用于制造化学的和石化的产品的绿色复合设施制造技术

公开一种绿色的复合设施，其具有组合的空气分离与二氧化碳隔离设施和电解单元。此外，在有些实施方式中，该复合设施还包括用于产生可再生的能量的单元。还公开了用于所述复合设施的控制单元和计算机程序产品、用于在该复合设施中产生化学产品的方法以及该复合设施用于产生化学产品的应用和作为用于波动的可再生能量的化学储存器的应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】用于制造化学的和石化的产品的绿色复合设施本专利技术涉及用于制造并非基于化石燃料的化学的和石化的产品的“绿色”复合设施的技术方案。
技术介绍
为了更有效且更环保地利用化石燃料的能量，如今提供了各种不同的技术，比如氧化燃料方法或者在整体煤气化联合循环(IGCC)设施中燃烧。因此，比如IGCC设施不仅能实现提高燃烧效率，使用廉价的能量载体，其方式为，化石燃料通过与氧气进行亚化学计量的燃烧并随后引入到水煤气变换反应器中借助水蒸气转化为氢，氢然后可以用于能量产生，而且能实现一种用于在复合设施中由所用的反应物即氧、水、碳和氮产生简单的化学产品的方法。在此，常见的IGCC设施通常具有至少一个用于提供氧和氮的空气分离设施、用于燃烧化石燃料的气化器、用于产生氢的水煤气变换反应器和用于由产品特别是氢的过程热量或燃烧产生电能的燃气和蒸汽设施，所述水煤气变换反应器带有用于去除酸气比如硫化氢的设施(酸气去除单元)。此外，这种IGCC设施也可以包括用于化合和储存二氧化碳的单元(碳捕获和储存，CCS)，其中，在水煤气变换反应器中产生氢之后利用用于去除酸气比如硫化氢的设施(下面也称为水煤气变换反应器，只要未做其它说明)从过程中去除二氧化碳0)2并将其储存起来。此外也可行的是，由在水煤气变换反应器WSR(水煤气变换反应器WGS)中产生的合成燃气SG产生化学产品，用于消耗或者用于产生其它有时复杂的化学品，例如氢(压缩的气态氢CGH或气态氢GH2)、甲醇MeOH、燃料T (燃料)、合成的天然气(合成天然气SNG)、氨NH3或合成燃气SG本身，作为用于后续处理的产品。在图1中给出了通常的IGCC设施的一个例子。该设施包括空气分离设施LZA(空气隔离单元ASU)、气化器V(燃料气化反应器FGR)、带有用于去除酸气比如硫化氢的设施的水煤气变换反应器WSR、燃气和蒸汽设施GDA (组合的循环电站CCPP)。来自空气分离设施LZA的氧O2 (气态氧GOX)和必要时的蒸汽在这种IGCC设施中被供应给气化器V，然后它们在该气化器内与燃料B以亚化学计量的方式转化为原初合成燃气RSG，其主要成分为一氧化碳CO。一氧化碳在水煤气变换反应器WSR中与例如水蒸汽形式的水一起转化为合成燃气SG、二氧化碳和大量氢，其然后必要时在与二氧化碳隔离之后在燃气和蒸汽设施GDA中用于产生能量。在这种情况下获得的能量E然后也部分地用于驱动空气分离设施LZA，因为空气分离是一个能量密集的过程，在该过程中，空气被分成氧和氮以及其它组分。然而，在水煤气变换反应器WSR中制得的合成燃气SG也可以必要时在其它反应器中转化为化学产品，比如氢H2、合成天然气或合成甲烷(合成天然气SNG)、甲醇MeOH或燃料T。此外，利用来自空气分离设施LZA的氮N2，还可以产生氨NH3 (无水的氨WFA或液态的无水的氨LWA)。也可以使用合成燃气SG作为产品本身。通常的IGCC设施例如由WO 2007/094908A2已知。然而，IGCC设施中的方法和其它基于化石燃料的设施的缺点是，二氧化碳作为原材料在复合设施中通过化石燃料的燃烧而产生，然后通过化合和储存二氧化碳才作为原材料可供使用，这一方面导致设施复杂，其具有多个不同的设备，例如用于产生和隔离二氧化碳，也导致因化石燃料而增加了环境负担。另外，在能够产生高价值的化学产品之前，燃烧化石燃料也要消耗在化学物质中储存的能量。因此，对不必基于化石燃料产生用于复合设施的中间产品比如二氧化碳的设施存在需求。此外，对基于环境友好的原材料的复合设施存在需求。所述目的通过根据权利要求1的复合设施来实现。本专利技术的复合设施包括组合的空气分离与二氧化碳隔离设施I和电解单元2。