DE102022102286A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der Konzentration von CO2 in Atmosphärenluft oder in Luft aus Industrieprozessen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der Konzentration von CO2 in Atmosphärenluft oder in Luft aus Industrieprozessen Download PDF

Info

Publication number
DE102022102286A1
DE102022102286A1 DE102022102286.2A DE102022102286A DE102022102286A1 DE 102022102286 A1 DE102022102286 A1 DE 102022102286A1 DE 102022102286 A DE102022102286 A DE 102022102286A DE 102022102286 A1 DE102022102286 A1 DE 102022102286A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
adsorbent
atmospheric air
desorption
water
fixed bed
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
DE102022102286.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Oliver Gröger
Hartwig SCHNEIDER
Christine Schütz
Nadine Simon
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.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen 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 Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE102022102286.2A priority Critical patent/DE102022102286A1/de
Publication of DE102022102286A1 publication Critical patent/DE102022102286A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0407—Constructional details of adsorbing systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/62—Carbon oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106—Silica or silicates
    • B01D2253/108—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/06—Polluted air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40083—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40088—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption by heating
    • B01D2259/40094—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption by heating by applying microwaves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/402—Further details for adsorption processes and devices using two beds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/41—Further details for adsorption processes and devices using plural beds of the same adsorbent in series

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Drying Of Gases (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (24) zur Verminderung der Konzentration von CO2in Atmosphärenluft oder in Luft aus Industrieprozessen. Um den Energiebedarf zu optimieren, sind folgende Schritte vorgesehen: Adsorption von Wasser eines Atmosphärenluftstroms (10) an einem ersten Adsorptionsmittel (12), wobei ein trockener Atmosphärenluftstrom (14) gebildet wird; Adsorption von CO2des trockenen Atmosphärenluftstroms (14) an einem zweiten Adsorptionsmittel (16); Desorption des Wassers und/oder des CO2, wobei die Desorption durch Emittieren von elektromagnetischen Wellen (18) bewirkt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Konzentration von Kohlendioxid (CO2) in Atmosphärenluft oder aus Industrieprozessen, sogenannten Punktquellen.
  • Daneben betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Verminderung der Konzentration von CO2 in der Atmosphärenluft oder aus Industrieprozessen, sogenannten Punktquellen.
  • Die Notwendigkeit, den durch Treibhausgasemissionen verursachten globalen Klimawandel zu verlangsamen, ist sehr dringlich. Vor allem der Anstieg der atmosphärischen CO2-Werte muss nachhaltig vermieden werden. Neben der Vermeidung und der Reduzierung von CO2 sind Technologien zum Adsorbieren von CO2 aus der Umgebungsluft, genannt „Direct Air Capture“ (DAC) geeignet, um durch „negative Kohlenstoffdioxidemissionen“ den Anteil an CO2 in der Atmosphärenluft zu reduzieren. Die Entwicklung von geeigneten effizienten und energetisch sinnvollen Prozessen zur CO2-Abscheidung sind essentiell. Eine Möglichkeit ist die Nutzung von Physisorption zur Abscheidung von CO2.
  • Der Nachteil bei der Physisorption besteht darin, dass Sorbenten keine H2O/CO2-Selektivität aufweisen. Das heißt, dass vor der eigentlichen CO2-Adsorption die Luft zu trocknen ist. Diese Trocknungsstufe wiederum kann über eine weitere Adsorptionststufe realisiert werden. Die Desorptionsprozesse können temperaturgesteuert stattfinden. Aufheiz- und Abkühlungsphase sind dabei entscheidend. Eine bekannte Desorption mit der Unterstützung von Wärmetauschern weist einen hohen Energiebedarf und entsprechend lange Aufheiz- und Abkühlphasen auf.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Verminderung der Konzentration von CO2 in Atmosphärenluft anzugeben, bei denen der Energiebedarf optimiert werden kann.
  • Diese Aufgabe ist bei der vorliegenden Erfindung zunächst durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Patentanspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass das Verfahren folgende Schritte aufweist: Adsorption von Wasser eines Atmosphärenluftstroms an einem ersten Adsorptionsmittel, wobei ein trockener Atmosphärenluftstrom realisiert wird; Adsorption von CO2 des trockenen Atmosphärenluftstroms an einem zweiten Adsorptionsmittel; Desorption des Wassers und/oder des CO2, wobei die Desorption durch Einwirkung elektromagnetischer Strahlung bewirkt wird.
  • Bei der Adsorption handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung vorzugsweise um eine Physisorption, bei der Moleküle an der Oberfläche eines Adsorptionsmittels beziehungsweise Adsorbens mittels Van-der-Waals-Kräften gehalten werden. Bei einem Atmosphärenluftstrom, also einem Luftstrom aus der Umgebung, der sowohl CO2 als auch Wasser beziehungsweise Wasserdampf aufweist und das Adsorptionsmittel anströmt, wird zunächst in einem ersten Schritt Wasser adsorbiert und in einem zweiten Schritt CO2.
  • Folglich ist unter einem trockenen Atmosphärenluftstrom ein Luftstrom zu verstehen, der kein oder kaum Wasser enthält beziehungsweise eine relative Feuchte und einem bestimmten Grenzwert aufweist, sodass in einem zweiten Schritt CO2 adsorbiert werden kann. Um eine Regeneration des Adsorptionsmittels zu bewirken, muss eine Desorption eingeleitet werden, durch die CO2 und/oder Wasser wieder von dem Adsorptionsmittel gelöst werden. Dies wird durch Erwärmen der Moleküle erreicht, wodurch die Energie der Moleküle groß genug ist, um die Van-der-Waals-Kräfte zu überwinden.
  • Eine solche Erwärmung wird bei der vorliegenden Erfindung durch elektromagnetische Wellen erreicht. Auf diese Weise werden die Dipol-Eigenschaften von Wasser und CO2 ausgenutzt, welche durch Biegeschwingungen des CO2-Moleküls induziert werden. Durch die elektromagnetischen Wellen können gezielt Wasser und CO2 in kurzer Zeit derart erwärmt werden, dass die Desorption möglich ist. Ein Wärmetauscher zum Aufheizen der Moleküle wird nicht benötigt.
  • Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
  • Bei einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass in einer ersten Stufe die Desorption des Wassers und anschließend in einer zweiten Stufe die Desorption des CO2 eingeleitet wird. Auf diese Weise kann die Desorption des Wasserdampfes und des CO2 getrennt voneinander erfolgen. Wasserdampf kann beispielsweise wieder an die Umgebung abgegeben werden. Eine gesonderte Aufbereitung des Wasserdampfes ist nicht notwendig. Das CO2 kann entsprechend gespeichert werden, sodass eine negative CO2-Bilanz ermöglicht wird.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Desorption des Wassers und/oder des CO2 mittels Radiowellen bewirkt wird. Unter Radiowellen sind elektromagnetische Wellen in einem Bereich von 1 kHz bis 3 GHz zu verstehen. Ihre Wellenlänge liegt in einem Bereich zwischen 10 cm bis 100 km. Durch Radiowellen kann der Aufheizvorgang zum einen beschleunigt und zum anderen gut dosiert werden, sodass die Desorption effizient und energetisch vorteilhaft realisierbar ist.
  • Zusätzlich oder alternativ ist bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass die Desorption des Wassers und/oder des CO2 mittels Mikrowellen bewirkt wird. Unter Mikrowellen sind elektromagnetische Wellen in einem Bereich von 3 GHz bis 300 GHz zu verstehen. Die Mikrowellen können allein für den Aufheizvorgang genutzt werden oder zusammen mit Radiowellen verwendet werden. Auf diese Weise können optimierte Wellenlängen für das jeweilige Adsorptionsmittel gefunden werden.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Desorption bei einem zur Atmosphäre relativen Unterdruck durchgeführt. Durch den Unterdruck wirken weitere Kräfte, neben der durch die elektromagnetischen Wellen eingebrachten Energie, auf die adsorbierten Moleküle. Somit kann das adsorbierte Wasser beziehungsweise das adsorbierte CO2effektiver ausgetrieben werden.
  • Um die Effizienz des Verfahrens zu erhöhen, ist bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass bei der Adsorption des CO2 ein CO2-Schlupf bestimmt wird und dass bei Überschreiten eines vorbestimmten Grenzwertes des CO2-Schlupfes die Desorption gestartet wird. Auf diese Weise kann der Grad der Adsorption bestimmt werden. Wenn der CO2-Schlupf zu groß wird, ist anzunehmen, dass das Adsorptionsmittel kein weiteres CO2 adsorbieren kann. Im Anschluss daran kann die Desorption gestartet werden, sodass das Adsorptionsmittel regeneriert wird.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die relative Feuchtigkeit der Atmosphärenluft bestimmt wird und dass bei Überschreiten der relativen Feuchtigkeit um einen vorbestimmten Feuchtigkeitsgrenzwert das zweite Adsorptionsmittel zumindest teilweise zur Adsorption des Wassers genutzt wird. Auf diese Weise kann die Menge des ersten Adsorptionsmittels, welches zur Trocknung des Atmosphärenluftstroms benötigt wird, minimiert werden. Somit ist das Verfahren auch auf verschiedene Gegebenheiten der Umgebung anpassbar. Wenn beispielsweise, aufgrund der Wetterbedingungen, die Atmosphärenluft feuchter als üblich ist, kann die Trocknung der Atmosphärenluft zusätzlich mit Hilfe eines Teils des zweiten Adsorptionsmittels realisiert werden. Auf diese Weise kann eine maximale Materialauslastung erreicht werden. Entsprechend erhöht sich die Energieeffizienz des Verfahrens.
  • Die zuvor genannte Aufgabe wird außerdem gelöst von einer vorgenannten Vorrichtung zur Verminderung der Konzentration von CO2 in Atmosphärenluft, umfassend die miteinander in Wirkverbindung stehenden Komponenten: eine erste Festbettschüttung umfassend mindestens ein erstes Adsorptionsmittel; eine zweite Festbettschüttung umfassend mindestens ein zweites Adsorptionsmittel; mindestens eine Einrichtung zum Emittieren von elektromagnetischen Wellen, wobei die Einrichtung zum Emittieren von elektromagnetischen Wellen im Bereich der ersten Festbettschüttung und/oder der zweiten Festbettschüttung angeordnet ist.
  • Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es auch möglich, das vorgenannte erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Die obigen Ausführungen betreffend das erfindungsgemäße Verfahren gelten entsprechend auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung.
  • Die erste Festbettschüttung und die zweite Festbettschüttung können zusammen in einem Behälter angeordnet sein, wobei der Behälter mindestens einen Einlass für die Atmosphärenluft und einen Auslass aufweist. Denkbar ist aber auch, dass die erste Festbettschüttung in einem ersten Behälter und die zweite Festbettschüttung in einem zweiten Behälter angeordnet sind, wobei beide Behälter strömungstechnisch miteinander verbunden sind.
  • Stromabwärts der ersten Festbettschüttung und stromaufwärts der zweiten Festbettschüttung können weitere strömungstechnische Verbindungen vorgesehen sein, über die beispielsweise desorbiertes Wasser abgeschieden werden kann, bevor der getrocknete Atmosphärenluftstrom die zweite Festbettschüttung durchströmt.
  • Denkbar ist auch, dass mehrere Behälter vorgesehen sind, die nacheinander durchströmt werden. Zum Beispiel könnte mehr als ein Behälter mit dem ersten Adsorptionsmittel vorgesehen sein. Entsprechend können auch mehrere Behälter vorgesehen sein, die das zweite Adsorptionsmittel enthalten. Weiterhin ist denkbar, dass die Behälter nicht nacheinander sondern parallel durchströmt werden können. Auf diese Weise kann durch geeignete strömungstechnische Verbindungen und Ventile ein Behälter angeströmt werden, in dem das Adsorptionsmittel noch nicht gesättigt ist. In der Zeit kann die Desorption in einem parallelen Behälter durchgeführt werden, sodass während des Betriebs immer Wasser und CO2 adsorbiert werden können.
