再利用二氧化碳CO₂的方法

专利名称：再利用二氧化碳CO₂的方法
技术领域：
本发明涉及一种再利用(再循环)二氧化碳的方法，本发明还涉及实现所述方法的系统。本发明的领域是二氧化碳(CO2)再利用领域，更具体涉及通过碳元素(C)还原二氧化物。
背景技术：
CO是“气态碳”的基本形式，并且是所有含碳结构(物质)的化学基础。它也是一种具有高热能的燃料气体，可转换成所有目前使用的“传统”能源。 通过Boudouard的工作，已经彻底了解和确定了通过碳分子(C)还原CO2而成为2分子CO。因此，从转化为两分子CO的能量利益的视角来看，吸热反应的热焓对于经济可行的运用非常重要。事实上，还原CO2成为CO是一吸热反应，像我们将在以下解释中看到的，其需要高温。因此该反应需要供应能量以使反应能够发生。几十年前，人们已经进行研究以确定提高这些反应产量的技术，并且只有在环境的干预方面证明了某些“气化”过程引起了一些关注。

发明内容
考虑到CO2还原反应的高热焓，浓缩/收集和存储二氧化碳CO2的技术正在流行，并且优于CO2再利用(再循环)的方法，再利用方法还非常昂贵并且需要利用大量技术手段。本发明的一个目标是为了避免这些不方便之处。本发明的另一个目标是为了提出一种用以再利用(再循环)二氧化碳的经济上可行的方法和系统。因此，本发明的一个目标是提出一种与现有技术当前状态的系统相比具有更高产量的用于再利用二氧化碳的方法和系统。本发明允许通过再利用基本上含CO2分子的所谓的初始CO2气流的方法实现这些目标，所述方法包括以下步骤-加热所述CO2气流到含碳物质的热解温度；-针对所述气流热解含碳元素的含碳物质的装填物，所述热解在高温下通过所述碳兀素还原CO2分子，以生产基本上包括一氧化碳分子的第一气流；-用氧元素氧化所述一氧化碳分子，所述氧化产生基本上包含CO2分子的第二气流；-还原所述第二气流中的所述CO2分子，所述还原提供基本上包含一氧化碳分子(CO)的第三气流。本发明进行CO2脱氧以获得CO，CO氧化以获得CO2以及CO2的第二次脱氧以再次
获得CO。这三个反应允许从再利用开始到再利用结束容易地转移含碳物质中的所有潜在能量，这允许我们在不同步骤中使用它们，而不需要外部能量。因此-第一个反应是含碳物质的热解作用，其目的是使所述含碳物质温度升高到800/1000°C。这是使用碳(C)的CO2 “脱氧(oxyreductor)”反应的温度,碳通过交换一个来自CO2的氧(O)原子而被氧化成CO (—氧化碳)。此反应是吸热的，本发明方法的开始需要提供有效能源，通过已知的加热装置使CO2气流的温度升高到含碳物质的热解温度。随后，该能量通过重复利用随后反应产生的能量和为了补偿系统能量损失的热量补充来提供。在第一个反应过程中，来自初始含碳物质的碳被“气化”为CO (—氧化碳)而CO2被还原为CO。在1000°c的温度下制得的气体流出物则基本上由CO (具有高热能的燃料气)组成，此温度的维持通过如提供给初始CO2的最终供热补充来控制。 -利用载氧元素(持氧元素，含氧元素，oxygenholding element)的第二 CO氧化反应的目标是均匀化热容和气流温度，允许提供充足的能量以使载氧元素升高到800至1000°C之间的反应温度并保持此温度，实现CO2的第二脱氧作用(去氧作用)并提高初始气流的温度到热解温度。这避免了供应过度的外部能量，其实现第二脱氧作用，其提高初始气流的温度。-第三个反应包括通过可氧化元素(其已经在第二个反应中被还原)脱氧化(还原)CO2,以在1000°C的温度下获得基本上含CO的最终气流，确保转移该最终气流到有机物质的引入区的有用的稳定性，在此引入区该最终气流与所述物质交换热容，而不存在发生逆反应的风险(2C0在其温度由1000°C到500°C的降低过程中，生成1C02+1C，在存在碳元素以作为“脱氧剂(氧还原剂，oxyreductor)”的情况下此反应受到抑制),其很可能通过其它热交换方式降低其温度而发生逆反应的风险。