DE19728151A1 - Power production method using gas turbine principle - Google Patents

Power production method using gas turbine principle

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Abstract

The method involves mixing a 95-99.50 mol.% oxygen rich flow (1) and a 90-95.99 mol. % CO2 rich flow (20) using an ejector (2), which is then compressed. The compressed flow is burned off (6) with a hydrocarbon rich combustion gas flow (7), and expanded in the exhaust gas. Water is extracted from the expanded flow (10,20), and the remaining CO2 flow (3) is fed back as required. The residual CO2 (22) is dried, by using a supply of methanol and/or glycol (42) or by adsorption, and then pumped to a pressure between 50 and 500 bar, pref. between 250 and 350 bar. the residual CO2 is then fed in deep water, in an aquifer, in a redundant oil/gas reservoir and/or a gas reservoir yet to be located. The flow produced in the ejector has pref. less than 5 mol. % nitrogen, 13 to 20 Mol. % oxygen and 70-87 Mol. % CO2 as well as a molecular wt.% between 35 and 43.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Energie mittels des Gasturbinenprinzips, vorzugsweise mittels einer Gasturbine, wobei weder gasförmiges Kohlendioxid noch NO x -Schadstoffe anfallen. The invention relates to a method for generating energy by means of the gas turbine principle, preferably being obtained either gaseous carbon dioxide or NO x -Schadstoffe means of a gas turbine. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Durchführen eines derartigen Verfahrens. The invention further relates to an apparatus for performing such a method.

Aufgrund politischer Zielsetzungen, die die Verringerung des Kohlendioxidausstoßes zum Ziel haben, haben einige Länder zwischenzeitlich Steuern auf den Ausstoß von Kohlendioxid eingeführt. Due to political objectives that aim to reduce carbon dioxide emissions to the target, have introduced a number of countries in the meantime taxes on carbon dioxide emissions. So hat die Norwegische Regierung z. Thus, the Norwegian government for. B. eine Kohlendioxid- Steuer von ca. 50 US-$ pro Tonne Kohlendioxid festgesetzt. B. set a carbon dioxide tax of approximately US $ 50 per tonne of carbon dioxide. In den EU-Staaten wird gegenwärtig eine Kohlendioxid-Steuer von ca. 24 US-$ pro erzeugter Tonne Kohlendioxid diskutiert. In the EU countries, a carbon tax is discussed of approximately $ 24 per tonne of carbon dioxide present.

Kohlendioxid ist z. Carbon dioxide is z. B. im Abgas von Gasturbinen enthalten. As in the exhaust of gas turbines included. Jedoch ist dieses Kohlendioxid-haltige Abgas für die Rückgewinnung von Kohlendioxid wenig geeignet, da das Verhältnis der eingesetzten Luftmenge zu der benötigten Verbrennungsluft in einem Bereich zwischen 3,0 und 3,5 liegt. However, this carbon dioxide containing exhaust gas for the recovery of carbon dioxide is not very suitable since the ratio of the amount of air used is about the required combustion air in a range between 3.0 to 3.5. Daraus resultiert eine Kohlendioxidkonzen tration von lediglich 3,0 bis 3,5 Mol-%. This results in a carbon dioxide concen tration of only 3.0 to 3.5 mol%. Für die Abtrennung bzw. Rückgewinnung derartig geringer Mengen an Kohlendioxid eignet sich z. For the separation and recovery of such small amounts of carbon dioxide are, for suitable. B. das sogenannte ECONAMINE-Verfahren, bei dem das Kohlendioxid mittels Aminen absorbiert wird; For example, the so-called ECONAMINE method in which the carbon dioxide is absorbed by amines; siehe z. see, for example. B. "The Fluor Daniel ECONAMINE FG-Process; Past Experience ans Present Day Focus" by Sander MT und Mariz CL, veröffentlicht in Energy Convers Mgmt., Vol. 33, No. B. "The Fluor Daniel ECONAMINE FG Process; Past Experience to the Present Day Focus" by Sander and Mariz CL MT, published in Energy Convers Mgmt, Vol 33, No... 5-8, Seiten 341 bis 348. Für ein derartiges, auf Aminen basierendes Absorptionsverfahren sind Rückgewinnungsraten zwischen 85 und 95% typisch. 5-8, pages 341 to 348. recovery rates between 85 and 95% are typical for such, based on amines absorption process. Nachteilig ist jedoch, daß ein Amin-Salz-Reststrom anfällt, der aufwendig entsorgt werden muß. However, a disadvantage is that an amine salt residue stream is obtained, which must be disposed of expensively.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Erzeugen von Energie anzugeben, bei dem bzw. bei der weder gasförmiges Kohlendioxid noch NO x -Schadstoffe anfallen. Object of the present invention is to provide a method and an apparatus for generating energy, in which or in which neither gaseous carbon dioxide still apply NO x -Schadstoffe. Desweiteren soll auf den Einsatz von Absorptionsstoffen, die als Waschmittel dienen, verzichtet werden können. Furthermore, it should be possible to dispense with the use of absorbent materials, which serve as detergents.

