EP2416869A1 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung von rauchgasen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur behandlung von rauchgasen

Info

Publication number
EP2416869A1
EP2416869A1 EP10714186A EP10714186A EP2416869A1 EP 2416869 A1 EP2416869 A1 EP 2416869A1 EP 10714186 A EP10714186 A EP 10714186A EP 10714186 A EP10714186 A EP 10714186A EP 2416869 A1 EP2416869 A1 EP 2416869A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas stream
carbon dioxide
flue gas
carbon
absorption column
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.)
Withdrawn
Application number
EP10714186A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Torsten Stoffregen
Veselin Stamatov
Thomas Walter
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.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde KCA Dresden GmbH
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 Linde KCA Dresden GmbH filed Critical Linde KCA Dresden GmbH
Publication of EP2416869A1 publication Critical patent/EP2416869A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

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
    • B01D53/34—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
    • 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
    • B01D53/14—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 absorption
    • B01D53/1425—Regeneration of liquid absorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/80—Organic bases or salts
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Definitions

  • the invention relates to a method for the treatment of a carbon dioxide-containing flue gas stream, wherein from the flue gas stream at least a portion of the carbon dioxide present is removed to form a low-carbon gas stream and a carbon dioxide-rich gas stream, and an apparatus for performing the method.
  • Carbon dioxide-containing flue gas streams also accumulate in other large-scale combustion plants that are operated with fossil fuels. These include, for example, industrial furnaces, steam boilers and similar large-scale thermal plants for power and / or heat generation. It is conceivable that even in such systems, the carbon dioxide is separated from the flue gas streams by means of a laundry and a recovery or storage (eg by compression in the ground) is supplied.
  • PCC Post Combustion Carbon Capture Technology
  • the pressure loss caused by the deposition must be controlled by a gas stream condenser, e.g. a flue gas blower, be overcome.
  • a gas stream condenser e.g. a flue gas blower
  • the PCC processes are distinguished by the fact that, before the absorption column, cooling is carried out by means of a water wash in order to be able to enter the absorption column at low temperature.
  • a flue gas blower is already installed after the power plant boiler in conventional flue gas treatment in the flue gas flow, which overcomes the pressure loss via dust separation and flue gas desulfurization. For the additional pressure loss due to the laundry intended for CO2 capture, an additional blower must be installed.
  • Object of the present invention is therefore to provide a method of the type mentioned above and an apparatus for performing the method so that can be overcome in an economical manner caused by the carbon dioxide removal pressure loss.
  • circuit IV the circuit according to the invention.
  • An obvious circuit variant is that the previously existing flue gas blower with a higher power (higher ⁇ P) is executed (circuit I). But this has the disadvantage that the following systems must be designed for a higher pressure (disadvantage with respect to investment costs) and the flue gas flow at this point also has the highest temperature and quantity (high proportion of water and CO2), resulting in a high demand of electrical energy (high operating costs).
  • the arrangement of the flue gas fan before the flue gas cooling leads to higher operating costs due to the higher temperature and the higher water content.
  • the arrangement of the flue gas fan after the flue gas cooling has the disadvantage that the flue gas cooling can not be integrated into the absorption column and also has higher operating costs.
  • the present invention is intended for the treatment of flue gases from conventional incinerators.
  • the carbon dioxide-containing flue gas stream is formed in a large combustion plant in which fossil fuels are burned with combustion air.
  • This flue gas stream is preferably subjected to a wash in an absorption column with subsequent detergent regeneration for the separation of carbon dioxide from the flue gas stream.
  • By expelling gaseous components in the detergent regeneration of the carbon dioxide-rich gas stream is advantageously formed, while the low-carbon gas stream is withdrawn from the absorption column.
  • the carbon dioxide by means of a laundry with a physically and / or chemically acting detergent from the carbon dioxide-containing
  • the detergent expediently contains as part of at least one amine.
  • the washing is carried out at a slight negative pressure between -100 mbar and -10 mbar, preferably in the range from -40 to -80 mbar.
  • the carbon dioxide removed from the flue gas stream can finally be fed to a use or storage, in particular a compression in the underground, while the low-carbon gas stream can be delivered to the atmosphere with a significantly reduced climate-damaging effect.
