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处理废气的方法与流程

处理废气的方法
1.本发明涉及处理含有co2和o2的废气(例如来自水泥生产成套装置的废气)的方法。
2.在用于生产水泥熟料的已知的方法中，通过使用从回转窑排出的燃烧气体的热，在多级预热器系统中预热和部分脱碳酸化进料至回转窑的原料。将预热的原料经由窑入口进料至回转窑，并在高达1400℃的温度下煅烧的同时行进到窑出口。
3.二氧化碳(co2)是地球大气中最显著的长寿命温室气体。化石燃料的使用和森林砍伐已经迅速增加了其在大气中的浓度，导致全球变暖。二氧化碳也引起海洋酸化，因为它溶解在水中形成碳酸。
4.水泥工业是co2的重要排放者。在水泥生产过程中，在生料(含有caco3)脱碳酸化成石灰(cao)期间产生显著量的co2。在生产波特兰水泥熟料期间，通过煅烧原料和来自在回转窑中的燃料燃烧，每吨波特兰水泥熟料排放约0.9吨co2。
5.在回转窑燃烧器中使用替代燃料(特别是可再生燃料)可以减少温室气体的量。然而，通过生料的脱碳酸化仍然生产大量的co2并排放到大气中。
6.已经提出使用碳捕获和封存方法以减少或防止co2从工业过程排放到大气中。这样的方法包括从烟道气中捕获co2用于储存或用于其它工业应用。
7.已经开发了几种技术来从这样的烟道气中提取和捕获co2，以允许碳封存。用于捕获烟道气中存在的co2的一种已知技术是胺洗涤。该方法由以下组成：通过用胺溶剂冲洗气体从燃烧后的烟道气中提取co2部分，通过蒸汽汽提再生溶剂，因此释放几乎纯的co2，和将汽提的溶剂循环到吸收器。尽管这种技术非常有效，但它也相当昂贵。
8.或者，可以通过用koh或naoh溶液的化学吸收从含co2的气体中吸收co2。
9.一旦从含co2的气体中提取，co2可以以不同方式储存，例如以稳定的碳酸盐矿物形式储存。相应的方法称为“通过矿物碳酸化的碳封存”。该方法包括使二氧化碳与可碳酸化的固体材料反应，所述材料包含金属氧化物，特别是氧化镁(mgo)或氧化钙(cao)，以形成稳定的碳酸盐。
10.或者，还提出通过加入h2将从废气中捕获的co2转化为可再生燃料。
11.用于从烟道气中提取和捕获co2用于进一步处理浓缩形式的co2的已知方法麻烦且昂贵。
12.因此，本发明的目的是提供处理废气的改进的方法，其避免任何co2排放到大气中，并允许以低价格从废气中浓缩co2。
13.为了解决这些目的，本发明提供了处理含有co2和o2的废气(例如来自水泥生产成套装置的废气)的方法，所述方法包括以下步骤：-将所述废气引入燃烧反应器中，-在所述燃烧反应器中燃烧燃料，其中所述废气的o2含量用作氧化剂，-控制所述燃烧反应器中的燃烧，使得来自所述燃烧反应器的废气含有小于10体积%的氧和至少80体积%的co和co2的混合物，-将来自所述燃烧反应器的废气进料至co2/co转化反应器中，其中包含在所述废气中的co2和任选的co转化为烃燃料，特别是可燃燃料。
的比率可以根据co2/co转化反应器的需要进行调节。
24.例如，燃烧反应器可以是热气发生器，例如由fives (pillard)供应的热气发生器。
25.控制燃烧反应器中的燃烧以使废气的co和co2含量最大化。此外，控制燃烧反应器中的燃烧以将废气的o2含量限制为低于10体积%，优选低于5体积%。这优选通过控制进料至反应器的燃料的量来实现。
26.根据优选的实施方案，在进料至到co2/co转化反应器之前，将来自燃烧反应器的废气引导通过热交换器，以将废气冷却至优选20-300℃的温度。因此该热可以用于干燥原料或燃料或发电。
27.各种类型的转化反应器可以用于将包含在来自燃烧反应器的废气中的co和/或co2转化为烃燃料，特别是可燃燃料。
28.优选地，转化反应器为生物反应器、催化反应器或动力-燃料反应器。生物反应器可以包含发酵过程。例如，可以使用如lanzatech或electrochaea gmbh供应的生物反应器。
29.或者，生物反应器可以包含催化反应器。特别地，可以使用使用费-托工艺的催化反应器。
30.优选地，将在转化反应器中生产的副产物(例如蛋白质)作为燃料进料至水泥生产成套装置的燃烧过程，例如进料至水泥窑的燃烧器。
31.由转化反应器生产的烃燃料(特别是可燃燃料)可以是生物甲烷、甲醇或用于航空或运输的可再生燃料，例如汽油或煤油。通常，烃燃料可以以气态或液体形式生产，并且可以是任何类型的低或高分子量的烃燃料。转化反应器的烃产物可以用作烃燃料，或者替代地用作例如化学合成的化学品。
32.现在将参照附图更详细地描述本发明。
33.图1示意性地说明水泥生产过程，其中结合本发明的方法。在水泥熟料生产成套装置中，将生料装入生料磨机1中，并且将研磨的生料储存在生料筒仓2中。将储存在生料筒仓2中的研磨的生料装入预热器3中，在预热器中，研磨的生料与来自回转熟料窑4的热废气逆流预热。随后将预热的且任选地预煅烧的生料引入回转窑4中，在回转窑中将其煅烧以获得水泥熟料。熟料在5表示的点处离开回转窑4，并在熟料冷却器6中冷却。冷却的熟料在7表示的点处离开熟料冷却器6。
34.回转窑4的烧成(firing)系统进料燃料，如8示意性说明的。可以将另外的燃料引入预热器3的预煅烧炉中，如9示意性说明的。优选地，在回转窑4的烧成系统和/或预煅烧炉中使用替代燃料，例如可再生燃料。
35.在10处离开预热器3的废气含有co2和o2。根据本发明，将废气引入磨机11中，在其中通过废气的热干燥固体燃料(例如木炭、生物煤、生物质或石油焦)并研磨。因此，磨机11用作固体燃料的干燥单元。
36.优选地，离开预热器3的一部分废气可以用于在生料磨机1中干燥生料，如17所示。
37.优选地，离开预热器3的一部分废气可以进料至高温灰尘分离器26以去除包含在废气中的灰尘。
38.研磨的固体燃料从磨机11排出并经由管线13引入燃烧反应器12中。在燃烧反应器12中，研磨的燃料与经由管线14来自磨机11的废气燃烧，并任选与经由管线18来自磨机1的
废气燃烧，其中包含在研磨的燃料中的碳转化为一氧化碳和二氧化碳，同时消耗包含在废气中的o2。控制燃烧反应器12中的燃烧，以使经由管线15离开燃烧反应器的废气中co和co2的含量最大化，并且o2含量最小化。特别是，来自燃烧反应器12的废气含有小于10体积%的o2和至少80体积%的co和co2的混合物。
39.将来自燃烧反应器12的废气引导通过热交换器16以冷却废气。然后，将废气引入co2/co转化反应器19中，以将废气的co2和任选的co含量转化为可燃燃料。可以将氢气在20处引入co2/co转化反应器19，以辅助在co2/co转化反应器19中发生的反应。优选地，由可再生能量来源或通过使用可再生能源(例如来自可再生能量来源的电)生产氢气。将通过co2/co转化反应器19生产的产物收集在分离器21中，其中将副产物(例如蛋白质22)从气态或液体可燃燃料23 (例如生物甲烷、甲醇或任何其它烃燃料，特别是低分子量烃燃料)中分离。
40.可燃燃料可以用于点燃回转窑4的烧成系统，如管线24说明的，或者可以在25处输送并用于任何其它目的。

