DE102009013757A1

DE102009013757A1 - Absorberkolonne sowie Verfahren für die Abtrennung von Kohlendioxid aus Rauchgasen

Info

Publication number: DE102009013757A1
Application number: DE102009013757A
Authority: DE
Inventors: Dieter Mihailowitsch
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2009-03-17
Publication date: 2010-09-23
Also published as: WO2010105754A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Absorberkolonne (A) mit einer Kolonnensektion (B1, B2, B3) zur Abtennung von Kohlendioxid aus Rauchgasen (1) sowie ein Verfahren, bei dem Kohlendioxid aus Rauchgasen (1) ausgewaschen wird. Um die Kosten zu minimieren, wird die Kolonnensektion (B1, B2, B3) in der Absorberkolonne (A) mit einer aus Kunststoff bestehenden Packung ausgeführt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Absorberkolonne mit einer Kolonnensektion zur Abtrennung von Kohlendioxid aus Rauchgasen sowie ein Verfahren bei dem Kohlendioxid aus Rauchgasen ausgewaschen wird.
Unter einer Kolonnensektion ist ein Teilbereich einer Absorberkolonne zu verstehen, der dazu dient, ein Gas (z. B. Rauchgas) mit einer Flüssigkeit (Waschmittel) in intensiven Kontakt zu bringen. Beispiele für Kolonnensektionen sind Absorberbetten und Rückwaschsektionen.
Zur Sicherstellung der Energieversorgung einer Volkswirtschaft sind Kraftwerke, also industrietechnische Anlagen zur Bereitstellung von insbesondere elektrischer und teilweise zusätzlicher thermischer Leistung, unverzichtbar. In solchen Kraftwerken wird Primärenergie eingesetzt, die nach entsprechender Umwandlung als Nutzenergie verfügbar gemacht wird. Dabei fallen in der Regel Gasströme an, die nicht ohne weitere Reinigungsschritte an die Umwelt abgegeben werden können. Insbesondere in kalorischen Kraftwerken, bei denen fossile Brennstoffe, z. B. Kohle, Erdöl oder Erdgas, verbrannt werden, entstehen üblicherweise als Rauchgase bezeichnete Abgasströme, die umweltschädliche Bestandteile enthalten. Als umweltschädlicher Bestandteil wird dabei zunehmend Kohlendioxid betrachtet, welches als klimaschädliches Gas eingestuft wird.
In jüngster Zeit werden neue Kraftwerkskonzepte vorgeschlagen, bei denen Kohlendioxid abgeschieden und einer weiteren Verwendung zugeführt wird. Ziel dieser neuen Konzepte ist es, das bei der Verbrennung der fossilen Brennstoffe entstehende Kohlendioxid nach Abscheidung in geeigneten Lagerstätten, insbesondere in bestimmten Gesteinsschichten oder Salzwasser führenden Schichten, zu verpressen und somit den Kohlendioxidausstoß zur Atmosphäre zu begrenzen. Dadurch soll die klimaschädliche Wirkung dieses Treibhausgases reduziert werden. Die derzeitigen Konzepte werden in der Fachwelt als sogen. CCS-Technologie (Carbon Capture and Sequestration) bezeichnet.
Kohlendioxidhaltige Abgasströme fallen auch bei sonstigen Großfeuerungsanlagen an, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden. Hierzu zählen z. B. Industrieöfen, Dampfkessel und ähnliche thermische Großanlagen zur Strom- oder Wärmeerzeugung.
Zur Abscheidung des Kohlendioxids werden die drucklosen Rauchgase in eine Absorberkolonne eingeleitet, wo sie mit Hilfe eines Waschmittels – z. B. einer auf Amin basierenden Flüssigkeit – behandelt werden. Eine Absorberkolonne umfasst gewöhnlich wenigstens ein Absorberbett, das von den Rauchgasen im Gegenstrom zum Waschmittel durchströmt wird, und das für einen intensiven Kontakt der beiden Medien sorgt, wodurch eine höhere Effektivität des Waschvorgangs erreicht wird. Nach dem Stand der Technik ist ein derartiges Absorberbett entweder als Schüttung aus Kunststofffüllkörpern oder als Packung aus Metall ausgeführt.
