具有温室气体最低排放、特别是二氧化碳排放的工业生产设备及其操作方法技术

本发明专利技术涉及一种工业生产设备(1)，所述工业生产设备包括第一生产设备(2)，其利用相关联的第一废气净化装置(3)和相关联的第二废气净化装置(14)从含碳进料产生低CO

Industrial production equipment with minimum emission of greenhouse gas, especially carbon dioxide emission and operation method thereof

The invention relates to a production equipment (1), the industrial production equipment including the first production equipment (2), the associated first exhaust gas purification device (3) and an associated second exhaust gas purification device (14) generates low carbon feed from CO

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有温室气体最低排放、特别是二氧化碳排放的工业生产设备及其操作方法
本专利技术涉及一种特别是焦炉的工业生产设备，其包括利用相关联的第一废气净化装置和相关联的第二废气净化装置从含碳进料产生低CO2和富H2产物气体或废气的第一生产设备。此外，本专利技术还涉及一种用于利用相关联的第一废气净化装置和相关联的第二废气净化装置从含碳进料产生低CO2和富H2产物气体或废气的第一生产设备的至少基本上不含CO2的操作方法。
技术介绍
操作工业生产设备使其具有非常低的温室气体排放(特别是非常低的CO2排放)是一个长期存在的基本目标。为此，已经研发了许多工艺和装置，通过它们，可以从废气中过滤出并储存相应的温室气体(特别是二氧化碳)。通常纳入统称术语“碳捕集和储存”中的这些技术、工艺和装置旨在将二氧化碳从废气(特别是烟道气)中去除，然后将其储存下来。由于这些去除过程均会导致效率降低或资本支出增加，并因此产生相关联的额外成本，所以在现有技术中也已经公开了纳入术语“碳捕集和利用”中并且未公开二氧化碳的简单储存而是对其进行进一步加工以产生可售产品的构思。例如，一种这样的构思是“功率-燃料”的构思，其中发电站的烟道气中的CO2在水的相关电解中产生的氢气(H2)的帮助下转化成甲烷、甲醇或者甲烷或甲醇的下游产物。
技术实现思路
鉴于这种背景，本专利技术的目的是提供一种方案，其代表了工业生产设备的可有利地实施且易于实施的替代方案，通过该方案可以有效和高效地进行碳捕集和利用过程。上述目的通过根据权利要求1所述的工业生产设备和根据权利要求10所述的方法来实现。因此，本专利技术的工业生产设备包括：第一生产设备，其利用相关联的第一废气净化装置和相关联的第二废气净化装置从含碳进料产生低CO2和富H2产物气体或废气，气体处理设备，其经由第一导管连接件与第一废气净化装置连接并将所述产物气体或废气分离成含碳的、至少基本上不含H2的气体支流和至少基本上不含碳的、富H2的气体支流，其中通过第二导管连接件可以将所述基本上不含H2的气体支流至少部分地供给到存在于第一生产设备内的一个或多个点火装置中，产生富CO2气流的装置，在所述点火装置中形成的含CO2废气流的至少一部分在流过第二废气净化装置之后可以至少部分地供给到所述装置中，产生氢气(H2)和氧气(O2)的水电解设备以及第二生产设备，第二生产设备产生甲醇和/或甲醇的下游产物，并且首先经由CO2导管连接件与所述产生富CO2气流的装置连接，并且通过所述CO2导管连接件，所述富CO2气流可以至少部分地供给到第二生产设备中，其次经由H2导管连接件与所述气体处理设备和所述水电解设备连接，并且通过所述H2导管连接件，在所述气体处理设备中产生的富H2的气体支流和/或在所述水电解设备中产生的氢气(H2)可以分别至少部分地供给到第二生产设备中。