  • the invention further relates to a device for treating a carbon dioxide-containing flue gas stream with a separator for separating the flue gas stream into a carbon dioxide-rich gas stream and a low-carbon gas stream, the separator having a discharge for the carbon dioxide-rich gas stream and a discharge for the low-carbon gas stream.
  • the stated object is achieved in that the discharge for the low-carbon gas stream is connected to a downstream of the separator gas flow compression device.
  • the separating device preferably has at least one absorption column. This is advantageously designed such that flue gas cooling and carbon dioxide washing are integrated.
  • the gas stream compression device is connected downstream of a column system with separate columns for flue gas cooling and carbon dioxide scrubbing.
  • the absorption column expediently has a diameter of at least 3 m, in particular 10 to 25 m, or an equivalent rectangular cross section.
  • the invention offers a whole series of advantages:
  • the invention makes it possible to lower the absorption column inlet temperature by means of cooling water below 40 ° C. in Central European latitudes (depending on the cooling water inlet temperature). As a result, CO 2 absorption improves markedly. It can also save energy.
  • the invention is suitable for all conceivable large combustion systems in which carbon dioxide-containing gas flows incurred. These include, for example, power plants powered by fossil fuels, industrial furnaces, steam boilers and similar large-scale thermal plants for power and / or heat generation. With particular advantage, the invention can be used in large combustion plants, which are supplied with air as a fuel gas. In particular, the invention is suitable for coal-fired power plants in which the CO2 is washed out of the flue gas and compressed in the underground (“CCS - Carbon Capture and Storage").
  • CCS - Carbon Capture and Storage the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment schematically illustrated in the figure:
  • the figure shows a block diagram of a flue gas cleaning with different circuit variants for the arrangement of gas flow compression.
  • the flue gas flow of a combustion boiler, not shown, a large combustion plant, in particular a coal power plant is fed via line 1 a flue gas blower 2 and then a flue gas desulfurization system 3. With the flue gas fan 2 by the
  • Flue gas desulfurization system 3 caused pressure drop overcome.
  • the desulfurized flue gas is then subjected via line 4 to a pre-cooling by means of water washing in a direct contact cooler 5.
  • the cooled flue gas is fed via line 6 to an absorption column 7, in which a large part of the carbon dioxide from the flue gas is washed out with a detergent containing an amine.
  • the washed out carbon dioxide is fed to a stripper 8.
  • a carbon dioxide-rich gas stream is withdrawn via line 9 and can be pressed for storage in the underground.
  • the low carbon dioxide gas stream with greatly reduced climate-damaging effect is withdrawn via line 10 from the absorption column 7 and can be connected to the
  • an additional flue gas blower In order to overcome the conditional by the absorption column 7 additional pressure loss, an additional flue gas blower must be installed.
  • an additional flue gas fan 11 In the circuit I, an additional flue gas fan 11 is arranged immediately behind the already existing flue gas blower 2 or the existing flue gas blower 2 executed at a higher power.
  • Circuit II provides that the additional flue gas fan 12 is arranged between the flue gas desulfurization system 3 and the direct contact cooler 5.
  • the additional flue gas blower 13 between the direct contact cooler 5 and the CO2 absorber 7 is interposed.
  • the circuits I to III have the significant disadvantage that the flue gas still contains the full amount of carbon dioxide.
  • the invention provides according to circuit IV, that the additional flue gas blower 14 is turned on after the absorption column 7 in the low carbon dioxide flue gas stream in line 10. Since in this arrangement, a large part of the carbon dioxide already before the flue gas fan 14th is removed from the flue gas, the flue gas blower 14 can be acted upon with a minimum flue gas volume flow, whereby the fan power can be reduced. In addition, the fact that the flue gas is heated only after the absorption column 7 through the flue gas blower 14, has a positive effect on the CO 2 absorption. In particular, the energy requirement decreases considerably, as the following comparison of the different circuit variants shows:
  • the electrical power also includes the pump power of the pre-cooling, which likewise varies with the position of the flue-gas blower.
  • the cooling power that must be expended for the cooling of the flue gas decreases by about 8% in the circuit 4 according to the invention over the circuits 1-3, since the heat that enters the flue gas blower in the flue gas flow, does not need to be additionally cooled.
  • the flue gas blower is arranged after the absorption column 7, it is also possible to integrate the pre-cooling 5 into the absorber column 7. This brings with it further advantages in terms of piping complexity, pressure loss, space requirements and investment costs.