本发明允许，由I摩尔的CO2获得两摩尔的一氧化碳CO，它是具有高能量的燃料气体和对许多含碳分子排列有用的分子。根据本发明，再利用CO2成为CO实现固态燃料的热转移成为气体(其由转化所述固态成为几乎纯燃料气体而放出的)具有以下前景-与固体燃料相比，更好的产率和气体燃烧管理；-更好的二手能源的整体产出；-大量减少热设备的维护；-当消耗Ikg固态碳时再利用3.66kg的CO2 :其主要为分子(CO), —种碳的基本气态形式(允许其与其它元素键接以获得工业常用分子，它们是用于任何热系统的燃烧气)。CO2可以所使用的一氧化碳气流燃烧之后重复利用多次。本发明的方法是一种经济上可行的方法。而且，与现有工艺水平的方法相比，本发明方法的产量更高。在一个本发明方法的有利方式中，氧化第一气流中的一氧化碳分子的氧元素由载氧氧化物(持氧氧化物，oxygen holding oxide)提供,所述氧载体(持氧物,oxygen holder)在所述氧化后被还原。类似地，第二气流中的CO2分子的还原可以受到得自一氧化碳分子氧化后被还原的氧载体的影响。因此，相同的氧载体用于本发明方法的每一次重复的闭合循环中，其中每个使用氧载体的循环最初包括用于氧化一氧化碳分子的反应和随后用于还原二氧化碳分子的反应。因此氧载体首先被还原然后被氧化。氧载体的一个实例可以是基于镍的氧载体，如NiO。在一氧化碳分子的氧化过程中，氧载体按照以下反应被还原为Ni Ni0+C0 ^ Ni+CO2在一氧化碳分子的还原过程中，被还原的氧载体，即Ni，按照以下反应被氧化Ni+CO2 — Ni0+C0被氧氧化的持有物，即NiO随后被用于新的一氧化碳分子的氧化等。本发明的方法包括起始阶段，在起始阶段期间初始CO2气流通过含碳物质的装填物(load)的燃烧来加热。因此，最初需要的以启动氧化和还原反应的热量由该燃烧提供。 该燃烧有利地在氧(存在)下进行，最优化所述燃烧的产热量并产生基本上由CO2构成的燃烧气体。所述CO2立即混合到初始气流中，由此实现了无能量损失的热转移。反应开始之后，本发明的方法能够有利地包括回收至少一部分所述第二气流的热能，其中至少一部分所述热能被用于加热初始气流。另一方面，根据一种有利的方式，本发明的方法能够有利地包括回收至少一部分第三气流的所述热能，其中至少一部分所述热能被用于加热初始气流和预热含碳物质。热解温度包括在800至1100°C之间，且优选的是1000°C。而且，本发明的方法包括借助于构造成避免外部空气进入的机械化的进口室连续供应干燥的含碳物质。如所获得的第三气流可穿过该进口室以便与含碳物质交换至少一部分其热能，以逆向流穿过含碳物质。这样，实现热交换-上游，有益于含碳物质，其接着通过再利用本发明方法中固有的热能/化学反应能预热含碳物质；-下游，对于第三最终气流无损失。事实上，Boudouard已经显示如果在1000°C下反应完全是以2C0，另一方面，当在1000°C时2C0与其介质交换器热容(热量)时，则反应逆转为1C02+1C，直到温度降低到碳平衡的稳定水平，约450°C，并且在此温度下转移几乎是平衡的50/50%。这样，本发明的方法通过与如引入的含碳物质交换CO的热量(在1000°C下)抑制这个反应的逆转(含碳物质是该方法中的“还原”碳的原料并在热交换过程中作为还原碳反应)，如引入的含碳物质通过利用装置的即时反应并将温度平衡在一氧化碳的稳定水平(<450°C)来抑制该逆转。而且，本发明的方法可包括在热解步骤之前研磨含碳装填物的步骤。研磨含碳材料允许有利于热解和在所述裂解期间必然的CO2分子的还原反应。如获得的第三气流，基本上包含一氧化碳分子，代表一种重要的能源。本发明的方法可包括通过燃烧至少一部分此第三气流产生电能或热能的步骤。根据一个实施方式的实例，干燥的含碳材料装填物可包括-植物或动物生物质；-煤；-泥炭；-褐煤；-有机或无机釜液(残余物)；
