EP4676623A1 - Modulare co2-adsorptionsvorrichtung zum trennen von co2 - Google Patents

Modulare co2-adsorptionsvorrichtung zum trennen von co2

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Publication number
EP4676623A1
EP4676623A1 EP24706392.8A EP24706392A EP4676623A1 EP 4676623 A1 EP4676623 A1 EP 4676623A1 EP 24706392 A EP24706392 A EP 24706392A EP 4676623 A1 EP4676623 A1 EP 4676623A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
adsorption
freight container
chamber module
inlet channel
adsorption chamber
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
EP24706392.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Friedrich Kneule
Harald Bauer
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch 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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4676623A1 publication Critical patent/EP4676623A1/de
Pending legal-status Critical Current

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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
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/22—Carbon dioxide
    • 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

Definitions

  • the invention relates to an adsorption chamber module, an adsorption supply module, an adsorption closing module and an adsorption chamber module arrangement for a modular CO2 adsorption device as well as a modular CO2 adsorption device for separating CO2 (carbon dioxide) from a supplied air stream by means of an adsorption-desorption process.
  • WO 2020/212146 A1 discloses a DAC (Direct Air Capture) system with a special container solution to comply with the external dimensions of the ISO 668 standard for freight containers.
  • the container has chambers, with each chamber being assigned its own fan.
  • AT 518104 A1 disclosed a device for drying material to be dried, wherein a fan is arranged and fastened in a transportable first container and a dehumidifier is arranged and fastened in a transportable second container, and in an operating state of the device one of the two containers is arranged on the other and the two containers are fluidically connected to one another for drying the material to be dried.
  • the subject matter of the present invention is an adsorption chamber module for a modular CO2 adsorption device for separating CO2 from a supplied air stream by means of an adsorption-desorption process, with - a freight container acting as a chamber module housing, which is designed in particular according to ISO 668; - an adsorption-desorption chamber arranged in the freight container for receiving an adsorbent for adsorbing the CO2 from the supplied air stream;
  • the inlet channel in the freight container is arranged in a first longitudinal container end region and the outlet channel in the freight container is arranged in an opposite second longitudinal container end region.
  • blower unit arranged in the freight container
  • blower duct arranged in the freight container with a blower duct opening for supplying the air flow into an inlet duct of a previously described adsorption chamber module or a previously described adsorption chamber arrangement by means of the blower unit, wherein the blower duct opening is arranged in a longitudinal container end region on a floor or a roof of the freight container or on a longitudinal side wall of the freight container, wherein a closing unit is arranged on the blower duct, in particular the blower duct opening, which in particular is a check valve and/or a flap system to isolate the adsorption-desorption chamber or adsorption-desorption chambers for the desorption process upstream or downstream, and/or that in the freight container further at least one pump unit for providing an overpressure and/or negative pressure at the blower duct opening and/or a pressure connection of the modular CO2 adsorption device for the desorption process is arranged.
  • blower channel of which is fluidically connected to the inlet channel or the outlet channel of the adsorption chamber module or the adsorption chamber module arrangement.
  • the present invention further relates to a use of a previously described adsorption chamber module or a previously described adsorption chamber module arrangement or a previously described adsorption supply module or a previously described adsorption closing module for separating CO2 from a supplied air stream, in particular in a previously described modular CO2 adsorption device.
  • the modules according to the invention offer the advantage that they can be manufactured industrially easily and cost-effectively and together form a scalable modular CO2 adsorption device which can be very easily maintained and repaired.
  • the adsorption-desorption chamber can be scaled almost arbitrarily by placing the adsorption chamber module arrangement on or next to an adsorption supply module and not every container has to be equipped with several fans and closing units for the desorption process, but rather a central, optimized blower unit and closing unit is provided by means of the adsorption supply module.
  • the term “separation” includes a separation, for example the removal of CO2 (carbon dioxide) from the air.
  • supply or “supplied” in the context of the present invention includes an actively carried out or initiated and thus technically controlled or regulated supply of the air flow by means of a blower unit or fan unit
  • the adsorption chamber module according to the invention is designed or configured for use in a modular CO2 adsorption device in order to separate CO2 from a supplied air stream by means of an adsorption-desorption process.
  • the adsorption chamber module has a freight container which functions as a chamber module housing.
  • the freight container or ship container is preferably designed according to ISO 668.
  • the freight container or ISO freight container can have a basic frame and corner fittings, in particular according to ISO 1161.
  • the corner fittings can be firmly connected to the basic frame at all container corners or basic frame corners.
  • the freight container also preferably has a floor or a floor plate.
  • the freight container preferably has a roof or a roof plate.
  • the freight container preferably has two opposite longitudinal side walls or two side walls extending in the longitudinal direction of the freight container.
  • the freight container preferably has two opposite end walls or two side walls extending in the transverse direction of the freight container.
  • An adsorption-desorption chamber is arranged or designed in the freight container, ie inside or in the interior of the freight container.
  • the adsorption-desorption chamber is designed or designed to accommodate an adsorbent for adsorbing the CO2 from the supplied air flow.
  • An (appropriately functionalized) adsorbent for adsorption, ie for binding or filtering the CO2 from the supplied air flow, e.g. in the form of CO2 adsorption modules and/or a bed of CO2 adsorption elements, can be arranged in the adsorption-desorption chamber.
  • the adsorption chamber module further comprises an inlet channel for supplying the air flow into the adsorption-desorption chamber and an outlet channel for discharging the CO2-reduced air flow from the adsorption-desorption chamber.
  • the inlet channel is arranged in the freight container, ie inside or in the interior of the freight container, in a first longitudinal container end region.
  • the inlet channel is preferably arranged adjacent to an end wall of the freight container or the inlet channel is preferably delimited by an end wall of the freight container.
  • the outlet channel is also arranged in the freight container, i.e. inside or in the interior of the freight container, but in an opposite second longitudinal container end region.
  • the outlet channel is preferably arranged adjacent to an opposite end wall of the freight container or the outlet channel is preferably delimited by an opposite end wall of the freight container.
  • the inlet channel and the outlet channel can each have a width of 1 m, for example.
  • a 40-foot ISO freight container (12 m x 2.5 m x 3 m)
  • approx. 10 m x 2.5 m x 3 m would then remain for the adsorption-desorption chamber in the middle of the freight container.
  • the inlet channel preferably has a first inlet channel opening for supplying the air flow into the inlet channel, which is arranged in the first longitudinal container end region on a floor or a roof of the freight container or on a longitudinal side wall of the freight container.
  • the inlet channel has a second inlet channel opening for fluidic connection to the first inlet channel opening of the inlet channel of a further adsorption chamber module, wherein the second inlet channel opening is arranged in the first longitudinal container end region opposite on a/the roof or a/the floor of the freight container or on an opposite longitudinal side wall of the freight container.
  • the inlet channel has a first inlet channel opening at a first channel end and a second inlet channel opening at a second channel end.
  • the inlet channel openings are arranged on different sides of the freight container.
  • the inlet channel openings are arranged on opposite sides of the container, ie in the floor and the roof or in the two longitudinal side walls.
  • a closing unit can advantageously be arranged on/in the inlet channel, in particular on/in the first inlet channel opening, in order to isolate the adsorption-desorption chamber upstream for the desorption process.
  • the closing unit can be designed to be mechanically and/or electrically controllable.
  • the closing unit can comprise a check valve and/or a flap system.
  • the flap system can be designed in a similar way to the louvre closing flaps known from ventilation technology in order to close the large channel opening for desorption by tilting the individual louvre blades with a small installation depth.
  • the tilting or rotation axes of the louvre blades are arranged, e.g. in the longitudinal direction of the container, i.e. at the previously described opening distance of 1 meter, so that several flaps next to each other can close the opening across the full width of the channel, i.e. almost the width of the inside of the container, and thus offer large openings for low air resistance and yet sufficient mechanical stability.
  • a horizontally pivotable or movable closing unit such as a plate, arranged essentially parallel to the container floor and which can be moved in front of or over the opening is also conceivable.
  • a horizontally pivotable or movable closing unit such as a plate
  • several plates can also open or close an arrangement of air passages in a closing unit in order to keep the pivoting range small and the free passage large.
  • two perforated plates with openings which are arranged to be movable relative to one another, in particular horizontally, and thus open and close channels when the opening patterns are aligned.
  • An arrangement of, for example, the perforated plates which can be moved relative to one another, which is tight for the desorption conditions can be reinforced if at least one of the plates is provided with a sealing pad and the plates are aligned in the Position can be moved against each other using pneumatic, hydraulic or electrical actuators or a forced guide.
  • a check valve can be particularly easily formed by one or more plates or caps with sealing material that close under their own weight or with spring support and can be moved from the rest position to the open position by the air flow using a suitable design and, for example, a correctly dimensioned counterweight.
  • the outlet channel preferably has a first outlet channel opening for discharging the CO2-reduced air flow from the outlet channel, which is arranged in the second longitudinal container end region on a/the roof or a/the floor of the freight container or on a/the longitudinal side wall of the freight container.
  • the outlet channel has a second outlet channel opening for fluidic connection to the first outlet channel opening of the outlet channel of a/the further adsorption chamber module, wherein the second outlet channel opening is arranged in the second longitudinal container end region opposite on a/the floor or a/the roof of the freight container or on an/the opposite longitudinal side wall of the freight container.
  • the outlet channel has a first outlet channel opening at a first channel end and a second outlet channel opening at a second channel end.
  • the outlet channel openings are arranged on different sides of the freight container.
  • the outlet channel openings are arranged on opposite sides of the container, i.e. in the floor and the roof or in the two longitudinal side walls.
  • the first inlet channel opening and the second outlet channel opening are arranged in a common container side, e.g. the floor, and the second inlet channel opening and the first outlet channel opening are arranged in a common container side, e.g. the roof.
  • the first inlet channel opening and the second inlet channel opening and/or the first outlet channel opening and the second outlet channel opening are arranged in alignment with one another in a vertical direction or a transverse direction of the freight container, in particular if they are also designed identically.
  • adsorption chamber modules vertically or in a row transversely using “standardized” or adapted openings and, if necessary, connections, particularly in the area of the precise corner fittings, which can be connected when stacking, and thus operate them as a “stack”, analogous to the stacks known from fuel cell technology.
  • a closing unit can be arranged on/in the outlet channel, in particular on/in the first outlet channel opening, in order to isolate the adsorption-desorption chamber downstream for the desorption process.
  • the closing unit can be designed to be mechanically and/or electrically controllable.
  • the closing unit can comprise a check valve and/or a flap system.
  • the closing unit can be designed as previously described.
  • first inlet channel opening has a flange, in particular for fluidic connection to the second inlet channel opening of/of the further adsorption chamber module; and/or the second inlet channel opening has a flange, in particular for fluidic connection to the first inlet channel opening of the further adsorption chamber module; and/or the first outlet channel opening has a flange, in particular for fluidic connection to the second outlet channel opening of/of the further adsorption chamber module; and/or the second outlet channel opening has a flange, in particular for fluidic connection to the first outlet channel opening of the further adsorption chamber module.
