kann. Durch die
Verdüsung/Zerstäubung einer wässrigen Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls kann ein guter Wärmetransport gewährleistet werden, ein Feststoffanteil ist also günstig. Ein höherer Feststoffanteil/Feststoffgehalt in der wässrigen Suspension ist gemäß bestimmten Ausführungsformen also bevor- zugt, wobei jedoch ein geeignetes Versprühen bzw. Zerstäuben zu gewährleisten ist. Der Feststoffanteil kann je nach Reaktionssystem und Vorrichtung geeignet eingestellt werden. Es ist erfindungsgemäß nicht ausgeschlossen, dass Wasser flüssig und gasförmig verdüst wird und zugleich eine wässrige Lösung eines Salzes des elektropositiven Metalls verdüst wird und eine wässrige Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls verdüst und/oder zerstäubt wird, aber das Einbringen von Wasser, wässriger Lösung und/oder wässriger Suspension kann auch auf andere Weise kombiniert werden, beispielsweise durch Verdüsen von Wasser und einer wässrigen Lösung eines Salzes des elektropositiven Metalls.
Durch die Vermischung mit Wasser und/oder einer wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls kann ggf. aus den Reaktionsprodukten, beispielsweise Carbonaten, weiter ein Hydroxid des beim Verbrennen reagierten elektropositiven Metalls erzeugt werden. Das Reaktions¬ produkt aus der Verbrennung, d.h. Carbonat und/oder Hydrogen- carbonat und/oder Hydroxid kann durch das Wasser und/oder die wässrige Lösung und/oder Suspension eines Salzes eines elektropositiven Metalls einfach abgetrennt werden, beispielswei¬ se als Suspension bzw. in Lösung. Bei dieser Vermischung kann zudem ggf. weitere Energie durch Bildung des Salzes freige¬ setzt werden, welche zusätzlich zumindest teilweise bei¬ spielsweise in thermische und/oder elektrische Energie umge¬ wandelt werden kann neben der bereits durch die Reaktion des elektropositiven Metalls mit dem Reaktionsgas vorhandenen Energie. Bei den Reaktionen entsteht neben der Reaktionswärme auch Druck, beispielsweise durch Verdampfung von Wasser, der ebenfalls genutzt werden kann. Daneben kann auch Hydratati¬ onsenergie und/oder Gitterenergie freigesetzt werden. So kann beispielsweise bei der Abscheidung des festen Ab- brandproduktes L12CO3 bei einem Verbrennen von Li als elek- tropositivem Metall bei einem zusätzlich Eindosieren von Wasser, beispielsweise in einem Abscheidezyklon, zusätzlich die Gitterenergie gewonnen werden, wohingegen bei dem
Abbrandprodukt LiOH, welches gut wasserlöslich ist, bei¬ spielsweise die Hydrationsenergie frei werden kann (Lithium - 509 kJ/mol) .
Bei der Hydrolyse des Carbonats und/oder Hydrogencarbonats kann gemäß bestimmten Ausführungsformen also neben der
Hydrolyseenergie zudem noch die Hydratationsenergie des elektropositiven Metalls und/oder Gitterenergie freiwerden, und bei der Herstellung von Hydroxiden kann beispielsweise Hydratationsenergie freigesetzt werden, oder die Hydrolyse kann auf einen ersten und einen zweiten Reaktor zur besseren Reaktionssteuerung verteilt werden. Dies hängt hierbei von den verwendeten elektropositiven Metallen und dem verwendeten Reaktionsgas ab. Bei einer Zudosierung von Wasser und/oder einer wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls kann zudem bereits in einer ersten Trenneinrichtung eine Lösung oder Suspension eines Salzes, beispielsweise eine LiOH-Lösung/Suspension, abgeschieden werden, welche als Wertprodukt verkauft oder im vorliegenden Verfahren wieder eingesetzt werden kann. Bei Verwendung von Kohlendioxid im Reakti¬ onsgas können aber auch oder nur Carbonate und/oder Hydrogen- carbonate in Lösung und/oder Suspension, beispielsweise eine Li2C03-Suspension oder Natriumhydrogencarbonatsuspension und/oder -lösung, abgeschieden und abgetrennt werden.
Der Schritt des Vermischens mit Wasser und/oder einer wässri- gen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls hat also mehrere Vorteile:
a) Die Temperatur im System kann auf einem für die Materialien akzeptablen Level gehalten werden.
b) Das Wasser verdampft und erhöht so den Eingangsdruck bei einer nachfolgenden Energieerzeugung aus den gasförmigen Bestandteilen, beispielsweise unter Verwendung einer Turbine, z.B. Gas-, Dampf- und/oder Expanderturbine. Analog einer Dampfturbine stellt das verdampfte Wasser somit den „mechanischen" Energietransport für die Turbine bereit. c) Der vorgeschaltete erste Reaktor bzw. Brenner zur Verbrennung von elektropositivem Metall und Reaktionsgas, bei¬ spielsweise Li oder Mg und H2O und/oder CO2, kann schwä¬ cher ausgelegt werden, da bei der Hydratation zusätzliche Energie freigesetzt wird, was weiterhin materialschonend für den ersten Reaktor ist.
d) Das verdüste Wasser kann das entstehende Hydroxid und/oder Carbonat und/oder Hydrogencarbonat des elektropositiven Metalls, beispielsweise eines Alkalimetalls wie Lithium, aus einer Trenneinrichtung wie einem Zyklon auswaschen, so dass die entstehenden bzw. abzutrennenden gasförmigen Bestandteile, beispielsweise H2/H20 und/oder CO/CO2/H2O, weitgehend und bevorzugt vollständig partikelfrei auf eine Turbine geleitet werden können. Die Abscheidung mit einer Flüssigkeit ist hierbei sehr effektiv, wie auch aus den nachfolgenden beispielhaften Löslichkeiten von
Lithiumhydroxid in Wasser ersichtlich ist, wobei für höhe¬ re Temperaturen, die im Reaktor vorliegen können und be- vorzugt zur Erzeugung von genügend Dampf zum Betreiben der Turbine auch vorliegen, keine Angaben gemacht sind.
Löslichkeiten von Lithiumhydroxid im Wasser (keine Angabe für höhere Temperaturen)
12.7 g / 100 ml (0 °C)
12.8 g / 100 ml (20 °C)
17.5 g / 100 ml (100 °C)
e) Die Anlage/Vorrichtung kann so gefahren werden, dass die nach der ersten Trenneinrichtung austretende Hydroxid- Lösung/Suspension, welche beispielsweise unter Druck stehen kann, die für eine Energieumwandlung, beispielsweise unter Zuhilfenahme eines Wärmetauschers zur Dampferzeu¬ gung, notwendige Temperatur besitzt, so dass dann auch beispielsweise eine Dampfturbine betrieben werden kann. Optional kann eine solche zweite Dampfturbine auch an einen zusätzlichen Antriebsstrang der ersten Turbine, die mit den gasförmigen Bestandteilen betrieben wird, beispielsweise der Gasturbine, gekoppelt sein.
f) Das entstehende Gasgemisch, beispielsweise umfassend
H2 / H2O und/oder CO/ CO2 / H2O , enthält keinen Sauerstoff und ist daher nicht korrosiv.
g) Überschüssiges H2O und/oder CO2 kann in den Prozess zu¬ rückgeführt werden, da weitere Bestandteile gut abgetrennt werden können.