-破损轮胎；或-这些含碳物质的任何组合。本发明的另一方面提出一种用于再利用所谓基本上包含CO2的初始气流的系统，所述系统包括-用于加热所述初始气流到含碳物质的热解温度的加热装置；-所谓第一热解区，通过所述气流在所述热解温度实现含碳材料装填物的热解，所述热解还原CO2分子以产生基本上包含一氧化碳分子(CO)的第一气流；-所谓第二氧化区，实现氧化所述一氧化碳分子，所述氧化产生基本上包含CO2分子的第二气流；和
-所谓第三还原区，实现还原所述第二气流中的所述CO2分子，所述还原提供基本上包含一氧化碳(CO)的第三气流。在一有利方式中，第二区可以包含含氧氧化物(承氧化物，oxygen-bearingoxide)，为氧化第一气流中的一氧化碳分子提供氧元素供应，所述氧载体在所述氧化后被还原。仍根据一个有利方式，第三区可以包含以还原态的含氧氧化物，实现还原第二气流中的CO2分子。根据一个优选方式，本发明的系统可以包括输送装置，其实现-从第二区到第三区输送得自在氧化第一气流中的一氧化碳分子之后的以还原态的含氧氧化物；和-从第三区到第二区输送得自还原第二气流中的CO2分子后的以氧化态的含氧氧化物。这些输送装置允许在第一气流的一氧化碳分子的氧化反应期间和第二气流中的CO2分子的还原反应期间使用和重复使用氧载体(载氧体，oxygen bearer),紧接在本发明方法每个重复处的封闭循环。初始气流的加热装置可包括至少一个热交换器，其实现-从第二气流转移热能到初始气流；和/或-从第三气流转移热能到初始气流。这样的交换器允许回收和评估第二气流和第三气流的热能。本发明的系统还可具有用于在热解该材料之前研磨含碳装填物的研磨装置，该材料通过初始气流热解以提高用含碳装填物中的碳元素实现的CO2分子脱氧反应。另一方面，本发明的系统可包括将所述系统置于低气压(depression)的装置，这有利于热解区到第三区的不同气流的流通(循环)。本发明通过含碳(物质)的基础反应再利用二氧化碳以获得CO :1C02+1C=2C0，其是一个CO2还原反应。该还原可以在400/500°C的热水平下部分进行并可在1000°C下完全进行。在此温度下，所有的CO2都已与C交换了 1/202。这个还原反应是吸热的(283kJ/摩尔)，因此我们需要利用反应装置供应它。通过引起两个联合反应实现用IC还原ICO2成为2C0 -通过对一个碳有益的1/202(O)的交换进行的还原是吸热的(283kJ/摩尔)。-对IC有益的CO2的1/202(O)的交换成为CO是放热氧化(IllkJ/摩尔)。
通过IC还原ICO2成为2C0的吸热是283kJ/摩尔-IllkJ/摩尔=172kJ每摩尔CO2。Ikg的CO2由22. 73摩尔组成(44g/摩尔)以将其还原为CO，这需要等当量的碳如22. 73摩尔的C (12g/摩尔)或272. 76g的碳(C)。这个反应产生45. 46摩尔的CO (28g/mol),即 I. 273kg 的一氧化碳(CO)。在这些条件下，本发明的通过C再利用CO2成为两个CO的能量平衡如下大约需要1，644kJ以提高Ikg的CO2+等当量的碳(272. 76g或6/700g含50%碳的含碳材料)到还原反应的基础温度(400/500°C)以及大约需要2，220kJ以提高到其完全(还原)温度
IOOO0O0 另一方面，Ikg 的 CO2 还原吸热是172kJ x 22. 73 摩尔=3，909. 56kJ。再利用的全部热焓是5，554kJ到6，130kJ/kg CO2。l，273kg的CO的热能是83kJ/摩尔X 45. 46摩尔=12，865kJ，S卩，有限的(热量) 获得在 7，31 IkJ 至 6，735kJ/kgC02 之间。用于CO2还原的272. 76g碳的热量是22. 73摩尔x 394kJ/摩尔=8，956kJ。结论-CO2再利用成为CO的能量平衡消耗能量有助于调节二手材料(反应焓1644/2220kJ))。如将在本方法的顺序中所解释的，在开始通过碳氧化(燃烧)提供能量，并且随后通过再利用/回收反应流出物的潜热和显热提供能量。