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)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

Es werden ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Behandlung eines kohlendioxidhaltigen Rauchgasstroms beschrieben, wobei in einer insbesondere eine Absorptionskolonne 7 aufweisenden Trenneinrichtung aus dem Rauchgasstrom zumindest ein Teil des vorhandenen Kohlendioxids unter Bildung eines kohlendioxidarmen Gasstroms und eines kohlendioxidreichen Gasstroms entfernt wird. Zur Überwindung des durch die Kohlendioxidentfernung in der Absorptionskolonne 7 bedingten Druckabfalls wird vorgeschlagen, dass der nach der Entfernung des Kohlendioxids aus dem Rauchgasstrom gebildete kohlendioxidarme Gasstrom einer Gasstromverdichtung z.B mittels eines Rauchgasgebläses 14 unterzogen wird.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Rauchgasen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung eines kohlendioxidhaltigen Rauchgasstroms, wobei aus dem Rauchgasstrom zumindest ein Teil des vorhandenen Kohlendioxids unter Bildung eines kohlendioxidarmen Gasstroms und eines kohlendioxidreichen Gasstroms entfernt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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 kohlendioxidhaltige Gasströme an, die üblicherweise an die Umwelt abgegeben werden. Insbesondere in kalorischen Kraftwerken, bei denen fossile Brennstoffe, z.B. Kohle, Erdöl oder Erdgas, verbrannt werden, fallen als Rauchgase bezeichnete Abgasströme an, die hohe Kohlendioxidgehalte aufweisen.
In jüngster Zeit werden neue Kraftwerkskonzepte vorgeschlagen, bei denen das im Rauchgas enthaltene Kohlendioxid (CO2) in einer dem Kraftwerk nachgeschalteten, z.B. als Absorptionskolonne ausgebildeten, Waschstufe aus dem Rauchgas ausgewaschen wird. Dabei muss das Kraftwerk nicht wie bei so genannten "Oxyfuel- Kraftwerken" auf Sauerstoffverbrennung umgestellt werden, sondern kann konventionell mit Luftverbrennung betrieben werden. Ziel dieser neuen Konzepte ist es, das bei der Verbrennung der fossilen Brennstoffe entstehende und im Rauchgas vorhandene Kohlendioxid in geeigneten Lagerstätten, insbesondere in bestimmten Gesteinsschichten oder salzwasserführenden Schichten, zu verpressen und somit den Kohlendioxidausstoß zur Atmosphäre zu begrenzen. Dadurch soll die klimaschädliche Wirkung von Treibhausgasen wie Kohlendioxid reduziert werden. Diese Technologie wird in der Fachwelt als so genannte "Post Combustion Carbon Capture Technology (PCC)" bezeichnet. Kohlendioxidhaltige Rauchgasströme fallen auch bei sonstigen Großfeuerungsanlagen an, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden. Hierzu zählen z.B. Industrieöfen, Dampfkessel und ähnliche thermische Großanlagen zur Strom- und/oder Wärmeerzeugung. Es ist denkbar, dass auch bei solchen Anlagen das Kohlendioxid aus den Rauchgasströmen mittels einer Wäsche abgetrennt und einer Verwertung oder Speicherung (z.B. durch Verpressung im Untergrund) zugeführt wird.
Bei der Abscheidung von Kohlendioxid aus Rauchgasen durch Auswaschen mittels chemischer und/oder physikalischer Waschmittel muss der Druckverlust, der durch die Abscheidung verursacht wird, durch eine Gasstromverdichtungseinrichtung, z.B. ein Rauchgasgebläse, überwunden werden. Die PCC-Verfahren zeichnen sich dadurch aus, dass vor der Absorptionskolonne noch eine Kühlung mittels einer Wasserwäsche durchgeführt wird, um mit niedriger Temperatur in die Absorptionskolonne eintreten zu können. Standardmäßig ist bei herkömmlichen Verfahren zur Rauchgasbehandlung im Rauchgasstrom bereits ein Rauchgasgebläse nach dem Kraftwerkskessel installiert, welches den Druckverlust über Staubabscheidung und Rauchgasentschwefelung überwindet. Für den zusätzlichen Druckverlust durch die für die CO2-Abscheidung vorgesehene Wäsche muss ein zusätzliches Gebläse installiert werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens so auszugestalten, dass auf wirtschaftliche Weise der durch die Kohlendioxidentfernung verursachte Druckverlust überwunden werden kann.