  • an air distribution unit is provided, by means of which the air flow from the inlet channel can be supplied in a distributed manner at several points in the adsorption-desorption chamber.
  • the air distribution unit is arranged in the freight container, ie inside the freight container.
  • the air distribution unit can, for example, have one or more air baffles or inlet plates. The air distribution unit or the air baffles can separate the inlet channel from the adsorption-desorption chamber.
  • the adsorption chamber module is preferably free of a blower unit.
  • the adsorption chamber module is also preferably free of a closing unit and/or electrical and/or electronic components, possibly with the exception of electrical sensors.
  • no blower unit is arranged or installed on or in the adsorption chamber module.
  • no closing unit and/or no electrical and/or electronic components - possibly with the exception of electrical sensors - are arranged or installed on or in the adsorption chamber module.
  • the adsorption chamber module arrangement according to the invention is designed or configured for use in a modular CO2 adsorption device in order to separate CO2 from a supplied air stream by means of an adsorption-desorption process.
  • the adsorption chamber module arrangement has a plurality of adsorption chamber modules as described above, the inlet channels of which are fluidically connected to one another and form a common inlet channel and/or the outlet channels of which are fluidically connected to one another and form a common outlet channel.
  • the inlet channels of the adsorption chamber modules are fluidically connected to one another in such a way that a common inlet channel is formed, wherein preferably the first inlet channel opening of one adsorption chamber module is fluidically connected to the second inlet channel opening of another adsorption chamber module.
  • the outlet channels of the adsorption chamber modules are fluidically connected to one another in such a way that a common outlet channel is formed, wherein preferably the first outlet channel opening of one adsorption chamber module is fluidically connected to the second outlet channel opening of another adsorption chamber module. Accordingly, the adsorption chamber module arrangement forms a common large and almost arbitrarily scalable adsorption-desorption chamber.
  • the inlet channel openings and/or the outlet channel openings of the adsorption chamber modules are arranged and designed in the same way relative to corner fittings of the respective freight container and the adsorption chamber modules are stacked on top of one another in a vertical direction and/or next to one another in a transverse direction, in particular arranged adjacently, such that the inlet channel openings and/or the outlet channel openings are arranged in alignment with one another in the vertical direction and/or the transverse direction.
  • all adsorption chamber modules are designed identically, i.e. they have the same external dimensions and the same channel openings.
  • adsorption chamber modules vertically or in a row transversely and thus operate them as a “stack” by means of “standardized” or adapted openings and, if necessary, connections, particularly in the area of the precise corner fittings, which can be connected when stacking.
  • the stacked adsorption chamber modules are connected to each other at the corner points using known connecting elements.
  • a seal in particular a flange seal, is arranged between each of the inlet channel openings facing each other and/or the outlet channel openings facing each other. Seals or sealing frames can be inserted in a form-fitting manner in addition to the connecting elements at the corner points without any significant additional effort when stacking or arranging them next to each other in order to minimize leaks at the connection points. If seals that are firmly connected to the freight containers are not to be used, soft seals can advantageously be used, which are pressed together solely by the weight of the freight containers when stacked. It is also advantageous if the fluidic connections between the inlet channels and/or the fluidic connections between the outlet channels are each designed as plug-in flange connections. This design makes it easy to provide connections and minimize leaks at the connection points. Furthermore, the rigidity of the connection point can be increased as a result.
  • the adsorption supply module according to the invention is designed or configured for use in a modular CO2 adsorption device in order to separate CO2 from a supplied air stream by means of an adsorption-desorption process.
  • the adsorption supply module has a freight container - designed analogously to the adsorption chamber module described above - which functions as a chamber module housing and is preferably designed according to ISO 668.
  • a blower unit or fan unit is arranged in the freight container, i.e. inside or in the interior of the freight container.
  • the adsorption supply module further comprises a blower duct with a blower duct opening for supplying the air flow into an inlet duct of a previously described adsorption chamber module by means of the blower unit.
  • the blower duct is arranged inside the freight container.
  • the blower duct opening is arranged in a first or second longitudinal container end region on the floor or roof of the freight container or on the longitudinal side wall of the freight container.
  • the fan duct opening is arranged in the roof or the floor.
  • a closing unit is arranged on the blower duct, in particular the blower duct opening, in order to isolate the adsorption-desorption chamber or adsorption-desorption chambers upstream or downstream for the desorption process.
  • the closing unit can be mechanically and/or be designed to be electrically controllable.
  • the closing unit can comprise a check valve.
  • the closing unit can be designed as previously described.
  • At least one pump unit for providing an overpressure and/or negative pressure at the blower duct opening and/or a pressure connection of the modular CO2 adsorption device for the desorption process is arranged in the freight container, i.e. within or inside the freight container.
  • the adsorption supply module can further comprise at least one water vapor generator, in particular arranged in the freight container, for providing water vapor at the blower duct opening and/or a water vapor connection of the modular CO2 adsorption device for the desorption process.
  • the adsorption supply module can further comprise at least one of the following units: temperature control unit for controlling the temperature of the adsorbent for the adsorption-desorption process; sensor unit for the adsorption-desorption process; control unit for controlling and/or regulating the adsorption-desorption process; energy supply unit and/or energy generation unit for the adsorption-desorption process.
  • the control unit can be designed to be connected to other control units and/or a central control unit by means of radio transmission such as WLAN, Bluetooth, near-field communication, etc.
  • the adsorption closing module according to the invention is designed or configured for use in a modular CO2 adsorption device in order to separate CO2 from a supplied air stream by means of an adsorption-desorption process.
  • the adsorption closing module has a freight container - designed analogously to the adsorption chamber module described above - which functions as a chamber module housing and is preferably designed according to ISO 668.
  • the adsorption closing module further comprises an air duct with an air duct opening for introducing the air flow into an inlet duct or for discharging the CO2-reduced air flow from an outlet duct of a previously described adsorption chamber module.
  • the air duct is arranged inside or in the interior of the freight container.
  • the air duct opening is arranged in a first or second longitudinal container end region on a floor or a roof of the freight container or on a longitudinal side wall of the freight container.
  • the air duct opening is arranged in the roof or the floor.
  • a closing unit is arranged on the air duct, in particular the air duct opening, in order to isolate the adsorption-desorption chamber or adsorption-desorption chambers upstream or downstream for the desorption process.
  • the closing unit can be designed to be mechanically and/or electrically controllable.
  • the closing unit can comprise a check valve.
  • the closing unit can be designed as previously described.
  • the adsorption closure module can have a CO2 pressure storage unit to collect and store the CO2 released during the desorption process.
  • the adsorption closing module may further comprise a rain deflector.
  • the modular CO2 adsorption device is designed or configured to separate CO2 from a supplied air stream by means of an adsorption-desorption process, i.e. a cyclically carried out or performed adsorption-desorption process.
  • an adsorption-desorption process i.e. a cyclically carried out or performed adsorption-desorption process.
  • the basic functioning of the modular CO2 adsorption device or the cyclically carried out or performed adsorption-desorption process can, for example, be carried out analogously to WO 2020/212146 A1 mentioned at the beginning.
  • the modular CO2 adsorption device has a previously described adsorption chamber module or a previously described adsorption chamber module arrangement and a previously described adsorption supply module, the blower channel of which is fluidically connected to the inlet channel or the outlet channel of the adsorption chamber module or the adsorption chamber module arrangement.
  • the blower channel is either fluidically connected to the inlet channel in order to blow in the air flow or fluidically connected to the outlet channel in order to suck the air flow into the inlet channel.
  • the blower channel is fluidically connected to the inlet channel or outlet channel of the first or the adsorption chamber module arrangement.
  • an adsorption closing module as described above can also be provided, the air channel of which is fluidically connected to the inlet channel or the outlet channel of the adsorption chamber module or the adsorption chamber module arrangement.
  • the air duct of the adsorption closing module is fluidically connected to the outlet duct in order to discharge the blown-in air flow.
  • the air duct of the adsorption closing module is fluidically connected to the inlet duct in order to introduce the sucked-in air flow.
  • the air channel is fluidically connected to the inlet channel or outlet channel of the adsorption chamber module opposite the adsorption supply module.
  • the adsorption supply module is arranged at one end of the module arrangement and the adsorption supply module is arranged at the other end of the module arrangement.
  • the inlet duct openings and/or the outlet duct openings and the fan duct opening and/or the inlet duct openings and/or the outlet duct openings and the air duct opening are arranged and designed the same relative to corner fittings of the respective freight container, and the modules are arranged in a vertical direction stacked on top of one another and/or arranged next to one another in a transverse direction, in particular adjacently arranged, such that the inlet duct openings and/or the outlet duct openings and the blower duct opening and/or the inlet duct openings and/or the outlet duct openings and the air duct opening are arranged in alignment with one another in the vertical direction and/or the transverse direction.
  • the adsorption closing module with the CO2 pressure storage unit can be stacked on the adsorption chamber module arrangement and fluidically connected to the pressure connection at the bottom, so that the CO2 is sucked out at the bottom and collected at the top on the "roof" in the CO2 pressure storage unit. This would then make it very easy to pick up the (full) CO2 pressure storage unit with the collected CO2 using a gantry crane.
  • the stacked modules are connected to each other at the corner points using known connecting elements.
  • an electrical cable connection can be provided between the adsorption supply module and the adsorption closing module, in particular arranged outside the adsorption chamber module arrangement.
  • Fig. 1 is a perspective view of an inventive
  • Fig. 2 a perspective partial sectional view of the
  • Adsorption chamber module from Fig. 1 ;
  • Fig. 3 a perspective full section view of the
  • Fig. 4 is a perspective full-section view of a modular CO2 adsorption device according to the invention.
  • Fig. 5 is a perspective view of an arrangement of a plurality of modular CO2 adsorption devices according to the invention.
  • Fig. 1 to 3 an adsorption chamber module according to the invention is shown, which in its entirety is provided with the reference number 10.
  • the adsorption chamber module 10 is designed to be used in a CO2 adsorption device for separating CO2 from a supplied air stream by means of an adsorption-desorption process.
  • the adsorption chamber module 10 has a freight container 12, which functions as a chamber module housing 12.
  • the freight container 12 is designed according to ISO 668 and has a length of 40 feet.
  • the freight container 12 has a roof 14, a floor 16, two opposing longitudinal side walls 18 and two opposing end walls 20.
  • the freight container 12 also has corner fittings 22 on all container corners.
  • An adsorption-desorption chamber 24 with several levels is arranged or designed in the freight container 12.
  • the adsorption-desorption chamber 22 is designed or equipped to accommodate an adsorbent (not shown) for adsorbing the CO2 from the supplied air stream.
  • the adsorption chamber module 10 further comprises an inlet channel 26 for supplying the air flow into the adsorption-desorption chamber 24.
  • the inlet channel 26 is arranged in the freight container 12 in a first longitudinal container end region 28 adjacent to the respective end wall 20 of the freight container 12.
  • the inlet channel 26 has a first inlet channel opening 30 for supplying the air flow into the inlet channel 26, which in the embodiment shown is arranged in the first longitudinal container end region 28 on the floor 16 of the freight container 12.