-再利用CO2成为CO的热平衡生成一种瞬时能量(瞬时动力势，instantaneouspower potential),在“完全(perfect)”气态燃料形式下,对于用作还原剂燃烧的能量相当的碳(固态燃料)而言高于约4，000kJ/kgC02。此种状态允许最优化燃烧，产量和燃烧温度，以及总体产能量。再利用CO2成为CO的总体效果显著-由转化所述固态燃料成为(几乎纯的)燃料气而实现的最优的固态燃料到气态燃料的热量转移，具有以下前景-比固态燃料更好的产量和气态燃烧管理；-更好的二手能源的总体产量；-极大减少热设备的维护；-每消耗Ikg固态碳再利用3.66kg的CO2,且CO2可以在气溶体(gas solution)燃烧后被再利用多次。本发明可以用于生产CO、构建用于分子组合的含碳链以及各种工业用途。连接到一个氢(H2)生产系统，本发明，通过生产CO，允许生产所有碳氢化合物(烃，hydrocarbide)的分子组合,如甲烧(CH4)。则可在通用的精炼设备中生产具有更复杂合成的碳氢(烃)组合物。同样本发明也可用于将能量/能源(对于固态燃料为“热”能势)转变为转化成可燃性气态能源(CO)，为了转变成有多种用途的新能量热能、冷能、电能、机械能(motorpower)。氧载体(持氧物，oxygenholder)可包括 NiO、Fe203、Mg0、CaO 等。本发明的其它优势和特点将通过查看具体实施方式
而显而易见，但是并不局限于具体实施方式
和附图
的方式，附图是本发明的通过含碳(物质)的基础(反应)的第一种方式的CO2再利用系统的原理图示。如图I代表的系统100包括第一区102。第一区102是在高温下(高于1000°C通过初始CO2气流106热解含碳物质104的区域。为了均匀反应成为CO，含碳物质优选是干燥的，但如果目标是为了获得不同的气态化合物(混合物)的合成，含碳物质可以是潮湿的。第一区102具有多个水平层(level) 108，并配置其以允许-逐步升高含碳物质的温度并维持CO2在最佳的热解温度。-通过含碳材料实现CO2的脱氧反应，更特别地通过碳元素。
初始CO2气流106和含碳物质104以逆向流连续引入第一区102。在确定的大约1000°C反应温度下引入C02106。事实上，初始CO2气流106通过如专业人士已知的装置101在开始阶段预先加热到反应温度。一旦反应开始，CO2气流的加热是自给的，得益于以下公开的如由系统100所使用的能量再利用。为了进行CO2的还原反应(根据由Boudouard定义的和前面解释的碳平衡)并优化此反应，CO2在以同包含在粗含碳物质104中的碳比例相关的受控比例引入之前，被预热到>100(TC的温度，引入其以与装置即时反应，加速含碳物质升温和抑制任何反应逆转。只要本方法中的开始阶段达到热量自给的水平，则中断或减少所述外部预热。如引入的CO2比例应该和含碳材料中的碳(C)的比例相等，即，I摩尔的CO2对I摩尔的碳(C)。含碳物质104可以是不限于植物和/或动物生物质、碳、泥炭、褐煤、残余物(釜液，residues)、破损轮胎等。为了更好地与CO2相互作用，优选将其研磨。为了实现本发明的反应，优选将其“干燥”。含碳材料在其储存温度通过室103 (通过本领域技术人员已知的设备机械地)引入到第一区102热解。在该室103中，含碳材料与最终气流120以逆向流交叉。所述相互作用允许气流120的剩余热容与含碳物质104交换，允许含碳材料预热和气流120冷却。随后含碳材料被引入到区域108，在此含碳材料与CO2的初始气流106在大约1000°C的热解温度以逆向流相遇，升高装置温度到CO2脱氧(还原)反应所需水平。热解持续进行，一水平层接着一水平层，作为为本系统建立的配制的函数。随后CO2与含碳物质104中的过热的碳交换一个O。所获得的气态混合物通过穿越一个中间区通过一个水平层108到另一水平层，伴随本发明的系统中的所有区域，在中间区中不同气流也通过不同的交换器穿越。因此，气态混合物保持对反应的有效和高效进行而言是足够的温度和热容。