Diese Aufgabe wird verfahrensseitig erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der nach der Entfernung des Kohlendioxids aus dem Rauchgasstrom gebildete kohlendioxidarme Gasstrom einer Gasstromverdichtung unterzogen wird.
Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass für die zusätzliche Gasstromverdichtung prinzipiell vier Schaltungsvarianten denkbar sind (siehe Figur). Diese Varianten unterscheiden sich hinsichtlich der Betriebs- und Investitionskosten, wobei durch die erfindungsgemäße Schaltung (Schaltung IV) das Optimum aus Betriebs- und Investitionskosten realisiert wird. Eine nahe liegende Schaltungsvariante besteht darin, dass das bisher vorhandene Rauchgasgebläse mit einer höheren Leistung (höheres ΔP) ausgeführt wird (Schaltung I). Das hat aber den Nachteil, dass die folgenden Anlagen für einen höheren Druck ausgelegt werden müssen (Nachteil bzgl. Investitionskosten) und der Rauchgasstrom an dieser Stelle auch die höchste Temperatur und Menge hat (hoher Anteil an Wasser und CO2), was zu einem hohen Bedarf an elektrischer Energie führt (hohe Betriebskosten). Die Anordnung des Rauchgasgebläses vor der Rauchgaskühlung (Schaltung II) führt durch die höhere Temperatur und den höheren Wassergehalt zu höheren Betriebskosten. Die Anordnung des Rauchgasgebläses nach der Rauchgaskühlung (Schaltung III) hat zum Nachteil, dass die Rauchgaskühlung nicht in die Absorptionskolonne integriert werden kann und weist ebenfalls höhere Betriebskosten auf.
Insgesamt weisen die denkbaren Schaltungsvarianten Il und III bereits verbesserte Energie- und Betriebskosten auf, stellen jedoch nicht das Optimum dar, da das Rauchgas noch die volle Menge an CO2 enthält.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Schaltung IV mit der Anordnung der Gasstromverdichtung nach der Entfernung des Kohlendioxids stellt hinsichtlich Betriebs- und Investitionskosten die optimale Variante dar. Gründe dafür sind:
Die CO2-Abscheidung vor der Gasstromverdichtung ergibt einen minimalen Rauchgasvolumenstrom, wodurch bei Verwendung eines Rauchgasgebläses zur Gasstromverdichtung eine zum Teil erheblich geringere Gebläseleistung erforderlich ist. Aufgrund der Erwärmung des Rauchgases durch die Gasstromverdichtung in einem der CO2-Abtrennung nachgeschalteten Rauchgasgebläse erhält man eine erhöhte Rauchgasaustrittstemperatur (z.B. 510C), wodurch insgesamt eine geringere Kühlleistung benötigt wird (Temperaturerhöhung durch das Rauchgasgebläse muss nicht wieder durch Kühlung abgebaut werden). Ein zusätzlicher Vorteil der erhöhten Rauchgastemperatur des CO2-armen Stromes ist ein verbesserter Auftrieb des Rauchgases im Kühlturm und damit eine verbesserte Kühlturmleistung. Schließlich ermöglicht diese Schaltung beim Einsatz von Absorptionskolonnen zur CO2-Abscheidung ein Herabsenken der Absorptionskolonneneintrittstemperatur mittels Kühlwasser unter 40 0C in mitteleuropäischen Breiten (abhängig von der Kühlwasservorlauftemperatur). Dadurch verbessert sich die C02-Absorption und Energie kann eingespart werden.