本专利技术的用于利用相关联的第一废气净化装置和相关联的第二废气净化装置从含碳进料产生低CO2和富H2产物气体或废气的第一生产设备的至少基本上不含CO2的操作方法，特别是用于如权利要求1～9中任一项所述的工业生产设备的操作方法，其特征在于，经由与第一废气净化装置连接的第一导管连接件将所述低CO2和富H2产物气体或废气供给到气体处理设备中，所述气体处理设备将所述产物气体或废气分为含碳的、至少基本上不含H2的气体支流和至少基本上不含碳的、富H2的气体支流，并且经由第二导管连接件将所述基本上不含H2的气体支流至少部分地供给到第一生产设备的一个或多个点火装置中，其中将在所述点火装置中形成的含CO2废气流的至少一部分在流过第二废气净化装置之后至少部分地供给到产生富CO2气流的装置中，其中通过水电解设备中水的电解来产生氢气(H2)和氧气(O2)，并且在第二生产设备中产生甲醇和/或甲醇的下游产物，首先在所述产生富CO2气流的装置中产生的富CO2气流至少部分地供给到第二生产设备中，其次经由H2导管连接件将由所述气体处理设备产生的富H2的气体支流和/或在所述水电解设备中产生的氢气(H2)分别至少部分地供给到第二生产设备中。本专利技术的工业生产设备和根据本专利技术的方法提供的优点在于，允许从含碳进料产生低CO2和富H2产物气体或废气的第一生产设备中产生的二氧化碳的90％以及还有在工业生产设备中形成的总CO2既不被排放到环境中，也不被储存，而是反过来直接转化成可商业化销售的产品(即，甲醇或甲醇的下游产物)。直接生产商业产品(甲醇或甲醇的下游产物)改善了这种工业生产设备的经济性。这还尤其有助于，目前由于发电厂基于可再生能量的过度生产而在公共电网中频繁出现的“多余功率”可以用于所设想的水的电解。因此，即使在这种情况下，也可以在该工业生产设备的框架中经济地操作常规发电站(特别是煤发电站)，原因是在最小负载区域中持续产生的功率可以用于水的电解，这可以在时间上非常灵活地运转和停止。总体上，在适当利用和返回整合可能在本专利技术的工业生产设备的生产过程中产生的废热的情况下，生产设备可以实现69％的效率。因此，在工业生产设备的实施方案中，本专利技术提供了：所述工业生产设备包括发电站，所述发电站使用含碳燃料来点火并且具有水/蒸汽回路，所述水/蒸汽回路具有至少一个蒸汽供能的汽轮机组和至少一个发电机，并且所述发电站经由第三导管连接件与所述气体处理设备以介质传导导管连接的方式连接，通过这种连接，所述基本上不含H2的气体支流可以至少部分地供给到所述发电站中。以类似的方式，在另一个实施方案中，本专利技术的方法的特征在于，经由第三导管连接件将所述基本上不含H2的气体支流至少部分地供给到发电站中，其中所述发电站使用含碳燃料来点火并且具有水/蒸汽回路，所述水/蒸汽回路具有至少一个蒸汽供能的汽轮机组和至少一个发电机，并且来自所述发电站的含CO2废气流至少部分地供给到所述相关联的第二废气净化装置中。在有利的实施方案中，为了能够灵活利用发电站和灵活利用可能存在于公共电网中的多余功率，本专利技术提供了：所述气体处理设备和所述水电解设备具有与所述发电站的至少一个发电机和所述公共电网连接的电连接件，并且任选地能够使用存在于所述公共电网中的电力和/或使用由所述至少一个发电机产生的电力来操作，特别是多余功率。由于这种交叉，所以首先由发电站产生的功率和其次从电网获取的功率(例如，在调节发电站的情况下)可以灵活地分布在气体处理设备和水电解设备中，并且水电解可以任选地在短时间内运转或停止。特别地，当从含碳进料产生低CO2和富H2产物气体或废气的第一生产设备具有点火装置时(例如，在焦炉的情况下)，在气体处理设备中产生的至少基本上不含H2但通常含碳的气体支流可以有利地在这种点火装置中燃烧。这特别适用于当这种气体支流还含有一定量的甲烷时(如在焦炉气体的情况下)。因此，本专利技术的特征还在于，第一生产设备的一个或多个点火装置在入口侧经由第二导管连接件和/或第三导管连接件与所述气体处理设备以介质传导导管连接的方式连接，通过这种连接，在所述气体处理设备中产生的含碳的、至少基本上不含H2的气体支流的至少一部分可以作为燃料供给到所述点火装置中。接着，同样有用的和特别有利的是，特别地，对在这种点火装置中(例如，在焦炉的点火装置中)形成的同样含CO2的废气进行处理和利用。因此，在本专利技术的另一个实施方案中，同样地，第一生产设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工业生产设备(1)，包括第一生产设备(2)，其利用相关联的第一废气净化装置(3)和相关联的第二废气净化装置(14)从含碳进料产生低CO

