WO2009003929A1 - Verfahren zur abtrennung von kohlendioxid aus rauchgasen und zugehörige vorrichtung - Google Patents

Verfahren zur abtrennung von kohlendioxid aus rauchgasen und zugehörige vorrichtung Download PDF

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WO2009003929A1
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reactor
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catalytic
adsorption
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Werner Hartmann
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    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Definitions

  • the invention relates to a process for the separation of carbon dioxide (CO 2 ) from flue gases using an adsorption process in which the CO 2 is attached to an adsorber.
  • the invention relates to an associated apparatus for carrying out the method.
  • Reducing the emission of the greenhouse gas carbon dioxide (CO 2 ) from power plants and industrial plants can be achieved by using low-carbon fuels.
  • the removal of CO 2 from exhaust gas can be done by physical or / or chemical binding in the volume (“absorption”) or by attachment to active surfaces (“adsorption").
  • the physical or chemical absorption is in both cases multi-step processes, in which the CO 2 -containing exhaust gas is brought into contact with a physical or chemical absorber until it is completely loaded with CO 2 . Thereafter, the absorber must be discharged, the CO 2 is released in the presence of a Spulgases and finally separated from this.
  • Potential problems here are the slippage necessary for the Bin ⁇ dung substance, ie, the absorber, the doors ⁇ voltage of the CO 2 from the Spulgas in a form which allows further use of the CO 2, and possibly the high energy consumption for regeneration especially in the case of chemical bonding.
  • DE 1 911 670 A describes a process for the purification of gases which contain acidic components such as CO 2 , in which case as in the following three documents the further use of the purified gas is the primary objective and not the further use of the adsorbent bound gas.
  • JP 04-022415 discloses the separation of CO 2 from process gases for the semiconductor industry by means of adsorption on ammonia-laden zeolites, the CO 2 being chemically chemically oxidized by reaction with the ammonia at ambient temperature remains bound.
  • the separation of CO2 from exhaust gases, z. B. of thermal power plants, by carbonate formation at Tempe ⁇ temperatures between 600 0 C to 800 0 C, is disclosed in JP 10-272336 A.
  • membrane processes for the separation of CO 2 are possible, but hitherto, for cost and efficiency reasons, ie, low selectivity of the separation process between CO 2 and, for example, N 2 , are unsuitable for applications in large plants.
  • CO 2 carbon dioxide
  • the equilibrium of reaction (2) is at low temperatures and high surface concentrations of NH 3 on the right side of the reaction equation, but at high temperatures or low surface concentrations of NH 3 on the left side.
  • the catalyst is regenerated, excluding the Abga ⁇ ses at a higher temperature in a gas mixture of ⁇ serdampf and CO 2 , wherein CO 2 is selectively released and thus fed to a final separation, but the absorbent is returned to its original state and thereby remains bound to the surface:
  • Reaction (3) represents the inverse of Reaction (1), which is forced by providing excess water vapor and raising the temperature above the window indicated in (Ia). This shifts the equilibrium of the reaction (2) to the left side because isocyanuric acid (HNCO) is constantly eliminated by the hydrolysis reaction (3).
  • the subsequent separation of water vapor and CO 2 can be achieved by condensation by means of suitable pressure and temperature control.
  • Ammonium carbamate (NH 2 CO 2 ⁇ NH 4 + ) can be converted to ammonium carbonate by hydrolysis in aqueous solution or on a suitable catalytic surface even at low temperatures:
  • ammonium carbonate decomposes thermally with an increase in temperature, with elimination of water in NH 3 and CO 2 :
  • Suitable catalysts can be used to ensure that NH 3 remains bound to the surface.
  • the subsequent separation of water vapor and CO 2 can be achieved again by condensation by means of suitable pressure and temperature control.
  • At least two reactors are present.
  • two parallel reactors are alternately charged to adsorb the CO 2 with exhaust gas and the respective Häreak ⁇ tor when the adsorber is largely implemented, taken from the exhaust stream and fed with the brought to the required temperature regeneration gas.
  • the catalyst for example, as a rotatable disc stack, which is arranged so that the catalytic surfaces alternately pass through the adsorption and the regeneration reactor.
  • a substantial part of the CO 2 is separated from exhaust gases in such a form, which allows the subsequent use of CO 2 with little energy consumption in order to come to a sustainable CC ⁇ -Emissionsminderung.
  • catalytic materials preferably oxides and Mi ⁇ mixtures of oxides come into consideration such.