Dies wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch erreicht, daß This is achieved according to the inventive method in that

  • a) ein 95 bis 99,5 Mol-% Sauerstoff-reicher Strom und ein 90 bis 99 Mol-% Kohlendioxid-reicher Strom mittels eines Ejektors zu einem Strom vermischt und dieser anschließend verdichtet wird, a) 95 to 99.5 mole% oxygen-rich stream and a 90 to 99 mole% mixed carbon dioxide-rich stream by means of an ejector to a current and the latter is then compacted,
  • b) der verdichtete Strom mit einem Kohlenwasserstoff-reichen Brenngasstrom verbrannt wird, b) the compressed stream is combusted with a hydrocarbon-rich fuel gas stream,
  • c) der im wesentlichen lediglich Kohlendioxid und Wasserdampf aufweisende Abgasstrom aus dem Verfahrensschritt b) energieerzeugend entspannt wird, c of substantially only carbon dioxide and water vapor containing exhaust gas stream from process step b) is energy-generating relaxed),
  • d) aus dem entspannten Abgasstrom das Wasser abgetrennt wird, d) is separated from the expanded exhaust stream, the water,
  • e) das verbleibende Kohlendioxid soweit erforderlich als Kohlendioxid-reicher Strom über den Ejektor wieder zurückgeführt wird, e) the remaining carbon dioxide is recycled to the extent necessary as a carbon dioxide-rich stream through the ejector,
  • f) das restliche Kohlendioxid, vorzugsweise durch die Zugabe von Methanol und/oder Glykol oder mittels Adsorption, getrocknet, auf einen Druck zwischen 50 und 500 bar, vorzugsweise zwischen 250 und 350 bar, gepumpt und in die Tiefsee, in einen "Aquifier", in ein ausgebeutetes Öl-/Gasreservoire und/oder in ein noch in Betrieb befindliches Öl-/Gasreservoire geleitet wird. f) the remaining carbon dioxide, preferably by the addition of methanol and / or glycol, or by adsorption, dried, at a pressure between 50 and 500 bar, preferably between 250 and 350 bar, and pumped into the deep sea, in a "Aquifier" is directed into an exploited oil / gas reservoirs and / or one available in operating oil / gas reservoirs.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt The inventive device comprises

  • a) wenigstens einen Ejektor, in dem ein 95 bis 99,5 Mol-% Sauerstoff-reicher Strom und ein 90 bis 99 Mol-% Kohlendioxid-reicher Strom zu einem Strom vermischt werden, a) at least one ejector, in which a 95 to 99.5 mole% oxygen-rich stream and a 90 to 99 mol% carbon dioxide-rich stream to a stream to be mixed,
  • b) wenigstens einen Verdichter, in dem der Strom verdichtet wird, b) at least one compressor in which the stream is compressed,
  • c) wenigstens eine Brennkammer, in der der verdichtete Strom mit einem Kohlenwasserstoff-reichen Brenngasstrom verbrannt wird, c) at least one combustor in which the compressed stream is combusted with a hydrocarbon-rich fuel gas stream,
  • d) wenigstens eine Entspannungsturbine, in der der lediglich Kohlendioxid und Wasserdampf aufweisende Abgasstrom aus der bzw. den Brennkammer(n) entspannt wird, d) at least one expansion turbine, in which the only carbon dioxide and water vapor containing exhaust gas stream from or to the combustion chamber (s) is relaxed,
  • e) Mittel zum Abtrennen von Wasser aus dem entspannten Abgasstrom, e) means for separating water from the expanded exhaust gas stream,
  • f) Mittel zum Rückführen von Kohlendioxid zu dem Ejektor, f) means for returning carbon dioxide to the ejector,
  • g) Mittel zum Trocknen des nicht zu dem Ejektor zurückgeführten Kohlendioxids, Pumpen, um das getrocknete Kohlendioxid auf einen Druck zwischen 50 und 500 bar, vorzugsweise zwischen 250 und 350 bar zu pumpen, und Mittel zum Speichern des flüssigen Kohlendioxids. g) means for drying bar to pump the dried carbon dioxide to a pressure between 50 and 500 bar, preferably between 250 and 350 of the not recycled to the ejector carbon dioxide, pumps, and means for storing the liquid carbon dioxide.