在有些实施方式中还设置有用于产生可再生的能量的单元3，该单元至少部分地提供用于驱动组合的空气分离与二氧化碳隔离设施I和/或电解单元2的能量。本专利技术的复合设施的特征在于，它对环境友好，并且在有些实施方式中可以省去化石燃料。本专利技术的复合设施还能实现完全使用所有在组合的空气分离与二氧化碳隔离设施I中产生的产品。另外，在有些实施方式中，利用本专利技术的复合设施可以制得化学的、石化的、CO2中性的产品。所产生的这些产品作为“绿色”产品即并不基于化石燃料的产品在目标市场上可以实现高价格，例如绿色的(CO2中性的)甲醇约为800欧元/t (至2012年)。此外，也可以由空气分离设施等获取产品，比如氧O2、氮N2或氩，这类产品可以出售，其中，例如对于氩来说每吨为3000-50000美元，例如对于氮来说每吨为300-500美元，例如对于氧来说每吨约为90美元(至2012年)。所产生的产品于是可以又转化为电能，而不必为此起初使用化石燃料。另外，本专利技术的复合设施可以实现把电能灵活地转化为化学能或化学产品。此外，本专利技术的复合设施可以用作波动的可再生能量的储存器，如果在有些实施方式中组合的空气分离与二氧化碳隔离设施I和/或电解单元2利用来自用于产生可再生的能量的单元3的能量工作。因此，本专利技术的复合设施有别于传统的储存器，就传统的储存器而言，待储物相应于来自储存器的取出物，比如在石油罐或天然气罐中或者在可重复充电的电池中就是这样。本专利技术的复合设施通过其运行在整体上也用作储存器，因为它能根据对来自用于产生可再生的能量的单元3的能量的供应以不同的方式工作。另外，本专利技术的复合设施也可以用作针对在产生可再生能量时的能量波动的缓冲器。这在如下方面也是有利的:在能量网比如电网的网络稳定情况下，例如在由可再生的能量直接馈入波动的能量例如波动的电流时，不会出现问题，或者出现较小的问题。此外，本专利技术涵盖用于控制本专利技术的复合设施的控制单元、用于利用本专利技术的复合设施产生化学产品的方法、用于控制本专利技术的复合设施的计算机程序产品以及本专利技术的复合设施作为用于波动的可再生能量的储存器的应用。【附图说明】下面参照附图详述本专利技术，其中，这些附图不应限制本专利技术的范围。图1示意性地示出通常的IGCC设施的结构；图2示意性地示出本专利技术的复合设施的一个实施方式的结构；图3示范性地示出本专利技术的控制单元的线路图。对本专利技术的详细说明这里的复合设施指的是用来由同一种中间产品可选地交替地制造不同的最终产品的设施。因而可以在不同的时间点由相同的中间产品例如二氧化碳、氮、氢必要时还有氧产生不同的最终产品。在一定的初始形态下，在这种复合设施中利用至少三种能量原料进行整合的过程。在有些实施方式中，复合设施不包括精炼机构(Raffinerie)。本专利技术的复合设施具有组合的空气分离与二氧化碳隔离设施I和电解单元2。此外，在有些实施方式中，可以给本专利技术的复合设施设置用于产生可再生的能量的单元3，该单元至少部分地提供用于驱动组合的空气分离与二氧化碳隔离设施I和/或电解单元2的能量。在有些实施方式中，用于产生可再生的能量的单元3集成到本专利技术的复合设施中，或者固定地指配给该复合设施。“固定地指配”在这里的含义是，在用于产生可再生的能量的单元3中产生的能量主要地、例如有50%以上、可选地有75%以上、进一步可选地有90%以上、优选全部地-撇开例如在线路中的损耗不看-被馈送到本专利技术的复合设施中。这种馈送在此例如可以通过一根或多根线缆来进行。把用于产生可再生的能量的单元3集成到复合设施中，这例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生化学产品的复合设施，带有：组合的空气分离与二氧化碳隔离设施(1)，用于至少获取二氧化碳和氮；和电解单元(2)，用于获取氢；其中，在组合的空气分离与二氧化碳隔离设施(1)中获取的二氧化碳至少用于产生化学产品。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·布斯坎普，V·德里希特，C·基纳，D·罗尔姆斯，P·E·施特尔齐格，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE