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EP3465040A1 - Anlagenverbund zur herstellung mineralischer baustoffe sowie ein verfahren zum betreiben des anlagenverbundes - Google Patents

Anlagenverbund zur herstellung mineralischer baustoffe sowie ein verfahren zum betreiben des anlagenverbundes

Info

Publication number
EP3465040A1
EP3465040A1 EP17725555.1A EP17725555A EP3465040A1 EP 3465040 A1 EP3465040 A1 EP 3465040A1 EP 17725555 A EP17725555 A EP 17725555A EP 3465040 A1 EP3465040 A1 EP 3465040A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plant
gas
production
building materials
mineral building
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP17725555.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Reinhold ACHATZ
Georg LOCHER
Ralph Kleinschmidt
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.)
Thyssenkrupp Polysius GmbH
ThyssenKrupp AG
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Industrial Solutions AG filed Critical ThyssenKrupp AG
Publication of EP3465040A1 publication Critical patent/EP3465040A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20—Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/001—Extraction of waste gases, collection of fumes and hoods used therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/001—Extraction of waste gases, collection of fumes and hoods used therefor
    • F27D17/002—Details of the installations, e.g. fume conduits or seals

Definitions

  • the present invention relates to a plant network for the production of mineral building materials and a method for operating the plant network.
  • the resulting so-called raw meal is then fired in a kiln, such as a rotary kiln to produce mineral building materials at temperatures of about 1400 - 1450 ° C to the so-called clinker.
  • the clinker is then cooled down to a temperature below 200 ° C in a cooler.
  • Carbon dioxide (CO2) is a greenhouse gas and, when it enters the atmosphere, contributes as one of the major factors in enhancing the greenhouse effect.
  • C0 2 emissions are levied on greenhouse gas emissions in some countries.
  • the plant network according to the invention has the advantage that individual plants are combined in a plant network and material flows, in particular gas flow rates, thermal energy and energy flows can be combined.
  • the further use or processing of carbon dioxide is possible before it is released into the atmosphere. In this way, the environmental impact is reduced and / or increases the cost of production of mineral building materials and / or achieved an overall optimum in terms of economic and / or ecological production and / or use of mineral building materials for a plant network.
  • the invention relates to a plant network for the production of mineral building materials with a kiln for producing mineral building materials, a cooler for cooling the mineral building materials, and
  • a gas pipeline system for gases which are produced during the production of the mineral building materials, wherein the plant network comprises a connected to the gas line system chemical plant and / or biotechnology plant and the gas line system comprises at least one controllable gas gate for dividing the chemical plant and / or biotechnology plant supplied gas flow rates.
  • the plant composite additionally has a plant for C0 2 separation of the resulting from the production plant with a carbon dioxide source carbon dioxide-containing gas and / or resulting in the production of mineral building materials gas.
  • the installation for CO 2 separation for the separation of CO 2 from the at least one carbon dioxide-containing gas flow stream resulting from the production plant with a carbon dioxide source comprises an absorber device and a desorbing device arranged downstream of the absorber device.
  • the plant network additionally comprises a C0 2 scraping device, in particular a membrane filter.
  • the inventive method for operating a plant network for the preparation of mineral building materials is / are the Mischnutzgas and / or the C0 2 -Nutzgas and / or the C0 2 -H 2 -Nutzgas and / or the CO useful gas and / or the CO-H 2 -NG and / or the CO-CO 2 -H 2 -Nutzgas processed, wherein the processing comprises a compression.
  • the power of the chemical plant and / or the biotechnology plant depending on the / n plant (s) supplied Nutzgasmenge of mixed commercial gas and / or C0 2 -Nutzgas and / or C0 2 -H 2 -Nutzgas and / or CO-Nutzgas and / or CO-H 2 -Nutzgas and / or the CO-CO 2 -H 2 -Nutzgas regulated.
  • the plant network in particular the kiln for producing mineral building materials, is additionally supplied with an oxygen stream with an oxygen supply device.
  • At least a subset of the biofuel biomass is supplied as secondary fuel with the secondary fuel supply to the plant network, in particular the kiln for producing mineral building materials and / or the plant network additionally has a biomass storage for storing biomass, in particular from the biotechnology plant, wherein at least a subset of the biomass stored in the biomass storage is supplied as a secondary fuel with the secondary fuel supply means the plant network, in particular the kiln for producing mineral building materials.
  • the supply of at least a subset of accumulating in the biotechnology plant and / or biomass stored in the biomass storage as secondary fuel with the secondary fuel supply to the plant network, in particular the kiln for generating mineral building materials controlled depending on the calorific value of the biomass.
  • compressors for compressing the gases may be arranged.
  • Fig. 1 shows a schematic, highly simplified block diagram of a plant network for the production of mineral building materials according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows an overview of a plant network for producing mineral building materials.
  • the plant network comprises a kiln 1 for the production of mineral building materials, a cooler 2 for cooling the mineral building materials and a gas pipe system 3 for gases that are produced in the production of mineral building materials.
  • a chemical plant 4 and a biotechnology plant 5 is connected to the gas line system 3.
  • the gas line system 3 comprises a controllable gas diverter 6 which divides the gas flow streams supplied to the chemical plant 4 and / or biotechnology plant 5.
  • an oxygen supply device 14 is additionally shown via which air with an increased oxygen content and / or oxygen can be supplied to the kiln 1.
  • the plant network may have a biomass storage 24 for storing biomass, in particular from the biotechnology plant 5, wherein at least a subset of the biomass from the bio mass storage 24 and / or the biotechnology plant 5 as a secondary fuel via the Sekundärbrennstoffzu classroom classroom 23 the kiln 1 for the production of mineral building materials can be supplied.
  • the isosceles trapezoidal elements exemplified are compressors for compressing gas (s).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Anlagenverbund zur Herstellung mineralischer Baustoffe mit einem Brennofen (1) zur Erzeugung mineralischer Baustoffe, einem Kühler (2) zur Kühlung der mineralischen Baustoffe, und einem Gasleitungssystem (3) für Gase, die bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen, wobei der Anlagenverbund eine an das Gasleitungssystem (3) angeschlossene Chemieanlage (4) und/oder Biotechnologieanlage (5) aufweist und das Gasleitungssystem (3) mindestens eine steuerbare Gasweiche (6) zur Aufteilung der der Chemieanlage (4) und/oder Biotechnologieanlage (5) zugeführten Gasmengenströme umfasst.

Description

Anlagenverbund zur Herstellung mineralischer Baustoffe sowie ein Verfahren zum
Betreiben des Anlagenverbundes
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Anlagenverbund zur Herstellung mineralischer Baustoffe sowie ein Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes.