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.01 DE 102014112580.01.一种工业生产设备(1)，包括第一生产设备(2)，其利用相关联的第一废气净化装置(3)和相关联的第二废气净化装置(14)从含碳进料产生低CO2和富H2产物气体或废气，气体处理设备(4)，其经由第一导管连接件(5)与第一废气净化装置(3)连接并将所述产物气体或废气分离成含碳的、至少基本上不含H2的气体支流(6)和至少基本上不含碳的、富H2的气体支流(7)，其中通过第二导管连接件(12)可以将所述基本上不含H2的气体支流(6)至少部分地供给到存在于第一生产设备(2)内的一个或多个点火装置(11)中，产生富CO2气流的装置(19)，在所述点火装置(11)中形成的含CO2废气流(17)的至少一部分在流过第二废气净化装置(14)之后可以至少部分地供给到所述装置中，产生氢气(H2)和氧气(O2)的水电解设备(24)以及第二生产设备(20)，第二生产设备产生甲醇和/或甲醇的下游产物，并且首先经由CO2导管连接件(21)与所述产生富CO2气流的装置(19)连接，并且通过所述CO2导管连接件(21)，所述富CO2气流可以至少部分地供给到第二生产设备中，其次经由H2导管连接件(23)与所述气体处理设备(4)和所述水电解设备(24)连接，并且通过所述H2导管连接件(23)，在所述气体处理设备(4)中产生的富H2的气体支流(7)和/或在所述水电解设备(24)中产生的氢气(H2)可以分别至少部分地供给到第二生产设备中。2.如权利要求1所述的工业生产设备(1)，其特征在于，所述工业生产设备包括发电站(9)，所述发电站使用含碳燃料来点火并且具有水/蒸汽回路，所述水/蒸汽回路具有至少一个蒸汽供能的汽轮机组和至少一个发电机(10)，并且所述发电站经由第三导管连接件(8)与所述气体处理设备(4)以介质传导导管连接的方式连接，通过这种连接，所述基本上不含H2的气体支流(6)可以至少部分地供给到所述发电站(9)中。3.如权利要求2所述的工业生产设备(1)，其特征在于，所述气体处理设备(4)和所述水电解设备(24)具有与所述发电站(9)的至少一个发电机(10)和所述公共电网(30)连接的电连接件(25,26,27,28,29)，并且任选地能够使用存在于所述公共电网(30)中的功率和/或使用由所述至少一个发电机(10)产生的电力来操作，特别是多余功率。4.如前述权利要求中任一项所述的工业生产设备(1)，其特征在于，第一生产设备(2)的一个或多个点火装置(11)在入口侧经由第二导管连接件(12)和/或第三导管连接件(8)与所述气体处理设备(4)以介质传导导管连接的方式连接，通过这种连接，在所述气体处理设备(4)中产生的含碳的、至少基本上不含H2的气体支流(6)的至少一部分可以作为燃料供给到所述点火装置(11)中。5.如前述权利要求中任一项所述的工业生产设备(1)，其特征在于，第一生产设备(2)的一个或多个点火装置(11)在废气侧经由第四导管连接件(13)和/或传导所述发电站(9)的含CO2废气流(15)的导管连接件(16)与第二废气净化装置(14)以介质传导导管连接的方式连接，通过这种连接，在所述点火装置(11)和/或所述发电站(9)中形成的含CO2废气流(15,17)的至少一部分可以供给到第二废气净化装置(14)中，优选所有的含CO2废气流。6.如前述权利要求中任一项所述的工业生产设备(1)，其特征在于，所述气体处理设备(4)构造成变压吸附设备。7.如前述权利要求中任一项所述的工业生产设备(1)，其特征在于，所述产生富CO2气流的装置(19)构造成燃烧后捕集(PCC)设备，其通过吸收介质将CO2从所述发电站(9)和/或所述一个或...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·伯金斯，托尔斯滕·布登贝格，埃夫西米亚洛阿娜·科伊特苏马帕，
申请(专利权)人：三菱日立电力系统欧洲有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE