DE602006000841T2 - Verfahren und Anlage zum Kühlen von Wasser - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zum Kühlen von Wasser nach dem Oberbegriff jeweils der Ansprüche 1 bis 4. Ein derartiges Verfahren und eine derartige Anlage sind aus US-A-6 295 838 bekannt.
  • Das Kühlen von Wasser durch Wärmeaustausch und Material in Kühltürmen mittels Wärmeaustausch mit Luft oder trockenem Reststickstoff (siehe US-A-6 295 838 ) aus einer Luftzerlegungsvorrichtung ist bekannt.
  • Die vorliegende Erfindung beabsichtigt, ein Trockengas aus einer kryogenen Einheit zum Kühlen von Wasser zu benutzen.
  • In diesem Dokument ist die kryogene Einheit eine Einheit, wobei das zu trennende Gas auf eine Temperatur unter –10°C gekühlt wird und anschließend mindestens einem Schritt Teilkondensation unterzogen wird. Die Einheit kann zum Beispiel ein Verflüssiger oder eine Destillationsvorrichtung sein.
  • Nach einer Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren nach Anspruch 1 vorgesehen.
  • Nach anderen fakultativen Charakteristiken:
    • – wird ein Gas, enthaltend CO2, und Wasserdampf im Oberteil der Säule abgezogen und mindestens ein Teil des gekühlten Wassers in der Säule zu einer Kühleinrichtung geschickt, wo es das an CO2 verarmte Gas aufwärts von einer Turbine oder Luft aufwärts von einem Trockner kühlt, wobei die getrocknete Luft für einen Verdichter bestimmt ist, um, soweit erforderlich, einer Destillationsvorrichtung Druckluft bereitzustellen;
    • – stammt das an CO2 reiche Fluid aus einer Adsorpti onseinheit, wobei ein Gas, enthaltend CO2, und Wasserdampf im Oberteil der Säule abgezogen wird und mindestens ein Teil des gekühlten Wassers in der Säule zu einer Kühleinrichtung geschickt wird, wo es das Gas, das die Adsorptionseinheit versorgt, oder das an CO2 angereicherte Gas, das die Adsorptionseinheit verlässt oder nach der Verdichtung vor den Trocknern der kryogenen Einheit kühlt.
  • Nach einer weiteren Aufgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung nach Anspruch 4 vorgesehen.
  • Nach Aspekten der Erfindung sind vorgesehen:
    • – Mittel zum Schicken mindestens eines Teils des gekühlten Wassers in der Säule zu einer Kühleinrichtung, wo es das an CO2 verarmte Gas aufwärts von einer Turbine oder Luft aufwärts von einem Trockner kühlt, wobei die getrocknete Luft für einen Verdichter bestimmt ist, um, soweit erforderlich, einer Destillationsvorrichtung Druckluft bereitzustellen;
    • – Mittel zum Schicken mindestens eines Teils des gekühlten Wassers in der Säule zu einer Kühleinrichtung, wo es das Gas, das eine Adsorptionseinheit versorgt, oder das an CO2 angereicherte Gas, das eine Adsorptionseinheit verlässt, kühlt.
  • Die Erfindung wird in Einzelheiten unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. 1 ist eine schematische Zeichnung, die ein Beispiel des Verfahrens nach der Erfindung darstellt. Ein Verfahren nach 2, wobei der gesamte oder ein Teil des Durchsatzes 13 zum Kühlturm geschickt wird, ist ebenfalls ein Beispiel des Verfahrens nach der Erfindung.
  • 1 zeigt eine Adsorptionseinheit der Art VPSA (oder VSA oder PSA) 3, die mit einem zu behandelnden Gas 1 versorgt wird. Das zu behandelnde Gas enthält zwischen 10 und 60% CO2, das mit mindestens einem anderen Gas gemischt ist, welches Stickstoff, Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Sauerstoff, Methan, Argon, Wasserdampf sein kann. Dieses Gas weist einen Druck zwischen 1 und 10 Bar auf.