技术特征：

1.一种处理含有co2和o2的废气，例如来自水泥生产成套装置的废气的方法，所述方法包括以下步骤：
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将所述废气引入燃烧反应器中，
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在所述燃烧反应器中燃烧燃料，其中所述废气中的o2含量用作氧化剂，
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控制所述燃烧反应器中的燃烧，使得来自所述燃烧反应器的废气含有小于10体积%的氧和至少80体积%的co和co2的混合物，
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将来自所述燃烧反应器的废气进料至co2/co转化反应器中，其中包含在所述废气中的co2和任选的co转化为烃燃料。2.根据权利要求1所述的方法，其中在引入到所述燃烧反应器之前，所述废气的至少一部分用于在第一干燥单元中干燥固体燃料，特别是固体可再生燃料，从而获得干燥的燃料，随之任选地研磨所述干燥的燃料以获得研磨的燃料。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述干燥的和任选地研磨的燃料用作所述燃烧反应器中的燃料。4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中至少部分所述废气用于在第二干燥单元中干燥水泥生料，从而获得干燥的生料，其中将所述干燥的生料研磨以获得研磨的生料，将所述研磨的生料进料至水泥生产成套装置的预热器中。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述co2/co转化反应器为生物反应器、催化反应器或动力-燃料反应器。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中将在所述co2/co转化反应器中生产的副产物例如蛋白质作为燃料进料至燃烧过程，例如进料至水泥生产成套装置的水泥窑的燃烧器、预煅烧炉燃烧器和/或燃烧反应器燃烧器。7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中将从所述co2/co转化反应器获得的烃燃料，特别是可燃燃料作为燃料进料至燃烧过程，例如水泥生产成套装置的水泥窑的燃烧器、预煅烧炉燃烧器和/或燃烧反应器燃烧器。8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中在进料至所述co2/co转化反应器中之前，将来自所述燃烧反应器的废气引导通过热交换器，以将所述废气冷却至优选20-300℃的温度。9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中所述废气取自水泥生产成套装置的水泥生料预热器。

技术总结

在处理含有CO2的废气(例如来自水泥生产成套装置的废气)的方法中，进行以下步骤：-在燃烧反应器中燃烧燃料，其中所述废气的O2含量用作氧化剂，-控制所述燃烧反应器中的燃烧，使得来自所述燃烧反应器的废气含有小于10体积%的氧和至少80体积%的CO和CO2的混合物，将来自所述燃烧反应器的废气进料至转化反应器中，其中包含在所述废气中的CO2和任选的CO转化为烃燃料。燃料。燃料。