In erster Linie ist die vorliegende Erfindung für die Aufbereitung von Rauchgasen aus konventionellen Verbrennungsanlagen vorgesehen. Dabei wird der kohlendioxidhaltige Rauchgasstrom in einer Großfeuerungsanlage gebildet, in der fossile Brennstoffe mit Verbrennungsluft verbrannt werden. Dieser Rauchgasstrom wird vorzugsweise einer Wäsche in einer Absorptionskolonne mit anschließender Waschmittelregenerierung zur Abscheidung von Kohlendioxid aus dem Rauchgasstrom unterzogen. Durch Austreiben gasförmiger Komponenten bei der Waschmittelregenerierung wird zweckmäßigerweise der kohlendioxidreiche Gasstrom gebildet, während der kohlendioxidarme Gasstrom von der Absorptionskolonne abgezogen wird.
Vorzugsweise wird das Kohlendioxid mittels einer Wäsche mit einem physikalisch und/oder chemisch wirkenden Waschmittel aus dem kohlendioxidhaltigen
Rauchgasstrom entfernt. Dabei enthält das Waschmittel zweckmäßigerweise als Bestandteil mindestens ein Amin.
Die Wäsche wird bei einem leichten Unterdruck zwischen -100 mbar und -10 mbar, bevorzugt im Bereich von -40 bis -80mbar durchgeführt.
Das vom Rauchgasstrom entfernte Kohlendioxid kann schließlich einer Nutzung oder Speicherung, insbesondere einer Verpressung im Untergrund, zugeführt werden, während der kohlendioxidarme Gasstrom mit erheblich verminderter klimaschädlicher Wirkung an die Atmosphäre abgegeben werden kann.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Behandlung eines kohlendioxidhaltigen Rauchgasstroms mit einer Trenneinrichtung zur Auftrennung des Rauchgasstroms in einen kohlendioxidreichen Gasstrom und einen kohlendioxidarmen Gasstrom, wobei die Trenneinrichtung eine Ableitung für den kohlendioxidreichen Gasstrom und eine Ableitung für den kohlendioxidarmen Gasstrom aufweist.
Vorrichtungsseitig wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Ableitung für den kohlendioxidarmen Gasstrom mit einer der Trenneinrichtung nachgeschalteten Gasstromverdichtungseinrichtung in Verbindung steht. Bevorzugt weist die Trenneinrichtung mindestens eine Absorptionskolonne auf. Diese ist vorteilhafterweise derart ausgestaltet, dass Rauchgaskühlung und Kohlendioxidwäsche integriert sind. Eine andere Variante sieht vor, dass die Gasstromverdichtungseinrichtung einem Kolonnensystem mit separaten Kolonnen für Rauchgaskühlung und Kohlendioxidwäsche nachgeschaltet ist.
Die Absorptionskolonne weist zweckmäßigerweise einen Durchmesser von mindestens 3 m, insbesondere 10 bis 25 m, oder einen äquivalenten rechteckigen Querschnitt auf. Die Erfindung bietet eine ganze Reihe von Vorteilen:
Durch Anordnung der CO2-Abscheidung vor der Gasstromverdichtung ergibt sich eine erhebliche Verringerung des Rauchgasvolumenstroms. Dadurch wird für das Rauchgasgebläse eine wesentlich geringere Gebläseleistung benötigt. Aufgrund der Erwärmung des Rauchgases durch die Gasstromverdichtung erhält man eine erhöhte Rauchgasaustrittstemperatur (z.B. 51 °C), wodurch insgesamt eine geringere Kühlleistung erforderlich wird. (Temperaturerhöhung durch das Rauchgasgebläse muß nicht wieder durch Kühlung abgebaut werden). Ein zusätzlicher Vorteil der erhöhten Rauchgastemperatur des CO2 armen Stromes ist ein verbesserter Auftrieb des Rauchgases im Kühlturm und damit eine verbesserte Kühlturmleistung. Schließlich ermöglicht die Erfindung ein Herabsenken der Absorptionskolonneneintrittstemperatur mittels Kühlwasser unter 40 CC in mitteleuropäischen Breiten (abhängig von der Kühlwasservorlauftemperatur).. Dadurch verbessert sich die C02-Absorption deutlich. Außerdem kann dadurch Energie eingespart werden.