  • Die Einheit 3 erzeugt ein an CO2 verarmte Gas 5 und ein an CO2 angereichertes Gas 7. Das an CO2 angereicherte Gas 7 enthält zwischen 50 und 95% CO2. In 1 ist die Adsorptionseinheit der Art VPSA (oder VSA oder PSA) 3, wobei sie unter anderem umfasst:
    • – Adsorber
    • – ein Ventilsystem
    • – Vakuumpumpen (bei PSA) sowie gegebenenfalls
    • – Vakuumpumpen (bei VPSA oder VSA)
    • – einen Verdichter des zu behandelnden Gases 1
    • – einen Gasinhalt, der an CO2 4 angereichert ist
    • – einen Gasinhalt, der an CO2 verarmt ist
  • Das an CO2 angereicherte Gas wird anschließend in einer kryogenen Einheit 9 getrennt, die durch mindestens einen Teilkondensationsschritt funktioniert, um einen an CO2 reichen Durchsatz 15 und einen an CO2 armen Durchsatz 13 bereitzustellen.
  • Das an CO2 arme Gas 13 dient zum Kühlen von Wasser, das im Behälter eines Kühlturms 25 geschickt wird, welcher im Oberteil mit Wasser 23 versorgt wird. Dieser Kühlturm enthält Bestückungen der Art welliggekreuzt oder offen (zum Beispiel der Art Ring), welche den Wärmeaustausch und Massenaustausch auf bekannte Weise ermöglichen. Kühleres Wasser 27 wird im Behälter als Erzeugnis erzeugt.
  • Das angefeuchtete an CO2 verarmte Gas 29 wird oben in der Säule 25 extrahiert.
  • 2 zeigt eine Adsorptionseinheit der Art VPSA (oder VSA oder PSA) 3, die mit einem zu behandelnden Gas 1 versorgt wird. Das zu behandelnde Gas enthält zwischen 10 und 60% CO2, das mit mindestens einem anderen Gas gemischt ist, welches Stickstoff, Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Sauerstoff, Methan, Argon, Wasserdampf sein kann. Dieses Gas weist einen Druck zwischen 1 und 10 Bar auf.
  • Die Einheit 3 erzeugt ein an CO2 verarmtes Gas 5 und ein an CO2 angereichertes Gas 7. Das an CO2 angereicherte Gas 7 enthält zwischen 50 und 95% CO2. In 1
  • ist die Adsorptionseinheit der Art VPSA (oder VSA oder PSA) 3, wobei sie unter anderem umfasst:
    • – Adsorber
    • – ein Ventilsystem sowie gegebenenfalls
    • – Vakuumpumpen (bei VPSA oder VSA)
    • – einen Verdichter des zu behandelnden Gases 1
    • – einen Gasinhalt, der an CO2 4 angereichert ist
    • – einen Gasinhalt, der an CO2 verarmt ist
  • Gegebenenfalls kann das an CO2 angereicherte Gas anschließend in einer kryogenen Einheit 9 oder mittels einer anderen Art der Trennung getrennt werden, um einen an CO2 reichen Durchsatz 15 und einen an CO2 armen Durchsatz 13 bereitzustellen.
  • Das an CO2 verarmte Gas 5 dient zum Kühlen von Wasser, das im Behälter eines Kühlturms 25 geschickt wird, welcher im Oberteil mit Wasser 23 versorgt wird. Dieser Kühlturm enthält Bestückungen der Art welliggekreuzt oder offen (zum Beispiel der Art Ring), welche den Wärmeaustausch und Massenaustausch auf bekannte Weise ermöglichen. Kühleres Wasser 27 wird im Behälter als Erzeugnis erzeugt.
  • Das angefeuchtete an CO2 verarmte Gas 29 wird oben in der Säule 25 extrahiert.