  • the inlet channel 26 further has a second inlet channel opening 32 for fluidic connection to the first inlet channel opening 30' of the inlet channel 26' of a further adsorption chamber module 10' shown in Fig. 4 and 5.
  • the second inlet channel opening 32 is also arranged in the first longitudinal container end region 28, but opposite the first inlet channel opening 30 on the roof 14 of the freight container 12.
  • first inlet channel opening 30 and the second inlet channel opening 32 are of the same design and are arranged in alignment with one another in a vertical direction 33 of the freight container 12, so that the adsorption chamber module 10 can be easily stacked with further such adsorption chamber modules 10' in the vertical direction 33 and operated as a "stack".
  • the adsorption chamber module 10 also has an air distribution unit 34 in the freight container 12, by means of which the air flow from the inlet channel 26 can be distributed at several points into the adsorption-desorption chamber 24.
  • the air distribution unit 34 is designed in the form of several air baffles and delimits the inlet channel 26 from the adsorption-desorption chamber 24.
  • the adsorption chamber module 10 - analogous to the inlet channel 26 - has an outlet channel 36 for discharging the CO2-reduced air flow from the adsorption-desorption chamber 24.
  • the outlet channel 36 is arranged in the freight container 12 in a second longitudinal container end region 38 adjacent to the respective front side wall 20 of the freight container 12.
  • the outlet channel 36 has a first outlet channel opening 40 for discharging the CO2-reduced air flow from the outlet channel 36, which in the embodiment shown is arranged in the second longitudinal container end region 38 on the roof 14 of the freight container 12.
  • the outlet channel 36 also has a second outlet channel opening 42 for fluidic connection to the first outlet channel opening 40' of the outlet channel 36' of a container shown in Figs. 4 and 5 shown further adsorption chamber module 10'.
  • the second outlet channel opening 42 is also arranged in the second longitudinal container end region 38, but opposite the first outlet channel opening 30 on the roof 18 of the freight container 12.
  • first outlet channel opening 40 and the second outlet channel opening 42 are of identical design and are arranged flush with one another in the vertical direction 33 of the freight container 12, so that the adsorption chamber module 10 can be easily stacked with further such adsorption chamber modules 10' in the vertical direction 33 and operated as a "stack".
  • the adsorption chamber module 10 is free of a blower unit and other electrical and/or electronic components.
  • Fig. 4 shows a modular CO2 adsorption device 100 according to the invention for separating CO2 from a supplied air stream 44 by means of an adsorption-desorption process, which is shown in full section.
  • the modular CO2 adsorption device 100 has an adsorption chamber module arrangement 50 with five identically designed adsorption chamber modules 10, 10', which are stacked one above the other in the vertical direction 33.
  • the inlet channels 26, 26' and the outlet channels 36, 36' of the adsorption chamber modules 10, 10' are fluidically connected to one another in such a way that a common inlet channel 52 and a common outlet channel 54 are formed.
  • a flange seal (not shown) is arranged between each of the mutually facing inlet channel openings 30, 30', 32, 32' and mutually facing outlet channel openings 40, 40', 42, 42'.
  • the modular CO2 adsorption device 100 further comprises an adsorption supply module 60 on which the adsorption chamber module assembly 50 is stacked.
  • the adsorption supply module 60 has a freight container 62, which functions as a chamber module housing 62.
  • the freight container 62 is basically designed analogously to the freight containers 12 of the adsorption chamber modules 10, 10' and also has a length of 40 feet.
  • the adsorption supply module 60 has a blower unit 64 and a blower duct 66 with a blower duct opening 68 for supplying the air flow 44 into the common inlet duct 52 of the adsorption chamber module arrangement 50.
  • the blower duct opening 68 is arranged in a longitudinal container end region 70 on a roof 72 of the freight container 62, so that the blower duct 66 is fluidically connected to the inlet duct 52 of the adsorption chamber module arrangement 50.
  • a closing unit (not shown) is arranged at the blower channel opening 68, which comprises a check valve in order to isolate the adsorption-desorption chambers 24 of the adsorption chamber module arrangement 50 upstream for the desorption process. Furthermore, a pump unit (not shown) for providing an overpressure and/or negative pressure at the blower channel opening 68 for the desorption process is arranged in the freight container 62.
  • the modular CO2 adsorption device 100 further includes an adsorption closure module 80 stacked on the adsorption chamber module assembly 50.
  • the adsorption closing module 80 has a freight container 82, which functions as a chamber module housing 82.
  • the freight container 82 is basically designed analogously to the freight containers 12 of the adsorption chamber modules 10, 10' and also has a length of 40 feet.
  • the adsorption closing module 80 has an air duct 84 with an air duct opening 86 for discharging the CO2-reduced air flow 46 from the common outlet duct 54 of the adsorption chamber module arrangement 50.
  • the air duct opening 86 is arranged in a longitudinal container end region 88 on a base 90 of the freight container 82, so that the air duct 84 is fluidically connected to the outlet duct 54 of the adsorption chamber module arrangement 50.
  • a closing unit (not shown) is arranged at the air channel opening 86, which includes a check valve to isolate the adsorption-desorption chambers 24 of the adsorption chamber module arrangement 50 downstream for the desorption process.
  • Fig. 5 shows an arrangement of a plurality of modular CO2 adsorption devices 100 according to the invention, which are arranged next to one another. If an embodiment includes an "and/or" connection between a first feature and a second feature, this is to be read as meaning that the embodiment according to one embodiment has both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only the first feature or only the second feature.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine modulare CO2-Adsorptionsvorrichtung (100) zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom (44) mittels eines Adsorptions-Desorptions-Vorgangs mit einer Adsorptionskammermodulanordnung (50) aufweisend eine Vielzahl von Adsorptionskammermodulen (10) und einem Adsorptionsversorgungsmodul (60), dessen Gebläsekanal (64) fluidisch mit dem Einlasskanal (26, 52) oder dem Auslasskanal (36, 54) der Adsorptionskammermodulanordnung (50) verbunden ist.

Description

Beschreibung
Titel
Modulare CO2-Adsorptionsvorrichtung zum Trennen von CO2
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Adsorptionskammermodul, ein Adsorptionsversorgungsmodul, ein Adsorptionsschließmodul und eine Adsorptionskammermodulanordnung für eine modulare CO2- Adsorptionsvorrichtung sowie eine modulare CO2-Adsorptionsvorrichtung zum Trennen von CO2 (Kohlenstoffdioxid) aus einem zugeführten Luftstrom mittels eines Adsorptions-Desorptions-Vorgangs.
Die WO 2020/212146 A1 offenbart ein DAC-System (Direct Air Capture) mit einer Spezial-Container-Lösung zur Einhaltung der Außenabmessungen der ISO 668 Norm für Frachtcontainer. Der Container weist hierbei Kammern auf, wobei jeder Kammer ein eigener Ventilator zugeordnet ist.
Die AT 518104 A1 offenbarte eine Vorrichtung zur Trocknung von Trocknungsgut, wobei ein Ventilator in einem transportablen ersten Container und ein Luftentfeuchter in einem transportablen zweiten Container angeordnet und befestigt sind, und in einem Betriebszustand der Vorrichtung einer der beiden Container auf dem anderen angeordnet ist und die beiden Container zur Trocknung des Trocknungsguts fluidisch miteinander verbunden sind.
Offenbarung der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Adsorptionskammermodul für eine modulare CO2-Adsorptionsvorrichtung zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom mittels eines Adsorptions-Desorptions-Vorgangs, mit - einem als Kammermodulgehäuse fungierenden Frachtcontainer, der insbesondere nach ISO 668 ausgebildet ist; - einer in dem Frachtcontainer angeordneten Adsorptions-Desorptions-Kammer zur Aufnahme eines Adsorbens zur Adsorption des CO2 aus dem zugeführten Luftstrom;
- einem Einlasskanal zum Zuführen des Luftstroms in die Adsorptions- Desorptions-Kammer; und
- einem Auslasskanal zum Abführen des CO2-reduzierten Luftstroms aus der Adsorptions-Desorptions-Kammer, wobei der Einlasskanal in dem Frachtcontainer in einem ersten längsseitigen Containerendbereich und der Auslasskanal in dem Frachtcontainer in einem gegenüberliegenden zweiten längsseitigen Containerendbereich angeordnet sind.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Adsorptionskammermodulanordnung für eine modulare CO2- Adsorptionsvorrichtung zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom mittels eines Adsorptions-Desorptions-Vorgangs, mit einer Vielzahl von vorangehend beschriebenen Adsorptionskammermodulen, deren Einlasskanäle fluidisch miteinander verbunden sind und/oder deren Auslasskanäle fluidisch miteinander verbunden sind.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Adsorptionsversorgungsmodul für eine modulare CO2-Adsorptionsvorrichtung zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom mittels eines Adsorptions-Desorptions-Vorgangs, mit
- einem als Kammermodulgehäuse fungierenden Frachtcontainer, der insbesondere nach ISO 668 ausgebildet ist;
- einer in dem Frachtcontainer angeordneten Gebläseeinheit;
- einem in dem Frachtcontainer angeordneten Gebläsekanal mit einer Gebläsekanalöffnung zum Zuführen des Luftstroms in einen Einlasskanal eines vorangehend beschriebenen Adsorptionskammermoduls oder einer vorangehend beschriebenen Adsorptionskammeranordnung mittels der Gebläseeinheit, wobei die Gebläsekanalöffnung in einem längsseitigen Containerendbereich an einem Boden oder einem Dach des Frachtcontainers oder an einer Längsseitenwand des Frachtcontainers angeordnet ist, wobei an dem Gebläsekanal, insbesondere der Gebläsekanalöffnung eine Schließeinheit angeordnet ist, welche insbesondere ein Rückschlagventil und/oder ein Klappensystem umfasst, um die Adsorptions-Desorptions-Kammer oder Adsorptions-Desorptions-Kammern für den Desorptionsvorgang stromaufwärts oder stromabwärts zu isolieren, und/oder dass in dem Frachtcontainer ferner zumindest eine Pumpeinheit zum Bereitstellen eines Überdrucks und/oder Unterdrucks an der Gebläsekanalöffnung und/oder einem Druckanschluss der modularen CO2-Adsorptionsvorrichtung für den Desorptionsvorgang angeordnet ist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist des Weiteren ein Adsorptionsschließmodul für eine modulare CO2-Adsorptionsvorrichtung zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom mittels eines Adsorptions- Desorptions-Vorgangs, mit
- einem als Kammermodulgehäuse fungierenden Frachtcontainer, der insbesondere nach ISO 668 ausgebildet ist;
- einem in dem Frachtcontainer angeordneten Luftkanal mit einer Luftkanalöffnung zum Einführen des Luftstroms in einen Einlasskanal oder zum Abführen des CO2-reduzierten Luftstroms aus einem Auslasskanal eines vorangehend beschriebenen Adsorptionskammermoduls oder einer vorangehend beschriebenen Adsorptionskammeranordnung, wobei die Luftkanalöffnung in einem längsseitigen Containerendbereich an einem Boden oder einem Dach des Frachtcontainers oder an einer Längsseitenwand des Frachtcontainers angeordnet ist, wobei an dem Luftkanal, insbesondere der Luftkanalöffnung eine Schließeinheit angeordnet ist, welche insbesondere ein Rückschlagventil und/oder ein Klappensystem umfasst, um die Adsorptions-Desorptions-Kammer oder Adsorptions-Desorptions-Kammern für den Desorptionsvorgang stromaufwärts oder stromabwärts zu isolieren.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine modulare CO2- Adsorptionsvorrichtung zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom mittels eines Adsorptions-Desorptions-Vorgangs mit
- einem vorangehend beschriebenen Adsorptionskammermodul oder einer vorangehend beschriebenen Adsorptionskammermodulanordnung; und
- einem vorangehend beschriebenen Adsorptionsversorgungsmodul, dessen Gebläsekanal fluidisch mit dem Einlasskanal oder dem Auslasskanal des Adsorptionskammermoduls oder der Adsorptionskammermodulanordnung verbunden ist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist des Weiteren eine Verwendung eines vorangehend beschriebenen Adsorptionskammermoduls oder einer vorangehend beschriebenen Adsorptionskammermodulanordnung oder eines vorangehend beschriebenen Adsorptionsversorgungsmoduls oder eines vorangehend beschriebenen Adsorptionsschließmoduls zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom, insbesondere in einer vorangehend beschriebenen modularen CO2-Adsorptionsvorrichtung.