Die Erfindung eignet sich für alle denkbaren Großfeuerungsanlagen, bei denen kohlendioxidhaltige Gasströme anfallen. Hierzu zählen z.B. mit fossilen Brennstoffen betriebene Kraftwerke, Industrieöfen, Dampfkessel und ähnliche thermische Großanlagen zur Strom- und/oder Wärmeerzeugung. Mit besonderem Vorteil kann die Erfindung bei Großfeuerungsanlagen eingesetzt werden, die mit Luft als Brenngas versorgt werden. Insbesondere eignet sich die Erfindung für Kohlekraftwerke, bei denen das CO2 aus dem Rauchgas ausgewaschen und im Untergrund verpresst wird ("CCS - Carbon Capture and Storage"). Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden:
Die Figur zeigt ein Blockschaltbild einer Rauchgasreinigung mit verschiedenen Schaltungsvarianten für die Anordnung der Gasstromverdichtung.
Der Rauchgasstrom eines nicht dargestellten Verbrennungskessels einer Großfeuerungsanlage, insbesondere eines Kohlekraftwerks, wird über Leitung 1 einem Rauchgasgebläse 2 und anschließend einer Rauchgasentschwefelungsanlage 3 zugeführt. Mit dem Rauchgasgebläse 2 wird der durch die
Rauchgasentschwefelungsanlage 3 bewirkte Druckabfall überwunden. Das entschwefelte Rauchgas wird dann über Leitung 4 einer Vorkühlung mittels Wasserwäsche in einem Direkt-Kontakt-Kühler 5 unterzogen. Anschließend wird das abgekühlte Rauchgas über Leitung 6 einer Absorptionskolonne 7 zugeführt, in dem ein Großteil des Kohlendioxids aus dem Rauchgas mit einem ein Amin enthaltenden Waschmittel ausgewaschen wird. Das ausgewaschene Kohlendioxid wird einem Stripper 8 zugeführt. Vom Stripper 8 wird schließlich ein kohlendioxidreicher Gasstrom über Leitung 9 abgezogen und kann zur Lagerung im Untergrund verpresst werden. Der kohlendioxidarme Gasstrom mit stark verminderter klimaschädigender Wirkung wird über Leitung 10 von der Absorptionskolonne 7 abgezogen und kann an die
Atmosphäre abgegeben werden. Um den durch die Absorptionskolonne 7 bedingten zusätzlichen Druckverlust überwinden zu können, muss ein zusätzliches Rauchgasgebläse installiert werden. Hierfür sind prinzipiell vier verschiedene Schaltungsvarianten denkbar. Bei der Schaltung I wird ein zusätzliches Rauchgasgebläse 11 unmittelbar hinter dem bereits vorhandenen Rauchgasgebläse 2 angeordnet oder das vorhandene Rauchgasgebläse 2 mit einer höheren Leistung ausgeführt. Schaltung Il sieht vor, dass das zusätzliche Rauchgasgebläse 12 zwischen der Rauchgasentschwefelungsanlage 3 und dem Direkt-Kontakt-Kühler 5 angeordnet ist. Bei der Schaltung III ist das zusätzliche Rauchgasgebläse 13 zwischen dem Direkt- Kontakt-Kühler 5 und dem CO2-Absorber 7 zwischengeschaltet. Die Schaltungen I bis III weisen jedoch den wesentlichen Nachteil auf, dass das Rauchgas noch die volle Menge an Kohlendioxid enthält. Daher sieht die Erfindung gemäß Schaltung IV vor, dass das zusätzliche Rauchgasgebläse 14 im Anschluss an die Absorptionskolonne 7 in den kohlendioxidarmen Rauchgasstrom in Leitung 10 eingeschaltet wird. Da bei dieser Anordnung ein Großteil des Kohlendioxids bereits vor dem Rauchgasgebläse 14 aus dem Rauchgas entfernt wird, kann das Rauchgasgebläse 14 mit einem minimalen Rauchgasvolumenstrom beaufschlagt werden, wodurch die Gebläseleistung reduziert werden kann. Außerdem wirkt sich die Tatsache, dass das Rauchgas erst nach der Absorptionskolonne 7 durch das Rauchgasgebläse 14 erwärmt wird, positiv auf die C02-Absorption aus. Insbesondere verringert sich der Energiebedarf erheblich, wie der folgende Vergleich der verschiedenen Schaltungsvarianten zeigt:
(1)Die elektrische Leistung enthält dabei neben der Rauchgasgebläseleistung auch die Pumpenleistung der Vorkühlung, die ebenfalls mit der Lage des Rauchgasgebläses variiert.