  • Im Beispiel wird die Adsorptionseinheit mit einem Durchsatz versorgt, der mindestens 50 mol-% CO2 enthält, um einen an CO2 angereicherten Durchsatz zu erzeugen. Es können aber auch andere Arten von Adsorptionseinheiten den Kühlturm versorgen, vorausgesetzt, dass das erzeugte Gas trocken ist. Zum Beispiel kann die Einheit 3 durch eine VSA ersetzt werden, die Sauerstoff aus Luft erzeugt, wobei das an Sauerstoff verarmte Gas das Gas 5 ist, oder durch eine PSA, die Wasserstoff erzeugt, wobei das an Wasserstoff verarmte Gas das Gas 5 ist.
  • Natürlich können 1 und 2 kombiniert werden, indem alle oder ein Teil der Durchsätze 5 und 13 dem Kühlturm geschickt werden.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Kühlen von Wasser, wobei ein Wasserdurchsatz (23) in einer Austauschsäule von Material und Wärme (25) gekühlt wird, welche im Behälter mit einem Trockengas (13) versorgt wird, wobei das gekühlte Wasser (27) im Behälter der Säule abgezogen wird, wobei das Trockengas arm an CO2 ist und dadurch gekennzeichnet, dass das Trockengas (2) aus einer kryogenen Einheit (9) stammt, welche ein an CO2 reiches Fluid (7) behandelt, das am Eingang mehr als 50 Mol-% CO2 enthält.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Gas (29), enthaltend CO2, und Wasserdampf im Oberteil der Säule abgezogen werden und mindestens ein Teil des gekühlten Wassers (27) in der Säule zu einer Kühleinrichtung geschickt wird, wo es das an CO2 arme Gas aufwärts von einer Turbine oder Luft aufwärts von einem Trockner kühlt, wobei die getrocknete Luft für einen Verdichter bestimmt ist, um, soweit erforderlich, einer Destillationsvorrichtung Druckluft bereitzustellen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das an CO2 reiche Fluid (7) aus einer Adsorptionseinheit (3) stammt, wobei ein Gas (29), enthaltend CO2, und Wasserdampf im Oberteil der Säule abgezogen werden und mindestens ein Teil des gekühlten Wassers (27) in der Säule zu einer Kühleinrichtung geschickt wird, wo es das Gas (1), das die Adsorptionseinheit versorgt, oder das an CO2 reiche Gas (7), das die Adsorptionseinheit verlässt oder nach der Verdichtung vor den Trocknern der kryogenen Einheit kühlt.
  4. Vorrichtung zum Kühlen von Wasser, umfassend eine Austauschsäule von Material und Wärme (25), die im Behälter mit einem Trockengas (13) und im Oberteil mit einem zu kühlenden Wasserdurchsatz (23) versorgt wird und im Behälter gekühltes Wasser (27) produziert, wobei das Trockengas arm an CO2 ist und dadurch gekennzeichnet, dass das Trockengas (2) aus einer kryogenen Einheit (9) stammt, welche ein an CO2 reiches Fluid (7) behandelt, das am Eingang mehr als 50 Mol-% CO2 enthält.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, umfassend Mittel zum Schicken mindestens eines Teils des gekühlten Wassers (27) in der Säule (25) zu einer Kühleinrichtung, wo es das an CO2 arme Gas aufwärts von einer Turbine oder Luft aufwärts von einem Trockner kühlt, wobei die getrocknete Luft für einen Verdichter bestimmt ist, um, soweit erforderlich, einer Destillationsvorrichtung Druckluft bereitzustellen.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, umfassend Mittel zum Schicken mindestens eines Teils des gekühlten Wassers (27) in der Säule zu einer Kühleinrichtung, wo es das Gas (1), das eine Adsorptionseinheit (3) versorgt, oder das an CO2 reiche Gas (7), das eine Adsorptionseinheit verlässt, kühlt.
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