  • B. T1O 2 and V 2 Os, with titanium dioxide z. B. is a suitable hydrolysis catalyst, while V 2 O 5 is favorable for the binding of ammonia to the O- berflache.
  • ion-exchanged zeolites can be used as catalysts, which can also bind ammonia very selectively.
  • the application of the inventive method is msbeson- particular interest in the CO 2 separation ammonia solutions at process temperatures> 10 0 C, since in this case is still present a abhangiger on the temperature ratio of NH 3 in the range of several percent by volume in the separated CO 2, which can not be economically eliminated by conventional methods.
  • FIGS. 4 and 5 show the senso ⁇ k in the case of an alternating function of the reactors according to FIGS. 1 to 3 as adsorption reactor on the one hand or as desorption reactor on the other hand.
  • FIG. 1 while one of the two reactors 10, 10 'serves to adsorb the CO 2 in the CO 2 -containing exhaust gas, the other of the two reactors 10, 10' is discharged, which will be explained in detail below.
  • fluid lines with a number of Venti ⁇ len are necessary as well as a Vorratsbehalter for an absorbent for CO 2 and a unit for separating the CO 2 from Regenerat.
  • the two reactors 10 and 10 'of Figure 1 each have a catalyst bed 11 and 11' on.
  • C ⁇ 2 -containing exhaust gas is supplied via an exhaust pipe 1 and guided via the branch 2 either into the first reactor 10 or via a parallel line 1a with a branch line 2a into the second reactor 10 'connected in parallel.
  • valves V1, V2, V7 and V8 are connected in the lines 1, Ia.
  • the associated control unit is not shown.
  • Each one of the reactors 10, 10 ' is thus in the adsorption onsbet ⁇ eb, while the other reactor is in regeneration mode.
  • a reaction gas mixture which is also referred to as regenerate
  • the line 6 is fed via the line 6 with the parallel line 6a and the branch lines 7 and 7a the two reactors in the alternating operation.
  • the lines 6, 6a valves V3, V4, V5 and V6 connected, the function of which results from the representation of the alternating operation.
  • Via the line 8 C ⁇ 2 -reduced exhaust gas is led away and guided via the line 3 C ⁇ 2 -containing regenerate to the unit 5.
  • the CO 2 separation is carried out by the regenerate, so that here Rei ⁇ nes CO 2 dislocation is carried away.
  • the container for the absorbent is denoted by 4 and via a valve V9 with the fluid circuit in operative connection.
  • the two reactors 10, 10 'in Figure 1 have - as already mentioned - catalyst beds 11 and 11' containing a solid catalyst, the z. B. is formed as a plate catalyst. Alternatively, such a catalyst bed can also be designed as a so-called packed bed.
  • FIG. 2 shows a simplified representation of an alternative arrangement to Figure 1 with reactors 20 and 20 '.
  • the individual valves are not shown here except valve V9.
  • the two reactors 20, 20 ' are connected to each other via a gas-tight lock.
  • plate catalysts 15 arranged rotatably about a vertical axis are present here. Both reactors are connected via a gas-tight lock 30, wherein a fully loaded catalyst half can be brought into the second reactor by rotation for generation by rotation of the catalyst plate assembly and the discharged catalyst plate half is available for reloading.
  • inventions include plate reactors coated with catalysts, in particular those with moving plates or other structures having a large specific surface, in which the plates are circulated in a discharge manner from the loading area (flue gas, CO 2 gas stream) via a lock system into the discharge area CÜ 2 separation and back to the loading area.
  • the invention defined by the protective claim also includes arrangements in which the gas stream to be purified is passed through a fluidised bed reactor, whereby in particular small particles and those with a high specific surface, The loaded particles are continuously removed from the loading area, fed to a desorption area and then recirculated back into the adsorption reactor.
  • the gas stream to be purified is passed through a "shower” of catalyst-coated particles with a high specific surface in a countercurrent process ("trickle reactor”), the loaded particles likewise being taken off continuously, regenerated and discharged Rieselreaktor be fed back.
  • reactors 30 and 30 ' are shown, which operate in countercurrent flow. Both reactors 30, 30 'have catalyst plates 31 and 31', which are each designed as a bed of catalytic particles. Both reactors 30 and 30 'are connected at their ends by a gas-tight lock 32 and 32', respectively.
