【技术实现步骤摘要】
本技术属于废物资源化，具体涉及一种水泥联产甲醇、尿素的系统。
技术介绍
1、水泥生产需要高温煅烧，并产生高温烟气。目前高温烟气的余热利用方式为余热发电，即高温烟气与热水换热，生成热水蒸气，再推动汽轮机做功发电，但能量效率较低，仅为23％。
2、空气分离装置可将空气分为氧气和氮气，氧气可用于水泥窑富氧/全氧燃烧，提高水泥产量、减少煤炭消耗并使得烟气中二氧化碳浓度提升，有助于二氧化碳捕集。但空气分离产生的氮气在水泥厂没有合适的用途，只能排放，造成浪费。
3、固体氧化物电解池可将水电解为高温的氢气和氧气，且具有能量效率高、无需贵金属催化剂等优势，适合大规模工业化电解水制氢。但需要通入高温水蒸气作为原料，且目前缺少相关余热利用的方法，而氢气的存储存在一定风险，氢气的运输成本也较高，就地利用氢气是较为经济的方式。
4、水泥生产排放大量二氧化碳，但二氧化碳的需求量少且价值较低，长距离运输不具有经济性，这极大限制了二氧化碳的捕集和利用。因此，需将二氧化碳就地转化利用，生产需求量大，价值较高的产品，才能消纳水泥产生排放的二氧化碳。
5、氨合成和二氧化碳加氢制甲醇均需要高温高压的反应条件，存在能耗较高的问题，如果可获得高温原料气，则可大大降低能耗。
6、综上所述，现有技术缺乏将水泥生产中产的高温烟气进行多角度多方面进行能量和物质回收利用，不能充分利用此过程中得到其他产物，从而未能最大程度提高废物资源化效益。
技术实现思路
1、本技术提供了一
2、所述的一种水泥联产甲醇、尿素的系统，包括水泥窑和空气分离装置，此外还包括余热锅炉、二氧化碳捕集装置、固体氧化物电解池、甲醇合成装置、氨合成装置和尿素合成装置；所述水泥窑通过管道连接所述余热锅炉的烟气入口，所述余热锅炉的冷烟气出口通过管道连接所述二氧化碳捕集装置，所述余热锅炉的水蒸气出口通过管路连接所述固体氧化物电解池输送高温水蒸气，所述二氧化碳捕集装置的出气口通过分支管路分别连接所述甲醇合成装置和所述尿素合成装置，所述固体氧化物电解池的氧气出口通过管路连接所述水泥窑输送高温氧气，所述固体氧化物电解池的氢气出口通过分支管路分别连接所述甲醇合成装置和所述氨合成装置输送高温氢气，所述空气分离装置的氮气出口通过管路连接所述氨合成装置输送氮气，所述氨合成装置的氨气出口通过管路连接所述尿素合成装置。
3、优选的，所述的水泥联产甲醇、尿素的系统还包括辅助加热器和温度传感器，所述辅助加热器设于所述余热锅炉的水蒸气出口到固体氧化物电解池之间的管路上，所述温度传感器设于辅助加热器的输入端和输出端。
4、优选的，所述的水泥联产甲醇、尿素的系统还包括尾气净化装置，所述二氧化碳捕集装置的尾气出口连接所述尾气净化装置。
5、优选的，固体氧化物电解池输入的高温水蒸气温度在300～400℃，所述固体氧化物电解池的氧气出口和氢气出口输出的高温氢气和高温氧气的温度均在600～1000℃。
6、优选的，固体氧化物电解池产生的高温氢气与空气分离装置产生的氮气直接混合形成混合原料气一输入氨合成装置，所述混合原料气一的温度在350～550℃。
7、优选的，固体氧化物电解池产生的高温氢气与二氧化碳捕集装置获得的二氧化碳直接混合形成混合原料气二输入甲醇合成装置，所述混合原料气二的温度在200～320℃。
8、本技术具有以下优点：高温烟气可通过余热锅炉实现余热回收，生成高温水蒸气。此后直接将水蒸气用于电解得到其他化工合成所需的原料，省去水蒸汽做功发电过程，提升能量利用效率。余热锅炉产生的高温水蒸气可作为固体氧化物电解池的原料。电解产生的高温氧气进入水泥窑，能高效利用该氧气热量，进一步减少水泥窑煤炭消耗，且实现富氧/全氧燃烧。空气分离装置分离出的氮气能作为氨合成装置的原料。固体氧化物电解池产生的高温氢气可与空气分离装置产生的氮气直接混合，可高效利用该氢气热量。通过二氧化碳捕集装置获得高纯二氧化碳，能作为甲醇合成装置或尿素合成装置的原料。固体氧化物电解池产生的高温氢气与二氧化碳直接混合能高效利用该氢气热量，减少合成反应中的能耗。氨合成装置的产物氨气可与二氧化碳捕集装置获得高纯二氧化碳一起通入尿素合成装置中，生成尿素，实现二氧化碳的高值化利用，并解决氨气腐蚀强，不便储运的问题。利用本技术实现能量及物质的高效利用，实现二氧化碳高值化转化，最终生产出水泥熟料、甲醇、尿素等需求量大且便于储存和运输的固体或液体产品，最大程度提高废物资源化效益。