在高温(< 900°C)下生成CO分子以汇集成基本上包含CO的第一气流并最终形成如在区域109中限定的通道，在区域109中包含的初始碳的剩余物质和剩余的CO2被完全转化成为CO。此第一气流110从第一区102抽取到第二区112，因为系统100通过已知的抽吸装置处于低压状态,未示出。第二区112使用载氧物质(持氧物质，oxygen-holding material)如在图I中以MeO指示的金属氧化物。通过与载氧物质MeO相接触，基本上包含CO的第一气流110将在高温下通过为其完全燃烧而从载氧物质中脱除失去的氧原子而氧化。所述放热反应在无火焰下进行并通过如在区域102中的室103引入的每kg含碳物质104产生的I. 273kg的CO(即45. 46摩尔的CO)而生成12，865KJ。该第二区112可以是产汽锅炉或任何其它已知的产热装置。在一个给定的实施例中，所述第二区112是一个热交换器，其中初始CO2气流106在引入到第一区102之前穿过热交换器并获得一部分其热容。
含氧物质(承氧物质，oxygen-bearing material) MeO的脱氧通常是吸热反应且，为了补偿该吸热，第一 CO气流110在本方法的再利用和热交换期间处于很高温度。另一方面，在本方法中的热再利用期间同样预热含氧物质(承氧物质)MeO0在一个给定的实施例中，含氧物质MeO可以包括基于镍“Ni”的以氧化物状态“NiO”的制剂。在这种情况下，全部反应NiO的还原和CO的氧化是放热的Ni0+C0=Ni+C02-38 . 7kJ/ 摩尔 CO。这个反应生成基本上包含CO2的第二气流114。然而，第二区112中的温度应保持在或低于1000°C以保持含氧物质的耐久性。放热反应的热量转移到穿过第二区112的初始气流106允许保持第二区的温度处于或低于1000°C。通过热交换器118实现热转移，其为两个区域112和116或任何其它热回收装置共用，使得能量转移，从反应到初始气流106，通过保持如认为的这些区域、“含氧(承氧， oxygen bearing)”物质和气流的最佳温度而逐步实现。在CO在第二区112中全部氧化成为CO2时，初始CO2还原的吸热(在含碳物质热解期间172kJ/摩尔CO2)通过以下再利用.-“含氧(承氧)”物质MeO失活(或还原)成为Me，并且通过重力(和/或机械地)从第二区取出到包括在800和1000°C之间的温度；这些物质Me通过运输转移到系统100的第三区116 ;和-基本上包含CO2的第二气流114在900°C或低于此的温度下离开第二区112。此第二气流在900°C或低于此温度下引入第三区116，在此CO2与来自于第二区112并引导到第三区116的脱氧或还原的含氧(承氧)物质Me接触而被再次还原成为CO。在第三区116，来自于第二区112的第二气流114将穿过失活或还原的含氧(承氧)物质Me，CO2化合物如根据反应将与其交换一个氧原子C02+Me=C0+Me0另一方面，这个反应生成-基本上含CO的在800°C或低于此温度的第三气流120;和-活化或氧化的含氧(承氧)物质MeO，其可以在第二区112再利用。在当前实施例中，这个反应如下书写C02+Ni=C0+Ni0+38. 7kJ/ 摩尔 CO2。反应的吸热抵消了第一区中的一个有效放热。用于转移初始气流106的热交换器118也用于此第三区116。初始CO2气流106在这个热交换器118中从第三区到第一区循环，逆流地，以达到最大热容和对于如公开的一组反应有用的约1000°C的温度。第三气流120通过室103从系统100中抽出，其中第三气流穿过连续引入其中的含碳物质。第三气流120和含碳物质104以逆向流相遇并相互作用，预先加热含碳物质并通过抑制所有的CO分子逆转成为1C02+1C而冷却(致冷，refrigerate)第三气流120。所述反应的热平衡是不足的(deficit)。其需要对应于系统中的各种损失(根据公开的实施例约10%)和流120的剩余热容(如果将其从本发明的系统中取出后没有“像这样”使用)来提供热量。所述热量补充可在上游通过严格控制的热供应来提供，在设备101中消耗(以氧燃烧)CO为起始C02106预热，所述CO分子被转化成为C02，随后CO2将在系统中再利用(循环)。