  • the device operates according to Figure 3 according to Figure 2. It is essential here, however, that the CO 2 -containing exhaust gas is introduced via line 1 into the reactor 30 and flows there in countercurrent to the catalyst particles. Correspondingly, conversely, the regenerate is introduced into the reactor 30 ', in which case the catalyst particles in turn flow in countercurrent according to the arrow. In practice, a flow pump is used for this purpose, which is not shown in detail in FIG.
  • the Senso ⁇ k one hand, and the signal processing are not included in the examples of Figures 1 to 3. In the way It is similar for all three examples according to FIGS. 1 to 3 and is explained in detail with reference to FIGS. 4 and 5.
  • an adsorption reactor is referred to as 40.
  • a valve VlO For the flue gas supply via a line 41 is a valve VlO and for the gas discharge at the outlet of the reactor via the line 49, a valve VIl is present.
  • a temperature sensor 42 and a gas sensor 43 for the CO 2 concentration are located on the input side.
  • Another gas sensor 44 for the CO 2 concentration is present on the downstream side. It is therefore essential that the concentrations c (CO 2 ) at the input on the one hand and on the output on the other hand can be measured and correlated with the temperature T according to a thermally activated process. From the decrease of the CO 2 concentration at a certain temperature T, the adsorption capacity of the adsorber can be determined. When the adsorption capacity falls below a certain limit, regeneration is initiated.
  • a desorption reactor 50 is shown, the input lines 51, 51a and an output line 59 has ⁇ . Again, there are valves V12 and V13 in the inlet and outlet, and further in the supply line 51a, there is a valve V14 for the supply of an absorbent.
  • a sensor 52 for the temperature T and at the output a sensor 53 for the concentration c (Abs) of the absorbent is present at the entrance.
  • the signals for the concentrations on the one hand and the temperatures on the other hand are processed in a control device not described in detail, for example a known microprocessor control unit.
  • Control is that the adsorption capacity of the catalytic material for CO 2 , which is determined from current CO 2 measurements on the adsorption reactor, by storing Absorbent on the catalytic surface in rea ⁇ chender manner is maintained.
  • valve V12 is closed to stop the supply of Desorbergasgemisch.
  • valve V14 is opened to supply absorbent (eg, ammonia).
  • absorbent eg, ammonia
  • valve V13 is closed to a slip of the Absorptionsmitteis to vermei ⁇ .
  • valve V14 is closed.
  • the devices with two reactors described with reference to the figures can advantageously be used for the separation of CO 2 from CO 2 -containing exhaust gases.
  • the following process steps take place:
  • the CO 2 is converted by means of chemical reactions with the NH 3 into a stable compound likewise bound to the catalyst surface.
  • This temperature is designated T x .
  • the so loaded with CO2 catalyst is at a second process temperature, which is higher than the first process temperature, a Coulomb, consisting of CO 2 and water vapor (H 2 O) exposed. This temperature is measured with T 2 draws (T 2 > T x ). At this temperature, the compound decomposes from CO 2 and NH 3 , the CO 2 is released into the Spulgasstrom, while the NH 3 remains attached to the surface of the catalyst.
  • the enriched with CO 2 Spulgasstrom is überbowt in the other reactor and there to a temperature which is niedri ⁇ ger than the first process temperature, cooled. This temperature is T 3 denotes (T 3 ⁇ Ti). At this temperature, the water is condensed and discharged.
  • an oxidic catalyst is advantageously used as adsorber.
  • the catalyst consists for example of titanium oxide (TiO 2 ) or a mixture of
  • Titanium oxide TiO 2
  • another metal oxide in particular doped with vanadium oxide (V 2 O 5 ).
  • He can also be one ion-exchanged zeolites exist.

Abstract

Adsorptionsverfahren zum Abtrennen von Kohlendioxid (CO2) aus Rauchgasen sind bekannt. Gemäss der Erfindung wird das CO2 an einem Adsorber angelagert und erfolgt eine Adsorptionsreaktion mit Ammoniak als chemischem Absorptionsmittel, wobei das CO2 aus dem Abgas mittels einer heterogenen katalytischen Reaktion mit dem Ammoniak an dessen katalytischer Oberfläche gebunden wird. Bei der zugehörigen Vorrichtung sind wenigstens zwei Reaktoren (10, 10', 20, 20'; 30, 30') vorhanden, die im Wechselbetrieb zur Adsorption von CO2 einerseits und zur Regeneration des Absorptionsmittels andererseits umschaltbar sind.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Abtrennung von Kohlendioxid aus Rauchgasen und zugehörige Vorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Abtrennung von Kohlendioxid (CO2) aus Rauchgasen unter Anwendung eines Adsorptionsverfahrens, bei dem das CO2 an einem Adsorber angelagert wird. Daneben bezieht sich die Erfindung auf eine zugehörige Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens.
