利用绿氢炼制零碳水泥联产合成气的方法

本发明属于零碳排放的水泥制备，具体涉及一种利用绿氢炼制零碳水泥联产合成气的方法。

背景技术：

1、水泥工业是世界第三大能源消耗行业，也是世界第二大co2排放行业，水泥行业的碳排放量约占全球co2排放的7％。碳酸盐(caco3)是水泥过程工业的基本原料，在高温(900℃以上)热分解生成金属氧化物作为工业原料的同时，会释放大量的二氧化碳，占水泥熟料煅烧过程中碳排放的60％，从而带来了巨大的环境和高能耗问题。因此，水泥重排放过程工业的碳减排势在必行且迫在眉睫。所以开发无二氧化碳排放的“零碳水泥”制备并生成高附加值化学品的方法是实现水泥工业绿色低碳可持续循环发展的有效途径之一，但目前相关的关键科学和技术问题仍面临巨大挑战。

技术实现思路

1、本发明是为了克服现有技术中存在的缺点而提出的，其目的是提供一种用于二氧化碳减排增效的绿氢耦合水泥生料炼制零碳水泥联产合成气的方法。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种利用绿氢炼制零碳水泥联产合成气的方法，包括以下步骤：

4、(ⅰ)利用可再生能源为动力驱动制备绿氢；

5、(ⅱ)将制备的绿氢作为还原气通入水泥生料组分中，进行高温热解处理，即获得零碳水泥，同时原位生成合成气；

6、(ⅲ)将合成气通过费托合成反应制备液态高附加值化学品。

7、在上述技术方案中，所述可再生能源包括风能或太阳能。

8、在上述技术方案中，所述制备绿氢的方法包括电解水制氢、光解水制氢或光电解水制氢中的任意一种或几种。

9、在上述技术方案中，所述水泥生料包括的组分和各组分的质量分数为：

10、石灰石                      65～75％；

11、黏土                        15～25％；

12、三氧化二铁                  3～5％。

13、在上述技术方案中，所述还原气中氢气的体积浓度为10％～100％。

14、在上述技术方案中，所述高温热解处理过程中，还原气的气流速度为20ml/min～500ml/min。

15、在上述技术方案中，所述高温热解处理的热解温度为400℃～1200℃，升温速率为5℃/min～40℃/min，高温热解处理时间为5min～200min。

16、在上述技术方案中，所述液态高附加值化学品包括烃或碳氢化合物。

17、本发明的有益效果是：

18、本发明提供了一种用于二氧化碳减排增效的绿氢耦合水泥生料炼制零碳水泥联产合成气的方法，通过将可再生能源所制备的“绿氢”耦合水泥生料分解，高温减排增效制备“零碳水泥”，同时原位联产合成气，相比于传统的水泥生料高温煅烧制备水泥的过程，本发明方法可以大幅度降低水泥生产的温度，同时在煅烧过程中原位产生一氧化碳等高附加值化学品，无二氧化碳的产生，节能降耗效果显著并大大缓解了温室效应，实现了“零碳水泥”的制备以及水泥工业的绿色低碳循环发展。同时，本发明在制备“零碳水泥”的同时，利用“绿氢”使ca-o键断裂原位生成具有高附加值的合成气，可进一步通过费托合成反应制备液态的烃或碳氢化合物等高附加值化学品，进一步提高了制备“零碳水泥”的经济效益，加快推进了水泥行业碳达峰碳中和的双碳目标，具有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种利用绿氢炼制零碳水泥联产合成气的方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的利用绿氢炼制零碳水泥联产合成气的方法，其特征在于：所述可再生能源包括风能或太阳能。

3.根据权利要求1所述的利用绿氢炼制零碳水泥联产合成气的方法，其特征在于：所述制备绿氢的方法包括电解水制氢、光解水制氢或光电解水制氢中的任意一种或几种。

4.根据权利要求1所述的利用绿氢炼制零碳水泥联产合成气的方法，其特征在于：所述水泥生料包括的组分和各组分的质量分数为：

5.根据权利要求1所述的利用绿氢炼制零碳水泥联产合成气的方法，其特征在于：所述还原气中氢气的体积浓度为10％～100％。

6.根据权利要求1所述的利用绿氢炼制零碳水泥联产合成气的方法，其特征在于：所述高温热解处理过程中，还原气的气流速度为20ml/min～500ml/min。

7.根据权利要求1所述的利用绿氢炼制零碳水泥联产合成气的方法，其特征在于：所述高温热解处理的热解温度为400℃～1200℃，升温速率为5℃/min～40℃/min，高温热解处理时间为5min～200min。

8.根据权利要求1所述的利用绿氢炼制零碳水泥联产合成气的方法，其特征在于：所述合成气通过费托合成反应制备液态高附加值化学品。

9.根据权利要求8所述的利用绿氢炼制零碳水泥联产合成气的方法，其特征在于：所述液态高附加值化学品包括烃或碳氢化合物。

技术总结
本发明公开了一种利用绿氢炼制零碳水泥联产合成气的方法，通过将可再生能源所制备的“绿氢”耦合水泥生料分解，高温减排增效制备“零碳水泥”，同时原位联产合成气。本发明相比于传统的水泥生料高温煅烧制备水泥的过程，大幅度降低水泥生产温度，同时在煅烧过程中原位产生高附加值化学品，无二氧化碳的产生，节能降耗效果显著，并大大缓解温室效应，实现了“零碳水泥”的制备以及水泥工业的绿色低碳循环发展。

技术研发人员：邵明飞,于少康,徐明,张卫涛,郭大冰,董猛,鄢红,周新,段雪
受保护的技术使用者：北京化工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31