h) Die in den exothermen Reaktionen freigesetzte Energie kann bei der Trennung in feste und/oder flüssige Bestandteile einerseits und gasförmige Bestandteile andererseits, bei¬ spielsweise an Kondensatoren in einem Zyklon oder in anderen Trenneinrichtungen abgegeben werden und die abgegebene Niedertemperaturwärme kann zum Vorheizen bzw. als Fernwärme eingesetzt werden. Eine solche Abwärme kann beispiels¬ weise auch aus den gasförmigen Bestandteilen erhalten werden .
i) Eine als Flüssigkeit entnommene Hydroxidlösung, beispiels- weise Alkalihydroxidlösung, kann vielfältige weitere Auf¬ gaben übernehmen. Auch kann aus dieser wieder auf geeignete Weise das elektropositive Metall rückgewonnen werden. So ergeben sich beispielsweise für Li über eine L 12CO3 - Rückführung in LiCl, wie z.B. in US20130001097A1 angegeben, und eine anschließende Elektrolyse zu Li vollständig rezyklierbare Energiekreisläufe. Bei Verwendung von bei¬ spielsweise Ca als elektropositives Metall kann entstehen- de Ca (OH) 2 zur Entschwefelung herkömmlicher fossiler
Kraftwerke dienen.
Das Salz des elektropositiven Metalls ist nicht besonders be¬ schränkt und kann eines oder mehrere der obigen elektroposi- tiven Metalle enthalten. Das elektropositive Metall im Salz kann sich von dem reagierenden bei der Reaktion des elektropositiven Metalls und des Reaktionsgases unterscheiden oder das gleiche sein. Bevorzugt ist das elektropositive Metall des Salzes dasselbe, das mit dem Reaktionsgas reagieren ge- lassen wird, um nicht mehrere verschiedene elektropositive Metalle in den erzeugten Produkten vorliegen zu haben, die dann ggf. aufwändig getrennt werden müssen. Eine Ausnahme hierzu bildet, wenn im Verfahren sogenannte Doppelsalze her¬ gestellt werden sollen.
Die zumindest teilweise Umwandlung von Energie ist nicht be¬ sonders beschränkt und kann beispielsweise die Umwandlung in thermische und/oder elektrische Energie umfassen. Gemäß be¬ stimmten Ausführungsformen wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zumindest elektrische Energie hergestellt.
Eine Abtrennung von CO2 und/oder H2O aus den gasförmigen Bestandteilen, welche gemäß bestimmten Ausführungsformen erfol- gen kann, ist nicht besonders beschränkt und kann auf geeig¬ nete Weise erfolgen. Beispielsweise kann Wasser und/oder Kohlendioxid zusammen mit überschüssigem Wasser als Wasser oder wässrige Lösung abgetrennt, beispielsweise kondensiert, wer¬ den. Auch ist beispielsweise eine Abtrennung von Wasser und/oder Kohlendioxid durch Auskondensieren denkbar. Ggf. können Wasser und/oder Kohlendioxid auch in die Umwelt abge¬ lassen werden, z.B. unter ökonomischen Gesichtspunkten. Das Verdüsen und/oder Zerstäuben von flüssigem und/oder gasförmigem Wasser und/oder einer wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls ist erfindungsgemäß hinsichtlich der Mengen an Wasser und/oder wässri- ger Lösung und/oder Suspension des Salzes des elektropositi¬ ven Metalls nicht besonders beschränkt. Gemäß bestimmten Aus¬ führungsformen wird die Temperatur und/oder die Menge des Wassers und/oder der wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls so eingestellt, dass die Reaktionswärme aus der exothermen Reaktion von Reaktionsgas und elektropositiven Metall auf geeignete Weise der¬ art abgeführt wird, dass die Vorrichtung für die Reaktion nicht zu sehr beansprucht wird bzw. die mechanische und ther¬ mische Energieausbeute maximiert wird.
Gemäß bestimmten Ausführungsformen erfolgt die Trennung in feste und/oder flüssige Bestandteile einerseits und gasförmi¬ ge Bestandteile andererseits durch einen Zyklon und/oder Filterplatten und/oder Elektrofilter . Eine Abtrennung im Zyklon ist beispielsweise in DE 102014203039.0 beschrieben. Es kann beispielsweise auch eine Trennung durch einen Zyklon erfolgen, in dem Filterplatten oder mindestens ein Elektrofilter vorgesehen sind. Der Zyklon, die Filterplatten und/oder der Elektrofilter sind erfindungsgemäß nicht besonders beschränkt und können auf geeignete Weise vorgesehen sein. Hierbei kann ein Zyklonreaktor auch als Reaktor für die Verdüsung des Wassers oder der wässrigen Lösung eines Salzes des elektroposi¬ tiven Metalls dienen, d.h. Wasser kann beispielsweise auch in den Zyklon eindosiert werden zusätzlich zu zuvor zugedüstem Wasser und/oder wässriger Suspension/Lösung. Als Elektrofil- ter kann beispielsweise ein hocheffizienter, z.B. waschbarer Elektrofilter aus beispielsweise Platten oder Drähten dienen, in dem beispielsweise auch Düsen zum Einbringen von Wasser vorhanden sein können.
Durch die geeignete Verbindung der Vermischung der reagierten Mischung von Reaktionsgas und elektropositivem Metall mit Wasser und/oder einer wässrigen Lösung und/oder wässrigen Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls einerseits mit der Trennung der gasförmigen von den festen
und/oder flüssigen Bestandteilen andererseits durch einen Zyklon und/oder Filterplatten und/oder Elektrofilter kann ge- maß bestimmten Ausführungsformen eine Anreicherung der festen und/oder flüssigen Bestandteile derart gesteuert werden, dass diese auf der Trennvorrichtung angereichert werden und die Hydrolyse der erzeugten Nitride lokalisiert werden kann, so dass das Verdüsen/Zerstäuben gezielt eingestellt werden kann.
So können beispielsweise durch den Zyklon die festen Bestand¬ teile im Außenbereich des Zyklons bzw. auch auf einem Plattenfilter angereichert werden, sodass die Hydrolyse sehr ge¬ zielt erfolgen kann.
Die zumindest teilweise Umwandlung der Energie aus den festen und/oder flüssigen Bestandteilen, welche beispielsweise Temperaturen von 300 °C oder mehr haben können, kann gemäß bestimmten Ausführungsformen unter Zuhilfenahme mindestens eines Wärmetauschers erfolgen. Dieser kann dann beispielswei¬ se thermische Energie bereitstellen. Es ist auch möglich, dass im Wärmetauscher beispielsweise Dampf erzeugt wird, der beispielsweise eine Turbine und einen Generator antreibt, um elektrische Energie zu erzeugen. Es ist auch möglich, dass unter Zuhilfenahme des Wärmetauschers sowohl thermischer Energie als auch elektrische Energie erzeugt werden. Die thermische Energie kann beispielsweise zum Vorheizen des elektropositiven Metalls und/oder des Reaktionsgases vor der Reaktion dienen, so dass beispielsweise das elektropositive Metall auch flüssig zur Verfügung gestellt werden kann, und/oder zum Vorheizen des Wassers und/oder der wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls, so gewünscht. Die thermische Energie kann aber auch für andere Zwecke wie beispielsweise Fernwärme verwendet wer- den. Die gewonnene elektrische Energie kann auch auf geeigne¬ te Weise verwendet werden, beispielsweise zur Stromversor¬ gung . Das Stoffmengenverhältnis von Wasser, beispielsweise auch in der Lösung und/oder Suspension des Salzes des elektropositi- ven Metalls, zu bei der Verbrennung von Reaktionsgas und elektropositivem Metall entstehendem Carbonat und/oder Hydro- gencarbonat und/oder Hydroxid, ist gemäß bestimmten Ausfüh¬ rungsformen größer als 2 zu 1, bevorzugt größer als 3 zu 1 und besonders bevorzugt größer als 3,5 zu 1. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist das Stoffmengenverhältnis von Wasser, beispielsweise auch in der Lösung und/oder Suspension des Salzes des elektropositiven Metalls, zu bei der Verbrennung von Reaktionsgas und elektropositivem Metall entstehendem Carbonat und/oder Hydrogencarbonat und/oder Hydroxid größer als 10 zu 1, bevorzugt größer als 25 zu 1 und beispielsweise auch größer als 50 zu 1, um genügend gasförmige Bestandteile aus der mit Wasser und/oder der wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls vermischten Mischung zu erhalten und somit die gasförmigen Bestandteile, beispielsweise H2 und/oder CO, und somit Wärme effektiv abführen zu können.