Anlagen zur Herstellung mineralischer Baustoffe umfassend einen Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe und einem Kühler zur Kühlung der mineralischen Baustoffe sind im Stand der Technik in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt. Insbesondere kann ein Zementwerk eine solche Anlage oder Bestandteil einer solchen Anlage sein. In Zementwerken werden die meist in Steinbrüchen abgebauten und mit Vorbrechern vorzerkleinerten Rohmaterialien, wie Kalkstein, insbesondere als Quelle für Calciumoxid, Ton, insbesondere als Quelle für Siliciumdioxid und Aluminiumoxid, Sand, beispielsweise als Quelle für Siliciumdioxid und Eisenerz, insbesondere als Quelle für Eisen(lll)-oxid beispielsweise in Rohmühlen zusammen vermählen und gleichzeitig getrocknet. Das dabei entstehende sogenannte Rohmehl wird dann in einem Brennofen, wie beispielsweise einem Drehrohrofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe bei Temperaturen von ca. 1400 - 1450 °C zu dem sogenannten Klinker gebrannt. Der Klinker wird anschließend in einem Kühler auf eine Temperatur von unter 200 °C heruntergekühlt. Bei diesem Herstellungsprozess wird insbesondere der in den Roh- und Brennstoffen enthaltene Kohlenstoff in Kohlenstoffdioxid umgewandelt und freigesetzt. Kohlenstoffdioxid (CO2) ist ein Treibhausgas und trägt, wenn es in die Atmosphäre gelangt als einer der Hauptfaktoren zur Verstärkung des Treibhauseffektes bei. In diesem Zusammenhang werden in einigen Staaten für Treibhausgasemissionen C02-Abgaben erhoben.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachhaltigkeit, insbesondere die ökonomischen und ökologischen Bedingungen des Gesamtprozesses weiter zu verbessern und insbesondere einen Anlagenverbund zur Herstellung mineralischer Baustoffe anzugeben, mit dem es möglich ist, die mit der Herstellung und Verwendung mineralischer Baustoffe verbundene Freisetzung von C02 in die Atmosphäre und/oder Kosten zur Herstellung und/oder Verwendung mineralischer Baustoffe zu reduzieren. Außerdem wird angestrebt, die C02- Emissionen bei der Herstellung mineralischer Baustoffe zu reduzieren. Zudem soll die Wirtschaftlichkeit des Gesamtprozesses weiter verbessert werden. Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird mit einem Anlagenverbund nach Anspruch 1 und einem Verfahren zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe nach Anspruch 8 gelöst.
Der erfindungsgemäße Anlagenverbund weist gegenüber konventionellen Anlagen den Vorteil auf, dass Einzelanlagen in einem Anlagenverbund zusammengeschlossen sind und stoffliche Ströme, insbesondere Gasmengenströme, thermischer Energie und energetische Ströme im Verbund geführt werden können. Zudem ist die weitere Nutzung bzw. Verarbeitung von Kohlenstoffdioxid möglich, bevor eine Abgabe in die Atmosphäre erfolgt. Auf diese Weise werden die Umweltauswirkungen verringert und/oder die Wirtschaftlichkeit der Herstellung von mineralischen Baustoffen erhöht und/oder ein Gesamtoptimum hinsichtlich einer ökonomischen und/oder ökologischen Herstellung und/oder Verwendung mineralischer Baustoffe für einen Anlagenverbund erzielt.
Gegenstand der Erfindung ist ein Anlagenverbund zur Herstellung mineralischer Baustoffe mit einem Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe, einem Kühler zur Kühlung der mineralischen Baustoffe, und
einem Gasleitungssystem für Gase, die bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen, wobei der Anlagenverbund eine an das Gasleitungssystem angeschlossene Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage aufweist und das Gasleitungssystem mindestens eine steuerbare Gasweiche zur Aufteilung der der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage zugeführten Gasmengenströme umfasst.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe, der einen Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe, einen Kühler für die Kühlung der mineralischen Baustoffe, ein Gasleitungssystem für Gase, die bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen und eine an das Gasleitungssystem angeschlossene Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage aufweist, wobei zumindest eine Teilmenge des bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gases als Nutzgas zum Betrieb der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage verwendet wird. Unter mineralischen Baustoffen werden im Rahmen der Erfindung Baustoffe verstanden, welche eine Zusammensetzung von Mineralien umfassen. Beispiele hierfür sind calciumhaltige Baustoffe, wie Zement, Kalk, Gips und calcinierte Tone, sowie bereits behandelte Rückstände aus Produktionsverfahren, insbesondere aus der Metallherstellung, insbesondere der Eisen- und Stahlherstellung, wie beispielsweise Schlacke(n) und Kombinationen hiervon.
In der Chemieanlage können chemische Produkte aus den zugeführten Gasmengenströmen und/oder den Nutzgasen und/oder den Synthesegas erzeugt werden, welche jeweils die Komponenten des Endproduktes enthalten. Bei den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Synthesegas handelt es sich um Gasmischungen, die zur Synthese eingesetzt werden. Unter den Begriff "Synthesegas" fallen z. B. Gemische aus N2 und H2 für die Ammoniaksynthese und vor allem Gasgemische, die hauptsächlich CO und H2 oder C02 und H2 oder CO, C02 und H2 enthalten. Aus den Synthesegasen können in einer Chemieanlage chemische Produkte erzeugt werden, welche jeweils die Komponenten des Eduktes enthalten. Chemische Produkte können beispielsweise Ammoniak oder Methanol oder auch andere Kohlenwasserstoffverbindungen sein.
Zur Herstellung von Ammoniak muss ein Synthesegas bereitgestellt werden, welches Stickstoff und Wasserstoff im richtigen Verhältnis enthält. Als Stickstoffquelle kann beispielsweise zusätzlich eine Luftzerlegungsanlage zur wenigstens teilweisen Zerlegung von Umgebungsluft in ein wenigstens teilweise sauerstoffhaltiges Gas und ein wenigstens teilweise stickstoffhaltiges Gas, bereitgestellt werden. Als Wasserstoffquelle kann beispielsweise eine zusätzliche Anlage zur Wasserstofferzeugung, wie beispielsweise eine Wasserelektrolyseanlage bereitgestellt werden. Zur Herstellung von Kohlenwasserstoffverbindungen, beispielsweise Methanol, muss ein im Wesentlichen aus CO und/oder C02 und -H2 bestehendes Synthesegas bereitgestellt werden, welches die Komponenten Kohlenmonoxid und/oder Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff im richtigen Verhältnis enthält. Das Verhältnis wird häufig durch das Modul (H2 - C02) / (CO + C02) beschrieben. Der Wasserstoff kann beispielsweise durch eine zusätzliche Anlage zur Wasserstofferzeugung bereitgestellt werden. Die Bereitstellung von CO kann mit einem zusätzlichen Reverse-Watergas-Shift-Reactor (RWGS-Reaktor) erfolgen. Als C02-Quelle kann das beim Herstellungsprozess freigesetzte Kohlenstoffdioxid dienen.