Das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie weitere Ausgestaltungen des- bzw. derselben, die Gegenstände der Unteransprüche darstellen, seien anhand der Figur näher erläutert. The method of the invention, the device of the invention and additional embodiments DES or represent the same, the objects of the dependent claims are explained in more detail with reference to FIG.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die bisher einer Gasturbine zugeführte Verbrennungsluft durch einen 95 bis 99,5 Mol-% Sauerstoff-reichen Strom ersetzt. According to the method according to the invention the previously supplied to a gas turbine combustion air is replaced with a 95 to 99.5 mole% oxygen-rich stream. Entsprechend der benötigten Menge an diesem Sauerstoff-reichen Strom wird für die Bereitstellung eine kryogene Luftzerlegungsanlage, eine Pressure Swing Adsorption- oder Temperature Swing Adsorption-Anlage und/oder eine Membrananlage vorgesehen. Accordingly, the required amount of this oxygen-rich stream, a cryogenic air separation unit, a pressure swing adsorption or temperature swing adsorption system and / or a membrane system is provided for deployment. Aufgrund einer nahezu stöchiometrischen Verbrennung des Sauerstoff-reichen Stromes mit einem 90 bis 99 Mol-% Kohlendioxid-reichen Strom weist das die Gasturbine verlassende Abgas lediglich Kohlendioxid und Wasserdampf auf. Due to a near stoichiometric combustion of the oxygen-rich stream with a 90 to 99 mol% of carbon dioxide-rich stream, the gas turbine exhaust gas leaving only to carbon dioxide and water vapor.

Über Leitung 1 wird der 95 bis 99,5 Mol-% Sauerstoff-reiche Strom einem Ejektor 2 zugeführt. Via line 1 of 95 to 99.5 mole% oxygen-rich stream is an ejector 2 is supplied. Über Leitung 20 und Regelventil a wird dem Ejektor 2 zusätzlich ein 90 bis 99 Mol-% Kohlendioxid-reicher Strom, auf dessen Ursprung im folgenden noch näher eingegangen werden wird, zugeführt. Via line 20 and a regulating valve to the ejector 2 is additionally a 90 to 99 mol% carbon dioxide-rich stream, as will be discussed in more detail below whose origins supplied. Durch das Vermischen dieser beiden Ströme in dem Ejektor 2 werden für die Verbrennung möglichst homogene Bedingungen erreicht. By mixing these two flows in the ejector 2 are achieved as homogeneous as possible conditions for the combustion. Die Menge des rückgeführten Kohlendioxid-reichen Stromes sowie die Menge des zugeführten Sauerstoff-reichen Stromes ist durch die Sauerstoff-Menge des in dem Ejektor 2 erzeugten Stromes 3 begrenzt. The amount of the recycled carbon dioxide-rich stream and the amount of supplied oxygen-rich stream is limited by the oxygen amount of generated in the ejector 2 stream. 3

Der den Ejektor 2 verlassende Strom 3 weist vorzugsweise weniger als 5 Mol-% Stickstoff, 13 bis 20 Mol-% Sauerstoff und 70 bis 87 Mol-% Kohlendioxid sowie ein Molekulargewicht zwischen 35 und 43 auf. Of the ejector 2 stream leaving 3 preferably has less than 5 mol% nitrogen, 13 to 20 mole% oxygen and 70 to 87 mol% carbon dioxide and a molecular weight from 35 to 43 on.

Dieser Strom 3 wird in der Gasturbine verdichtet 4 und anschließend über Leitung 5 der Brennkammer 6 der Gasturbine zugeführt. This stream 3 is compressed in the gas turbine 4, and then fed via line 5 of the combustion chamber 6 of the gas turbine. Als Kohlenwasserstoff-reicher Brenngasstrom werden der Brennkammer 6 über Leitung 7 vorzugsweise Erdgas, synthetisch es Erdgas oder flüssige Kohlenwasserstoffe zugeführt. As the hydrocarbon-rich fuel gas stream to the combustion chamber 6 via line 7 preferably natural gas, synthetic natural gas is supplied to or liquid hydrocarbons. Durch den verwendeten Brennstoff wird letztendlich die Menge an benötigten Sauerstoff bestimmt, die notwendig ist, um den Brenner in Betrieb zu halten. By the fuel being used ultimately determines the amount of required oxygen, which is necessary to hold the burner in operation.

Der im wesentlichen lediglich Kohlendioxid und Wasserdampf aufweisende Abgasstrom aus der Brennkammer 6 wird in einer Entspannungsturbine 8 entspannt und dabei letztendlich mechanische und/oder elektrische Energie erzeugt (Prinzip der Gasturbine); The substantially only carbon dioxide and water vapor containing exhaust gas stream from the combustion chamber 6 is expanded in an expansion turbine 8 and thereby ultimately mechanical and / or electrical energy generated (the principle of the gas turbine); mittels dieser Entspannungsturbine 8 wird z. by means of this expansion turbine 8 is z. B. ein Generator 9 angetrieben. B. a generator 9 is driven.

Der Abgasstrom 10 verläßt die Turbine mit einer Temperatur zwischen 450 und 650°C. The exhaust gas stream 10 leaves the turbine at a temperature of between 450 and 650 ° C. In einem Wärmetauscher 11 wird die Temperatur des Abgasstromes 10 bis auf ca. 100 bis 125°C erniedrigt. In a heat exchanger 11, the temperature of the exhaust stream 10 is up to about 100 to 125 ° C lowered. Dies geschieht im Gegenstrom zu einem Hochdruckdampf kreislauf 52 bzw. 55 , in dem eine energieerzeugende Entspannungsturbine 53 sowie ein Wärmetauscher 54 , in dem der Hochdruckstrom vorzugsweise gegen Kühlwasser abgekühlt wird, vorgesehen sind. This is done in countercurrent to a high-pressure steam circuit 52 or 55 in which a power generating expansion turbine 53 and a heat exchanger 54, in which the high pressure stream is preferably cooled against cooling water are provided.

Das so abgekühlte Abgas wird einer ersten Trennstufe, vorzugsweise einem Abscheider 13 , zugeführt. The thus-cooled exhaust gas is a first separation stage, preferably a separator 13 is supplied. Aus dem Abscheider 13 wird über Leitung 15 , in der eine Pumpe 50 sowie ein Regelventil b vorgesehen sind, eine Wasser-reiche Kondensatfraktion abgezogen. From the separator 13, a water-rich condensate fraction is fed via line 15, in which a pump 50 and a control valve are provided b subtracted. Diese Wasser-reiche Kondensatfraktionen wird vorzugsweise einer Abwasseraufbereitung zugeführt. This water-rich condensate fractions is preferably fed to a waste water treatment. Der über Leitung 14 aus dem Abscheider 13 abgezogene Kohlendioxid-reiche Gasstrom wird im Verdichter 16 auf ca. 1,7 bar verdichtet, im Kühler 17 auf 8 bis 30°C abgekühlt und anschließend einer zweiten Trennstufe, vorzugsweise einem Abscheider 18 , zugeführt. The withdrawn via line 14 from the separator 13 carbon dioxide-rich gas stream is compressed in the compressor 16 to about 1.7 bar, in the cooler 17 to 8 to 30 ° C cooled, and then a second separation stage, preferably a separator 18 is supplied.

Aus dem Abscheider 18 wird wiederum eine Wasser-reiche Kondensatfraktion über Leitung 41 , in der eine Pumpe 51 sowie ein Regelventil c vorgesehen sind, abgezogen. In turn from the separator 18 has a water-rich condensate fraction via line 41, in which a pump 51 and a control valve are provided c withdrawn. Die aus dem Abscheider 18 über Leitung 19 abgezogene Kohlendioxid reiche Gasfraktion wird in zwei Teilströme 20 bzw. 22 aufgetrennt. The from the separator 18 via line 19 withdrawn carbon dioxide-rich gas fraction is separated into two partial streams 20 and 22 respectively.

Der erste Teilstrom 20 wird, wie bereits beschrieben, über das Regelventil a dem Ejektor 2 als 90 bis 99 Mol-% Kohlendioxid-reicher Strom zugeführt. The first partial flow 20 is, as already described, fed mol% carbon dioxide-rich stream via the control valve to the ejector 2 a than 90 but 99th Dieser Kohlendioxid-reiche Rückführstrom 20 dient im wesentlichen als "Antriebskraft" für den Ejektor 2 um einen möglichst niedrigen Eingangsdruck für den Sauerstoff-reichen Strom, der dem Ejektor 2 über Leitung 1 zugeführt wird, zu ermöglichen. This carbon dioxide-rich recycle stream 20 serves essentially as a "driving force" for the ejector 2 to the lowest possible supply pressure for the oxygen-rich stream is supplied to the ejector 2 through line 1, to enable. Dadurch wird der Energiebedarf der Zerlegungsanlage, die der Bereitstellung des Sauerstoff-reichen Stromes dient, verringert. Thereby, the energy requirements of the separation unit which is used to provide the oxygen-rich stream is reduced. Wird für die Bereitstellung des Sauerstoff-reichen Stromes in Leitung 1 eine kryogene Luftzerlegungsanlage verwendet, so kann der Verdichter 4 der Gasturbine 8 mit dem bzw. den Axialverdichten der Luftzerlegungsanlage verbunden werden, was zu einer Verringerung der Investitionskosten führt. A cryogenic air separation plant used to provide the oxygen-rich stream in line 1, the compressor 4 of the gas turbine 8 with or be connected to Axialverdichten the air separation plant, resulting in a reduction of the investment cost can. Denkbar ist ferner, daß der Axialverdichter der kryogenen Luftzerlegungsanlage über die Entspannungsturbine 53 angetrieben wird. It is also conceivable that the axial compressor of the cryogenic air separation unit is driven by the expansion turbine 53rd

In der Leitung 3 ist ein in der Figur nicht dargestelltes Analysegerät vorgesehen, mittels dessen der Sauerstoffgehalt des im Ejektor 2 erzeugten Stromes 3 fortlaufend gemessen und überwacht werden kann. In the conduit 3 a not shown in the figure analyzer is provided which can be continuously measured and monitored by means of which the oxygen content of the signal generated in the ejector 2 stream. 3 Anhand des Sauerstoffgehaltes wird mittels des Regelventiles a die Menge des über die Leitung 20 rückgeführten Kohlendioxid eingestellt. On the basis of the oxygen content the amount of recirculated via line 20. Carbon dioxide is adjusted by means of the regulating valve a.

Der zweite Teilstrom 22 der aus dem Abscheider 18 abgezogenen Kohlendioxid reichen Gasfraktion wird in der ersten Stufe 21 eines dreistufigen Kohlendioxid- Verdichters auf 5 bis 7 bar verdichtet und anschließend im Zwischenkühler 23 , vorzugsweise gegen Kühlwasser, auf eine Temperatur zwischen 8 und 30°C abgekühlt. The second partial stream 22 of the drawn-off from the separator 18 carbon dioxide-rich gas fraction is compressed bar in the first stage 21 of a three-stage carbon dioxide compressor to 5 to 7 and then cooled in the intercooler 23, preferably against cooling water to a temperature 8-30 ° C , Aus dem (Saug-)Abscheider 24 , der dem Zwischenkühler 23 nachgeschaltet ist, wird über Leitung 25 , in der ein Regelventil d vorgesehen ist, ein Wasser-reiches Kondensat abgezogen. From the (suction) separator 24 which is downstream of the intercooler 23, a water-rich condensate is fed via line 25, in which a control valve is provided d withdrawn.

Aus dem Abscheider 24 wird über Leitung 26 eine Kohlendioxid-reiche Gasfraktion abgezogen und in der zweiten Verdichterstufe 27 des Kohlendioxid-Verdichters auf 18 bis 20 bar verdichtet. From the separator 24 is withdrawn a carbon dioxide-rich gas fraction via line 26 and compressed in the second compressor stage 27 of the carbon dioxide compressor to 18 to 20 bar. Anschließend erfolgt im Zwischenkühler 28 ein Abkühlen auf 8 bis 30°C. A cooling subsequently takes place in the intermediate cooler 28 to between 8 and 30 ° C. Aus dem Abscheider 29 , der dem Zwischenkühler 28 nach geschaltet ist, wird über Leitung 32 , in der ein Regelventil e vorgesehen ist, wiederum ein Wasser-reiches Kondensat abgezogen. From the separator 29, which is the intercooler 28 connected to, in turn, is withdrawn via line 32, in which a control valve e is provided a water-rich condensate.

Die erwähnten Wasser-reichen Kondensatfraktionen aus den Leitungen 25 , 32 und 41 werden über Leitung 51 der Trennstufe 13 zugeführt. The above-mentioned water-rich condensate fractions from lines 25, 32 and 41 are fed via line 51 to the separation stage. 13 Sie werden auf diese Weise über die ebenfalls bereits erwähnte Leitung 15 , über die eine Wasser-reiche Kondensatfraktion aus der Trennstufe 13 abgezogen wird, aus dem Verfahren bzw. der Anlage abgeführt. They are discharged in this way also through the above-mentioned line 15, via which a water-rich condensate fraction from the separation stage 13 is withdrawn from the process or system.

Aus dem Abscheider 29 wird über Leitung 33 wiederum eine Kohlendioxid-reiche Gasfraktion abgezogen und in der dritten Stufe 30 des Kohlendioxidverdichters auf eine Druck zwischen 58 und 61 bar verdichtet. From the separator 29 is a carbon dioxide-rich gas fraction is taken off and condensed in the third stage 30 of the carbon dioxide compressor to a pressure 58-61 bar via line 33 in turn. Sowohl die drei Verdichterstufen des Kohlendioxidverdichters als auch gegebenenfalls der Verdichter 16 werden z. Both the three compressor stages of the compressor as well as carbon dioxide, if appropriate, the compressor 16 be z. B. von einem (Elektro-)Motor 31 angetrieben. B. driven by an (electric) motor 31st

Nach der Verdichtung in der dritten Stufe 30 des Kohlendioxidverdichters wird die Kohlendioxid-reiche Fraktion einem Kondensator 34 und anschließend einem Kohlendioxid-Sammelbehälter 35 zugeführt. After compression in the third stage 30 of the carbon dioxide compressor, the carbon dioxide-rich fraction is then fed to a condenser 34 and a carbon dioxide collecting 35th Zwischen dem Kondensator 34 und dem Kohlendioxid-Sammelbehälter 35 wird dem Kohlendioxid-reichen Strom über Leitung 42 ein Trocknungsmittel, vorzugsweise Methanol oder Glykol, zugeführt. Between the condenser 34 and the carbon dioxide collecting container 35 is the carbon dioxide-rich stream via line 42, a drying agent, preferably methanol or glycol, respectively. Durch die Zuführung dieses Trocknungsmittels wird erreicht, daß das Kohlendioxidprodukt, das dem Kohlendioxid-Sammelbehälter 35 zugeführt wird, ausreichend trocken ist. By supplying this drying agent is achieved that the carbon dioxide product, which is supplied to the carbon dioxide header 35, is sufficiently dry.