Die Kühlleistung, die für die Abkühlung des Rauchgases aufgewendet werden muss, sinkt um ca. 8 % bei der erfindungsgemäßen Schaltung 4 gegenüber den Schaltungen 1-3, da die Wärme, die das Rauchgasgebläse in den Rauchgasstrom einträgt, nicht zusätzlich gekühlt werden muss.
Wenn das Rauchgasgebläse nach der Absorptionskolonne 7 angeordnet wird, besteht außerdem die Möglichkeit, die Vorkühlung 5 in die Absorberkolonne 7 zu integrieren. Dies bringt weitere Vorteile hinsichtlich Verrohrungsaufwand, Druckverlust, Platzbedarf und Investitionskosten mit sich.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Behandlung eines kohlendioxidhaltigen Rauchgasstroms, wobei aus dem Rauchgasstrom zumindest ein Teil des vorhandenen Kohlendioxids unter Bildung eines kohlendioxidarmen Gasstroms und eines kohlendioxidreichen Gasstroms entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der nach der Entfernung des Kohlendioxids aus dem Rauchgasstrom gebildete kohlendioxidarme Gasstrom einer Gasstromverdichtung unterzogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der kohlendioxidhaltige Rauchgasstrom in einer Großfeuerungsanlage gebildet wird, in der fossile Brennstoffe mit Verbrennungsluft verbrannt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlendioxid mittels einer Wäsche mit einem physikalisch und/oder chemisch wirkenden Waschmittel aus dem kohlendioxidhaltigen Rauchgasstrom entfernt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Waschmittel als Bestandteil mindestens ein Amin enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wäsche bei einem leichten Unterdruck zwischen -100 mbar und -10 mbar, bevorzugt im Bereich von -40 bis -80mbar, durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Rauchgasstrom entfernte Kohlendioxid einer Nutzung oder Speicherung zugeführt wird.
7. Vorrichtung zur Behandlung eines kohlendioxidhaltigen Rauchgasstroms mit einer Trenneinrichtung zur Auftrennung des Rauchgasstroms in einen kohlendioxidreichen Gasstrom und einen kohlendioxidarmen Gasstrom, wobei die Trenneinrichtung eine Ableitung für den kohlendioxidreichen Gasstrom und eine Ableitung für den kohlendioxidarmen Gasstrom aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitung für den kohlendioxidarmen Gasstrom mit einer der Trenneinrichtung nachgeschalteten Gasstromverdichtungseinrichtung in Verbindung steht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung mindestens eine Absorptionskolonne aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasstromverdichtungseinrichtung einer Absorptionskolonne nachgeschaltet ist, in der Rauchgaskühlung und Kohlendioxidwäsche integriert sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasstromverdichtungseinrichtung einem Kolonnensystem mit separaten Kolonnen für Rauchgaskühlung und Kohlendioxidwäsche nachgeschaltet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionskolonne einen Durchmesser von mindestens 3 m, insbesondere 10 bis 25 m, oder einen äquivalenten rechteckigen Querschnitt aufweist.
EP10714186A 2009-04-09 2010-04-08 Verfahren und vorrichtung zur behandlung von rauchgasen Withdrawn EP2416869A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009017228A DE102009017228A1 (de) 2009-04-09 2009-04-09 Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Rauchgasen
PCT/EP2010/002200 WO2010115627A1 (de) 2009-04-09 2010-04-08 Verfahren und vorrichtung zur behandlung von rauchgasen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2416869A1 true EP2416869A1 (de) 2012-02-15