Die erfindungsgemäßen Module bieten den Vorteil, dass sie einfach und kostengünstig industriell herstellbar sind und gemeinsam eine skalierbare modulare CO2-Adsorptionsvorrichtung ausbilden, welche sehr einfach gewartet und repariert werden kann.
Dies liegt daran, dass im Gegensatz zur Vorrichtung gemäß der WO 2020/212146 A1 die Adsorptions-Desorptions-Kammer fast beliebig skaliert werden kann, in dem die Adsorptionskammermodulanordnung auf oder neben ein Adsorptionsversorgungsmodul gesetzt wird und dabei nicht jeder Container mit mehreren Ventilatoren und Schließeinheiten für den Desorptionsvorgang bestückt werden muss, sondern vielmehr eine zentrale, optimierte Gebläseeinheit und Schließeinheit mittels des Adsorptionsversorgungsmoduls bereitgestellt wird.
Ferner müssen bei der Montage wenige Rohrleitungen verbunden werden und auch bei Defekten oder einer Wartung oder zum Austausch des Adsorbermaterials sind alle Bereiche problemlos erreichbar, selbst bei einer gestapelten Anordnung, bspw. mittels Portalkranen. Somit können z.B. an einer Küste, wo ein Umschlag von CO2 über Rohrleitungen und/oder Schiffe zu erwarten ist, mit Containerterminaltechnologie DAC-Systeme aus vorgefertigten Modulen sehr schnell realisiert (und gewartet) werden.
Der Begriff „Trennen“ umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Abtrennen, bspw. Abscheiden von CO2 (Kohlestoffdioxid) aus der Luft. Der Begriff „Zuführen“ bzw. „zugeführt“ umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein aktiv durchgeführtes bzw. veranlasstes und damit technisch gesteuertes bzw. geregeltes Zuführen des Luftstroms mittels einer Gebläseeinheit bzw. Ventilatoreinheit
Das erfindungsgemäße Adsorptionskammermodul ist ausgebildet bzw. eingerichtet für den Einsatz in einer modularen CO2-Adsorptionsvorrichtung, um CO2 aus einem zugeführten Luftstrom mittels eines Adsorptions-Desorptions- Vorgangs zu trennen.
Hierfür weist das Adsorptionskammermodul einen Frachtcontainer auf, welcher als Kammermodulgehäuse fungiert. Der Frachtcontainer oder auch Schiffscontainer ist bevorzugt nach ISO 668 ausgebildet. Der Frachtcontainer bzw. ISO-Frachtcontainer kann ein Grundgerüst und Eckbeschlägen, insbesondere nach ISO 1161 aufweisen. Die Eckbeschläge können an allen Containerecken bzw. Grundgerüstecken mit dem Grundgerüst stoffschlüssig verbunden sein. Der Frachtcontainer weist ferner bevorzugt einen Boden bzw. eine Bodenplatte auf. Alternativ oder zusätzlich weist der Frachtcontainer bevorzugt ein Dach bzw. eine Dachplatte auf. Alternativ oder zusätzlich weist der Frachtcontainer bevorzugt zwei sich gegenüberliegende Längsseitenwände bzw. zwei in Längsrichtung des Frachtcontainers sich erstreckendende Seitenwände auf. Alternativ oder zusätzlich weist der Frachtcontainer bevorzugt zwei sich gegenüberliegende Stirnseitenwände bzw. zwei in Querrichtung des Frachtcontainers sich erstreckendende Seitenwände auf.
In dem Frachtcontainer, d.h. innerhalb bzw. im Inneren des Frachtcontainers ist eine Adsorptions-Desorptions-Kammer angeordnet bzw. ausgebildet. Die Adsorptions-Desorptions-Kammer ist zur Aufnahme eines Adsorbens zur Adsorption des CO2 aus dem zugeführten Luftstrom ausgebildet bzw. eingerichtet. In der Adsorptions-Desorptions-Kammer kann ein (entsprechend funktionalisiertes) Adsorbens zur Adsorption, d.h. zur Bindung bzw. Filterung des CO2 aus dem zugeführten Luftstrom, bspw. in Form von CO2- Adsorptionsmodulen und/oder einer Schüttung von CO2-Adsorptionselementen angeordnet sein. Das Adsorptionskammermodul weist ferner einen Einlasskanal zum Zuführen des Luftstroms in die Adsorptions-Desorptions-Kammer und einen Auslasskanal zum Abführen des CO2-reduzierten Luftstroms aus der Adsorptions-Desorptions- Kammer auf. Der Einlasskanal ist in dem Frachtcontainer, d.h. innerhalb bzw. im Inneren des Frachtcontainers, in einem ersten längsseitigen Containerendbereich angeordnet. Hierbei ist der Einlasskanal bevorzugt angrenzend an eine Stirnseitenwand des Frachtcontainers angeordnet bzw. der Einlasskanal wird bevorzugt von einer Stirnseitenwand des Frachtcontainers begrenzt.
Analog ist der Auslasskanal ebenfalls in dem Frachtcontainer, d.h. innerhalb bzw. im Inneren des Frachtcontainers, jedoch in einem gegenüberliegenden zweiten längsseitigen Containerendbereich angeordnet. Hierbei ist der Auslasskanal bevorzugt angrenzend an eine gegenüberliegende Stirnseitenwand des Frachtcontainers angeordnet bzw. der Auslasskanal wird bevorzugt von einer gegenüberliegenden Stirnseitenwand des Frachtcontainers begrenzt.
Der Einlasskanal und der Auslasskanal können bspw. jeweils eine Breite von 1 m aufweisen. Bei einem 40-Fuß ISO-Frachtcontainer (12 m x 2,5 m x 3 m) würden dann ca. 10 m x 2,5 m x 3 m für die Adsorptions-Desorptions-Kammer in der Mitte des Frachtcontainers verbleiben.
Der Einlasskanal weist bevorzugt eine erste Einlasskanalöffnung zum Zuführen des Luftstroms in den Einlasskanal auf, welche in dem ersten längsseitigen Containerendbereich an einem Boden oder einem Dach des Frachtcontainers oder an einer Längsseitenwand des Frachtcontainers angeordnet ist.
Weiter bevorzugt weist der Einlasskanal eine zweite Einlasskanalöffnung zur fluidischen Verbindung mit der ersten Einlasskanalöffnung des Einlasskanals eines weiteren Adsorptionskammermoduls auf, wobei die zweite Einlasskanalöffnung in dem ersten längsseitigen Containerendbereich gegenüberliegend an einem/dem Dach oder einem/dem Boden des Frachtcontainers oder an einer gegenüberliegenden Längsseitenwand des Frachtcontainers angeordnet ist. D.h., mit anderen Worten, dass der Einlasskanal an einem ersten Kanalende eine erste Einlasskanalöffnung und an einem zweiten Kanalende eine zweite Einlasskanalöffnung aufweist. Die Einlasskanalöffnungen sind an unterschiedlichen Seiten des Frachtcontainers angeordnet. Bevorzugt sind die Einlasskanalöffnungen an gegenüberliegenden Containerseiten, d.h. in dem Boden und dem Dach oder in den beiden Längsseitenwänden angeordnet.
Vorteilhafterweise kann an/in dem Einlasskanal, insbesondere an/in der ersten Einlasskanalöffnung eine Schließeinheit angeordnet sein, um die Adsorptions- Desorptions-Kammer für den Desorptionsvorgang stromaufwärts zu isolieren. Die Schließeinheit kann mechanisch und/oder elektrisch ansteuerbar ausgebildet sein. Die Schließeinheit kann hierbei ein Rückschlagventil und/oder ein Klappensystem umfassen. Das Klappensystem kann dabei analog der aus der Lüftungstechnik bekannten Lamellenschließklappen ausgeführt sein, um bei geringer Bautiefe durch Kippen der einzelnen Lamellenflügel die große Kanalöffnung für die Desorption zu verschließen. Dabei sind die Kipp- oder Drehachsen der Lamellenflügel, z.B. in Containerlängsrichtung, also in der zuvor beschriebenen Öffnungsdistanz von 1 Meter angeordnet, sodass mehrere Klappen nebeneinander die Öffnung in voller Breite des Kanals, also annähernd in Containerinnenbreite verschließen können und so große Öffnungen für geringen Luftwiderstand und dennoch ausreichend mechanischer Stabilität zu bieten.
Bevorzugt ist auch eine im Wesentlichen parallel zum Containerboden angeordnete horizontal schwenkbare oder verschiebbare Schließeinheit wie eine Platte, die vor oder über die Öffnung bewegt werden kann, denkbar. Dabei können selbstverständlich auch mehrere Platten eine Anordnung von Luftdurchgängen in einer Schließeinheit öffnen oder verschließen, um den Schwenkbereich klein und den freien Durchgang dennoch groß zu halten. Ebenso bekannt und geeignet sind z.B. zwei Lochplatten mit Öffnungen, die gegeneinander insbesondere horizontal verschieblich angeordnet sind und so Kanäle freigeben und verschließen, wenn die Öffnungsmuster fluchten. Eine für die Desorptionsbedingungen Dichte Anordnung von z.B. den gegeneinander verschiebbaren Lochplatten kann verstärkt werden, wenn wenigstens eine der Platten mit einer Dichtauflage versehen ist und die Platten in der fluchtenden Position gegeneinander mit pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Aktoren oder einer Zwangsführung bewegt werden.
Ein Rückschlagventil kann besonders einfach durch eine oder mehrere aufgelegte Platten oder Kappen mit Dichtungsmaterial ausgebildet werden, die durch Eigengewicht oder federunterstützt schließen und über geeignete Auslegung und z.B. ein korrekt dimensioniertes Gegengewicht vom Luftstrom aus der Ruhelage in die Öffnungsposition bewegt werden können.