Bei den vorstehend beschriebenen Konzepten kann allerdings der C-Gehalt der Gase die bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen, nicht vollständig genutzt werden, da ein Wasserstoff-Unterschuss vorliegt. Um den C-Gehalt der bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gase vollständig für die Herstellung von chemischen Produkten nutzen zu können, wird erfindungsgemäß Wasserstoff zu dosiert, der in einer Anlage zur Wasserstofferzeugung gebildet wird. Die Wasserstofferzeugung erfolgt vorzugsweise durch Wasserelektrolyse, wobei die Wasserelektrolyse zweckmäßig mit elektrischem Strom betrieben wird, der aus erneuerbarer Energie erzeugt wurde. Bei der Wasserelektrolyse entsteht auch Sauerstoff, der in dem Brennofen zur Erzeugung der mineralischen Baustoffe genutzt werden kann. Das Zuführen von Sauerstoff ist auch als Oxyfuel-Verfahren bekannt, bei welchem besonders hohe Flammentemperaturen erreicht werden können. Insbesondere ist das Oxyfuel- Verfahren sowohl für gasförmige als auch für flüssige und feste Brennstoffe anwendbar.
Zusätzlich oder anstelle einer Chemieanlage zur Erzeugung von Produkten aus den zugeführten Gasmengenströmen und/oder den Nutzgasen und/oder den Synthesegas kann im Rahmen der Erfindung auch eine biotechnologische Anlage eingesetzt werden. Hierbei handelt es sich um eine Anlage zur Fermentation der vorgenannten Gase. Die zugeführten Gasmengenströmen und/oder Nutzgase und/oder Synthesegase werden über eine Fermentation biochemisch genutzt, wobei Produkte wie Alkohole (Ethanol, Butanol), Aceton oder organische Säuren hergestellt werden können. Auch diese Produkte, die durch Fermentation von Synthesegas erzeugt werden, sind im vorliegenden Fall nur beispielhaft genannt.
Der Wasserstoff kommt bei Anwendung eines biochemischen Prozesses allerdings im Wesentlichen aus dem Wasser, das bei der Fermentation als Medium eingesetzt wird. Die Bereitstellung von CO kann mit einem zusätzlichen Reverse-Watergas-Shift-Reactor (RWGS- Reaktor) erfolgen. Mittels eines biotechnologischen Prozesses können folglich Produkte hergestellt werden, die Kohlenstoff aus dem CO- und/oder C02-Anteil der bei der Herstellung mineralischer Baustoffe anfallenden Rohgase und Wasserstoff aus dem bei einem Fermentationsprozess verwendeten Wasser enthalten.
Die Leistung der Chemieanlage oder der biotechnologischen Anlage wird in Abhängigkeit der dieser Anlage zugeführten Gasmengenströme, insbesondere den Nutzgasen und/oder den Synthesegasen geregelt. Eine wesentliche Herausforderung für die Chemieanlage ist die dynamische Fahrweise bei wechselnden Anlagenlasten. Die Betriebsweise bei wechselnden Anlagenlasten kann insbesondere dadurch realisiert werden, dass die Chemieanlage eine Mehrzahl parallel geschalteter kleiner Einheiten aufweist, die je nach zur Verfügung stehenden Nutzgasmengenstrom einzeln zu- oder abgeschaltet werden. Die dynamische Regelung einer Chemieanlage bei Lastwechseln ist technisch aufwendig. Erfindungsgemäß wird bei einem Lastwechsel zunächst nur die Leistung der Biotechnologieanlage angepasst. Die erfindungsgemäße Lehre nutzt dabei aus, dass eine Biotechnologieanlage im Vergleich zu einer Chemieanlage hinsichtlich Lastwechsel wesentlich flexibler ist.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Anlagenverbund eine Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle und ein C02-Gasleitungssystem für zumindest einen aus der Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle anfallenden Kohlenstoffdioxidhaltigen Gasmengenstrom, wobei das C02-Gasleitungssystem mit dem Gasleitungssystem verbunden ist. Eine Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle ist beispielsweise ein Kraftwerk, eine Bioethanol-Anlage, ein Hüttenwerk und/oder weitere Anlagen zur Herstellung mineralischer Baustoffe oder eine Kombination hiervon.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer steuerbaren Gasweiche eine Einrichtung verstanden, mit welcher die Zufuhrmenge an Gasen zu den im Verbund angeordneten Anlagen steuerbar ist. Beispielsweise kann nach bestimmten Anforderungen, insbesondere zur Verfügung stehende Gasmengen, Gaszusammensetzungen, Energie und Strom die Beaufschlagung einer und/oder mehrerer Anlagen im Anlagenverbund nach Bedarf erfolgen.
Der Anlagenverbund kann optional im Verbund zusätzlich eine Sauerstoffzufuhreinrichtung aufweisen, welche mit dem Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe verbunden ist. Beispielsweise kann die Sauerstoffzufuhr Einrichtung der Austritt einer Rohrleitung, eine Düse oder eine Kombination hiervon sein. Mit dem Zuführen von Sauerstoff über die Sauerstoffzufuhreinrichtung in den Brennofen können besonders hohe Flammentemperaturen erreicht werden. Dieses, beispielsweise auch als Oxyfuel-Verfahren bekannte Verfahren, ist sowohl für gasförmige als auch für flüssige und feste Brennstoffe anwendbar. Insbesondere kann Sauerstoff für die Sauerstoffzufuhreinrichtung bereitgestellt werden aus einer Elektrolyseanlage zur Wasserelektrolyse und/oder Luftzerlegungsanlage.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Anlagenverbund zusätzlich eine Anlage zur C02-Abtrennung von aus den aus der Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle anfallenden kohlenstoffdioxidhaltigen Gas und/oder bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gas auf. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Anlage zur C02-Abtrennung zur Abtrennung von CO2 aus dem zumindest einen aus der Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle anfallenden kohlenstoffdioxidhaltigen Gasmengenstrom eine Absorbereinrichtung und eine der Absorbereinrichtung nachgeschaltete Desorbereinrichtung.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Anlagenverbund zusätzlich eine Anlage zur C02-Reinigung und/oder C02-Konditionierung auf, wobei die Anlage zur C02- Reinigung und/oder C02-Konditionierung mit der Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle und/oder der Anlage zur C02-Abtrennung verbunden ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter Gasreinigung, insbesondere C02-Reinigung und Gaskonditionierung, insbesondere C02-Konditionierung die Aufbereitung der Gases für die verfahrenstechnisch nachgeschalteten Anlagen des Anlagenverbundes verstanden. Beispielsweise kann die Anlage zur C02-Reinigung eine C02-Waschanlage zur Abtrennung von C02 umfassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Anlagenverbund zusätzlich eine Vergasungseinrichtung zur Aufkonzentration des C02-Anteils, wobei die Vergasungseinrichtung der C02-Waschanlage zur Abtrennung von C02 aus dem zumindest einen aus der Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle anfallenden Kohlenstoffdioxidhaltigen Gasmengenstrom vorgeschaltet angeordnet ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Anlagenverbund zusätzlich eine S02-Abtrennvorrichtung zur Abtrennung von S02 aus dem zumindest einen aus der Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle anfallenden Kohlenstoffdioxidhaltigen Gasmengenstrom, insbesondere weist die S02-Abtrennvorrichtung eine Kühleinrichtung auf.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Anlagenverbund zusätzlich eine Wasserdampf-Abscheideeinrichtung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Anlagenverbund zusätzlich eine C02-Abscneideeinrichtung, insbesondere einen Membranfilter.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Anlagenverbund zusätzlich einen CGyVerdichter zur Kompression von aus den aus Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle anfallenden Kohlenstoffdioxidhaltigen Gas und/oder bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gas.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Anlagenverbund zusätzlich eine Anlage zur Wasserstofferzeugung und ein H2-Gasleitungssystem für aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung anfallende wasserstoffhaltige Gasmengenströme.