Die Reduzierung der Emission des Treibhausgases Kohlenstoffdioxid (CO2) von Kraftwerken und industriellen Anlagen kann durch Einsatz kohlenstoffarmer Brennstoffe erreicht werden.
Letzteres ist jedoch für bestehende Anlagen, die auf die Verwendung kohlenstoffreicher Brennstoffe ausgelegt sind, wie insbesondere Braunkohlenkraftwerke, keine Losung. Hier sind Trennverfahren erforderlich, die das CO2 z. B. aus dem Rauch- gas bzw. dem Abgas entfernen.
Als Rauchgase werden alle beim Verbrennungsprozess anfallenden Gase bezeichnet, wobei nachfolgend durchweg von Abgas ge¬ sprochen wird.
Die Beseitigung von CO2 aus Abgas kann durch physikalische oder/oder chemische Bindung im Volumen („Absorption") oder durch Anlagerung an aktive Oberflachen („Adsorption") erfolgen .
Bei der physikalischen oder chemischen Absorption handelt es sich in beiden Fallen um Mehrschritt-Prozesse, bei denen das Cθ2-haltige Abgas mit einem physikalischen oder chemischen Absorber in Kontakt gebracht wird, bis dieser vollständig mit CO2 beladen ist. Danach muss der Absorber entladen werden, wobei das CO2 in Gegenwart eines Spulgases freigesetzt und schließlich von diesem getrennt wird. Potentielle Probleme dabei sind der Schlupf der für die Bin¬ dung erforderlichen Substanz, d.h. des Absorbers, die Tren¬ nung des CO2 vom Spulgas in einer Form, die die weitere Verwendung des CO2 erlaubt, und ggf. der hohe Energieaufwand für die Regeneration, besonders im Falle chemischer Bindung.
Kürzlich wurde die Bindung von CO2 mittels Ammoniak vorgeschlagen, ein Verfahren, das seit langem aus der Ammoniak- Synthese bekannt ist (siehe Parrish, Roger Warren: „Process for manufacture of ammonia", EP 0247 220 Bl und die darin zi¬ tierte Schrift Uhde, Georg Friedrich: „Method of separating ammonia from gases and mixtures of gases containing ammonia", US 1 745 730 A) , wobei im Falle der Abtrennung von CO2 aus Abgas Ammoniak-Schlupf auftreten kann und außerdem die Tren- nung von CO2 und NH3, das als Ammoniumcarbonat oder Ammonium- hydrogencarbonat gebunden vorliegt, Probleme bereitet.
Alternativ kann mit Adsorbern gearbeitet werden, an die das CO2 in einem ersten Prozessschritt z. B. bei niedriger Tempe- ratur oder hohem Druck angelagert und in einem zweiten Prozessschritt bei hoher Temperatur oder niedrigem Druck desor- biert wird (sog. „pressure swing adsorption" bzw. „temperatu- re swmg adsorption") . Es liegt hier ein Wirkungsgradproblem vor, weil die Adsorptionskapazitat deutlich kleiner als die Kapazität von Absorbern ist, wobei ein hoher Energiebedarf entsteht, um Temperatur- und Druckzyklen durchfahren zu können .
In der DE 1 911 670 A wird ein Verfahren zur Reinigung von Gasen, die saure Komponenten wie CO2 enthalten, beschrieben, wobei hier ebenso wie in den folgenden drei Schriften die Weiterverwendung des gereinigten Gases primäres Ziel ist und nicht die Weiterverwendung des an einem Adsorber gebunden Gases. Aus der JP 04-022415 ist die Abtrennung von CO2 aus Pro- zessgasen für die Halbleiterindustrie mittels Adsorption an mit Ammoniak beladenen Zeolithen bekannt, wobei das CO2 durch Reaktion mit dem Ammoniak bei Umgebungstemperatur chemisch gebunden bleibt. Die Abtrennung von CO2 aus Abgasen, z. B. von thermischen Kraftwerken, durch Carbonatbildung bei Tempe¬ raturen zwischen 6000C bis 8000C, ist in der JP 10-272336 A angegeben. Schließlich wird in der Veröffentlichung aus "Ap- plied Surface Science", Vol. 225, No. 1-4, p. 235-242 (2004) aufgezeigt, dass eine Praparation von Aktivkohle mittels Am¬ moniak zur verbesserten Bindung von CO2 fuhrt. In keinem der Falle ist ein Verfahren offenbart, mit dem das aus dem zu reinigenden Gas entfernte CO2 für die weitere Nutzung oder Deponierung mit vertretbarem Energie-Aufwand aufbereitet wer¬ den kann.