Der Auslasskanal weist bevorzugt eine erste Auslasskanalöffnung zum Abführen des CO2-reduzierten Luftstroms aus dem Auslasskanal auf, welche in dem zweiten längsseitigen Containerendbereich an einem/dem Dach oder einem/dem Boden des Frachtcontainers oder an einer/der Längsseitenwand des Frachtcontainers angeordnet ist.
Weiter bevorzugt weist der der Auslasskanal eine zweite Auslasskanalöffnung zur fluidischen Verbindung mit der ersten Auslasskanalöffnung des Auslasskanals eines/des weiteren Adsorptionskammermoduls auf, wobei die zweite Auslasskanalöffnung in dem zweiten längsseitigen Containerendbereich gegenüberliegend an einem/dem Boden oder einem/dem Dach des Frachtcontainers oder an einer/der gegenüberliegenden Längsseitenwand des Frachtcontainers angeordnet ist.
D.h., mit anderen Worten, dass der Auslasskanal an einem ersten Kanalende eine erste Auslasskanalöffnung und an einem zweiten Kanalende eine zweite Auslasskanalöffnung aufweist. Die Auslasskanalöffnungen sind an unterschiedlichen Seiten des Frachtcontainers angeordnet. Bevorzugt sind die Auslasskanalöffnungen an gegenüberliegenden Containerseiten, d.h. in dem Boden und dem Dach oder in den beiden Längsseitenwänden angeordnet.
Bevorzugt sind die erste Einlasskanalöffnung und die zweite Auslasskanalöffnung in einer gemeinsame Containerseite, bspw. dem Boden, und die zweite Einlasskanalöffnung und die erste Auslasskanalöffnung in einer gemeinsame Containerseite, bspw. dem Dach angeordnet. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die erste Einlasskanalöffnung und die zweite Einlasskanalöffnung und/oder die erste Auslasskanalöffnung und die zweite Auslasskanalöffnung in einer Hochrichtung oder einer Querrichtung des Frachtcontainers fluchtend zueinander angeordnet sind, insbesondere ferner gleich ausgebildet sind.
Demnach ist es möglich, durch „standardisierte“ bzw. aufeinander angepasste Öffnungen und ggf. Verbindungen, insbesondere im Bereich der präzisen Eckbeschläge, die sich beim Stapeln verbinden lassen, die Adsorptionskammermodule in Hochrichtung zu stapeln oder in Querrichtung aneinanderzureihen und dadurch als „Stack“, analog den aus der Brennstoffzellentechnologie bekannten Stapeln zu betreiben.
Vorteilhafterweise kann an/in dem Auslasskanal, insbesondere an/in der ersten Auslasskanalöffnung eine Schließeinheit angeordnet sein, um die Adsorptions- Desorptions-Kammer für den Desorptionsvorgang stromabwärts zu isolieren. Die Schließeinheit kann mechanisch und/oder elektrisch ansteuerbar ausgebildet sein. Die Schließeinheit kann hierbei ein Rückschlagventil und/oder ein Klappensystem umfassen. Die Schließeinheit kann hierbei wie zuvor beschrieben ausgeführt sein.
Es ist ferner vorteilhaft, wenn die erste Einlasskanalöffnung einen Flansch aufweist, insbesondere zur fluidischen Verbindung mit der zweiten Einlasskanalöffnung eines/des weiteren Adsorptionskammermoduls; und/oder die zweite Einlasskanalöffnung einen Flansch aufweist, insbesondere zur fluidischen Verbindung mit der ersten Einlasskanalöffnung des weiteren Adsorptionskammermoduls; und/oder die erste Auslasskanalöffnung einen Flansch aufweist, insbesondere zur fluidischen Verbindung mit der zweiten Auslasskanalöffnung eines/des weiteren Adsorptionskammermoduls; und/oder die zweite Auslasskanalöffnung einen Flansch aufweist, insbesondere zur fluidischen Verbindung mit der ersten Auslasskanalöffnung des weiteren Adsorptionskammermoduls.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn eine Luftverteilungseinheit vorgesehen ist, mittels derer der Luftstrom von dem Einlasskanal an mehreren Stellen in die Adsorptions-Desorptions-Kammer verteilt zuführbar ist. Die Luftverteilungseinheit ist im Frachtcontainer, d.h. im Inneren des Frachtcontainers angeordnet. Die Luftverteilungseinheit kann bspw. ein oder mehrere Luftleitbleche bzw. Eintrittsbleche aufweisen. Die Luftverteilungseinheit bzw. die Luftleitbleche können den Einlasskanal von der Adsorptions-Desorptions-Kammer abgrenzen.
Bevorzugt ist das Adsorptionskammermodul frei von einer Gebläseeinheit. Weiter bevorzugt ist das Adsorptionskammermodul ferner frei von einer Schließeinheit und/oder elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen, ggf. mit Ausnahme von elektrischen Sensoren. D.h., mit anderen Worten, dass an oder in dem Adsorptionskammermodul keine Gebläseeinheit angeordnet bzw. verbaut ist. Es ist/sind an oder in dem Adsorptionskammermodul insbesondere ferner keine Schließeinheit und/oder keine elektrischen und/oder elektronischen Bauteile - ggf. mit Ausnahme von elektrischen Sensoren - angeordnet bzw. verbaut.
Die erfindungsgemäße Adsorptionskammermodulanordnung ist ausgebildet bzw. eingerichtet für den Einsatz in einer modularen CO2-Adsorptionsvorrichtung, um CO2 aus einem zugeführten Luftstrom mittels eines Adsorptions-Desorptions- Vorgangs zu trennen.
Hierfür weist die Adsorptionskammermodulanordnung eine Vielzahl von vorangehend beschriebenen Adsorptionskammermodulen auf, deren Einlasskanäle fluidisch miteinander verbunden sind und einen gemeinsamen Einlasskanal ausbilden und/oder deren Auslasskanäle fluidisch miteinander verbunden sind und einen gemeinsamen Auslasskanal ausbilden.
Hierbei sind die Einlasskanäle der Adsorptionskammermodule derart fluidisch miteinander verbunden, dass ein gemeinsamer Einlasskanal ausgebildet wird, wobei bevorzugt die erste Einlasskanalöffnung eines Adsorptionskammermoduls mit der zweiten Einlasskanalöffnung eines anderen Adsorptionskammermoduls fluidisch verbunden ist.
Analog hierzu sind die Auslasskanäle der Adsorptionskammermodule derart fluidisch miteinander verbunden, dass ein gemeinsamer Auslasskanal ausgebildet wird, wobei bevorzugt die erste Auslasskanalöffnung eines Adsorptionskammermoduls mit der zweiten Auslasskanalöffnung eines anderen Adsorptionskammermoduls fluidisch verbunden ist. Demnach bildet die Adsorptionskammermodulanordnung eine gemeinsame große und fast beliebig skalierbare Adsorptions-Desorptions-Kammer aus.
Vorteilhafterweise sind die Einlasskanalöffnungen und/oder die Auslasskanalöffnungen der Adsorptionskammermodule relativ zu Eckbeschlägen des jeweiligen Frachtcontainers gleich angeordnet und ausgebildet und die Adsorptionskammermodule derart in einer Hochrichtung aufeinander gestapelt und/oder in einer Querrichtung nebeneinander, insbesondere angrenzend gereiht, dass die Einlasskanalöffnungen und/oder die Auslasskanalöffnungen in der Hochrichtung und/oder der Querrichtung fluchtend zueinander angeordnet sind.
Hierbei sind bevorzugt alle Adsorptionskammermodule gleich ausgebildet, d.h. sie weisen die gleichen Außenmaße und die gleichen Kanalöffnungen auf.
Demnach ist es möglich, durch „standardisierte“ bzw. aufeinander angepasste Öffnungen und ggf. Verbindungen, insbesondere im Bereich der präzisen Eckbeschläge, die sich beim Stapeln verbinden lassen, die Adsorptionskammermodule in Hochrichtung zu stapeln oder in Querrichtung aneinanderzureihen und dadurch als „Stack“ zu betreiben.
Vorzugsweise sind die gestapelten Adsorptionskammermodule mit bekannten Verbindungselementen an den Eckpunkten miteinander verbunden.
Es ist ferner vorteilhaft, wenn zwischen einander zugewandten Einlasskanalöffnungen und/oder einander zugewandten Auslasskanalöffnungen jeweils eine Dichtung, insbesondere Flanschdichtung angeordnet ist. Dichtungen bzw. Dichtungsrahmen können ohne nennenswerten Mehraufwand beim Stapeln oder Nebeneinanderreihen zusätzlich zu den Verbindungselementen an den Eckpunkten formschlüssig eingesetzt werden, um Leckagen an den Verbindungsstellen zu minimieren. Sollen keine fest mit den Frachtcontainern verbundenen Dichtungen eingesetzt werden, so können vorteilhafterweise Weichdichtungen verwendet werden, die alleine durch das Gewicht der Frachtcontainer beim Stapeln verpresst werden. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die fluidischen Verbindungen zwischen den Einlasskanälen und/oder die fluidischen Verbindungen zwischen den Auslasskanälen jeweils als steckbare Flanschverbindungen ausgebildet sind. Durch diese Ausgestaltung können auf einfache Art und Weise Verbindungen bereitgestellt und Leckagen an den Verbindungsstellen minimiert werden. Ferner kann hierdurch die Steifigkeit der Verbindungstelle erhöht werden.
Das erfindungsgemäße Adsorptionsversorgungsmodul ist ausgebildet bzw. eingerichtet für den Einsatz in einer modularen CO2-Adsorptionsvorrichtung, um CO2 aus einem zugeführten Luftstrom mittels eines Adsorptions-Desorptions- Vorgangs zu trennen.
Hierfür weist das Adsorptionsversorgungsmodul einen - analog zum vorangehend beschriebenen Adsorptionskammermodul ausgebildeten - Frachtcontainer auf, welcher als Kammermodulgehäuse fungiert und bevorzugt nach ISO 668 ausgebildet ist.
In dem Frachtcontainer, d.h. innerhalb bzw. im Inneren des Frachtcontainers ist eine Gebläseeinheit bzw. Ventilatoreinheit angeordnet.
Das Adsorptionsversorgungsmodul weist ferner einen Gebläsekanal mit einer Gebläsekanalöffnung zum Zuführen des Luftstroms in einen/den Einlasskanal eines vorangehend beschriebenen Adsorptionskammermoduls mittels der Gebläseeinheit. Der Gebläsekanal ist innerhalb bzw. im Inneren des Frachtcontainers angeordnet. Die Gebläsekanalöffnung ist in einem bzw. dem ersten oder zweiten längsseitigen Containerendbereich an einem/dem Boden oder einem/dem Dach des Frachtcontainers oder an einer/der Längsseitenwand des Frachtcontainers angeordnet.
Bevorzugt ist die Gebläsekanalöffnung in dem Dach oder dem Boden angeordnet.
An dem Gebläsekanal, insbesondere der Gebläsekanalöffnung ist eine Schließeinheit angeordnet, um die Adsorptions-Desorptions-Kammer oder Adsorptions-Desorptions-Kammern für den Desorptionsvorgang stromaufwärts oder stromabwärts zu isolieren. Die Schließeinheit kann mechanisch und/oder elektrisch ansteuerbar ausgebildet sein. Die Schließeinheit kann hierbei ein Rückschlagventil umfassen. Die Schließeinheit kann hierbei wie zuvor beschrieben ausgeführt sein.