Alternativ dazu kann die Zuführung des Trocknungsmittels z. Alternatively, the supply of the drying agent z. B. auch nach der zweiten Verdichterstufe erfolgen. B. also take place after the second compressor stage. Denkbar ist ferner, daß als alternative Trocknungsmethode ein Adsorptionsprozeß, bei dem die Trocknung z. It is also conceivable that an adsorption process as an alternative method of drying, wherein the drying z. B. mittels eines Molsiebes erfolgt, vorgesehen ist. B. is carried out by means of a molecular sieve, is provided. Nichtkondensierbare Komponenten des Kohlendioxid-reichen Stromes, der dem Sammelbehälter 35 zugeführt wird, werden über Leitung 39 abgezogen und über einen Kamin 40 an die Atmosphäre abgegeben. Non-condensable components of the carbon dioxide-rich stream that is fed to the collection container 35 are withdrawn via line 39 and discharged to the atmosphere through a chimney 40th

Der Druck innerhalb des Kohlendioxid-Sammelbehälters 35 wird über das Kohlendioxid-Niveau in dem Sammelbehälter 35 und durch die Abgabe von nichtkondensierbaren Komponenten über Leitung 39 geregelt. The pressure inside the carbon dioxide collecting container 35 is controlled by the carbon dioxide level in the sump 35 and through the discharge of non-condensable components via line. 39

Das aus dem Kohlendioxid-Sammelbehälter 35 über Leitung 36 abgezogene getrocknete Kohlendioxid-Produkt wird mittels wenigstens einer Pumpe 37 auf einen geeigneten Druck von 50 und 500 bar, vorzugsweise von 250 bis 350 bar gepumpt. The carbon dioxide from the collection tank 35 via line 36 drawn dried carbon dioxide product is pumped bar by at least one pump 37 to a suitable pressure of 50 to 500 bar, preferably 250 to 350th

Über ein Regelventil f wird das flüssige Kohlendioxid-Produkt anschließend z. Via a control valve f, the liquid carbon dioxide product is then z. B. in die Tiefsee, in einen "Aquifier", in ein ausgebeutetes Öl-/Gasreservoire und/oder in ein noch in Betrieb befindliches Öl-/Gasreservoire eingelöst bzw. geleitet. B. redeemed in the deep sea, in a "Aquifier" in an exploited oil / gas reservoirs and / or in a still is operating, oil / gas reservoirs or conducted. Prinzipiell kann das flüssige Kohlendioxid-Produkt selbstverständlich weiteren möglichen "Lagerstätten" zugeführt werden. In principle, the liquid carbon dioxide product, of course, other possible "reservoirs" are supplied.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine Kohlendioxid-Rückgewinnungsrate von bis zu 99% erzählt. By means of the method and apparatus of the invention is related a carbon dioxide recovery rate of up to 99%. Im Vergleich zu bekannten Verfahren zur Kohlendioxid-Rückgewinnung verringern sich sowohl die Investitions- als auch die Betriebskosten des Verfahrens bzw. der Anlage. Compared to known processes for carbon dioxide recovery, both the investment and the operating costs of the method or of the plant decrease. Der Energieverlust bezogen auf eine bestimmte, zu erzeugende Energiemenge ist verglichen mit einem eingangs erläuterten "Amin-Absorptionsverfahren" geringer. The energy loss based on a certain amount of energy to be generated is compared with an illustrated initially "amine absorption method" lower. Das Abgas aus der Verbrennungskammer 6 ist zudem frei von NO x -Schadstoffen. The exhaust gas from the combustion chamber 6 is also free of NO x -Schadstoffen. Desweiteren fällt, im Gegensatz zu dem erwähnten "Amin-Absorptionsverfahren", kein Amin-reicher Reststrom", der einer aufwendigen Nachreinigung bzw. Entsorgung unterworfen werden muß, an. Furthermore, falls in contrast to the mentioned "amine absorption method", no amine-rich residue stream ", which must be subjected to expensive subsequent cleaning or disposal, to.

