[发明专利]借助正电性金属的物料利用

说明书

本发明涉及物料的工业物料利用，所述物料尤其在电站运行时作为废料同时形成。本发明特别但不仅仅适用于处理二氧化碳或氮。

在电站设计领域已知碳借助纯氧和循环送回的烟气燃烧的方法，这与碳按惯例用空气燃烧不同。为此，在燃烧步骤前从空气分离氮和氧。由此达到提供或加浓烟气中的CO2。这种过程在现有技术中使用术语为氧燃料燃烧过程或富氧燃烧过程（Oxyfuel-Prozess）。燃烧形成的CO2接着可以高浓度地收集。在已知的相应富氧燃烧过程中，同时形成如此高密度的CO2，以致它接着可以暂行保管，亦即例如储存在地下室内。所述富氧燃烧过程经常称为“无排放”。在本文内无排放仅意味着CO2没有排放到大气中，CO2被予以储存，但并不能避免形成CO2。

本发明的目的是，提供一种方法和设备，借助它们可以利用和进一步处理物料，尤其废料。尤其应减少CO2排放和避免CO2暂行保管。

此目的通过按专利权利要求1所述的方法达到。在专利权利要求10中说明相关的设备。设备有利的设计和方法的进一步发展是从属权利要求的技术主题。

物料的工业利用方法包括燃烧步骤和反应步骤。燃烧步骤的至少一种燃烧产物在反应步骤中发生转化。燃烧步骤包括正电性金属与要利用的物料反应，尤其放热反应。在反应步骤中进一步转化燃烧步骤的至少一种燃烧产物。反应步骤可以直接随燃烧步骤之后。作为替代方式，可以在燃烧产物供给反应步骤前，将其收集和/或存放和/或输送。因此燃烧步骤和反应步骤可以在地点和时间上彼此无关。

采用所述方法例如利用物料，如氮、二氧化碳或还有二氧化硫。要利用的物料可处于液态或气态。合乎目的地利用氮或二氧化碳或气体混合物的方法，混合物含有可能仍污染的氮和/或二氧化碳。

尤其氮和/或二氧化碳的物料利用方法，可以独立于产生电能的过程使用。尤其是，氮或二氧化碳的利用方法可以广泛使用在那些同时形成足够高浓度，亦即尤其还有足够纯度的氮和二氧化碳的地方。这种二氧化碳利用过程可例如使用在迄今的二氧化碳储存器中，或使用在任何同时形成低熵CO2的矿物燃料燃烧时。CO2低熵的含意是高度浓缩。并非随便哪一个用矿物燃料的燃烧反应均提供高浓度的CO2，例如在借助空气燃烧时便不发生这种情况，因为在这里存在被空气的氮稀释的CO2。

物料利用方法可以与产生电能的方法组合，在产生电能的方法中，燃烧步骤产生的电站技术可利用的热能变换为电能。

在作为替代的方法中，例如实施从空气分离氧和氮。此外，可例如实施燃料借助氧燃烧。此时形成低熵的二氧化碳，亦即高浓度二氧化碳。从空气中分离出来的氮和/或形成的二氧化碳优选地供给利用方法。这种方法包括处理二氧化碳和氮，或仅两种气体之一，或它们的混合物。所述利用通过与正电性金属反应实现。由此带来的优点是，CO2几乎完全被清理，仅剩余对环境无害或可以进一步利用的最终产物。因此这种方法的优点是，可生产电能并保证几乎完全利用例如发电的副产品和废料。

二氧化碳利用提供的优点是，可以实现无CO2排放的电站。此外二氧化碳利用过程可以与通过电站的发电过程连接。电站废弃的二氧化碳可例如通过CO2利用过程转化为甲醇。氮利用过程同样可以与例如通过电站的发电过程连接。此时从空气中分离出来的氮例如按本发明进一步处理。其中，例如在燃烧步骤中将正电性金属与氮的反应操控为，使得形成正电性金属的氮化物，以及其中，在反应步骤中实施水解，在水解时通过输入水由氮化物制成氨。

作为替代方式，氮的利用包括一个过程步骤，在过程步骤中氮和水借助正电性金属直接转化为氨。按另一种有利的替代方式，氮的利用包括一个过程步骤，在此过程步骤中氮和水借助正电性金属直接按顺序转化为氨。因此在这种情况下形成例如氨作为最终产物。制成氨带来的优点是，由此可以替代其他氨的制造过程。氨尤其是肥料工业最重要的原料之一。迄今，氨按照Haber-Bosch过程生产。因此按本发明氮的利用方法具有的优点是，可以生产对于当今的能量和化学物料经济所需要的最重要的原材料之一，因为它以矿物燃料为基础。优选地，氮利用过程用作氨合成过程。借助按本发明的氮利用过程，可以化合空气中的氮并供食品和生物量生产使用，不必为此提供矿物燃料。

富氧燃烧过程是产生电能过程的一种例子，在此过程中提供氮和足够量、足够纯度以及恰当浓度的二氧化碳。按本发明的利用过程优选地与富氧燃烧过程连接。通过按本发明在意义上是后富氧燃烧过程或富氧燃烧过程之后的利用过程，创造了一种无排放电站设计方案。