Alternativ oder zusätzlich ist in dem Frachtcontainer, d.h. innerhalb bzw. im Inneren des Frachtcontainers zumindest eine Pumpeinheit zum Bereitstellen eines Überdrucks und/oder Unterdrucks an der Gebläsekanalöffnung und/oder einem Druckanschluss der modularen CO2-Adsorptionsvorrichtung für den Desorptionsvorgang angeordnet.
Vorteilhafterweise kann das Adsorptionsversorgungsmodul ferner zumindest einen, insbesondere in dem Frachtcontainer angeordneten Wasserdampfgenerator zum Bereitstellen von Wasserdampf an der Gebläsekanalöffnung und/oder einem Wasserdampfanschluss der modularen CO2-Adsorptionsvorrichtung für den Desorptionsvorgang aufweisen.
Das Adsorptionsversorgungsmodul kann ferner zumindest eine der folgenden Einheiten aufweisen: Temperiereinheit zur Temperierung des Adsorbens für den Adsorptions-Desorptions-Vorgang; Sensoreinheit für den Adsorptions- Desorptions-Vorgang; Steuereinheit zur Steuerung und/oder Regelung des Adsorptions-Desorptions-Vorgangs; Energieversorgungseinheit und/oder Energieerzeugungseinheit für den Adsorptions-Desorptions-Vorgang. Die Steuereinheit kann ausgebildet sein, mittels Funkübertragung wie W-LAN, Bluetooth, Near-Field Communication etc. mit anderen Steuereinheiten und/oder einer zentralen Steuereinheit verbunden zu werden.
Das erfindungsgemäße Adsorptionsschließmodul ist ausgebildet bzw. eingerichtet für den Einsatz in einer modularen CO2-Adsorptionsvorrichtung, um CO2 aus einem zugeführten Luftstrom mittels eines Adsorptions-Desorptions- Vorgangs zu trennen.
Hierfür weist das Adsorptionsschließmodul einen - analog zum vorangehend beschriebenen Adsorptionskammermodul ausgebildeten - Frachtcontainer auf, welcher als Kammermodulgehäuse fungiert und bevorzugt nach ISO 668 ausgebildet ist. Das Adsorptionsschließmodul weist ferner einen Luftkanal mit einer Luftkanalöffnung zum Einführen des Luftstroms in einen/den Einlasskanal oder zum Abführen des CO2-reduzierten Luftstroms aus einem/dem Auslasskanal eines vorangehend beschriebenen Adsorptionskammermoduls. Der Luftkanal ist innerhalb bzw. im Inneren des Frachtcontainers angeordnet. Die Luftkanalöffnung ist in einem bzw. dem ersten oder zweiten längsseitigen Containerendbereich an einem/dem Boden oder einem/dem Dach des Frachtcontainers oder an einer/der Längsseitenwand des Frachtcontainers angeordnet.
Bevorzugt ist die Luftkanalöffnung in dem Dach oder dem Boden angeordnet.
An dem Luftkanal, insbesondere der Luftkanalöffnung ist eine Schließeinheit angeordnet, um die Adsorptions-Desorptions-Kammer oder Adsorptions- Desorptions-Kammern für den Desorptionsvorgang stromaufwärts oder stromabwärts zu isolieren. Die Schließeinheit kann mechanisch und/oder elektrisch ansteuerbar ausgebildet sein. Die Schließeinheit kann hierbei ein Rückschlagventil umfassen. Die Schließeinheit kann hierbei wie zuvor beschrieben ausgeführt sein.
Des Weiteren kann die Adsorptionsschließmodul eine CO2-Druckspeichereinheit aufweisen, um das während des Desorptionsvorgangs abgegebene CO2 zu sammeln und zu speichern.
Das Adsorptionsschließmodul kann ferner einen Regendeflektor aufweisen.
Die erfindungsgemäße modulare CO2-Adsorptionsvorrichtung ist zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom mittels eines Adsorptions- Desorptions-Vorgangs, d.h. eines zyklisch durchführbaren bzw. durchgeführten Adsorptions-Desorptions-Vorgangs ausgebildet bzw. eingerichtet. Die grundsätzliche Funktionsweise der modularen CO2-Adsorptionsvorrichtung bzw. des zyklisch durchführbaren bzw. durchgeführten Adsorptions-Desorptions- Vorgangs kann bspw. analog zu der eingangs erwähnten WO 2020/212146 A1 erfolgen. Hierfür weist die modulare CO2-Adsorptionsvorrichtung ein vorangehend beschriebenes Adsorptionskammermodul oder eine vorangehend beschriebene Adsorptionskammermodulanordnung und ein vorangehend beschriebenes Adsorptionsversorgungsmodul auf, dessen Gebläsekanal fluidisch mit dem Einlasskanal oder dem Auslasskanal des Adsorptionskammermoduls oder der Adsorptionskammermodulanordnung verbunden ist. Demnach ist der Gebläsekanal entweder fluidisch mit dem Einlasskanal verbunden, um den Luftstrom einzublasen oder fluidisch mit dem Auslasskanal verbunden, um den Luftstrom in den Einlasskanal anzusaugen. Bevorzugt ist der Gebläsekanal mit dem Einlasskanal bzw. Auslasskanal des ersten oder der Adsorptionskammermodulanordnung fluidisch verbunden.
Vorteilhafterweise kann ferner ein vorangehend beschriebenes Adsorptionsschließmodul vorgesehen sein, dessen Luftkanal fluidisch mit dem Einlasskanal oder dem Auslasskanal des Adsorptionskammermoduls oder der Adsorptionskammermodulanordnung verbunden ist.
Im Falle, dass der Gebläsekanal das Adsorptionsversorgungsmoduls fluidisch mit dem Einlasskanal verbunden ist, ist der Luftkanal des Adsorptionsschließmoduls fluidisch mit dem Auslasskanal verbunden, um den eingeblasenen Luftstrom abzuführen. Im Falle, dass der Gebläsekanal das Adsorptionsversorgungsmoduls fluidisch mit dem Auslasskanal verbunden ist, ist der Luftkanal des Adsorptionsschließmoduls fluidisch mit dem Einlasskanal verbunden, um den angesaugten Luftstrom einzuführen.
Bevorzugt ist der Luftkanal mit dem Einlasskanal bzw. Auslasskanal des dem Adsorptionsversorgungsmoduls gegenüberliegenden Adsorptionskammermoduls fluidisch verbunden. Demnach sind an einem Ende der Modulanordnung das Adsorptionsversorgungsmodul und am anderen Ende der Modulanordnung das angeordnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Einlasskanalöffnungen und/oder die Auslasskanalöffnungen und die Gebläsekanalöffnung und/oder die Einlasskanalöffnungen und/oder die Auslasskanalöffnungen und die Luftkanalöffnung relativ zu Eckbeschlägen des jeweiligen Frachtcontainers gleich angeordnet und ausgebildet, und die Module derart in einer Hochrichtung aufeinander gestapelt und/oder in einer Querrichtung nebeneinander, insbesondere angrenzend gereiht, dass die Einlasskanalöffnungen und/oder die Auslasskanalöffnungen und die Gebläsekanalöffnung und/oder die Einlasskanalöffnungen und/oder die Auslasskanalöffnungen und die Luftkanalöffnung in der Hochrichtung und/oder der Querrichtung fluchtend zueinander angeordnet sind.
Folglich kann bspw. das Adsorptionsschließmodul mit der CO2- Druckspeichereinheit auf der Adsorptionskammermodulanordnung gestapelt und mit dem Druckanschluss unten fluidisch verbunden sein, sodass das CO2 unten abgesaugt und oben auf dem „Dach“ in der CO2-Druckspeichereinheit gesammelt wird. Hierdurch könnte dann die (volle) CO2-Druckspeichereinheit mit dem gesammelten CO2 mittels eines Portalkrans sehr einfach abgeholt werden.
Vorzugsweise sind die gestapelten Module mit bekannten Verbindungselementen an den Eckpunkten miteinander verbunden.
Es kann zur Energieversorgung des Adsorptionsschließmoduls eine, insbesondere außerhalb der Adsorptionskammermodulanordnung angeordnete elektrische Kabelverbindung zwischen dem Adsorptionsversorgungsmodul und dem Adsorptionsschließmodul vorgesehen sein.
Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Adsorptionskammermoduls;
Fig. 2 eine perspektivische Teilschnitt-Darstellung des
Adsorptionskammermoduls aus Fig. 1 ;
Fig. 3 eine perspektivische Vollschnitt-Darstellung des
Adsorptionskammermoduls aus Fig. 1 und 2; Fig. 4 eine perspektivische Vollschnitt-Darstellung einer erfindungsgemäßen modularen CO2-Adsorptionsvorrichtung; und
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer Anordnung einer Vielzahl von erfindungsgemäßen modularen CO2- Adsorptionsvorrichtungen.
In Fig. 1 bis 3 ist ein erfindungsgemäßes Adsorptionskammermodul dargestellt, welches in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 versehen ist.
Das Adsorptionskammermodul 10 ist ausgebildet, um in einer CO2- Adsorptionsvorrichtung zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom mittels eines Adsorptions-Desorptions-Vorgangs verwendet zu werden.
Hierfür weist das Adsorptionskammermodul 10 einen Frachtcontainer 12 auf, welcher als Kammermodulgehäuse 12 fungiert. Der Frachtcontainer 12 ist nach ISO 668 ausgebildet und weist eine Länge von 40 Fuß auf.
Der Frachtcontainer 12 weist hierbei ein Dach 14, einen Boden 16, zwei sich gegenüberliegende Längsseitenwände 18 und zwei sich gegenüberliegende Stirnseitenwände 20 auf. Der Frachtcontainer 12 weist ferner Eckbeschläge 22 an allen Containerecken auf.
In dem Frachtcontainer 12 ist eine Adsorptions-Desorptions-Kammer 24 mit mehreren Etagen angeordnet bzw. ausgebildet. Die Adsorptions-Desorptions- Kammer 22 ist zur Aufnahme eines (nicht gezeigten) Adsorbens zur Adsorption des CO2 aus dem zugeführten Luftstrom ausgebildet bzw. eingerichtet.
Das Adsorptionskammermodul 10 weist ferner einen Einlasskanal 26 zum Zuführen des Luftstroms in die Adsorptions-Desorptions-Kammer 24 auf. Der Einlasskanal 26 ist in dem Frachtcontainer 12 in einem ersten längsseitigen Containerendbereich 28 angrenzend an die jeweilige Stirnseitenwand 20 des Frachtcontainers 12 angeordnet.