Claims (14)

  1. 1. Verfahren zum Erzeugen von Energie mittels des Gasturbinenprinzips, vorzugsweise mittels einer Gasturbine, wobei weder gasförmiges Kohlendioxid noch NO x -Schadstoffe anfallen, dadurch gekennzeichnet , daß 1. A method for generating energy by means of the gas turbine principle, preferably by means of a gas turbine with neither gaseous carbon dioxide or NO x -Schadstoffe incurred, characterized in that
    • a) ein 95 bis 99,5 Mol-% Sauerstoff-reicher Strom ( 1 ) und ein 90 bis 99 Mol-% Kohlendioxid-reicher Strom ( 20 ) mittels eines Ejektors ( 2 ) zu einem Strom ( 3 ) vermischt und dieser anschließend verdichtet wird ( 4 ), a) mixing a 95 to 99.5 mole% oxygen-rich stream (1) and 90 to 99 mol% carbon dioxide-rich stream (20) by means of an ejector (2) to a stream (3) and this then compressed (4)
    • b) der verdichtete Strom ( 3 ) mit einem Kohlenwasserstoff-reichen Brenngasstrom ( 7 ) verbrannt wird ( 6 ), b) the compressed stream (3) is burned with a hydrocarbon-rich fuel gas stream (7) (6)
    • c) der im wesentlichen lediglich Kohlendioxid und Wasserdampf aufweisende Abgasstrom aus dem Verfahrensschritt b) energieerzeugend entspannt wird ( 8 ), c) the substantially only carbon dioxide and water vapor containing exhaust gas stream from process step b) is energy-generating relaxed (8),
    • d) aus dem entspannten Abgasstrom ( 10 , 20 ) das Wasser abgetrennt wird ( 13 , 18 ), d) from the expanded exhaust stream (10, 20) the water is separated (13, 18),
    • e) das verbleibende Kohlendioxid soweit erforderlich als Kohlendioxid-reicher Strom ( 20 ) über den Ejektor ( 2 ) wieder zurückgeführt wird, e) the residual carbon dioxide as necessary (as carbon dioxide-rich stream 20) via the ejector (2) back out again,
    • f) das restliche Kohlendioxid ( 22 ), vorzugsweise durch die Zugabe von Methanol und/oder Glykol ( 42 ) oder mittels Adsorption, getrocknet, auf einen Druck zwischen 50 und 500 bar, vorzugsweise zwischen 250 und 350 bar, gepumpt und in die Tiefsee, in einen "Aquifier", in ein ausgebeutetes Öl-/Gasreservoire und/oder in ein noch in Betrieb befindliches Öl-/Gasreservoire geleitet wird. f) the residual carbon dioxide (22), preferably (by the addition of methanol and / or glycol 42) or by means of adsorption, dried, at a pressure between 50 and 500 bar, preferably between 250 and 350 bar, and pumped into the deep sea, is directed into a "Aquifier" in an exploited oil / gas reservoirs and / or one available in operating oil / gas reservoirs.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem Ejektor ( 2 ) erzeugte Strom ( 3 ) weniger als 5 Mol-% Stickstoff, 13 bis 20 Mol-% Sauerstoff und 70 bis 87 Mol-% Kohlendioxid sowie ein Molekulargewicht zwischen 35 und 43 aufweist. 2. The method of claim 1, characterized in that the in the ejector (2) generated current (3) is less than 5 mol% nitrogen, 13 to 20 mole% oxygen and 70 to 87 mol% carbon dioxide and a molecular weight between 35 and 43.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der 95 bis 99,5 Mol-% Sauerstoff-reiche Strom ( 1 ) kryogen, adsorptiv und/oder permeativ erzeugt wird. 3. The method of claim 1 or 2, characterized in that the 95 to 99.5 mole% oxygen-rich stream (1) cryogenically, by adsorption and / or generated permeative.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlenwasserstoff-reicher Brenngasstrom ( 7 ) Erdgas, synthetisch es Erdgas, flüssige Kohlenwasserstoffe, etc. verwendet werden. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the hydrocarbon-rich fuel gas stream (7) of natural gas, synthetic natural gas, there, liquid hydrocarbons, etc. can be used.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der entspannte Abgasstrom ( 10 ) gegen einen offenen oder geschlossenen energieerzeugenden Abwärmenutzungskreislauf ( 52 , 53 , 54 , 55 ) abgekühlt wird ( 11 ). 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the expanded exhaust gas stream (10) to an open or closed power generating waste heat utilization circuit (52, 53, 54, 55) is cooled (11).
  6. 6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der entspannte, Kohlendioxid- und Wasser-reiche Abgasstrom ( 10 , 20 ) ein- oder mehrstufig von Wasser befreit wird ( 13 , 18 ). 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the relaxed, carbon dioxide and water-rich waste gas stream (10, 20) on one or more stages is freed of water (13, 18).
  7. 7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das restliche Kohlendioxid ( 22 ) ein- oder mehrstufig von Wasser befreit wird ( 24 , 29 ). 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the remaining carbon dioxide (22) on or is freed of water in multiple stages (24, 29).