Gemäß bestimmten Ausführungsformen erfolgt die zumindest teilweise Umwandlung der Energie der gasförmigen Bestandteile in elektrische Energie durch mindestens eine Turbine und min¬ destens einen Generator. Die Art der Turbine und des Genera- tors sind hierbei, wie auch oben im Falle des Wärmetauschers, nicht besonders beschränkt. Gemäß bestimmten Ausführungsfor¬ men können mindestens zwei in Strömungsrichtung der gasförmigen Bestandteile hintereinander gelegene Turbinen bei der zumindest teilweisen Umwandlung der Energie verwendet werden, beispielsweise auch eine Expanderturbine und eine Dampfturbi¬ ne. So kann beispielsweise zunächst eine Energieumwandlung mit einer Gasturbine durch die Verbrennung einer Komponente erfolgen und danach die gasförmigen Bestandteile in einer Dampfturbine zur Energieumwandlung verwendet werden, d.h. die gasförmigen Bestandteile durchlaufen hintereinander (der Reihe nach) zwei oder auch mehr Turbinen. Gemäß bestimmten Ausführungsformen wird das elektropositive Metall mit einem Überschuss an Wasser und/oder Kohlendioxid verbrannt. Gemäß bestimmten Ausführungsformen können das überschüssige Wasser und/oder Kohlendioxid nach der Verbren- nung aus den gasförmigen Bestandteilen abgetrennt und zur
Verbrennung zurückgeführt werden, weil es entsprechend vorge¬ wärmt ist.
Es können beispielsweise auch ein Rücklauf und/oder eine Rückführeinrichtung vorgesehen sein, die Wasser und oder Kohlendioxid und/oder CO und oder Wasserstoff nach erfolgter Ab¬ trennung aus den gasförmigen Bestandteilen - beispielsweise auch vor und/oder in einer zweiten Einrichtung zur Umwandlung von Energie - zur Reaktion und/oder ersten Abtrennung zurück- führen. Beispielsweise können diese Gase dem ersten Reaktor (1) und/oder der mindestens einen zweiten Zuführeinrichtung (3) für Reaktionsgas umfassend Kohlendioxid und/oder Wasser und/oder dem zweiten Reaktor (4) und/oder der mindestens einen zweiten Verdüsungseinrichtung und/oder Zerstäubungsein- richtung (5) zum Verdüsen und/oder Zerstäuben von Wasser und/oder der wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls und/oder der mindestens einen dritten Zuführeinrichtung für Wasser und/oder einer wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elek- tropositiven Metalls zugeführt werden.
Der Rücklaufkanal kann hierbei das Verhältnis von H2 (CO) zu eingesetztem H2O (C02) einstellen. Im stationären Zustand kann das Verfahren beispielsweise mit entsprechender Düsen- konzeption praktisch mit nassem CO oder H2 als „Trägergas" laufen. Die Mischungsverhältnisse von rückgeführtem Gas kön¬ nen beispielsweise auch die Temperaturfestigkeit einer Turbi¬ ne, die zumindest teilweise mit den gasförmigen Bestandteilen betrieben wird, bestimmen.
Zusätzlich zur zumindest teilweisen Umwandlung der Energie der gasförmigen Bestandteile kann auch eine chemische Nutzung der entstandenen Gase CO und/oder H2 ermöglicht werden. So kann beispielsweise mit den gasförmigen Bestandteilen, ggf. nach erfolgtem Waschen, beispielsweise zum Auswaschen von CO2, und/oder Trocknen der gasförmigen Bestandteile eine Zu¬ führung zu einer Fischer-Tropsch-Synthesevorrichtung erfol- gen, wo aus dem Synthesegas umfassend CO und H2 höherwerte chemische Produkte wie Methanol, Ethanol, Kohlenwasserstoffe etc. hergestellt werden können. Gegebenenfalls kann hierzu auch H2 und/oder CO und/oder H2O aus externen Quellen zu den gasförmigen Bestandteilen zugeführt werden. Eine Gaswäsche kann beispielsweise mit Wasser und/oder einer Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls, bei¬ spielsweise LiOH, erfolgen.
Im Gegensatz zu aus Kohle oder Erdgas hergestelltem Synthese- gas enthalten die in den obigen Ausführungsformen hergestellten Gase keine Stickstoff- oder schwefelenthaltenen Verunrei¬ nigen wie NH3, HCN, H2S, COS oder Sauerstoff, die sehr auf¬ wändig abgetrennt werden müssen. Als Verunreinigung muss gegebenenfalls nur CO2 abgetrennt werden. Da in der Anlage auch Hydroxid zur Verfügung steht, kann dieses dann zum Waschen von CO2 genutzt werden. Ein derartiger Wäscher ist sehr ef¬ fektiv .
Nach einer ggf. erfolgenden Trocknung der Gase kann ein hoch- reines Synthesegasgemisch mit einstellbarem CO/H2-Verhältnis zur Verarbeitung nach Fischer-Tropsch erhalten werden. Je nach Katalysator sind beispielsweise Methanol oder Kohlenwas¬ serstoffe erhältlich. Vorliegend ist es also gemäß bestimmten Ausführungsformen möglich, ein erfindungsgemäßes Verfahren mit einem Reaktions¬ gas zu betreiben, dass nur CO2 oder H2O enthält, so dass bei einer chemischen Nutzung der gasförmigen Bestandteile die andere Gaskomponente des Synthesegases bereitgestellt werden muss, beispielsweise auch aus einem Zwischenspeicher, wenn eine erfindungsgemäße Vorrichtung wechselweise mit einem Reaktionsgas umfassend H2O und einem Reaktionsgas umfassend CO2 betrieben werden und die entstehenden gasförmigen Be- standteile entsprechend abgetrennt und zwischengespeichert werden .
Es können auch zwei erfindungsgemäße Vorrichtungen mit zwei erfindungsgemäßen Verfahren parallel betrieben werden, wobei in einem Verfahren ein Reaktionsgas umfassend CO2 eingesetzt wird und im anderen ein Reaktionsgas umfassend H2O, und die erzeugten gasförmigen Bestandteile können dann geeignet kombiniert werden für eine Fischer-Tropsch Synthese.
Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann auch ein Verfahren angewendet werden, bei dem das Reaktionsgas ein Gemisch aus Kohlendioxid und Wasser enthält, beispielsweise also ein Ge¬ misch aus Kohlendioxid und Wasser ist, so dass sowohl CO und H2 als gasförmige Bestandteile für ein Fischer-Tropsch Ver¬ fahren entstehen. Hierbei ist jedoch auf eine geeignete Ein¬ stellung der richtigen Synthesegas-Zusammensetzung zu achten.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann also auch ein Ver- fahren durchgeführt werden, dass ähnlich einem Verfahren in einer IGCC-Anlage zu sehen ist, wobei als Brennstoff hier al¬ lerdings das elektropositive Metall verwendet wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfin- dung eine Vorrichtung zur Herstellung von Ammoniak und Energie, aufweisend:
einen ersten Reaktor, in dem ein elektropositives Metall, das ausgewählt ist aus Alkali-, Erdalkalimetallen, und Zink, so¬ wie Mischungen und/oder Legierungen derselben, mit einem Reaktionsgas umfassend Kohlendioxid und/oder Wasser reagieren gelassen wird, der derart ausgebildet ist, das Reaktionsgas umfassend Kohlendioxid und/oder Wasser mit dem elektropositi- ven Metall zu reagieren;
mindestens eine erste Verdüsungseinrichtung und/oder Zerstäu- bungseinrichtung zum Verdüsen und/oder Zerstäuben des elek- tropositiven Metalls, die derart ausgebildet ist, das elekt¬ ropositive Metall in den ersten Reaktor zu verdüsen und/oder zu zerstäuben; mindestens eine erste Zuführeinrichtung für das elektroposi- tive Metall, die derart ausgebildet ist, das elektropositive Metall der mindestens einen ersten Verdüsungseinrichtung und/oder Zerstäubungseinrichtung zuzuführen;
mindestens eine zweite Zuführeinrichtung für Reaktionsgas um¬ fassend Kohlendioxid und/oder Wasser, die derart ausgebildet ist, dem ersten Reaktor das Reaktionsgas umfassend Kohlendio¬ xid und/oder Wasser zuzuführen;
einen zweiten Reaktor, in dem die reagierte Mischung von Reaktionsgas und elektropositivem Metall mit Wasser und/oder einer wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls vermischt wird, der derart ausgebil¬ det ist, die reagierte Mischung von Reaktionsgas und elektro¬ positivem Metall mit Wasser und/oder der wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls zu vermischen;
mindestens eine zweite Verdüsungseinrichtung und/oder Zerstäubungseinrichtung zum Verdüsen und/oder Zerstäuben von Wasser und/oder der wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls, die derart ausge¬ bildet ist, Wasser und/oder die wässrige Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls in den zweiten Reaktor zu verdüsen und/oder zu zerstäuben;
mindestens eine dritte Zuführeinrichtung für Wasser und/oder eine wässrige Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls, die derart ausgebildet ist, der mindestens einen zweiten Verdüsungseinrichtung und/oder Zerstäubungseinrichtung Wasser und/oder die wässrige Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls zuzuführen;
eine erste Trenneinrichtung, in der die mit Wasser und/oder der wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls vermischte Mischung in feste
und/oder flüssige Bestandteile einerseits und gasförmige Be- standteile andererseits getrennt wird, die derart ausgebildet ist, die mit Wasser und/oder der wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls vermischte Mischung in feste und/oder flüssige Bestandteile einerseits und gasförmige Bestandteile andererseits zu tren¬ nen;
mindestens eine erste Einrichtung zur Umwandlung von Energie, die derart ausgebildet ist, die Energie der festen und/oder flüssigen Bestandteile zumindest teilweise umzuwandeln bzw. abzuführen, und
mindestens eine zweite Einrichtung zur Umwandlung von Energie auf, die derart ausgebildet ist, die Energie der gasförmigen Bestandteile zumindest teilweise umzuwandeln bzw. abzuführen.
Darüber hinaus kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß bestimmten Ausführungsformen eine zweite Trenneinrichtung aufweisen, in der aus den gasförmigen Bestandteilen Wasser und/oder Kohlendioxid abgetrennt wird, die derart ausgebildet ist, aus den gasförmigen Bestandteilen Wasser und/oder Kohlendioxid abzutrennen. Diese können dann beispielsweise zur Reaktion zurückgeführt werden.
Der erste Reaktor und der zweite Reaktor sind erfindungsgemäß hinsichtlich deren Aufbaus und Material, etc. nicht besonders beschränkt, solange die entsprechenden Reaktionen darin ablaufen können. Abhängig von der Art, Beschaffenheit (z.B. Temperatur, Druck) und/oder Menge jeweils des Reaktionsgases, des elektropositiven Metalls, des Wassers oder der wässrigen Lösung eines Salzes des elektropositiven Metalls, etc. können diese entsprechend ausgestaltet sein. Ebenso sind die Trenn¬ einrichtungen, Zuführeinrichtungen, Verdüsungseinrichtungen, ggf. Abführeinrichtungen und Rückführeinrichtungen, etc.
nicht besonders beschränkt. Beispielsweise kann der erste Re- aktor eine Brennkammer oder ein Brennrohr sein.
Als Material für den ersten und/oder den zweiten Reaktor, die Trenneinrichtungen, Verdüsungseinrichtungen und/oder Zerstäubungseinrichtungen und/oder ggf. Abführeinrichtungen und/oder ggf- die Zuführeinrichtungen, oder aber auch beispielsweise Vorrichtungen zur Umwandlung von Energie wie Turbinen, die mit Generatoren gekoppelt sind, eignet sich gemäß bestimmten Ausführungsformen beispielsweise ein Material, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Eisen, Chrom, Nickel, Niob, Tantal, Molybdän, Wolfram, Zirkonium und Legierungen dieser Metalle, sowie Stähle wie Edelstahl und Chrom-Nickel-Stahl. Diese Materialien sind bevorzugt für einen Einsatz bei höhe- ren Temperaturen, bei denen die Reaktion mit beispielsweise flüssigem elektropositiven Metall einfacher vonstattengehen kann oder die Reaktionsmischung einfach behandelt werden kann. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann durch die Zufuhr von Wasser und/oder der wässrigen Lösung und/oder Sus- pension eines Salzes des elektropositiven Metalls im zweiten Reaktor eine Herabsetzung der Temperatur des Reaktionsgemisches dergestalt erfolgen, dass die sich in Strömungsrichtung anschließenden Teile einer geringeren Temperatur ausgesetzt sind, so dass diese auch aus weniger temperaturbeständigen Materialien beschaffen sein können.