Der Einlasskanal 26 weist eine erste Einlasskanalöffnung 30 zum Zuführen des Luftstroms in den Einlasskanal 26 auf, welche im gezeigten Ausführungsbeispiel in dem ersten längsseitigen Containerendbereich 28 an dem Boden 16 des Frachtcontainers 12 angeordnet ist Der Einlasskanal 26 weist ferner eine zweite Einlasskanalöffnung 32 zur fluidischen Verbindung mit der ersten Einlasskanalöffnung 30‘ des Einlasskanals 26‘ eines in Fig. 4 und 5 gezeigten weiteren Adsorptionskammermoduls 10‘ auf. Die zweite Einlasskanalöffnung 32 ist ebenfalls in dem ersten längsseitigen Containerendbereich 28 jedoch gegenüberliegend zu der ersten Einlasskanalöffnung 30 an dem Dach 14 des Frachtcontainers 12 angeordnet.
Hierbei sind erste Einlasskanalöffnung 30 und die zweite Einlasskanalöffnung 32 gleich ausgebildet und in einer Hochrichtung 33 des Frachtcontainers 12 fluchtend zueinander angeordnet, sodass das Adsorptionskammermodul 10 mit weiteren derartigen Adsorptionskammermodulen 10‘ einfach in Hochrichtung 33 stapelbar und als „Stack“ betreibbar ist.
Das Adsorptionskammermodul 10 weist außerdem eine Luftverteilungseinheit 34 im Frachtcontainer 12 auf, mittels derer der Luftstrom von dem Einlasskanal 26 an mehreren Stellen in die Adsorptions-Desorptions-Kammer 24 verteilt zuführbar ist. Die Luftverteilungseinheit 34 ist hierbei in Form von mehreren Luftleitblechen ausgebildet und grenzen den Einlasskanal 26 von der Adsorptions-Desorptions-Kammer 24 ab.
Des Weiteren weist das Adsorptionskammermodul 10 - analog zum Einlasskanal 26 - einen Auslasskanal 36 zum Abführen des CO2-reduzierten Luftstroms aus der Adsorptions-Desorptions-Kammer 24 auf.
Der Auslasskanal 36 ist in dem Frachtcontainer 12 in einem zweiten längsseitigen Containerendbereich 38 angrenzend an die jeweilige Stirnseitenwand 20 des Frachtcontainers 12 angeordnet.
Der Auslasskanal 36 weist eine erste Auslasskanalöffnung 40 zum Abführen des CO2-reduzierten Luftstroms aus dem Auslasskanal 36 auf, welche im gezeigten Ausführungsbeispiel in dem zweiten längsseitigen Containerendbereich 38 an dem Dach 14 des Frachtcontainers 12 angeordnet ist. Der Auslasskanal 36 weist ferner eine zweite Auslasskanalöffnung 42 zur fluidischen Verbindung mit der ersten Auslasskanalöffnung 40‘ des Auslasskanals 36‘ eines in Fig. 4 und 5 gezeigten weiteren Adsorptionskammermoduls 10‘ auf. Die zweite Auslasskanalöffnung 42 ist ebenfalls in dem zweiten längsseitigen Containerendbereich 38 jedoch gegenüberliegend zu der ersten Auslasskanalöffnung 30 an dem Dach 18 des Frachtcontainers 12 angeordnet.
Hierbei sind erste Auslasskanalöffnung 40 und die zweite Auslasskanalöffnung 42 gleich ausgebildet und in der Hochrichtung 33 des Frachtcontainers 12 fluchtend zueinander angeordnet, sodass das Adsorptionskammermodul 10 mit weiteren derartigen Adsorptionskammermodulen 10‘ einfach in Hochrichtung 33 stapelbar und als „Stack“ betreibbar ist.
Hierbei sei noch angemerkt, das Adsorptionskammermodul 10 frei von einer Gebläseeinheit sowie weiteren elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen ist.
Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße modulare CO2-Adsorptionsvorrichtung 100 zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom 44 mittels eines Adsorptions-Desorptions-Vorgangs, welche im Vollschnitt dargestellt ist.
Die modulare CO2-Adsorptionsvorrichtung 100 weist eine Adsorptionskammermodulanordnung 50 mit fünf gleich ausgebildeten Adsorptionskammermodulen 10, 10‘ auf, welche in der Hochrichtung 33 übereinandergestapelt sind. Hierbei sind die Einlasskanäle 26, 26‘ und die Auslasskanäle 36, 36‘ der Adsorptionskammermodule 10, 10‘ derart fluidisch miteinander verbunden, dass ein gemeinsamer Einlasskanal 52 und ein gemeinsamer Auslasskanal 54 ausgebildet werden. Zwischen einander zugewandten Einlasskanalöffnungen 30, 30‘, 32, 32‘ und einander zugewandten Auslasskanalöffnungen 40, 40‘, 42, 42‘ ist jeweils eine (nicht gezeigte) Flanschdichtung angeordnet.
Die modulare CO2-Adsorptionsvorrichtung 100 weist ferner ein Adsorptionsversorgungsmodul 60 auf dem die Adsorptionskammermodulanordnung 50 gestapelt ist.
Hierbei weist das Adsorptionsversorgungsmodul 60 einen Frachtcontainer 62 auf, welcher als Kammermodulgehäuse 62 fungiert. Der Frachtcontainer 62 ist grundsätzlich analog zu den Frachtcontainern 12 der Adsorptionskammermodule 10, 10‘ ausgebildet und weist ebenfalls eine Länge von 40 Fuß auf.
Das Adsorptionsversorgungsmodul 60 weist eine Gebläseeinheit 64 und einen Gebläsekanal 66 mit einer Gebläsekanalöffnung 68 zum Zuführen des Luftstroms 44 in den gemeinsamen Einlasskanal 52 der Adsorptionskammermodulanordnung 50 auf. Hierfür ist die Gebläsekanalöffnung 68 in einem längsseitigen Containerendbereich 70 an einem Dach 72 des Frachtcontainers 62 angeordnet, sodass der Gebläsekanal 66 fluidisch mit dem Einlasskanal 52 der Adsorptionskammermodulanordnung 50 verbunden ist.
An der Gebläsekanalöffnung 68 ist eine (nicht gezeigte) Schließeinheit angeordnet, welche ein Rückschlagventil umfasst, um die Adsorptions- Desorptions-Kammern 24 der Adsorptionskammermodulanordnung 50 für den Desorptionsvorgang stromaufwärts zu isolieren. Des Weiteren ist in dem Frachtcontainer 62 eine (nicht gezeigte) Pumpeinheit zum Bereitstellen eines Überdrucks und/oder Unterdrucks an der Gebläsekanalöffnung 68 für den Desorptionsvorgang angeordnet ist.
Die modulare CO2-Adsorptionsvorrichtung 100 weist ferner ein Adsorptionsschließmodul 80 auf, welches auf der Adsorptionskammermodulanordnung 50 gestapelt ist.
Hierbei weist das Adsorptionsschließmodul 80 einen Frachtcontainer 82 auf, welcher als Kammermodulgehäuse 82 fungiert. Der Frachtcontainer 82 ist grundsätzlich analog zu den Frachtcontainern 12 der Adsorptionskammermodule 10, 10‘ ausgebildet und weist ebenfalls eine Länge von 40 Fuß auf.
Das Adsorptionsschließmodul 80 weist einen Luftkanal 84 mit einer Luftkanalöffnung 86 zum Abführen des CO2-reduzierten Luftstroms 46 aus dem gemeinsamen Auslasskanal 54 der Adsorptionskammermodulanordnung 50 auf. Hierfür ist die Luftkanalöffnung 86 in einem längsseitigen Containerendbereich 88 an einem Boden 90 des Frachtcontainers 82 angeordnet, sodass der Luftkanal 84 fluidisch mit dem Auslasskanal 54 der Adsorptionskammermodulanordnung 50 verbunden ist. An der Luftkanalöffnung 86 ist eine (nicht gezeigte) Schließeinheit angeordnet, welche ein Rückschlagventil umfasst, um die Adsorptions-Desorptions-Kammern 24 der Adsorptionskammermodulanordnung 50 für den Desorptionsvorgang stromabwärts zu isolieren.
In Fig. 5 ist eine Anordnung einer Vielzahl von erfindungsgemäßen modularen CO2-Adsorptionsvorrichtungen 100 gezeigt, welche nebeneinander angeordnet sind. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Claims

Ansprüche
1 . Adsorptionskammermodul (10) für eine modulare CO2- Adsorptionsvorrichtung (100) zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom (44) mittels eines Adsorptions- Desorptions- Vorgangs, mit
- einem als Kammermodulgehäuse (12) fungierenden Frachtcontainer (12), der insbesondere nach ISO 668 ausgebildet ist;
- einer in dem Frachtcontainer (12) angeordneten Adsorptions- Desorptions-Kammer (24) zur Aufnahme eines Adsorbens zur Adsorption des CO2 aus dem zugeführten Luftstrom (44);
- einem Einlasskanal (26) zum Zuführen des Luftstroms (44) in die Adsorptions-Desorptions-Kammer (24); und
- einem Auslasskanal (36) zum Abführen des CO2-reduzierten Luftstroms (46) aus der Adsorptions-Desorptions-Kammer (24), dadurch gekennzeichnet, dass der Einlasskanal (26) in dem Frachtcontainer (12) in einem ersten längsseitigen Containerendbereich (28) und der Auslasskanal (36) in dem Frachtcontainer (12) in einem gegenüberliegenden zweiten längsseitigen Containerendbereich (38) angeordnet sind.
2. Adsorptionskammermodul (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Einlasskanal (26) eine erste Einlasskanalöffnung (30) zum Zuführen des Luftstroms (44) in den Einlasskanal (26) aufweist, welche in dem ersten längsseitigen Containerendbereich (28)
- an einem Boden (16) oder einem Dach (14) des Frachtcontainers (12) oder
- an einer Längsseitenwand (18) des Frachtcontainers (12) angeordnet ist.
3. Adsorptionskammermodul (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlasskanal (26) eine zweite Einlasskanalöffnung (32) zur fluidischen Verbindung mit der ersten Einlasskanalöffnung (30‘) des Einlasskanals (26‘) eines weiteren Adsorptionskammermoduls (10‘) aufweist, wobei die zweite Einlasskanalöffnung (32) in dem ersten längsseitigen Containerendbereich (28) - gegenüberliegend an einem/dem Dach (14) oder einem/dem Boden (16) des Frachtcontainers (12) oder
- an einer gegenüberliegenden Längsseitenwand (18) des Frachtcontainers (12) angeordnet ist.
4. Adsorptionskammermodul (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Einlasskanal (26), insbesondere an der ersten Einlasskanalöffnung (30) eine Schließeinheit angeordnet ist, welche insbesondere ein Rückschlagventil und/oder ein Klappensystem umfasst, um die Adsorptions-Desorptions-Kammer (24) für den Desorptionsvorgang stromaufwärts zu isolieren.
5. Adsorptionskammermodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslasskanal (36) eine erste Auslasskanalöffnung (40) zum Abführen des CO2-reduzierten Luftstroms (46) aus dem Auslasskanal (36) aufweist, welche in dem zweiten längsseitigen Containerendbereich (38)
- an einem/dem Dach (14) oder einem/dem Boden (16) des Frachtcontainers (12) oder
- an einer/der Längsseitenwand (18) des Frachtcontainers (12) angeordnet ist.