  8. 8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das abgetrennte Wasser ( 15 , 41 , 25 , 32 ) einer Abwasseraufbereitung zugeführt wird ( 56 ). 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the separated water (15, 41, 25, 32) of a wastewater treatment is supplied (56).
  9. 9. Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens zum Erzeugen von Energie mittels des Gasturbinenprinzips, vorzugsweise mittels einer Gasturbine nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend 9. An apparatus for performing a method for generating energy by means of the gas turbine principle, preferably by means of a gas turbine according to any one of the preceding claims, comprising
    • a) wenigstens einen Ejektor ( 2 ), in dem ein 95 bis 99,5 Mol-% Sauerstoff-reicher Strom ( 1 ) und ein 90 bis 99 Mol-% Kohlendioxid-reicher Strom ( 20 ) zu einem Strom ( 3 ) vermischt werden, a) at least one ejector (2) in which a 95 to 99.5 mole% oxygen-rich stream (1) and 90 to 99 mol% carbon dioxide-rich stream (20) to a stream (3) are mixed .
    • b) wenigstens einen Verdichter ( 4 ), in dem der Strom ( 3 ) verdichtet wird, b) at least one compressor (4), in which the stream (3) is compressed,
    • c) wenigstens eine Brennkammer ( 6 ), in der der verdichtete Strom ( 3 ) mit einem Kohlenwasserstoff-reichen Brenngasstrom ( 7 ) verbrannt wird, c) at least one combustion chamber (6) in which the compressed stream (3) (with a hydrocarbon-rich fuel gas stream 7) is burnt,
    • d) wenigstens eine Entspannungsturbine ( 8 ), in der der lediglich Kohlendioxid und Wasserdampf aufweisende Abgasstrom aus der bzw. den Brennkammer(n) ( 6 ) entspannt wird, d) at least one expansion turbine (8), in which the only carbon dioxide and water vapor containing exhaust gas stream from or to the combustion chamber (s) (6) is relaxed,
    • e) Mittel zum Abtrennen von Wasser ( 13 , 18 ) aus dem entspannten Abgasstrom ( 10 , 20 ), e) means for removing water (13, 18) from the expanded exhaust stream (10, 20),
    • f) Mittel zum Rückführen ( 19 , 20 ) von Kohlendioxid zu dem Ejektor ( 2 ), f) means for returning (19, 20) of carbon dioxide to the ejector (2),
    • g) Mittel zum Trocknen des nicht zu dem Ejektor ( 2 ) zurückgeführten Kohlendioxids ( 22 ), Pumpen ( 37 ), um das getrocknete Kohlendioxid ( 36 ) auf einen Druck zwischen 50 und 500 bar, vorzugsweise zwischen 250 und 350 bar zu pumpen, und Mittel zum Speichern des flüssigen Kohlendioxids. g) means for drying the non-(to the ejector 2) recycled carbon dioxide (22), pump (37) to pump the dried carbon dioxide (36) to a pressure between 50 and 500 bar, preferably between 250 and 350 bar, and means for storing the liquid carbon dioxide.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur kryogenen, adsorptiven und/oder permeativen Erzeugung des 95 bis 99,5 Mol-% Sauerstoff reichen Stromes ( 1 ) vorhanden sind. 10. Apparatus according to claim 9, characterized in that means for the cryogenic adsorptive and / or permeative generation of 95 to 99.5 mole% oxygen-rich stream (1) are present.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Abwärmenutzung des die Entspannungsturbine ( 8 ) verlassenden Abgasstromes ( 10 ) vorhanden sind. 11. The device according to claim 9 or 10, characterized in that means for using waste heat of the expansion turbine (8) exiting the exhaust gas flow (10) are present.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Abwärmenutzung des die Entspannungsturbine ( 8 ) verlassenden Abgasstromes ( 10 ) als wenigstens ein offener oder geschlossener energieerzeugenden Abwärmenutzungskreislauf ( 52 , 53 , 54 , 55 ) ausgebildet sind. 12. The device according to claim 11, characterized in that the means for using waste heat of the expansion turbine (8) exiting the exhaust gas stream (10) as at least an open or closed power generating waste heat utilization circuit (52, 53, 54, 55) are formed.
  13. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Abtrennen von Wasser ( 13 , 18 ) aus dem entspannten Abgasstrom ( 10 , 20 ) als wenigstens eine, vorzugsweise wenigstens zwei, hintereinander angeordnete Trennkolonnen ( 13 , 18 ) ausgebildet sind. 13. The device according to one of claims 9 to 12, characterized in that the means for separating water (13, 18) from the expanded exhaust stream (10, 20) as at least one, preferably at least two successively arranged separating columns (13, 18 ) are formed.
  14. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Aufbereiten des abgetrennten Wassers ( 15 , 41 , 25 , 32 ) vorhanden sind. 14. Device according to one of claims 9 to 13, characterized in that means for processing the separated water (15, 41, 25, 32) are present.
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