Beispielsweise ist die Anlage zur Wasserstofferzeugung eine Elektrolyseanlage zur Wasserelektrolyse. Die Elektrolyseanlage zur Wasserelektrolyse ist mittels einer Sauerstoffrückführleitung mit der Sauerstoffzufuhreinrichtung verbunden. Der bei der Wasserelektrolyse entstehende Sauerstoff kann beispielsweise über die Sauerstoffrückführleitung und die Sauerstoffzufuhreinrichtung dem Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe zugeführt werden. Vorzugsweise ist die Wasserelektrolyseanlage mit einem Energiespeicher elektrisch verbunden und es wird zumindest ein Teil der für die Wasserelektrolyse notwendigen elektrischen Energie dem Energiespeicher entnommen. Zusätzlich kann externer Strom eingesetzt werden, der vorzugsweise aus regenerativen Quellen stammt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Gasleitungssystem in Strömungsrichtung nach der steuerbaren Gasweiche verbunden mit dem H2-Gasleitungssystem über eine Mischvorrichtung zur Herstellung eines aus Gasen, die aus den aus der Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle anfallen und/oder bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen und anfallenden wasserstoffhaltigen Gasen aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung bestehenden Mischgasen und sind die der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage zugeführten Gasmengenströme mittels der steuerbaren Gasweiche steuerbar.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das H2- Gasleitungssystem eine steuerbare H2-Gasweiche auf und sind die der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage zugeführten wasserstoffhaltigen Gasmengenströme mittels der steuerbaren H2-Gasweiche steuerbar.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer steuerbaren H2-Gasweiche eine Einrichtung verstanden, mit welcher die Zufuhrmenge an H2-Gasen zu den im Verbund angeordneten Anlagen steuerbar ist. Beispielsweise kann nach bestimmten Anforderungen die Beaufschlagung einer und oder mehrerer Anlagen im Anlagenverbund mit H2 nach Bedarf erfolgen.
Ferner kann der Anlagenverbund zusätzlich einen H2-Speicher zum Speichern zumindest einer Teilmenge emittierter wasserstoffhaltiger Gase aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung aufweisen, wobei der H2-Speicher mit dem H2-Gasleitungssystem verbunden ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Anlagenverbund zusätzlich einen Energiespeicher, insbesondere einen elektrochemischen Speicher zur Deckung zumindest eines Teils des Strombedarfs des Anlagenverbundes auf.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Anlagenverbund zusätzlich eine Luftzerlegungsanlage zur wenigstens teilweisen Zerlegung von Umgebungsluft in ein wenigstens teilweise sauerstoffhaltiges Gas und ein wenigstens teilweise stickstoffhaltiges Gas mit einer sauerstoffhaltigen Gas führenden Leitung und einer stickstoffhaltigen Gas führenden Leitung auf. Ferner ist die sauerstoffhaltiges Gas führende Leitung mittels einer Sauerstoffrückführleitung mit der Sauerstoffzufuhreinrichtung verbunden. Sauerstoffhaltiges Gas in der sauerstoffhaltigen Gas führende Leitung kann beispielsweise über die Sauerstoffrückführleitung und die Sauerstoffzufuhreinrichtung dem Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe zugeführt werden. Stickstoffhaltiges Gas der stickstoffhaltigen Gas führenden Leitung kann insbesondere als Stickstoffquelle einer nachgeordneten Anlage des Anlagenverbundes, wie beispielsweise der Chemieanlage und/oder der Biotechnologieanlage zugeführt werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die stickstoffhaltiges Gas führende Leitung mittels einer Mischvorrichtung mit dem H2-Gasleitungssystem verbunden, insbesondere zur Herstellung von Ammoniak.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Anlagenverbund zusätzlich eine Reverse-Wassergas-Shift-Anlage und ein CO-Gasleitungssystem für aus der Reverse-Wassergas-Shift-Anlage anfallende kohlenstoffmonoxidhaltigen Gasmengenströme, wobei die Reverse-Wassergas-Shift-Anlage in Strömungsrichtung nach der steuerbaren Gasweiche verbunden ist mit dem Gasleitungssystem und dem H2-Gasleitungssystem und dass die der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage zugeführten Gasmengenströme mittels der steuerbaren Gasweiche steuerbar sind. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer Reverse-Wassergas-Shift-Anlage eine Anlage verstanden welche aus kohlenstoffdioxidhaltigen Gasmengenströmen, insbesondere Gasen die bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen, aus dem Kohlenstoffdioxidanteil durch eine Reverse-Wassergas-Shift-Reaktion (CO2 + H2 CO + H20) zumindest teilweise in Kohlenmonoxid umwandeln. Beispielsweise kann der für die Reaktion erforderlicher Wasserstoff aus einer Anlage zur Wasserstofferzeugung bereitgestellt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das C0- Gasleitungssystem eine steuerbare CO-Gasweiche auf und die der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage zugeführten kohlenstoffmonoxidhaltigen Gasmengenströme sind mittels der steuerbaren CO-Gasweiche steuerbar.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer steuerbaren CO-Gasweiche eine Einrichtung verstanden, mit welcher die Zufuhrmenge an CO-Gasen zu den im Verbund angeordneten Anlagen steuerbar ist. Beispielsweise kann nach bestimmten Anforderungen die Beaufschlagung einer und oder mehrerer Anlagen im Anlagenverbund mit CO nach Bedarf erfolgen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Anlagenverbund zusätzlich einen Biomassespeicher zur Speicherung von Biomasse, insbesondere aus der Biotechnologieanlage auf, wobei zumindest eine Teilmenge der Biomasse aus dem Biomassespeicher und/oder der Biotechnologieanlage der Sekundärbrennstoffzufuhreinrichtung des Anlagenverbunds zugeführt wird.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Anlagenverbund zusätzlich einen stofflichen Speicher auf. Beispiele für einen stofflichen Speicher sind ein Methanolspeicher, ein SNG-Speicher (Synthetic Natural Gas bzw. Substitute Natural Gas), FT-Kraftstoff-Speicher (Fischer-Tropsch-Synthese-Kraftstoffe), Ethanolspeicher.
Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dem Anlagenverbund, insbesondere dem Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe zusätzlich ein Sauerstoffstrom mit einer Sauerstoffzufuhreinrichtung zugeführt.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung der mineralischen Baustoffe, weist der Anlagenverbund einen Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe, einen Kühler zur Kühlung der mineralischer Baustoffe, ein Gasleitungssystem für Gase, die bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen, eine an das Gasleitungssystem angeschlossene Biotechnologieanlage und eine Sekundärbrennstoffzufuhreinrichtung zum wenigstens teilweisen Betrieb des Anlagenverbundes, insbesondere des Brennofens zur Erzeugung mineralischer Baustoffe mit Sekundärbrennstoffen auf, wobei zumindest eine Teilmenge des bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gases als Nutzgas zum Betrieb der Biotechnologieanlage verwendet wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zumindest eine Teilmenge des bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gases mit zumindest einer Teilmenge anfallender wasserstoffhaltiger Gase aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung gemischt und wird das Mischgas als Nutzgas zum Betrieb der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage verwendet.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zumindest ein Teil des Nutzgases nach einer Gaskonditionierung und/oder Gasreinigung als Synthesegas zur Herstellung chemischer Produkte verwendet und/oder der Biotechnologieanlage zugeführt und wird für biochemische Prozesse genutzt.
Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird aus zumindest einer Teilmenge des bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gases nach einer Gaskonditionierung und/oder Gasreinigung ein Synthesegas hergestellt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zumindest ein Teil des nach einer Gaskonditionierung und/oder Gasreinigung hergestellten Synthesegases zur Herstellung chemischer Produkte verwendet oder der Biotechnologieanlage zugeführt und für biochemische Prozesse genutzt.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Leistung der Chemieanlage und/oder der Biotechnologieanlage in Abhängigkeit der dieser/n Anlage(n) zugeführten Nutzgasmenge geregelt.
Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe, der einen Brennofen zur Erzeugung der mineralischen Baustoffe, einen Kühler zur Kühlung der mineralischen Baustoffe, ein Gasleitungssystem für Gase, die bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen, eine an das Gasleitungssystem angeschlossene Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage, mindestens eine mit dem Gasleitungssystem verbundene steuerbare Gasweiche zur Aufteilung der der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage zugeführten Gasmengenströme und als eine Anlage zur Wasserstofferzeugung eine Elektrolyseanlage zur Wasserelektrolyse und ein H2- Gasleitungssystem für aus der Elektrolyseanlage zur Wasserelektrolyse emittierte wasserstoffhaltige Gasmengenströme aufweist, wird a) zumindest eine Teilmenge des bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gases mit b) zumindest einer Teilmenge des aus der Elektrolyseanlage zur Wasserelektrolyse anfallenden wasserstoffhaltigen Gases c) gemischt und d) wobei das Mischgas als Nutzgas zum Betrieb der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage verwendet wird und e) wobei zumindest eine Teilmenge des aus der Elektrolyseanlage zur Wasserelektrolyse anfallenden sauerstoffhaltigen Gases in dem Anlagenverbund zur Herstellung der mineralischen Baustoffe genutzt wird, insbesondere in den Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe rückgeführt wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe, der Anlagenverbund zusätzlich umfassend eine Luftzerlegungsanlage zur wenigstens teilweisen Zerlegung von Umgebungsluft in ein wenigstens teilweise sauerstoffhaltiges Gas und ein wenigstens teilweise stickstoffhaltiges Gas mit einer sauerstoffhaltigen Gas führenden Leitung und einer stickstoffhaltigen Gas führenden Leitung aufweist, wird zumindest eine Teilmenge des aus der Luftzerlegungsanlage wenigstens teilweise sauerstoffhaltigen Gases in dem Anlagenverbund zur Herstellung der mineralischen Baustoffe genutzt, insbesondere wird in den Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe rückgeführt und/oder wird zumindest eine Teilmenge des aus der Luftzerlegungsanlage wenigstens teilweise stickstoffhaltigen Gases mit zumindest eine Teilmenge des aus der Elektrolyseanlage zur Wasserelektrolyse emittierte wasserstoffhaltigen Gases gemischt, insbesondere zur Herstellung von Ammoniak. Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe, der einen Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe, einen Kühler zur Kühlung der mineralischen Baustoffe, ein Gasleitungssystem für Gase, die bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen, eine an das Gasleitungssystem angeschlossene Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage, mindestens eine mit dem Gasleitungssystem verbundene steuerbare Gasweiche zur Aufteilung der der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage zugeführten Gasmengenströme und eine Anlage zur Wasserstofferzeugung und ein H2-Gasleitungssystem für aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung emittierte wasserstoffhaltige Gasmengenströme umfasst, wobei das Gasleitungssystem in Strömungsrichtung nach der steuerbaren Gasweiche verbunden ist mit dem H2-Gasleitungssystem über eine H2-Mischvorrichtung zur Herstellung eines Mischgases umfassend Gase, die bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen und anfallenden wasserstoffhaltigen Gasen aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung und eine Reverse- Wassergas-Shift-Anlage und ein CO-Gasleitungssystem für aus der Reverse-Wassergas-Shift- Anlage emittierte kohlenstoffmonoxidhaltige Gasmengenströme umfasst, wobei die Reverse- Wassergas-Shift-Anlage in Strömungsrichtung nach der steuerbaren Gasweiche verbunden ist mit dem Gasleitungssystem und/oder dem H2-Gasleitungssystem und dass die der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage zugeführten Gasmengenströme mittels der steuerbaren Gasweiche steuerbar sind, wobei zumindest eine Teilmenge a) des bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gases und/oder b) des aus der Reverse-Wassergas-Shift-Anlage anfallenden kohlenstoff- monoxidhaltigen Gases und/oder c) des aus der Elektrolyseanlage zur Wasserelektrolyse anfallenden wasserstoffhaltigen Gases d) gemischt wird und wobei das Mischgas als Mischnutzgas zum Betrieb der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage verwendet wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe wird a) zumindest eine Teilmenge des bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gases mit b) zumindest einer Teilmenge des aus der Elektrolyseanlage zur Wasserelektrolyse anfallenden wasserstoffhaltigen Gases c) gemischt und d) wobei das Mischgas als C02-H2-Nutzgas und/oder CO-H2-Nutzgas und/oder C02- CO-H2-Nutzgas zum Betrieb der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage verwendet wird und/oder e) wobei zumindest eine Teilmenge des aus der Reverse-Wassergas-Shift-Anlage anfallenden kohlenstoffmonoxidhaltigen Gases als CO-Nutzgas zum Betrieb der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage verwendet wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe wird der Wasserstoffgehalt des C02- H2-Nutzgasstromes und/oder CO-H2-Nutzgasstromes und/oder C02-CO-H2-Nutzgasstromes auf ein Verhältnis im Bereich von 5 Vol-% bis 95 Vol-% bezogen auf das Gesamtvolumen des zugehörigen Nutzgasstroms eingestellt wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe wird a) zumindest eine Teilmenge des aus der Reverse-Wassergas-Shift-Anlage anfallenden kohlenstoffmonoxidhaltigen Gases mit b) zumindest einer Teilmenge des aus der Elektrolyseanlage zur Wasserelektrolyse anfallenden wasserstoffhaltigen Gases c) gemischt und d) wobei das Mischgas als CO-H2-Nutzgas und/oder CO-H2-Nutzgas und/oder C02-C0- H2-Nutzgas zum Betrieb der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage verwendet wird und/oder e) wobei zumindest eine Teilmenge des aus der Reverse-Wassergas-Shift-Anlage anfallenden kohlenstoffmonoxidhaltigen Gases als CO-Nutzgas zum Betrieb der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage verwendet wird. Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe wird der Wasserstoffgehalt des C0- H2-Nutzgasstromes und/oder CO-H2-Nutzgasstromes und/oder C02-CO-H2-Nutzgasstromes auf ein Verhältnis im Bereich von 5 Vol-% bis 95 Vol-% bezogen auf das Gesamtvolumen des zugehörigen Nutzgasstromes eingestellt.
Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe wird/werden das Mischnutzgas und/oder das C02-Nutzgas und/oder das C02-H2-Nutzgas und/oder das CO-Nutzgas und/oder das CO-H2-Nutzgas und/oder das CO-C02-H2-Nutzgas aufbereitet, wobei das Aufbereiten eine Gasreinigung und/oder eine Gaskonditionierung umfasst.
Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe wird/werden das Mischnutzgas und/oder das C02-Nutzgas und/oder das C02-H2-Nutzgas und/oder das CO-Nutzgas und/oder das CO-H2-Nutzgas und/oder das CO-C02-H2-Nutzgas aufbereitet, wobei das Aufbereiten eine Komprimierung umfasst.
Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe wird die Leistung der Chemieanlage und/oder der Biotechnologieanlage in Abhängigkeit der dieser/n Anlage(n) zugeführten Nutzgasmenge an Mischnutzgas und/oder C02-Nutzgas und/oder C02-H2-Nutzgas und/oder CO- Nutzgas und/oder CO-H2-Nutzgas und/oder das CO-C02-H2-Nutzgas geregelt.
Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe umfassend einen Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe, einen Kühler für die Kühlung mineralischer Baustoffe, und ein Gasleitungssystem für Gase, die bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen, und eine an das Gasleitungssystem angeschlossene Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage aufweist und der Anlagenverbund eine Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle und ein C02-Gasleitungssystem für zumindest einen aus der Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle anfallenden Kohlenstoffdioxidhaitigen Gasmengenstrom umfasst, wobei zumindest eine Teilmenge des bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gases und/oder des aus der Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle anfallenden Kohlenstoffdioxidhaltigen anfallenden Gases als Nutzgas zum Betrieb der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage verwendet wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe wird dem Anlagenverbund, insbesondere dem Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe zusätzlich ein Sauerstoffstrom mit einer Sauerstoffzufuhreinrichtung zugeführt.
Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe der Anlagenverbund zusätzlich umfassend eine Anlage zur Wasserstofferzeugung und ein H2-Gasleitungssystem für aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung anfallende wasserstoffhaltige Gasmengenströme, wird zumindest eine Teilmenge des bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gases und/oder des aus der Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle anfallenden Kohlenstoffdioxidhaltigen anfallenden Gases mit zumindest einer Teilmenge anfallender wasserstoffhaltiger Gase aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung gemischt und wird das Mischgas als Nutzgas zum Betrieb der Chemieanlage und/oder Biotechnologieanlage verwendet.
Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe wird zumindest ein Teil des Nutzgases nach einer Gaskonditionierung und/oder Gasreinigung als Synthesegas zur Herstellung chemischer Produkte verwendet wird und/oder der Biotechnologieanlage zugeführt wird und für biochemische Prozesse genutzt.
Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe wird das aus zumindest einer Teilmenge des bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gases und/oder des aus der Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle anfallenden Kohlenstoffdioxidhaltigen anfallenden Gases nach einer Gaskonditionierung und/oder Gasreinigung ein Synthesegas hergestellt.
Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe wird zumindest ein Teil des nach einer Gaskonditionierung und/oder Gasreinigung hergestellten Synthesegases zur Herstellung chemischer Produkte verwendet oder wird der Biotechnologieanlage zugeführt wird und wird für biochemische Prozesse genutzt. Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe wird zumindest eine Teilmenge der in der Biotechnologieanlage anfallenden Biomasse als Sekundärbrennstoff mit der Sekundärbrennstoffzufuhreinrichtung dem Anlagenverbund, insbesondere dem Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe zugeführt und/oder der Anlagenverbund weist zusätzlich einen Biomassespeicher zur Speicherung von Biomasse, insbesondere aus der Biotechnologieanlage auf, wobei zumindest eine Teilmenge der in dem Biomassespeicher gespeicherte Biomasse als Sekundärbrennstoff mit der Sekundärbrennstoffzufuhreinrichtung dem Anlagenverbund, insbesondere dem Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe zugeführt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe wird die Zuführung der zumindest einen Teilmenge der in der Biotechnologieanlage anfallenden und/oder der in dem Biomassespeicher gespeicherten Biomasse als Sekundärbrennstoff mit der Sekundärbrennstoffzufuhreinrichtung in den Anlagenverbund, insbesondere den Brennofen zur Erzeugung mineralischer Baustoffe in Abhängigkeit von dem Heizwert der Biomasse gesteuert.