6. Adsorptionskammermodul (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslasskanal (36) eine zweite Auslasskanalöffnung (42) zur fluidischen Verbindung mit der ersten Auslasskanalöffnung (40‘) des Auslasskanals (36‘) eines/des weiteren Adsorptionskammermoduls (10‘) aufweist, wobei die zweite Auslasskanalöffnung (42) in dem zweiten längsseitigen Containerendbereich (38)
- gegenüberliegend an einem/dem Boden (16) oder einem/dem Dach (14) des Frachtcontainers (12) oder
- an einer/der gegenüberliegenden Längsseitenwand (18) des Frachtcontainers (12) angeordnet ist.
7. Adsorptionskammermodul (10) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Auslasskanal (36), insbesondere der ersten Auslasskanalöffnung (40) eine Schließeinheit angeordnet ist, welche insbesondere ein Rückschlagventil und/oder ein Klappensystem umfasst, um die Adsorptions-Desorptions-Kammer (24) für den Desorptionsvorgang stromabwärts zu isolieren.
8. Adsorptionskammermodul (10) nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass
- die erste Einlasskanalöffnung (30) und die zweite Einlasskanalöffnung (32); und/oder
- die erste Auslasskanalöffnung (40) und die zweite Auslasskanalöffnung (42) in einer Hochrichtung (33) oder einer Querrichtung des Frachtcontainers (12) fluchtend zueinander angeordnet sind, insbesondere ferner gleich ausgebildet sind.
9. Adsorptionskammermodul (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
- die erste Einlasskanalöffnung (30) einen Flansch aufweist, insbesondere zur fluidischen Verbindung mit der zweiten Einlasskanalöffnung (32‘) eines/des weiteren Adsorptionskammermoduls (10‘); und/oder
- die zweite Einlasskanalöffnung (32) einen Flansch aufweist, insbesondere zur fluidischen Verbindung mit der ersten Einlasskanalöffnung (30‘) eines/des weiteren Adsorptionskammermoduls (10‘); und/oder
- die erste Auslasskanalöffnung (40) einen Flansch aufweist, insbesondere zur fluidischen Verbindung mit der zweiten Auslasskanalöffnung (42‘) eines/des weiteren Adsorptionskammermoduls (10‘); und/oder
- die zweite Auslasskanalöffnung (42) einen Flansch aufweist, insbesondere zur fluidischen Verbindung mit der ersten Auslasskanalöffnung (40‘) eines/des weiteren Adsorptionskammermoduls (10‘).
10. Adsorptionskammermodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Luftverteilungseinheit (34) mittels derer der Luftstrom (44) von dem Einlasskanal (26) an mehreren Stellen in die Adsorptions-Desorptions-Kammer (24) verteilt zuführbar ist.
11. Adsorptionskammermodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Adsorptionskammermodul (10) frei von einer Gebläseeinheit (64), insbesondere ferner frei von einer Schließeinheit und/oder elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen ist.
12. Adsorptionskammermodulanordnung (50) für eine modulare CO2- Adsorptionsvorrichtung (100) zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom (44) mittels eines Adsorptions-Desorptions-Vorgangs, mit einer Vielzahl von Adsorptionskammermodulen (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, deren Einlasskanäle (26, 26‘) fluidisch miteinander verbunden sind und einen gemeinsamen Einlasskanal (52) ausbilden und/oder deren Auslasskanäle (36, 36‘) fluidisch miteinander verbunden und einen gemeinsamen Auslasskanal (54) ausbilden.
13. Adsorptionskammermodulanordnung (50) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlasskanalöffnungen (30, 30‘, 32, 32‘) und/oder die Auslasskanalöffnungen (40, 40‘, 42, 42‘) der Adsorptionskammermodule (10, 10‘) relativ zu Eckbeschlägen (22) des jeweiligen Frachtcontainers (12) gleich angeordnet und ausgebildet sind, insbesondere dass die Adsorptionskammermodule (10, 10‘) gleich ausgebildet sind, und die Adsorptionskammermodule (10, 10‘) derart in einer Hochrichtung (33) aufeinander gestapelt und/oder in einer Querrichtung nebeneinander, insbesondere angrenzend gereiht sind, dass die Einlasskanalöffnungen (30, 30‘, 32, 32‘) und/oder die Auslasskanalöffnungen (40, 40‘, 42, 42‘) in der Hochrichtung (33) und/oder der Querrichtung fluchtend zueinander angeordnet sind.
14. Adsorptionskammermodulanordnung (50) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einander zugewandten Einlasskanalöffnungen (30, 30‘, 32, 32‘) und/oder einander zugewandten Auslasskanalöffnungen (40, 40‘, 42, 42‘) jeweils eine Dichtung, insbesondere Flanschdichtung angeordnet ist.
15. Adsorptionskammermodulanordnung (50) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die fluidischen Verbindungen zwischen den Einlasskanälen (30, 30‘, 32, 32‘) und/oder die fluidischen Verbindungen zwischen den Auslasskanälen (40, 40‘, 42, 42‘) jeweils als steckbare Flanschverbindungen ausgebildet sind.
16. Adsorptionsversorgungsmodul (60) für eine modulare CO2- Adsorptionsvorrichtung (100) zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom (44) mittels eines Adsorptions- Desorptions- Vorgangs, mit
- einem als Kammermodulgehäuse (62) fungierenden Frachtcontainer (62), der insbesondere nach ISO 668 ausgebildet ist;
- einer in dem Frachtcontainer (62) angeordneten Gebläseeinheit (64);
- einem in dem Frachtcontainer (62) angeordneten Gebläsekanal (66) mit einer Gebläsekanalöffnung (68) zum Zuführen des Luftstroms (44) in einen Einlasskanal (26, 52) eines Adsorptionskammermoduls (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder einer Adsorptionskammermodulanordnung (50) nach einem der Ansprüche 12 bis 15 mittels der Gebläseeinheit (64), wobei die Gebläsekanalöffnung (68) in einem längsseitigen Containerendbereich (70) an einem Boden (72) oder einem Dach des Frachtcontainers (62) oder an einer Längsseitenwand des Frachtcontainers (62) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gebläsekanal (66), insbesondere der Gebläsekanalöffnung (68) eine Schließeinheit angeordnet ist, welche insbesondere ein Rückschlagventil und/oder ein Klappensystem umfasst, um die Adsorptions-Desorptions-Kammer (24) oder Adsorptions-Desorptions- Kammern (24) für den Desorptionsvorgang stromaufwärts oder stromabwärts zu isolieren, und/oder dass in dem Frachtcontainer (62) zumindest eine Pumpeinheit zum Bereitstellen eines Überdrucks und/oder Unterdrucks an der Gebläsekanalöffnung (68) und/oder einem Druckanschluss der modularen CO2-Adsorptionsvorrichtung (100) für den Desorptionsvorgang angeordnet ist.
17. Adsorptionsversorgungsmodul (60) nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch zumindest einen, insbesondere in dem Frachtcontainer (62) angeordneten Wasserdampfgenerator zum Bereitstellen von Wasserdampf an der Gebläsekanalöffnung (68) und/oder einem Wasserdampfanschluss der modularen CO2-Adsorptionsvorrichtung (100) für den Desorptionsvorgang.
18. Adsorptionsschließmodul (80) für eine modulare CO2- Adsorptionsvorrichtung (100) zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom (44) mittels eines Adsorptions- Desorptions- Vorgangs, mit
- einem als Kammermodulgehäuse (82) fungierenden Frachtcontainer (82), der insbesondere nach ISO 668 ausgebildet ist;
- einem in dem Frachtcontainer (82) angeordneten Luftkanal (84) mit einer Luftkanalöffnung (86) zum Einführen des Luftstroms (44) in einen Einlasskanal (26, 52) oder zum Abführen des CO2-reduzierten Luftstroms (46) aus einem Auslasskanal (36, 54) eines Adsorptionskammermoduls
(10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder einer Adsorptionskammermodulanordnung (50) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die Luftkanalöffnung (86) in einem längsseitigen Containerendbereich (88) an einem Boden (90) oder einem Dach des Frachtcontainers (82) oder an einer Längsseitenwand des Frachtcontainers (82) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Luftkanal (84), insbesondere der Luftkanalöffnung (86) eine Schließeinheit angeordnet ist, welche insbesondere ein Rückschlagventil und/oder ein Klappensystem umfasst, um die Adsorptions-Desorptions-Kammer (24) oder Adsorptions-Desorptions- Kammern (24) für den Desorptionsvorgang stromaufwärts oder stromabwärts zu isolieren.
19. Modulare CO2-Adsorptionsvorrichtung (100) zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom (44) mittels eines Adsorptions-Desorptions- Vorgangs mit
- einem Adsorptionskammermodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder einer Adsorptionskammermodulanordnung (50) nach einem der Ansprüche 12 bis 15; und
- einem Adsorptionsversorgungsmodul (60) nach Anspruch 16 oder 17, dessen Gebläsekanal (64) fluidisch mit dem Einlasskanal (26, 52) oder dem Auslasskanal (36, 54) des Adsorptionskammermoduls (10) oder der Adsorptionskammermodulanordnung (50) verbunden ist.
20. Modulare CO2-Adsorptionsvorrichtung (100) nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch ein Adsorptionsschließmodul (80) nach Anspruch 18, dessen Luftkanal (84) fluidisch mit dem Einlasskanal (26, 52) oder dem Auslasskanal (36, 54) des Adsorptionskammermoduls (10) oder der Adsorptionskammermodulanordnung (50) verbunden ist.
21. Modulare CO2-Adsorptionsvorrichtung (100) nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Einlasskanalöffnungen (30, 30‘, 32, 32‘) und/oder die Auslasskanalöffnungen (40, 40‘, 42, 42‘) und die Gebläsekanalöffnung (68) und/oder
- die Einlasskanalöffnungen (30, 30‘, 32, 32‘) und/oder die Auslasskanalöffnungen (40, 40‘, 42, 42‘) und die Luftkanalöffnung (86) relativ zu Eckbeschlägen (22) des jeweiligen Frachtcontainers (12, 62, 82) gleich angeordnet und ausgebildet sind, und die Module (10, 10‘, 60, 80) derart in einer Hochrichtung (33) aufeinander gestapelt und/oder in einer Querrichtung nebeneinander, insbesondere angrenzend gereiht sind, dass
- die Einlasskanalöffnungen (30, 30‘, 32, 32‘) und/oder die
Auslasskanalöffnungen (40, 40‘, 42, 42‘) und die Gebläsekanalöffnung (68) und/oder
- die Einlasskanalöffnungen (30, 30‘, 32, 32‘) und/oder die Auslasskanalöffnungen (40, 40‘, 42, 42‘) und die Luftkanalöffnung (86) in der Hochrichtung (33) und/oder der Querrichtung fluchtend zueinander angeordnet sind.
22. Verwendung eines Adsorptionskammermoduls (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder einer Adsorptionskammermodulanordnung (50) nach einem der Ansprüche 12 bis 15 oder eines Adsorptionsversorgungsmoduls (60) nach Anspruch 16 oder 17 oder eines Adsorptionsschließmoduls (80) nach Anspruch 18 zum Trennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom (44), insbesondere in einer modulare CO2- Adsorptionsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 19 bis 21.
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