Schüttungen aus Kunststofffüllkörpern sind im Vergleich zu Packungen aus Metall sehr kostengünstig. Dieser Kostenvorteil wird jedoch durch ihren hohen spezifischen Druckverlust relativiert, der dazu zwingt, die Absorberkolonne mit einem größeren Querschnitt auszuführen, als er bei Verwendung von Packung aus Metall erforderlich ist, um die Betriebskosten in Grenzen zu halten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Absorberkolonne sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, durch die Kohlendioxid mit geringeren Kosten aus Rauchgasen abgetrennt werden kann, als dies nach dem Stand der Technik möglich ist.
Die gestellte Aufgabe wird seitens der Absorberkolonne erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kolonnensektion mit einer Packung aus Kunststoff ausgeführt ist.
Verfahrensseitig wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Rauchgaswäsche eine Absorberkolonne eingesetzt wird, die eine Kolonnensektion umfasst, die mit einer Packung aus Kunststoff ausgeführt ist.
Die erfindungsgemäße Rauchgaswäsche kann mit einer Vielzahl von Waschmitteln durchgeführt werden. Vorzugsweise wird sie jedoch mit einem auf Amin basierenden Waschmittel durchgeführt.
Die für eine aus Kunststoff bestehende Packung anfallenden Investitionskosten liegen in einer ähnlichen Größenordnung wie diejenigen, die sich für eine Schüttung aus Kunststofffüllkörpern ergeben. Gleichzeitig verursacht sie einen spezifischen Druckverlust, der ähnlich gering ist, wie derjenige einer Packung aus Metall, wodurch die Absorberkolonne kostengünstig mit einem kleinen Querschnitt ausgeführt werden kann.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines in der 1 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden:
1 zeigt eine Absorptionskolonne mit zwei Absorberbetten und einer Rückwaschsektion in der kohlendioxidhaltiges Rauchgas mittels eines auf Amin basierenden Waschmittels abgetrennt wird.
Das kohlendioxidhaltige Rauchgas wird über Leitung 1 in den unteren Bereich der Absorberkolonne A eingeleitet und von dort aus nach oben geführt. Hierbei wird das im Rauchgas enthaltene Kohlendioxid zu mehr als 90% ausgewaschen. Dazu wird auf Amin basierendes Waschmittel 2 und 3 über die durch den Kaminboden K1 getrennten Absorberbetten B1 und B2 verrieselt und im Gegenstrom zum Rauchgas nach unten geführt. Oberhalb der beiden Absorberbetten B1 und B2, und durch den Kaminboden K2 von diesen getrennt, ist noch eine Rückwaschsektion B3 angeordnet, in welcher mit Hilfe eines über Leitung 4 zugeführten Hilfsmediums noch im Gas verbliebene Spuren des Waschmittels 2, 3 zurückgewaschen werden. Das beladene Hilfsmedium verlässt die Absorberkolonne A zur weiteren Behandlung (nicht dargestellt) über die Leitung 8. Das nunmehr weitgehend kohlendioxidfreie Rauchgas wird schließlich als Reingas 5 in die Atmosphäre entlassen, während die mit Kohlendioxid beladenen Waschmittelströme 6 und 7 aus der Absorberkolonne A abgezogen und einer Regenerierung (nicht dargestellt) zugeführt werden.
Die drei Kolonnensektionen B1, B2 und B3 sind, aus Kostengründen, mit Packungen aus Kunststoff ausgeführt. Durch ihren geringen spezifischen Druckverlust ermöglichen sie es, die Absorberkolonne mit einem vergleichsweise kleinen Querschnitt und damit niedrigen Investitionskosten auszuführen.

Claims

Absorberkolonne (A) mit einer Kolonnensektion (B1, B2, B3) für die Abtrennung von Kohlendioxid aus Rauchgasen (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Kolonnensektion (B1, B2, B3) mit einer Packung aus Kunststoff ausgeführt ist.
Verfahren zum Auswaschen von Kohlendioxid aus Rauchgasen (1), dadurch gekennzeichnet, dass zur Rauchgaswäsche eine Absorberkolonne (A) eingesetzt wird, die eine Kolonnensektion (B1, B2, B3) umfasst, die mit einer Packung aus Kunststoff ausgeführt ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauchgaswäsche mit einem Waschmittel (2, 3) auf Aminbasis durchgeführt wird.