An allen erfindungsgemäßen Anlagen können Verdichter zum Komprimieren der Gase, Mischgase angeordnet sein.
Der Gegenstand der Erfindung umfasst auch alle Kombinationen der vorgenannten Ausführungsformen, insbesondere der Anlagen innerhalb des Anlagenverbundes.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Der erfindungsgemäße Anlagenverbund zur Herstellung mineralischer Baustoffe wird anhand der Zeichnung erläutert. Fig. 1 zeigt ein schematisches, stark vereinfachtes Blockschaltbild eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
In der Fig. 1 ist eine Übersicht eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe dargestellt. Der Anlagenverbund umfasst einen Brennofen 1 zur Erzeugung mineralischer Baustoffe, einen Kühler 2 zur Kühlung der mineralischen Baustoffe und ein Gasleitungssystem 3 für Gase, die bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen. An das Gasleitungssystem 3 ist eine Chemieanlage 4 und eine Biotechnologieanlage 5 angeschlossen. Das Gasleitungssystem 3 umfasst einer steuerbare Gasweiche 6, welche die der Chemieanlage 4 und/oder Biotechnologieanlage 5 zugeführten Gasmengenströme aufteilt. Des Weiteren ist zusätzlich eine Sauerstoffzufuhreinrichtung 14 dargestellt über welche Luft mit einem erhöhten Sauerstoffgehalt und/oder Sauerstoff dem Brennofen 1 zugeführt werden kann. Zusätzlich kann der Anlagenverbund eine Anlage zur Wasserstofferzeugung 7, T und ein H2-Gasleitungssystem 8 für aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung 7, T anfallender wasserstoffhaltige Gasmengenströme aufweisen. Mit dem H2-Gasleitungssystem 8 kann das Gasleitungssystem 3 über eine Mischvorrichtung verbunden sein, insbesondere angeordnet in Strömungsrichtung nach der steuerbaren Gasweiche (6). Hierdurch können Mischgase, bestehend aus Gasen, die bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen sowie anfallenden wasserstoffhaltigen Gasen aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung 7, T gemischt und der Chemieanlage 4 und/oder Biotechnologieanlage 5 zugeführt werden. Zudem kann das H2-Gasleitungssystem 8 eine steuerbare H2-Gasweiche 9 umfassen, wobei mittels der steuerbaren H2-Gasweiche 9 die der Chemieanlage 4 und/oder der Biotechnologieanlage 5 zugeführten wasserstoffhaltigen Gasmengenströme steuerbar sind. Ebenso kann das H2 Gasleitungssystem 8 zum Speichern zumindest einer Teilmenge anfallender wasserstoffhaltige Gase aus der Anlage zur Wasserstoff Erzeugung 7, T einen H2-Speicher 10 umfassen, wobei der H2-Speicher 10 mit dem H2- Gasleitungssystem 8 verbunden ist. Die Anlage zur Wasserstofferzeugung 7, T kann auch als eine Elektrolyseanlage zur Wasserelektrolyse 7' ausgebildet sein wobei die Elektrolyseanlage zur Wasserelektrolyse 7' mittels einer Sauerstoffrückführleitung 15 mit der Sauerstoffzufuhreinrichtung 14 verbunden ist. Zudem kann der Anlagenverbund eine Reverse Wassergas-Shift-Anlage 11 (RWGS-Anlage) und ein CO-Gasleitungssystem 12 für aus der Revers-Wassergas-Shift-Anlage 11 anfallende kohlenstoffmonooxidhaltige Gasmengenströme umfasst. Vorzugsweise ist die Revers-Wassergas-Shift-Anlage 11 in Strömungsrichtung nach der steuerbaren Gasweiche 6 mit dem Gasleitungssystem 3 und dem H2-Gasleitungssystem 8 verbunden. Des Weiteren kann der Anlagenverbund eine Anlage zur C02-Abtrennung 16 von aus den bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gas aufweist. Der Anlagenverbund kann zusätzlich einer Anlage zur C02-Reinigung 17, T und/oder einer Anlage zur C02-Konditionierung 18 aufweisen, wobei die Anlage zur C02-Reinigung 17, T und/oder die Anlage zur C02-Konditionierung 18 mit der Anlage zur C02-Abtrennung 16 verbunden sind/ist. Das CO-Gasleitungssystem 12 kann eine steuerbare CO-Gasweiche 13 aufweisen, wobei mittels der steuerbaren CO-Gasweiche 13 die der Chemieanlage 4 und/oder der Biotechnologieanlage 5 zugeführten kohlenstoffmonooxidhaltigen Gasmengenströme steuerbar sind. Der Anlagenverbund kann zusätzlich einen Energiespeicher 19, insbesondere einen elektrochemischen Speicher zur Deckung zumindest eines Teils des Strombedarfs des Anlagenverbundes aufweisen. Zudem kann der Anlagenverbund einer Luftzerlegungsanlage 20 zur wenigstens teilweisen Zerlegung von Umgebungsluft in ein wenigstens teilweise Sauerstoff haltiges Gas und ein wenigstens teilweise Stickstoff haltiges Gas mit einer sauerstoffhaltigen gasführenden Leitung und einer stickstoffhaltigen Gas führenden Leitung 25 aufweisen, wobei die Sauerstoff haltiges gasführende Leitung mit der Sauerstoffzufuhreinrichtung 14 verbunden ist. Zudem kann der Anlagenverbund eine Anlage zur Ammoniakherstellung 26 umfassen, welche mit mittels der stickstoffhaltigen Gas führenden Leitung 25 mit dem Anlagenverbund verbunden ist. Eine Zuführung von wasserstoffhaltigem Gas erfolgt über das H2- Gasleitungssystem 8 zu der Anlage zur Ammoniakherstellung 26. Des Weiteren kann der Anlagenverbund eine Produktionsanlage mit einer Kohlendioxydquelle 21 und ein C02- Gasleitungssystem 22 für zumindest einen aus der Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle 21 anfallenden Kohlenstoffdioxidhaltigen Gasmengen Strom umfassen, wobei das C02-Gasleitungssystem 22 mit dem Gasleitungssystem 3 verbunden ist. Der Anlagenverbund kann zusätzlich einer Sekundärbrennstoffzufuhreinrichtung 23 zur Zuführung von Biomasse zum wenigstens teilweisen Betrieb des Anlagenverbundes, insbesondere des Brennofens 1 zur Erzeugung mineralischer Baustoffe mit Sekundärbrennstoffen aufweisen. Des Weiteren kann der Anlagenverbund einen Biomassespeicher 24 zur Speicherung von Biomasse, insbesondere aus der Biotechnologieanlage 5 aufweisen, wobei zumindest eine Teilmenge der Biomasse aus dem Bio Massenspeicher 24 und/oder der Biotechnologieanlage 5 als Sekundärbrennstoff über die Sekundärbrennstoffzuführeinrichtung 23 dem Brennofen 1 zur Erzeugung mineralischer Baustoffe zugeführt werden kann. Die beispielhaft dargestellten gleichschenklich trapezförmigen Elemente sind Verdichter zum Komprimieren von Gas(en).