从第三区116中抽出的第三CO气流120是一种可燃气体其可“像这样”用于任何热设备中和/或在马达和/或燃气涡轮中转化为电能。CO分子构成的该第三气流120可用于含碳分子复合物的合成化合和，涉及以碳氢化合物分子供给和/或生产氢(H2)的组合的基本分子。结论-在系统100的入口处引入I摩尔CO2和I摩尔碳(以各种含碳物质的形式，其可以是煤)。-CO2作为热量拥有者(thermal owner)(“热灵敏性”能量载体)用于在第一区102热解；-碳的潜在能量(能量势)是394kJ/mol； -在出口处，系统产生2摩尔CO，其具有283kJ/摩尔X2=566kJ的潜在能量(能量势)，即，172kJ的能量增益，用于通过还原初始CO2成为2C0的C的能量转移。在反应开始通过供应外部能源提供该能量，并在开始阶段之后在系统的反应循环中被回收。只有最低的基本反应消耗和所用设备固有热损失的补偿需要保留。因此，本发明方法的整体产量高于90%。认为约510kJ，从C到CO2转化中的总能量转移，自这里每摩尔初始CO2Iiekj的潜在能量增益(用以生产Co并且该方法限定所述Co作为热能使用)以及节省的116/394kJ/摩尔C02=29. 44%的回收补充能量，得益于产生的能量的再利用，即，少于29. 44%的大气CO2排出(GES)。认为每摩尔的碳再利用(再循环)I摩尔二氧化碳(C02，GES)用以生产两摩尔的工业CO，没有气体排出到大气中。可以容易地理解本发明并不限于上面讨论的实施例。
权利要求
1.再利用所谓基本上包含CO2分子的CO2气流(106)的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤 -加热所述CO2气流到含碳物质(104)的热解温度； -通过所述气流热解含碳元素的含碳物质(104)的装填物，所述热解在高温下通过所述碳元素还原CO2分子以生产基本上包含一氧化碳分子(CO)的第一气流(110)； -用氧元素(O)氧化所述一氧化碳分子(CO)，所述氧化产生基本上包含CO2分子的第二气流(I 14)； -还原所述第二气流(114)中的所述CO2分子，所述还原提供基本上含一氧化碳分子(CO)的第三气流(120)。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于氧化所述第一气流(110)中的一氧化碳分子的所述氧元素由载氧氧化物(MeO)提供，在所述氧化后所述氧载体(MeO)被还原。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于通过还原在氧化一氧化碳分子(CO)之后获得的氧载体(Me)实现还原第二气流(114)中的CO2分子。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于包括起始阶段，在所述起始阶段期间通过含碳物质装填物的燃烧实现对CO2初始气流的加热。
5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于包括回收至少一部分所述第二气流(114)的热量，且至少一部分所述热量用于加热所述初始气流(106)。
6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于包括回收至少一部分所述第三气流(120)的热量，且至少一部分所述热量用于加热所述初始气流(106)和/或预热所述含碳物质(104)。
7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于所述热解温度包括在800至1100° C 之间。