Als erste Zuführeinrichtung für das elektropositive Metall können beispielsweise Rohre oder Schläuche, oder aber auch Förderbänder, dienen, die beheizt sein können, welche geeig- net, beispielsweise anhand des Aggregatszustands des elektro¬ positiven Metalls, bestimmt werden können. So werden die Erdalkalimetalle, z.B. Mg und Ca, beispielsweise gemäß bestimm¬ ten Ausführungsformen in Partikelform, beispielsweise als Pulver, zugeführt, während Li beispielsweise als Flüssigkeit zugeführt werden kann. Gegebenenfalls kann an die erste Zu¬ führeinrichtung für das elektropositive Metall auch eine wei¬ tere Zuführeinrichtung für ein Gas, optional mit einer Steuereinrichtung wie einem Ventil, angebracht werden, mit dem die Zufuhr des elektropositiven Metalls geregelt werden kann. Ebenso kann die zweite Zuführeinrichtung für das Reaktionsgas als Rohr oder Schlauch, etc., das oder der gegebenenfalls be¬ heizt sein kann, ausgebildet sein, wobei eine geeignete zwei¬ te Zuführeinrichtung geeignet anhand des Zustand des Gases, das ggf. auch unter Druck stehen kann, bestimmt werden kann. Auch können mehrere erste und/oder zweite Zuführeinrichtungen für elektropositives Metall und/oder Reaktionsgas vorgesehen sein. Darüber hinaus kann die dritte Zuführeinrichtung für Wasser und/oder die wässrige Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls als Rohr oder Schlauch, etc., das oder der gegebenenfalls beheizt sein kann, ausge¬ bildet sein, wobei eine geeignete dritte Zuführeinrichtung ebenfalls geeignet anhand des Zustand des Wassers und/oder der wässrige Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls, die ggf. auch unter Druck stehen können, bestimmt werden kann. Auch können mehrere dritte Zuführeinrichtungen für Wasser und/oder die wässrige Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls vorgesehen sein.
Darüber hinaus kann vor oder im ersten Reaktor eine Zündvorrichtung vorgesehen sein, um das Reaktionsgas und/oder das elektropositive Metall zu zünden und so die Reaktion zu star- ten. Die Zündvorrichtung ist hierbei nicht besonders be¬ schränkt, und kann beispielsweise eine Hochspannungsquelle, einen Lichtbogen, etc. umfassen.
Die erste und zweite Verdüsungseinrichtung und/oder Zerstäu- bungseinrichtung sind ebenfalls nicht besonders beschränkt, sofern die jeweiligen Stoffe, d.h. das elektropositive Metall bzw. Wasser und/oder die wässrige Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls, darin verdüst bzw. zerstäubt werden können. Bevorzugt sind sie aus einem Materi- al, dass durch die Stoffe nicht angegriffen wird, beispiels¬ weise eine laugenbeständige Verdüsungseinrichtung und/oder Zerstäubungseinrichtung, falls mit der zweiten
Verdüsungseinrichtung und/oder Zerstäubungseinrichtung eine wässrige Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektro- positiven Metalls verdüst wird. Dies trifft ebenso auf die entsprechenden Zuführeinrichtungen zu. Bevorzugt erfolgt die Verdüsung und/oder Zerstäubung derart, dass die Stoffe, d.h. das elektropositive Metall bzw. Wasser und/oder die wässrige Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls möglichst vollständig in das Reaktionsgas bzw. in die reagierte Mischung eingedüst bzw. zerstäubt werden, was durch entsprechende Konstruktion der Verdüsungseinrichtung und/oder Zerstäubungseinrichtung, die beispielsweise entsprechende Dü¬ sen bzw. Zerstäuber umfasst, erzielt werden kann.
Es ist zudem nicht ausgeschlossen, dass die erste und zweite Zuführeinrichtung sich vor der ersten Verdüsungseinrichtung treffen und das elektropositive Metall zusammen mit dem Reak¬ tionsgas verdüst wird.
Zudem sind in der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Trennein- richtungen nicht besonders beschränkt, sofern in der ersten
Trenneinrichtung eine Trennung in feste und/oder flüssige Bestandteile einerseits und gasförmige Bestandteile anderer¬ seits erzielt werden kann und in der zweiten Trenneinrichtung Kohlendioxid und/oder Wasser abgetrennt werden kann. Die zweite Trenneinrichtung kann hierbei sich auch in der zweiten Einrichtung zur Umwandlung von Energie befinden, und die erste Trenneinrichtung kann sich auch im zweiten Reaktor befinden. Auch können sich der erste und der zweite Reaktor in einem durchgängigen Behälter oder ähnlichem befinden.
Die erste Trenneinrichtung ist erfindungsgemäß nicht beson¬ ders beschränkt, sofern eine Trennung in gasförmige Bestand¬ teile einerseits und feste und/oder flüssige Bestandteile an¬ dererseits gewährleistet werden kann. In der erfindungsgemä- ßen Vorrichtung weist die erste Trenneinrichtung gemäß bestimmten Ausführungsformen einen Zyklon und/oder mindestens eine Filterplatte und/oder mindestens einen Elektrofilter auf. Kombinationen dieser Trenneinrichtungen sind hierbei nicht ausgeschlossen.
Der Zyklon bzw. 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, der auch dem zweiten Reaktor entsprechen kann, beispielsweise in Form eines rotationssymmetrischen Oberteils, einen Separationsbereich, der beispielsweise konisch ausgestaltet ist,
und eine Entspannungskammer, an der mindestens eine Abführvorrichtung für feste und/oder flüssige Bestandteile, bei- spielsweise in Form einer Zellenradschleuse, sowie mindestens eine Abführeinrichtung für gasförmige Bestandteile angebracht sein können, umfassen.
Solche Vorrichtungskomponenten sind beispielsweise üblicher- weise in Zyklonabscheidern vorhanden. Ein erfindungsgemäß verwendeter Zyklonreaktor 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 bei- spielhaften Zyklonreaktors zusammengefasst sein und/oder sich über mehrere Bauteile eines Zyklonreaktors erstrecken. Im Zyklon können sich auch ein oder mehrere Zuführeinrichtungen für Wasser und/oder eine Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls befinden.
Auch die Filterplatten und/oder Elektrofilter, welche Filterrohre umfassen können, sind nicht besonders beschränkt und können beispielsweise auch in Verbindung mit einem Zyklon verwendet werden. Gemäß bestimmten Ausführungsformen können die Filterplatten oder -röhre auch eine Zuführung von Wasser enthalten, um die niedergeschlagen Feststoffe zu hydrolysie- ren bzw. abzuwaschen. Die Filter, Filterplatten und/oder Elektrofilter können wie auch der Zyklon aus den genannten korrosionsbeständigen Werkstoffen hergestellt sein, also beispielsweise ein Material, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Eisen, Chrom, Nickel, Niob, Tantal, Molybdän, Wolfram, Zirkonium und Legierungen dieser Metalle, sowie Stähle wie Edelstahl und Chrom-Nickel-Stahl, umfassen.
Gemäß bestimmten Ausführungsformen weist die mindestens eine erste Einrichtung zur Umwandlung von Energie mindestens einen Wärmetauscher auf. Dieser ist erfindungsgemäß nicht besonders beschränkt und kann beispielsweise auch mit mindestens einer Turbine und mindestens einem Generator zur Erzeugung elektri- scher Energie gekoppelt sein, kann aber auch zusätzlich oder auch nur zur Umwandlung in thermische Energie verwendet wer¬ den . Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zudem gemäß bestimmten Ausführungsformen eine Steuereinrichtung aufweisen, die das Stoffmengenverhältnis von Wasser und/oder der wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls zu bei der Verbrennung von Reaktionsgas und elektro- positivem Metall entstehendem Hydroxid und/oder Carbonat/Hydrogencarbonat durch Steuerung der mindestens einen ersten Zuführeinrichtung für elektropositives Metall und/oder der mindestens einen zweiten Zuführeinrichtung für Reaktionsgas umfassend Kohlendioxid und/oder Wasser und/oder der min- destens einen dritten Zuführeinrichtung für Wasser und/oder der wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls derart einstellt, dass das Stoffmen¬ genverhältnis von Wasser und/oder der wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls zu bei der Verbrennung von Reaktionsgas und elektropositivem Metall entstehendem Carbonat und/oder Hydrogencarbonat und/oder Hydroxid größer als 2 zu 1, bevorzugt größer als 3 zu 1 und besonders bevorzugt größer als 3,5 zu 1 ist. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann die Steuereinrichtung das Stoffmengenverhältnis von Wasser, beispielsweise auch in der Lösung und/oder Suspension des Salzes des elektropositiven Metalls, zu bei der Verbrennung von Reaktionsgas und elektro¬ positivem Metall entstehendem Carbonat und/oder Hydrogencarbonat und/oder Hydroxid auch größer als 10 zu 1, bevorzugt größer als 25 zu 1 und beispielsweise auch größer als 50 zu 1 einstellen, um genügend gasförmige Bestandteile aus der mit Wasser und/oder der wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls vermischten Mischung zu erhalten.