Daneben sind Membranverfahren zur Abtrennung von CO2 möglich, die bisher aber aus Kosten- und Wirkungsgradgrunden, d.h. ge- πnger Selektivität des Trennprozesses zwischen CO2 und beispielsweise N2, für Anwendungen in großen Anlagen wenig geeignet sind.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbesser- tes Verfahren zur großtechnischen Emissionsminderung von Kohlendioxid (CO2) vorzuschlagen und eine zugehörige Vorrichtung zu schaffen. Dabei soll das CO2 aus den Abgasen so abgetrennt werden, dass die nachfolgende Verwendung zur Deponierung des CO2 möglich wird.
Die Aufgabe ist bezüglich des Verfahrens durch die Maßnahmen des Patentanspruches 1 gelost, wobei sich die Erfindung als Abfolge einzelner Prozessschritte ergibt. Eine zugehörige Vorrichtung ist Gegenstand des Patentanspruches 19. Weiter- bildungen des Verfahrens und der zugehörigen Vorrichtung ergeben sich aus den jeweils abhangigen Ansprüchen.
Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, die Bindung von CO2 aus Abgas in einem Adsorptionsreaktor mittels einer heteroge- nen katalytischen Reaktion mit Ammoniak als chemischen Absorber durchzufuhren, der an die katalytische Oberflache gebunden ist. Dabei wird der Prozess bei niedriger Temperatur T gefuhrt, so dass auch die kohlenstoffhaltigen Reaktionspro- dukte, wie z. B. Isocyansaure (HNCO) und Harnstoff ( (NH2) 2CO), entsprechend nachfolgenden Reaktionsgleichungen an die katalytische Oberflache gebunden werden, wobei die an die katalytische Oberflache gebundenen Moleküle mit einem „s" gekennzeichnet sind:
NH3(S) + CO2 -O- HNCO(s) + H2O (1)
HNCO(s) + NH3(S) <r^ (NH2J2CO(S) (2)
Ein geeignetes Temperaturfenster ist abhangig vom verwendeten Katalysator, insbesondere bei Temperaturen unterhalb von T = 2000C, und betragt bei der Erfindung vorteilhafterweise :
700C < T < 1400C (Ia)
Das Gleichgewicht der Reaktion (2) liegt bei niedrigen Temperaturen und hohen Oberflachenkonzentrationen von NH3 auf der rechten Seite der Reaktionsgleichung, bei hohen Temperaturen oder niedrigen Oberflachenkonzentrationen von NH3 jedoch auf der linken Seite.
Anschließend wird der Katalysator unter Ausschluss des Abga¬ ses bei einer höheren Temperatur in einem Gasgemisch aus Was¬ serdampf und CO2 regeneriert, wobei CO2 selektiv freigesetzt und damit einer endgültigen Abtrennung zugeführt wird, das Absorptionsmittel jedoch in den ursprünglichen Zustand zurückversetzt wird und dabei an die Oberflache gebunden bleibt:
HNCO (s) + H2O → NH3(s) + CO2 (3)
Reaktion (3) stellt die Umkehrung der Reaktion (1) dar, die dadurch erzwungen wird, dass Wasserdampf im Uberschuss zur Verfugung gestellt und die Temperatur so angehoben wird, dass sie oberhalb des in (Ia) angegebenen Fensters liegt. Dadurch wird das Gleichgewicht der Reaktion (2) auf die linke Seite verschoben, weil Isocyansaure (HNCO) standig durch die Hydrolysereaktion (3) beseitigt wird. Die nachfolgende Trennung von Wasserdampf und CO2 kann durch Kondensation mittels geeigneter Druck- und Temperatursteuerung erreicht werden.