8.如权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于包括以一摩尔碳(C)对一摩尔二氧化碳(CO2)的比例，在热解区(102)中引入含碳物质(104)的连续的和逆向流以及所述初始气流(106)。
9.如权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于包括在所述热解步骤之前研磨所述含碳装填物的步骤。
10.如权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于包括通过燃烧至少一部分所述第三气流(120)产生电能或热能。
11.如权利要求ι- ο任一项所述的方法，其特征在于干的所述含碳装填物包括 -植物或动物生物质； -煤； -泥炭； -褐煤； -釜液； -破损轮胎；或 -这些含碳物质的任何组合。
12.再利用所谓基本上含CO2的气流(106)的系统(100)，所述系统(100)特征在于包括-用于加热所述初始气流(106)到含碳物质(104)的热解温度的加热装置(118/101)；-所谓第一热解区(102)，通过所述气流(106)在所述热解温度实现含碳物质(104)的装填物的热解，所述热解还原CO2分子以产生基本上包含一氧化碳分子(CO)的第一气流(110);和 -所谓第二氧化区(112)，实现氧化所述一氧化碳分子，所述氧化产生基本上包含CO2分子的第二气流(114);和 -所谓第三还原区(116)，实现还原所述第二气流(114)中的所述CO2分子，所述还原提供基本上包含一氧化碳分子(CO)的第三气流(120)。
13.如权利要求12所述的系统，其特征在于所述第二区(112)包含含氧氧化物(MeO)，其为氧化第一气流(110)中的一氧化碳分子提供氧元素供应，所述氧载体在所述氧化后被还原。
14.如权利要求12或13任一项所述的系统，其特征在于所述第三区(116)包含以还原态(Me)的含氧氧化物，实现还原所述第二气流(114)中的CO2分子。
15.如权利要求13或14所述的系统，其特征在于包括输送装置，其实现 -从所述第二区(112)到所述第三区(116)输送得自在氧化所述第一气流(110)中的一氧化碳分子(CO)之后的以还原态(Me)的含氧氧化物；和 -从所述第三区(116)到所述第二区(112)输送得自在还原所述第二气流(114)中的CO2分子后的以氧化态(MeO)的含氧氧化物。
16.如权利要求13-15任一项所述的系统，其特征在于所述氧载体是基于镍的。
17.如权利要求12-16任一所述的系统，其特征在于所述初始气流的加热系统包括至少一个热交换器(I 18)，其实现 -从所述第二气流(114)转移热能到所述初始气流(106);和/或 -从所述第三气流(120)转移热能到所述初始气流(106)。
18.如权利要求12-17任一项所述的系统，其特征在于包括用以研磨所述含碳装填物的装置。
19.如权利要求12-18任一项所述的系统，其特征在于包括用以使所述系统处于低气压的装置。
全文摘要
本发明涉及再利用所谓基本上由CO2分子组成的所述初始CO2气流(106)的方法，所述方法包括以下步骤将CO2气流加热到含碳物质(104)的热解温度；通过所述气流热解含碳元素的含碳物质(104)的装填物，由此所述热解通过所述碳元素还原CO2分子以在高温下生产基本上包含一氧化碳分子(CO)的第一气流(110)；用元素氧(O)氧化所述一氧化碳分子(CO)，所述氧化产生基本上包含CO2分子的第二气流(114)；还原所述第二气流(114)中的所述CO2分子，所述还原提供基本上含有一氧化碳分子(CO)的第三气流(120)。本发明还涉及实现这样方法的系统。
文档编号C01B31/18GK102869607SQ201180013693
公开日2013年1月9日 申请日期2011年1月17日 优先权日2010年2月1日
发明者雷蒙德·弗朗索瓦·古约马奇 申请人:能源与环境解决方案参考有限公司