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1.一种水泥联产甲醇、尿素的系统，包括水泥窑(1)和空气分离装置(2)，其特征在于：还包括余热锅炉(3)、二氧化碳捕集装置(5)、固体氧化物电解池(4)、甲醇合成装置(6)、氨合成装置(7)和尿素合成装置(8)；所述水泥窑(1)通过管道连接所述余热锅炉(3)的烟气入口，所述余热锅炉(3)的冷烟气出口通过管道连接所述二氧化碳捕集装置(5)，所述余热锅炉(3)的水蒸气出口通过管路连接所述固体氧化物电解池(4)输送高温水蒸气，所述二氧化碳捕集装置(5)的出气口通过分支管路分别连接所述甲醇合成装置(6)和所述尿素合成装置(8)，所述固体氧化物电解池(4)的氧气出口通过管路连接所述水泥窑(1)输送高温氧气，所述固体氧化物电解池(4)的氢气出口通过分支管路分别连接所述甲醇合成装置(6)和所述氨合成装置(7)输送高温氢气，所述空气分离装置(2)的氮气出口通过管路连接所述氨合成装置(7)输送氮气，所述氨合成装置(7)的氨气出口通过管路连接所述尿素合成装置(8)。
2.根据权利要求1所述的一种水泥联产甲醇、尿素的系统，其特征在于：还包括辅助加热器(10)和温度传感器(11)，所述辅助加
3.根据权利要求1所述的一种水泥联产甲醇、尿素的系统，其特征在于：还包括尾气净化装置(9)，所述二氧化碳捕集装置(5)的尾气出口连接所述尾气净化装置(9)。
4.根据权利要求1所述的一种水泥联产甲醇、尿素的系统，其特征在于：固体氧化物电解池(4)输入的高温水蒸气温度在300～400℃，所述固体氧化物电解池(4)的氧气出口和氢气出口输出的高温氢气和高温氧气的温度均在600～1000℃。
5.根据权利要求1所述的一种水泥联产甲醇、尿素的系统，其特征在于：固体氧化物电解池(4)产生的高温氢气与空气分离装置(2)产生的氮气直接混合形成混合原料气一输入氨合成装置(7)，所述混合原料气一的温度在350～550℃。
6.根据权利要求1所述的一种水泥联产甲醇、尿素的系统，其特征在于：固体氧化物电解池(4)产生的高温氢气与二氧化碳捕集装置(5)获得的二氧化碳直接混合形成混合原料气二输入甲醇合成装置(6)，所述混合原料气二的温度在200～320℃。
...【技术特征摘要】
1.一种水泥联产甲醇、尿素的系统，包括水泥窑(1)和空气分离装置(2)，其特征在于：还包括余热锅炉(3)、二氧化碳捕集装置(5)、固体氧化物电解池(4)、甲醇合成装置(6)、氨合成装置(7)和尿素合成装置(8)；所述水泥窑(1)通过管道连接所述余热锅炉(3)的烟气入口，所述余热锅炉(3)的冷烟气出口通过管道连接所述二氧化碳捕集装置(5)，所述余热锅炉(3)的水蒸气出口通过管路连接所述固体氧化物电解池(4)输送高温水蒸气，所述二氧化碳捕集装置(5)的出气口通过分支管路分别连接所述甲醇合成装置(6)和所述尿素合成装置(8)，所述固体氧化物电解池(4)的氧气出口通过管路连接所述水泥窑(1)输送高温氧气，所述固体氧化物电解池(4)的氢气出口通过分支管路分别连接所述甲醇合成装置(6)和所述氨合成装置(7)输送高温氢气，所述空气分离装置(2)的氮气出口通过管路连接所述氨合成装置(7)输送氮气，所述氨合成装置(7)的氨气出口通过管路连接所述尿素合成装置(8)。
2.根据权利要求1所述的一种水泥联产甲醇、尿素的系统，其特征在于：还包括辅助加热器(10)和温度传感器(11)，所述辅助加热器(10)设于所述余...
【专利技术属性】
技术研发人员：汤驰洲，徐晓亮，马明，晋川川，
申请(专利权)人：三碳安徽科技研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：
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