Die Steuereinrichtung kann hierbei beispielsweise über eine Steuerung von Düsen, beispielsweise an oder in den Zuführeinrichtungen bzw. den Reaktoren respektive die Zugabe von elek- tropositivem Metall, Reaktionsgas und/oder Wasser und/oder der wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls steuern, oder auch die Zuführeinrichtungen selbst steuern, beispielsweise durch Steuerung von Pumpen, etc., um das entsprechende Stoffmengenverhältnis ein¬ zustellen .
Gemäß bestimmten Ausführungsformen weist die mindestens eine zweite Einrichtung zur Umwandlung von Energie mindestens eine Turbine und mindestens einen Generator zur Erzeugung von elektrischer Energie auf. Die Turbine und der Generator sind, wie auch oben bei der Kopplung mit dem Wärmetauscher, nicht besonders beschränkt, und es können auch mehrere verschiedene Turbinen zur Anwendung kommen, die an einen oder mehrere Ge- neratoren angeschlossen sind. Gemäß bestimmten Ausführungsformen weist die mindestens eine zweite Einrichtung zur Um¬ wandlung von Energie mindestens zwei in Strömungsrichtung der gasförmigen Bestandteile hintereinander gelegene Turbinen auf .
Aus den gasförmigen Bestandteilen kann jedoch auch mittels eines Wärmetauschers Wärme abgeführt werden, und ein Genera¬ tor ist dann nicht zwangsläufig vonnöten. Auch Kombinationen von Turbinen und Wärmetauschern sind möglich.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die zweite Trenneinrichtung gemäß bestimmten Ausführungsformen derart ausgebildet sein, dass Wasser und/oder Kohlendioxid aus den gas¬ förmigen Bestandteilen abgetrennt wird. In solchen Ausfüh- rungsformen mit einer Kohlendioxid- und/oder Wasserabtrennung kann in der erfindungsgemäßen Vorrichtung weiter eine
Rückführeinrichtung für Kohlendioxid und/oder Wasser aus der zweiten Trenneinrichtung vorgesehen sein, die derart ausgebildet ist, Kohlendioxid und/oder Wasser aus der zweiten Trenneinrichtung der zweiten Zuführeinrichtung für Reaktionsgas umfassend Kohlendioxid und/oder Wasser und/oder dem ers¬ ten Reaktor zuzuführen. Hierdurch können überschüssiges Kohlendioxid und/oder Wasser wieder als Reaktionsgas zur Verfü- gung gestellt werden, so dass das erfindungsgemäße Verfahren noch effektiver durchgeführt werden kann. Das rückgeführte Kohlendioxid und/oder Wasser können gemäß bestimmten Ausführungsformen vorgeheizt sein.
Gemäß bestimmten Ausführungsformen weist eine erfindungsgemä¬ ße Vorrichtung weiter aufweisend einen Rücklauf, ein Rücklaufventil und mindestens eine vierte Zuführeinrichtung für Wasser und oder H2 und/oder Kohlendioxid und/oder CO auf, wo- bei über das Rücklaufventil Wasser und oder H2 und/oder Koh¬ lendioxid und/oder CO zumindest teilweise aus den gasförmigen Bestandteilen entnommen werden, über den Rücklauf rückgeführt werden und über die mindestens eine vierte Zuführeinrichtung dem ersten Reaktor und/oder der mindestens einen zweiten Zu- führeinrichtung für Reaktionsgas umfassend Kohlendioxid und/oder Wasser und/oder dem zweiten Reaktor und/oder der mindestens einen zweiten Verdüsungseinrichtung und/oder Zerstäubungseinrichtung zum Verdüsen und/oder Zerstäuben von Wasser und/oder der wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls und/oder der mindestens einen dritten Zuführeinrichtung für Wasser und/oder einer wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls zugeführt werden. Hierdurch können die gasförmigen Bestandteile wieder verwendet werden.
Gemäß bestimmten Ausführungsformen weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung von Energie mindestens einen CO2- Wäscher und/oder eine fünfte Zuführeinrichtung für CO
und/oder H2 und/oder H2O und/oder einen Trockner und/oder eine Fischer-Tropsch-Synthesevorrichtung aufweist. Sie kann somit einer IGCC-Anlage ähneln. In solch einer Vorrichtung dient somit das elektropositive Metall mit als Brennstoff. Wie dargelegt können auch zwei erfindungsgemäße Vorrichtungen zur Erzeugung von Energie vorgesehen sein, von denen eine ein Reaktionsgas umfassend Wasser und die andere ein Reaktionsgas umfassend Kohlendioxid verwendet, wenn eine Fischer-Tropsch Synthese angeschlossen werden soll. Der mindestens einen CO2- Wäscher und/oder die mindestens eine fünfte Zuführeinrichtung für CO und/oder H2 und/oder H2O und/oder der mindestens eine Trockner und/oder die Fischer-Tropsch-Synthesevorrichtung sind erfindungsgemäß nicht besonders beschränkt und können übliche Vorrichtungen bzw. Bauteile sein.
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. Eine erste beispielhafte Ausführungsform ist in Figur 1 sche¬ matisch dargestellt.
Zunächst findet in einem ersten Reaktor 1, beispielsweise einem Brennrohr, eine Verbrennung eines elektropositiven Me- talls, beispielsweise Lithium oder Magnesium, das durch eine erste Zuführeinrichtung 2 für elektropositives Metall und eine erste Verdüsungs- und/oder Zerstäubungseinrichtung 2a dem ersten Reaktor 1 zugeführt wird, mit einem Reaktionsgas umfassend Kohlendioxid und/oder Wasser statt. Die Verbrennung kann beispielsweise in einer entsprechenden Atmosphäre, die beispielsweise auch nur aus Kohlendioxid und/oder Wasser be¬ stehen kann, stattfinden. Das Reaktionsgas wird durch eine oder mehrere zweite Zuführungseinrichtungen 3 für Reaktionsgas zum ersten Reaktor 1 zugeführt. Die Menge an Kohlendioxid und/oder Wasser kann dabei, wie bereits beschrieben, so gewählt werden, dass sich der Brenner insgesamt nicht überhitzt. Dazu kann beispielsweise ein Ventil integriert sein, das den Kohlendioxid- und/oder Wassergehalt des Reaktionsga- ses bzw. der entstehenden gasförmigen Produkte oder die Reaktionsgasmenge für die Verbrennung und somit auch für eine letztendlich betriebene Gasturbine regulieren kann. Es kann beispielsweise ein Gemisch aus Gas und Feststoff wie Kohlen- dioxid und/oder CO und/oder Wasser und/oder H2 und
Lithiumcarbonat und/oder Lithiumhydroxid bzw. Magnesiumcarbo- nat und/oder Magnesiumhydroxid durch die Verbrennung entste¬ hen . Die reagierte Mischung aus elektropositivem Metall und Reaktionsgas wird dann in den zweiten Reaktor 4 geleitet, wo sie aus einer oder mehreren zweiten Verdüsungseinrichtungen und/oder Zerstäubungseinrichtungen 5, beispielsweise Wasserdüsen, mit Wasser und/oder einer wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls besprüht wird. Diese Mischung wird dann in einer ersten Trenneinrichtung 6, beispielsweise einem Zyklon 6a, in feste und/oder flüssige Bestandteile 7 einerseits und gasförmige Bestandtei¬ le 8 andererseits getrennt.