Family

ID=42269746

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP10714186A Withdrawn EP2416869A1 (de) 2009-04-09 2010-04-08 Verfahren und vorrichtung zur behandlung von rauchgasen

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20120090463A1 (de)
EP (1) EP2416869A1 (de)
AU (1) AU2010234332A1 (de)
CA (1) CA2754084A1 (de)
DE (1) DE102009017228A1 (de)
WO (1) WO2010115627A1 (de)
ZA (1) ZA201106208B (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013008535A1 (de) 2013-05-16 2014-11-20 Linde Aktiengesellschaft Anlage zur Verringerung eines Kohlendioxidgehalts eines kohlendioxidhaltigen und kohlenwasserstoffreichen Gasstroms und entsprechendes Verfahren
EP2918215B1 (de) 2014-03-14 2018-10-17 Bonferraro S.p.A. Geschirrspülmaschine mit Reinigungsmittelspender

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2379709A1 (en) * 1999-07-19 2001-01-25 Ebara Corporation Acid gas scrubbing apparatus and method
FR2825935B1 (fr) * 2001-06-14 2003-08-22 Inst Francais Du Petrole Generateur de puissance a faibles rejets de co2 et procede associe
DE10325111A1 (de) * 2003-06-02 2005-01-05 Alstom Technology Ltd Verfahren zur Erzeugung von Energie in einer eine Gasturbine umfassende Energieerzeugungsanlage sowie Energieerzeugungsanlage zur Durchführung des Verfahrens
WO2008017577A1 (de) * 2006-08-07 2008-02-14 Alstom Technology Ltd Verfahren zur abtrennung von co2 aus einem gasstrom, co2-abtrennvorrichtung zur durchführung des verfahrens, dralldüse für eine co2-abtrennvorrichtung sowie anwendung der co2-abtrennvorrichtung
JP5230088B2 (ja) * 2006-09-06 2013-07-10 三菱重工業株式会社 Ｃｏ２回収装置及び方法
US7777088B2 (en) * 2007-01-10 2010-08-17 Pilot Energy Solutions, Llc Carbon dioxide fractionalization process
AU2008208882B2 (en) * 2007-01-25 2011-04-14 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process for reducing carbon dioxide emission in a power plant
US20090155889A1 (en) * 2007-12-13 2009-06-18 Alstom Technology Ltd System and method for regeneration of an absorbent solution

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2010115627A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
CA2754084A1 (en) 2010-10-14
WO2010115627A1 (de) 2010-10-14
AU2010234332A1 (en) 2011-09-15
US20120090463A1 (en) 2012-04-19
DE102009017228A1 (de) 2010-10-14
ZA201106208B (en) 2012-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2382028B1 (de) Verfahren zum abtrennen von kohlendioxid aus einem abgas einer fossilbefeuerten kraftwerksanlage
DE60004795T2 (de) Verfahren zur entfernung und wiedergewinnung von c02 aus abgasen
DE60214710T2 (de) Energieerzeuger mit geringen co2-emissionen und zugehöriges verfahren
AT508770B1 (de) Verfahren zur entfernung von co2 aus abgasen von anlagen zur roheisenherstellung
EP2621609B1 (de) Verfahren zur abscheidung von kohlendioxid, sowie gasturbinenanlage mit kohlendioxid abscheidung
DE112007000149T5 (de) Verfahren und Anlage zum Entfernen von Kohlendioxid aus Abgas von Feuerungen
DE102008062497A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung eines kohlendioxidhaltigen Gasstroms aus einer Großfeuerungsanlage
WO2011026587A1 (de) Verfahren und vorrichtungzur behandlung eines kohlendioxihaltigen gasstroms, wobei die energie des vent-gases (arbeit und kälte durch expansion) verwendet wird
EP2736625A1 (de) Wärmerückgewinnung bei absorptions- und desorptionsprozessen
DE102011014678A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung eines kohlendioxidhaltigen Gasstroms
DE19728151C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von Energie
EP2105191A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen von Kohlendioxid aus einem Abgas einer fossilbefeuerten Kraftwerksanlage
EP2049773B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von edelgasen
WO2009118227A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum abtrennen von kohlendioxid aus einem abgas einer fossilbefeuerten kraftwerksanlage
EP2416869A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur behandlung von rauchgasen
EP2551477A1 (de) Verfahren und fossilbefeuerte Kraftwerksanlage zur Rückgewinnung eines Kondensats
WO2009118274A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum abtrennen von kohlendioxid aus einem abgas einer fossilbefeuerten kraftwerksanlage
EP3601498B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur entschwefelung eines schwefelwasserstoff enthaltenden gasstroms
DE102012202703A1 (de) Verbesserung der enthalpieschen Prozesseffizienz einer CO2-Abscheidevorrichtung in einer Kraftwerksanlage
DE102008010367A1 (de) Vorteilhafte Einbindung einer Rauchgaswäsche auf Kohlendioxid in ein fossiles Kaftwerk
EP2399074A2 (de) Verfahren und vorrichtung zur reinigung eines kohlendioxidhaltigen gasstroms
DE102012007832A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Gasturbineneinheit
DE102009017215A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung eines kohlendioxidhaltigen Gasstroms
DE102010030909A1 (de) Verfahren zur Wärmerückintegration aus einem Rauchgasstrom gewonnener thermischer Energie
WO2024008245A1 (de) Verfahren zum aufbereiten von biogas und/oder erdgas zum herstellen von verflüssigtem methan und aufbereitungsanlage

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20110929

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK SM TR

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: STAMATOV, VESELIN

Inventor name: STOFFREGEN, TORSTEN

Inventor name: WALTER, THOMAS

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: LINDE AG

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20130701

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20131112