  • Bei einer ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass das erste Adsorptionsmittel und/oder das zweite Adsorptionsmittel Zeolithe aufweist. Das erste Adsorptionsmittel, das für die Adsorption von Wasser eingesetzt wird, kann beispielsweise ein Zeolith 3A enthalten. Das zweite Adsorptionsmittel, das für die Adsorption von CO2 genutzt wird, kann beispielsweise APG3 enthalten.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass das erste Adsorptionsmittel und das zweite Adsorptionsmittel identisch sind.
  • Die verschiedenen, in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verminderung der Konzentration von CO2 in Atmosphärenluft,
    • 2 eine weitere schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
    • 3 einen Teil einer Vorrichtung zur Verminderung der Konzentration von CO2 in Atmosphärenluft mit einer variablen Trocknungsstufe und
    • 4 das Ausführungsbeispiel gemäß 3 mit einer variierten Trocknungsstufe.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens, bei dem CO2 und Wasser aus einem Atmosphärenluftstrom 10 entfernt werden. Dazu ist vorgesehen, dass der Atmosphärenluftstrom 10 an ein erstes Adsorptionsmittel 12 herangeführt wird. Das erste Adsorptionsmittel 12 dient zur Trocknung des Atmosphärenluftstroms 10, wobei das erste Adsorptionsmittel 12 zumindest einen Teil des im Atmosphärenluftstrom 10 enthaltenen Wassers adsorbiert. Der somit generierte trockene Atmosphärenluftstrom 14 kann im Anschluss zu einem zweiten Adsorptionsmittel 16 geleitet werden. Das zweite Adsorptionsmittel 16 dient der Adsorption des im trockenen Atmosphärenluftstroms 14 enthaltenen CO2.
  • Im Anschluss an die Adsorption kann zur Regeneration des ersten Adsorptionsmittels 12 und des zweiten Adsorptionsmittels 16 eine Desorption durchgeführt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Adsorption um eine Physisorption. Das bedeutet, dass Wasser- und CO2-Moleküle mittels Van-der-Waals-Kräften an der Oberfläche des Adsorptionsmittels haften. Eine Desorption wird durch Wärmeeintrag in Gang gesetzt, wodurch die Energie der Moleküle derart erhöht wird, dass sie groß genug ist, um die Van-der-Waals-Kräfte zu überwinden.
  • Die Desorption wird mittels elektromagnetischer Wellen 18 gezielt eingeleitet. Wasser und CO2 besitzen die physikalischen Eigenschaften eines Dipols, wodurch die Moleküle mittels elektromagnetischer Wellen angeregt werden können. Durch den Energieeintrag der elektromagnetischen Wellen reicht die Energie aus, um sich von dem Adsorptionsmittel zu lösen. Durch Anlegen eines Unterdrucks können CO2 und Wasser ausgetrieben werden.
  • 1 zeigt die Durchführung des Verfahrens in mehreren Stufen. In einer ersten Stufe 20 wird zunächst die Atmosphärenluft 10 getrocknet beziehungsweise Wasser vom ersten Adsorptionsmittel 12 adsorbiert. In einer zweiten Stufe 22 wird CO2 vom zweiten Adsorptionsmittel 16 adsorbiert. In 1 wird das Verfahren anhand einer schematischen Darstellung einer Vorrichtung 24 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das erste Adsorptionsmittel 12 mittels einer ersten Festbettschüttung 26 in einem ersten Behälter 28 angeordnet. Der erste Behälter 28 ist strömungstechnisch mit einer zweiten Festbettschüttung 30 in einem zweiten Behälter 32 verbunden. Die zweite Festbettschüttung 30 umfasst das zweite Adsorptionsmittel 16.
  • Im ersten Behälter 28 ist um die erste Festbettschüttung 26 eine Einrichtung 34 zum Emittieren von elektromagnetischen Wellen angeordnet. Entsprechend ist im zweiten Behälter 32 um die zweite Festbettschüttung 30 ebenfalls eine Einrichtung 34 zum Emittieren von elektromagnetischen Wellen angeordnet.
  • Zwischen dem ersten Behälter 28 und dem zweiten Behälter 32 ist ein zusätzlicher Strömungspfad 36 vorgesehen, durch den desorbiertes Wasser abgeführt werden kann. Wenn der Atmosphärenluftstrom 10 in den ersten Behälter 28 eintritt und somit die erste Festbettschüttung 26 durchströmt, wird Wasser vom ersten Adsorptionsmittel 12 adsorbiert. Der trockene Atmosphärenluftstrom 14 strömt weiter in den zweiten Behälter 32 und durchströmt die zweite Festbettschüttung 30, wobei CO2 vom zweiten Adsorptionsmittel 16 adsorbiert wird.
  • Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird wahlweise dauerhaft oder stichprobenartig ein CO2-Schlupf gemessen. Die Messung findet am Austritt 38 aus dem zweiten Behälter 32 statt. Wenn die CO2-Konzentration zu groß ist, ist dies ein Hinweis darauf, dass das zweite Adsorptionsmittel 16 kein CO2 mehr adsorbieren kann. Daraufhin können die Einrichtungen 34 zum Emittieren von elektromagnetischen Wellen aktiviert werden, wodurch die Desorption gestartet wird. Das desorbierte Wasser wird über den zusätzlichen Strömungspfad 36 entfernt. Das desorbierte CO2 wird über einen Austritt 38 am zweiten Behälter 32 zu einem Speicher 40 transportiert.
  • 2 zeigt eine abgewandelte Vorrichtung 24 zur Verminderung der CO2-Konzentration in einem Atmosphärenluftstrom 10. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind das erste Adsorptionsmittel 12 und das zweite Adsorptionsmittel 16 beide in einem ersten Behälter 28 angeordnet. Entsprechend ist auch nur eine Einrichtung 34 zum Emittieren von elektromagnetischen Wellen vorgesehen. Wasser und CO2 werden weiterhin in einer ersten Stufe 20 und einer zweiten Stufe 22 adsorbiert. Nach der Desorption kann Wasser am Austritt 38 des ersten Behälters 28 mittels des zusätzlichen Strömungspfades 36 kondensiert und abgeschieden werden, während das CO2 zu einem Speicher 40 geleitet wird.
  • 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 24, bei der die relative Feuchtigkeit des Atmosphärenluftstroms 10 bestimmt wird. Je nach Wetterbedingungen ist die Feuchtigkeit der Luft höher oder niedriger. Das erste Adsorptionsmittel 12 ist in 3 für eine minimale Feuchtigkeit der Atmosphärenluft ausgelegt. Dabei reicht die Adsorptionsleistung für eine bestimmte Luftmenge gerade aus, um das Wasser in der ersten Stufe zu adsorbieren. Das zweite Adsorptionsmittel 16 liegt in einer größeren Menge vor.
  • 4 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß 3. Die einströmende Atmosphärenluft weist eine erhöhte Feuchtigkeit auf. Bei Überschreiten der relativen Feuchtigkeit um einen vorbestimmten Feuchtigkeitsgrenzwert wird das zweite Adsorptionsmittel zumindest teilweise zur Adsorption des Wassers genutzt. Auf diese Weise kann die Menge des ersten Adsorptionsmittels 12, das zur Trocknung des Atmosphärenluftstroms 10 benötigt wird, minimiert werden. Somit ist das Verfahren auch auf verschiedene Gegebenheiten der Umgebung anpassbar. Wenn beispielsweise, aufgrund der Wetterbedingungen, die Atmosphärenluft feuchter als üblich ist, kann die Trocknung der Atmosphärenluft zusätzlich mit Hilfe eines Teils des zweiten Adsorptionsmittels 16 realisiert werden. Auf diese Weise kann eine maximale Materialauslastung erreicht werden. Entsprechend erhöht sich die Energieeffizienz des Verfahrens.
  • Das erste Adsorptionsmittel 12, das für die Adsorption von Wasser eingesetzt wird, enthält in diesem Ausführungsbeispiel ein Zeolith 3A. Weitere im Rahmen der Erfindung als erstes Adsorptionsmittel 12 einsetzbare Molekularsiebe umfassen Zeolithe auf Basis von Natrium-Aluminium-Silikaten (z.B. 13X von Sigma-Aldrich), CuSO4, Polysiloxane (z.B. APG-III MOLSIV von UOP), oder Lithium-Molekularsiebe (z.B. XCLX-01). Das zweite Adsorptionsmittel 16, das für die Adsorption von CO2 genutzt wird, enthält vorzugsweise APG-III.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Atmosphärenluftstrom
    12
    Erstes Adsorptionsmittel
    14
    Trockener Atmosphärenluftstrom
    16
    Zweites Adsorptionsmittel
    18
    Elektromagnetische Wellen
    20
    Erste Stufe
    22
    Zweite Stufe
    24
    Vorrichtung
    26
    Erste Festbettschüttung
    28
    Erster Behälter
    30
    Zweite Festbettschüttung
    32
    Zweiter Behälter
    34
    Einrichtung zum Emittieren von elektromagnetischen Wellen
    36
    Zusätzlicher Strömungspfad
    38
    Austritt
    40
    Speicher

Claims (10)

  1. Verfahren zur Verminderung der Konzentration von CO2 in Atmosphärenluft oder in Luft aus Industrieprozessen, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: a) Adsorption von Wasser eines Atmosphärenluftstroms (10) an einem ersten Adsorptionsmittel (12), wobei ein trockener Atmosphärenluftstrom (14) gebildet wird; b) Adsorption von CO2 des trockenen Atmosphärenluftstroms (14) an einem zweiten Adsorptionsmittel (16); c) Desorption des Wassers und/oder des CO2, wobei die Desorption durch Emittieren von elektromagnetischen Wellen (18) bewirkt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Stufe (20) die Desorption des Wassers und anschließend in einer zweiten Stufe (22) die Desorption des CO2 eingeleitet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Desorption des Wassers und/oder des CO2 mittels Radiowellen bewirkt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Desorption des Wassers und/oder des CO2 mittels Mikrowellen bewirkt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Desorption bei einem zur Atmosphäre relativen Unterdruck durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Adsorption des CO2 ein CO2-Schlupf bestimmt wird und dass bei Überschreiten eines vorbestimmten Grenzwertes des CO2-Schlupfes die Desorption gestartet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Feuchtigkeit der Atmosphärenluft bestimmt wird, dass bei Überschreiten der relativen Feuchtigkeit um einen vorbestimmten Feuchtigkeitsgrenzwert das zweite Adsorptionsmittel zumindest teilweise zur Adsorption des Wassers genutzt wird.
  8. Vorrichtung (24) zur Verminderung der Konzentration von CO2 in Atmosphärenluft oder in Luft aus Industrieprozessen, umfassend die miteinander in Wirkverbindung stehenden Komponenten: A) eine erste Festbettschüttung (26) umfassend mindestens ein erstes Adsorptionsmittel (12); B) eine zweite Festbettschüttung (30) umfassend mindestens ein zweites Adsorptionsmittel (16); C) mindestens eine Einrichtung (34) zum Emittieren von elektromagnetischen Wellen, wobei die Einrichtung (34) zum Emittieren von elektromagnetischen Wellen im Bereich der ersten Festbettschüttung (26) und/oder der zweiten Festbettschüttung (30) angeordnet ist.
  9. Vorrichtung (24) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Adsorptionsmittel (12) und/oder das zweite Adsorptionsmittel (16) Zeolithe aufweist.
  10. Vorrichtung (24) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Adsorptionsmittel (12) und das zweite Adsorptionsmittel (16) identisch sind.
DE102022102286.2A 2022-02-01 2022-02-01 Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der Konzentration von CO2 in Atmosphärenluft oder in Luft aus Industrieprozessen Pending DE102022102286A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022102286.2A DE102022102286A1 (de) 2022-02-01 2022-02-01 Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der Konzentration von CO2 in Atmosphärenluft oder in Luft aus Industrieprozessen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022102286.2A DE102022102286A1 (de) 2022-02-01 2022-02-01 Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der Konzentration von CO2 in Atmosphärenluft oder in Luft aus Industrieprozessen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022102286A1 true DE102022102286A1 (de) 2023-08-03

Family

ID=87160555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022102286.2A Pending DE102022102286A1 (de) 2022-02-01 2022-02-01 Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der Konzentration von CO2 in Atmosphärenluft oder in Luft aus Industrieprozessen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102022102286A1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2767323A1 (de) 2013-02-14 2014-08-20 The Boeing Company System und Verfahren zum Sammeln von Kohlendioxid unter Verwendung einer dielektrischen Heizung
CN106178828A (zh) 2016-09-11 2016-12-07 上海穗杉实业有限公司 一种非消耗型二氧化碳和水份的一体化处理装置与方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2767323A1 (de) 2013-02-14 2014-08-20 The Boeing Company System und Verfahren zum Sammeln von Kohlendioxid unter Verwendung einer dielektrischen Heizung
CN106178828A (zh) 2016-09-11 2016-12-07 上海穗杉实业有限公司 一种非消耗型二氧化碳和水份的一体化处理装置与方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69922899T2 (de) Luftreinigung
EP2024056B1 (de) Trocknung von druckluft unter nutzung der verdichterwärme mit geschlossenem regenerationskreislauf
EP2906358B1 (de) Oberflächenbehandlungsvorrichtung und verfahren zum betrieb einer oberflächenbehandlungsvorrichtung
DE102011004240B4 (de) Vorrichtung zum Regenerieren einer Kohlendioxidabsorptionslösung
DE102008042361A1 (de) Verfahren zum regenerieren eines Kohlendioxidabsorptionsmittels
DE2729345A1 (de) Verfahren und geraet zur entziehung umweltsschaedlicher gase aus der luft
DE3935094C2 (de)
DE10032385B4 (de) Verfahren zur Regenerierung von mit organischen Substanzen beladenen elektrisch leitfähigen Adsorbentien
DE2645740A1 (de) Verfahren zur beseitigung der fluessigen phase von kohlenwasserstoffen oder deren derivaten aus einem aerosol und filter zur durchfuehrung des verfahrens
DE102022102286A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der Konzentration von CO2 in Atmosphärenluft oder in Luft aus Industrieprozessen
EP3539641A1 (de) Verfahren zur nachbehandlung von regenerierungsabgas
EP2626125B1 (de) Vorrichtung zur Trocknung und Filterung eines Gases
DE2928138C2 (de) Verfahren zum Regenerieren eines von mehreren Adsorptionsmittelbetten
DE3200910C2 (de)
DE3303423C2 (de) Verfahren zur Regenerierung der Adsorbereinheiten bei der wasserarmen Rückgewinnung von Lösungsmitteln aus einem Gasstrom und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
DE19841388C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung superreiner Luft
DE843544C (de) Verfahren zur Gewinnung von adsorbierbaren Stoffen aus Gasen oder Daempfen oder Gasdampfgemischen
DE3843150C2 (de)
DE411636C (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung kondensierbarer Stoffe aus Gemischen mit Luft oder anderen Gasen durch Adsorption
EP3260186B1 (de) Verfahren zum betreiben einer verfahrenstechnischen anlage mit einer adsorptionsvorrichtung
DE10142946B4 (de) Vorrichtung zur Anreicherung von Luft mit Sauerstoff
DE102022102323A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der Konzentration von CO2 in einem CO2- und wasserhaltigen Luftstrom
DE2244627A1 (de) Verfahren und anlage zur fraktionierung durch adsorption
DE102010010197A1 (de) Verfahren zum Behandeln von beim Kaltwalzen eines Metallgegenstands, insbesondere eines Metallbandes, vorzugsweise eines Aluminiumbandes, entstandener Abgase
DE10085467B4 (de) Verfahren zum Regenerieren von Aktivkohle und Vorrichtung zur Duchführung dieses Verfahrens

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R083 Amendment of/additions to inventor(s)