Gewerbliche Anwendbarkeit Anlagen aus dem vorbeschriebenen Anlagenverbund werden zur Herstellung mineralischer Baustoffe eingesetzt.
Bezugszeichenliste
1 = Brennofen
2 = Kühler
3 = Gasleitungssystem
4 = Chemieanlage
5 = Biotechnologieanlage
6 = Gasweiche
7, 7' = Anlage zur Wasserstofferzeugung
7' = Elektrolyseanlage zur Wasserelektrolyse
8 = H2-Gasleitungssystem
9 = H2-Gasweiche
10 = H2-Speicher
11 = Reverse-Wassergas-Shift-Anlage (RWGS)
12 = CO-Gasleitungssystem
13 = CO-Gasweiche
14 = Sauerstoffzufuhreinrichtung
15 = Sauerstoffrückführleitung
16 = Anlage zur C02-Abtrennung
17 = Anlage zur C02-Reinigung
18 = Anlage zur C02-Konditionierung
19 = Energiespeicher
20 = Luftzerlegungsanlage
21 = Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle
22 = C02-Gasleitungssystem
23 = Sekundärbrennstoffzufuhreinrichtung
24 = Biomassespeicher
25 = stickstoffhaltiges Gas führende Leitung
26 = Anlage zur Ammoniakherstellung
I = Sekundärbrennstoff
II = Strom
III = Erneuerbare Energie
IV = Produkt(e)

Claims

Patentansprüche
1. Anlagenverbund zur Herstellung mineralischer Baustoffe mit
einem Brennofen (1) zur Erzeugung mineralischer Baustoffe,
einem Kühler (2) zur Kühlung der mineralischen Baustoffe, und
einem Gasleitungssystem (3) für Gase, die bei der Herstellung der mineralischen
Baustoffe anfallen,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Anlagenverbund eine an das Gasleitungssystem (3) angeschlossene Chemieanlage (4) und/oder Biotechnologieanlage (5) aufweist und das Gasleitungssystem (3) mindestens eine steuerbare Gasweiche (6) zur Aufteilung der der Chemieanlage (4) und/oder Biotechnologieanlage (5) zugeführten Gasmengenströme umfasst.
2. Anlagenverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund zusätzlich eine Sauerstoffzufuhreinrichtung (14) aufweist, welche mit dem Brennofen (1) zur Erzeugung mineralischer Baustoffe verbunden ist.
3. Anlagenverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Anlagenverbund zusätzlich eine Anlage zur C02-Abtrennung (16) von aus den bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gas aufweist.
4. Anlagenverbund nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund zusätzlich eine Anlage zur C02-Reinigung (17) und/oder Anlage zur C02-Konditionierung (18) aufweist, wobei die Anlage zur CGyReinigung (17) und/oder Anlage zur C02- Konditionierung (18) mit der Anlage zur C02-Abtrennung (16) verbunden ist.
5. Anlagenverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der
Anlagenverbund zusätzlich eine Anlage zur Wasserstofferzeugung (7) und ein H2- Gasleitungssystem (8) für aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung (7) anfallende wasserstoffhaltige Gasmengenströme umfasst.
6. Anlagenverbund nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das
Gasleitungssystem (3) in Strömungsrichtung vor der steuerbaren Gasweiche (6) verbunden ist mit dem H2-Gasleitungssystem (8) über eine Mischvorrichtung zur Herstellung eines aus Gasen, die bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen und anfallenden wasserstoffhaltigen Gasen aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung (7) bestehenden Mischgasen aufweist und dass mittels der steuerbaren Gasweiche (6) die der Chemieanlage (4) und/oder Biotechnologieanlage (5) zugeführten Gasmengenströme steuerbar sind.
7. Anlagenverbund nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das
H2-Gasleitungssystem (8) eine steuerbare H2-Gasweiche (9) aufweist und dass mittels der steuerbaren H2-Gasweiche (9) die der Chemieanlage (4) und/oder Biotechnologieanlage (5) zugeführten wasserstoffhaltigen Gasmengenströme steuerbar sind.
8. Verfahren zum Betreiben eines Anlagenverbundes zur Herstellung mineralischer Baustoffe, der einen Brennofen (1) zur Erzeugung mineralischer Baustoffe, einen Kühler
(2) zur Kühlung der mineralischen Baustoffe, ein Gasleitungssystem (3) für Gase, die bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallen und eine an das Gasleitungssystem
(3) angeschlossene Chemieanlage (4) und/oder Biotechnologieanlage (5) aufweist, wobei zumindest eine Teilmenge des bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gases als Nutzgas zum Betrieb der Chemieanlage (4) und/oder Biotechnologieanlage (5) verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Anlagenverbund, insbesondere dem Brennofen (1) zur Erzeugung mineralischer Baustoffe zusätzlich ein Sauerstoffstrom mit einer Sauerstoffzufuhreinrichtung (14) zugeführt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der
Anlagenverbund zusätzlich eine Anlage zur Wasserstofferzeugung (7) und ein H2- Gasleitungssystem (8) für aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung (7) anfallende wasserstoffhaltige Gasmengenströme umfasst und dass zumindest eine Teilmenge des bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gases mit zumindest einer Teilmenge anfallender wasserstoffhaltiger Gase aus der Anlage zur Wasserstofferzeugung (7) gemischt wird und dass das Mischgas als Nutzgas zum Betrieb der Chemieanlage (4) und/oder Biotechnologieanlage (5) verwendet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Nutzgases nach einer Gaskonditionierung und/oder Gasreinigung als Synthesegas zur Herstellung chemischer Produkte verwendet wird und/oder der Biotechnologieanlage (5) zugeführt wird und für biochemische Prozesse genutzt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das aus zumindest einer Teilmenge des bei der Herstellung der mineralischen Baustoffe anfallenden Gases nach einer Gaskonditionierung und/oder Gasreinigung ein Synthesegas hergestellt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des nach einer Gaskonditionierung und/oder Gasreinigung hergestellten Synthesegases zur Herstellung chemischer Produkte verwendet wird oder der Biotechnologieanlage (5) zugeführt wird und für biochemische Prozesse genutzt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das die
Leistung der Chemieanlage (4) und/oder der Biotechnologieanlage (5) in Abhängigkeit der dieser/n Anlage(n) zugeführten Nutzgasmenge geregelt wird.
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