Die festen und/oder flüssigen Bestandteile 7 aus dieser Mischung, beispielsweise eine LiOH-Lösung oder Magnesiumhydroxidsuspension oder entsprechende Carbonatlösung/
-Suspension, können dann in einer ersten Einrichtung 9 zur Umwandlung von Energie, umfassend beispielsweise einen Wärme¬ tauscher 9a, eine Dampfturbine 9b und einen Generator 9c, Wärme abgeben und so beispielsweise Elektrizität erzeugen, bevor sie dann als Wertprodukte gewonnen werden können, rezykliert werden können und/oder zur Wiedergewinnung des elektropositiven Metalls verwendet werden können.
Die gasförmigen Bestandteile 8, beispielsweise H2/H2O/CO/CO2, die unter Druck stehen können, können in eine zweite Einrichtung 10 zur Umwandlung von Energie, beispielsweise aufweisend eine Expanderturbine 10a und einen Generator 10b sowie eine Turbine 10c und einen Generator lOd, geleitet werden, um Elektrizität zu erzeugen, wobei hier beispielsweise Wasser geeignet abgetrennt werden kann, beispielsweise unter Zuhil- fenahme eines Kondensators 11. Zudem können aus den gasförmi¬ gen Bestandteilen Kohlendioxid und/oder Wasser abgetrennt werden, welche dann über eine Rückführung 13 beispielsweise wieder der zweiten Zuführeinrichtung 3 zur Verfügung gestellt werden können. Über einen Rücklauf (12), ein Rücklauf entil (12a) und eine vierte Zuführeinrichtung (12b) können dem ers¬ ten Reaktor (1) auch H2 und/oder H2O und/oder CO und/oder CO2 aus den gasförmigen Bestandteilen zugeführt werden, wobei diese auch an anderer Stelle, beispielsweise im zweiten Reak- tor (4), wieder zugeführt werden können.
Eine zweite beispielhafte Ausführungsform ist in Figur 2 dargestellt, die sich von der Ausführungsform in Figur 1 durch die Anordnung der Reaktoren 1, 4 und der zweiten
Verdüsungseinrichtungen/Zerstäubungseinrichtungen 5 unterscheidet sowie dadurch, dass an Stelle des Zyklons 6a ein Elektrofilter 6b als erste Trenneinrichtung 6 verwendet wird. Hierbei kann der Elektrofilter 6b gemäß bestimmter Ausführungsformen auch beispielsweise selbst Düsen zur Zufuhr von Wasser und/oder einer wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls aufweisen. Auch werden anstelle der zwei Turbinen (10a; 10c) und zwei Genera¬ toren (10b; lOd) jeweils nur eine Turbine (10a) und ein Gene¬ rator (10b) vorgesehen.
Eine dritte beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsge¬ mäßen Vorrichtung ist in Figur 3 dargestellt, in der die gasförmigen Bestandteile (8) aus der nicht weiter dargestellten Vorrichtung aus Figur 1 bzw. Figur 2 nach Energieabfuhr, bei- spielsweise mittels eines Wärmetauschers und/oder einer Tur¬ bine, einem Filterbehälter (6c) mit Düsen (5a) zum Einsprühen von einer wässrigen Lösung/Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls wie Lithiumhydroxid zur C02~Wäsche vorge¬ sehen sind, danach das Gas im Trockner (15) getrocknet wird und dann einer Fischer-Tropsch-Synthesevorrichtung (16) zugeführt wird, der höherwertige chemische Produkte (17) wie Me¬ thanol oder Benzin, etc., entnommen werden können. Über eine fünfte Zuführeinrichtung (14) kann bei Bedarf im Synthesegas fehlendes CO und/oder H2 und/oder H2O zugeführt werden.
Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren und eine Kraftwerksanlage zur Erzeugung von Energie, insbesondere Elektrizität, mittels Turbinen.
Die festen und/oder flüssigen Abbrandprodukte können dabei mittels wässriger Suspensionen/Lösungen entfernt werden, was eine einfache Reaktionsführung erlaubt. Die entstehenden
Salzlösungen/-suspensionen sind dabei so heiß, dass sie zu¬ sätzlich über einen Wärmetauscher eine Dampfturbine betreiben können .
Durch die vorliegende Erfindung wird ein effektives Verfahren zur Erzeugung von Energie bereitgestellt. Ermöglicht wird die Prozesssequenz durch die hohe Energiedichte der elektroposi- tiven Metalle. In Summe kann eine erfindungsgemäße Vorrich¬ tung, beispielsweise ein Kraftwerk, praktisch emissionsfrei betrieben werden, wobei alle Produkte verwertet werden kön¬ nen .
Werden zwei Anlagen miteinander kombiniert oder eine Anlage mit einem Zwischenspeicher versehen, ermöglicht eine Erweite- rung der Anlage auch die chemische Nutzung des entstehenden H2 oder CO im Sinne einer beliebigen Fischer-Tropschartigen Synthese .
Im Gegensatz zur Herstellung des Synthesegases aus fossilen Brennstoffen sind hier keine Stickstoff- oder schwefelenthal¬ tenen Verunreinigen wie NH3, HCN, H2 S , COS oder Sauerstoff im Gas enthalten, die aufwändig abgetrennt werden müssen. a. Im Verbrennungs- und Hydrolyseanlagenteil wird ein unter Druck stehendes H2 / H2O oder CO/ H2O Gasgemisch erzeugt, das eine Gasturbine zur Erzeugung von Elektrizität antreiben kann . Die entstehende Asche von Hydroxid und/oder Carbonat und/oder Hydrogencarbonat des elektropositiven Metalls wird als Lösung/Suspension aus der Brennkammer gewaschen Da die Anlage unter hohem Druck steht, ist diese Lösung so heiß, dass diese über einen Wärmetauscher eine Dampfturbine antreiben kann.
Ein derartiges Kraftwerk ist emissionsfrei bei Betrieb mit H20.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erzeugung von Energie, wobei ein elektropo- sitives Metall, das ausgewählt ist aus Alkali-, Erdalkalime- fallen, Aluminium und Zink, sowie Mischungen und/oder Legierungen derselben, verdüst und/oder zerstäubt und mit einem Reaktionsgas, das Kohlendioxid und/oder Wasser umfasst, ver¬ brannt wird, die reagierte Mischung von Reaktionsgas und elektropositivem Metall mit Wasser und/oder einer wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls vermischt wird, die mit Wasser und/oder der wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls vermischte Mischung in feste und/oder flüssige Be¬ standteile (7) einerseits und gasförmige Bestandteile (8) an- dererseits getrennt wird, und Energie der festen und/oder flüssigen Bestandteile (7) einerseits und der gasförmigen Be¬ standteile (8) andererseits zumindest teilweise umgewandelt wird, wobei die Vermischung der reagierten Mischung von Reaktionsgas und elektropositivem Metall mit Wasser und/oder einer wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls durch Verdüsen von flüssigem
und/oder gasförmigem Wasser und/oder Verdüsen und/oder Zerstäuben einer wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls in die reagierte Mischung erfolgt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Trennung in feste und/oder flüssige Bestandteile (7) einerseits und gasförmige Bestandteile (8) andererseits durch einen Zyklon und/oder Filterplatten und/oder Elektrofilter erfolgt.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die zumindest teilweise Umwandlung der Energie aus den festen und/oder flüssigen Bestandteilen (7) unter Zuhilfenahme mindestens eines Wärmetauschers erfolgt.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zu¬ mindest teilweise Umwandlung der Energie aus den gasförmigen Bestandteilen (8) in elektrische Energie durch mindestens eine Turbine, bevorzugt mindestens zwei in Strömungsrichtung der gasförmigen Bestandteile hintereinander gelegene Turbinen, und mindestens einen Generator erfolgt.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das elektropositive Metall mit einem Überschuss an Kohlendioxid und/oder Wasser verbrannt wird.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei überschüssiges Kohlendi¬ oxid und/oder überschüssiges Wasser nach der Verbrennung aus den gasförmigen Bestandteilen (8) abgetrennt und zur Verbrennung zurückgeführt werden.
7. Vorrichtung zur Erzeugung von Energie, aufweisend:
einen ersten Reaktor (1), in dem ein elektropositives Metall, das ausgewählt ist aus Alkali-, Erdalkalimetallen, Aluminium und Zink, sowie Mischungen und/oder Legierungen derselben, mit einem Reaktionsgas umfassend Kohlendioxid und/oder Wasser reagieren gelassen wird, der derart ausgebildet ist, das
Reaktionsgas umfassend Kohlendioxid und/oder Wasser mit dem elektropositiven Metall zu reagieren;
mindestens eine erste Verdüsungseinrichtung und/oder Zerstäubungseinrichtung (2a) zum Verdüsen und/oder Zerstäuben des elektropositiven Metalls, die derart ausgebildet ist, das elektropositive Metall in den ersten Reaktor zu verdüsen und/oder zu zerstäuben;
mindestens eine erste Zuführeinrichtung (2) für das elektro¬ positive Metall, die derart ausgebildet ist, das elektroposi- tive Metall der mindestens einen ersten Verdüsungseinrichtung und/oder Zerstäubungseinrichtung (2a) zuzuführen;
mindestens eine zweite Zuführeinrichtung (3) für Reaktionsgas umfassend Kohlendioxid und/oder Wasser, die derart ausgebil¬ det ist, dem ersten Reaktor das Reaktionsgas umfassend Koh- lendioxid und/oder Wasser zuzuführen;
einen zweiten Reaktor (4), in dem die reagierte Mischung von Reaktionsgas und elektropositivem Metall mit Wasser und/oder einer wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls vermischt wird, der derart ausgebil¬ det ist, die reagierte Mischung von Reaktionsgas und elektro- positivem Metall mit Wasser und/oder der wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls zu vermischen;
mindestens eine zweite Verdüsungseinrichtung und/oder Zerstäubungseinrichtung (5) zum Verdüsen und/oder Zerstäuben von Wasser und/oder der wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls, die derart ausge- bildet ist, Wasser und/oder die wässrige Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls in den zweiten Reaktor zu verdüsen und/oder zu zerstäuben;
mindestens eine dritte Zuführeinrichtung für Wasser und/oder einer wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls, die derart ausgebildet ist, der mindestens einen zweiten Verdüsungseinrichtung und/oder Zerstäubungseinrichtung (5) Wasser und/oder die wässrige Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls zuzuführen ;
eine erste Trenneinrichtung (6), in der die mit Wasser und/oder der wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls vermischte Mischung in feste und/oder flüssige Bestandteile (7) einerseits und gasförmige Bestandteile (8) andererseits getrennt wird, die derart aus- gebildet ist, die mit Wasser und/oder der wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls vermischte Mischung in feste und/oder flüssige Bestandteile (7) einerseits und gasförmige Bestandteile (8) andererseits zu trennen;
mindestens eine erste Einrichtung (9) zur Umwandlung von
Energie, die derart ausgebildet ist, die Energie der festen und/oder flüssigen Bestandteilen (7) zumindest teilweise umzuwandeln; und
mindestens eine zweite Einrichtung (10) zur Umwandlung von Energie, die derart ausgebildet ist, die Energie der gasför¬ migen Bestandteilen (8) zumindest teilweise umzuwandeln.
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, weiter aufweisend eine zweite Trenneinrichtung, in der aus den gasförmigen Bestandteilen Wasser und/oder Kohlendioxid abgetrennt wird, die derart aus¬ gebildet ist, aus den gasförmigen Bestandteilen Wasser und/oder Kohlendioxid abzutrennen.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei die erste
Trenneinrichtung (6) einen Zyklon (6a) und/oder mindestens eine Filterplatte und/oder mindestens einen Elektrofilter (6b) aufweist.
10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die mindestens eine erste Einrichtung (9) zur Umwandlung von Energie mindestens einen Wärmetauscher (9a) aufweist.
11. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die mindestens eine zweite Einrichtung (10) zur Umwandlung von Energie mindestens eine Turbine (10a) und mindestens einen Generator (10b) zur Erzeugung von elektrischer Energie auf- weist und bevorzugt mindestens zwei in Strömungsrichtung der gasförmigen Bestandteile hintereinander gelegene Turbinen (10a; 10c) aufweist.
12. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, weiter aufweisend eine Rückführeinrichtung (13) für Wasser und/oder
Kohlendioxid aus der zweiten Trenneinrichtung, die derart ausgebildet ist, Wasser und/oder Kohlendioxid aus der zweiten Trenneinrichtung der zweiten Zuführeinrichtung (3) für Reaktionsgas und/oder dem ersten Reaktor (1) zuzuführen.
13. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12, weiter aufweisend einen Rücklauf (12), ein Rücklaufventil (12a) und mindestens eine vierte Zuführeinrichtung (12b) für Wasser und oder H2 und/oder Kohlendioxid und/oder CO, wobei über das Rücklaufventil (12a) Wasser und oder H2 und/oder Kohlendioxid und/oder CO zumindest teilweise aus den gasförmigen Bestand¬ teilen entnommen werden, über den Rücklauf (12) rückgeführt werden und über die mindestens eine vierte Zuführeinrichtung (12b) dem ersten Reaktor (1) und/oder der mindestens einen zweiten Zuführeinrichtung (3) für Reaktionsgas umfassend Kohlendioxid und/oder Wasser und/oder dem zweiten Reaktor (4) und/oder der mindestens einen zweiten Verdüsungseinrichtung und/oder Zerstäubungseinrichtung (5) zum Verdüsen und/oder Zerstäuben von Wasser und/oder der wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls und/oder der mindestens einen dritten Zuführeinrichtung für Wasser und/oder einer wässrigen Lösung und/oder Suspension eines Salzes des elektropositiven Metalls zugeführt werden.
14. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 13, weiter aufweisend mindestens einen C02~Wäscher und/oder mindestens eine fünfte Zuführeinrichtung für CO und/oder H2 und/oder H2O und/oder mindestens einen Trockner und/oder eine Fischer- Tropsch-SyntheseVorrichtung .
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