Alternative Reaktionsmechanismen, die z. B. zur Bildung von Ammoniumcarbamat NH2CO2 NH4+ fuhren, sind bei Wahl geeigneter Reaktionsparameter (niedrige Temperatur) und Katalysatoren ebenfalls darstellbar:
2 NH3(S) + CO2 → NH2CO2 ~NH4+(s) (4)
Ammoniumcarbamat (NH2CO2 ~NH4+) kann durch Hydrolyse in wassπ- ger Losung oder an einer geeigneten katalytischen Oberflache schon bei niedrigen Temperaturen zu Ammoniumcarbonat umgesetzt werden:
NH2CO2 "NH4+(s) + H2O → (NH4) 2CO3 (5)
Das Ammoniumcarbonat zerfallt bei Temperaturerhöhung thermisch unter Abspaltung von Wasser in NH3 und CO2:
(NH4) 2CO3 → 2 NH3(S) + CO2 + H2O (6)
Durch geeignete Katalysatoren kann dafür gesorgt werden, dass NH3 an der Oberflache gebunden bleibt. Die nachfolgende Trennung von Wasserdampf und CO2 kann wieder durch Kondensation mittels geeigneter Druck- und Temperatursteuerung erreicht werden.
Bei der erfindungsgemaßen Vorrichtung sind wenigstens zwei Reaktoren vorhanden. Dabei können zur stromungstechnischen Durchfuhrung des oben erläuterten erfindungsgemaßen Verfahrens als unterschiedliche Anordnungen realisiert werden: - Zwei parallele Reaktoren werden wechselweise zur Adsorption des CO2 mit Abgas beschickt und der jeweilige Arbeitsreak¬ tor dann, wenn der Adsorber weitgehend umgesetzt ist, aus dem Abgasstrom genommen und mit dem auf die erforderliche Temperatur gebrachten Regenerationsgas beschickt.
- Je ein Adsorptionsreaktor und ein Regenerationsreaktor lie¬ gen so parallel zueinander, dass der für die Reaktionsfuh- rung erforderliche Katalysator durch eine Gasschleuse vom Adsorptions- in den Regenerationsreaktor und zurück gefuhrt werden kann.
Für Letzteres bietet es sich an, den Katalysator beispielsweise als drehbaren Scheibenstapel auszulegen, der so angeordnet ist, dass die katalytischen Oberflachen abwechselnd den Adsorptions- und den Regenerationsreaktor durchlaufen.
Alternativ dazu ist der Durchfluss von Katalysatorteilchen im Gegenstrom möglich.
Die Vorteile der oben angegebenen Erfindung gegenüber den bisherigen Verfahren, die mit Flüssigkeiten wie Ammoniak in wassπger Losung arbeiten, liegen im Wesentlichen darin, dass durch Wahl geeigneter Katalysatoren mit Bindungsplatzen für NH3 der Ammoniakschlupf stark reduziert werden kann. Außerdem lasst sich die Reaktionskinetik dadurch deutlich selektiver gestalten, so dass die Bildung unerwünschter Nebenprodukte unterdruckt wird, die den Absorber verbrauchen oder zu einer energetisch starken nur mit hohem Energieaufwand losbaren Bindung des CO2 fuhren.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass ein wesentlicher Teil des CO2 aus Abgasen in einer solchen Form abgetrennt wird, die die nachfolgende Verwendung des CO2 mit geringem Energieaufwand ermöglicht, um zu einer nachhaltigen CC^-Emissionsminderung zu kommen . Als katalytische Materialien kommen bevorzugt Oxide und Mi¬ schungen von Oxiden in Frage wie z. B. T1O2 und V2Os, wobei Titandioxid z. B. ein geeigneter Hydrolyse-Katalysator ist, wahrend V2O5 gunstig für die Bindung von Ammoniak an der O- berflache ist. Alternativ können Ionen ausgetauschte Zeolithe als Katalysatoren eingesetzt werden, die Ammoniak ebenfalls sehr selektiv binden können.
Die Anwendung des erfindungsgemaßen Verfahrens ist msbeson- dere interessant bei der CO2-Abtrennung über Ammoniaklösungen bei Prozesstemperaturen > 100C, da in diesem Fall im abgetrennten CO2 noch immer ein von der Temperatur abhangiger Anteil von NH3 im Bereich mehrerer Volumenprozent vorliegt, welcher durch herkömmliche Methoden nicht wirtschaftlich be- seitigt werden kann.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausfuhrungsbei- spielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Patentan- spruchen.
Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung
Figur 1 eine Anordnung zur CO2-Abtrennung von Abgas mit Hilfe eines festen Katalysators und
Figur 2 eine zu Figur 1 alternative Anordnung mit einem drehbar angeordneten Plattenkatalysator,
Figur 3 eine weitere Anordnung mit Katalysatorteilchen sowie die Figuren 4 und 5 die Sensoπk bei einer abwechselnden Funktion der Reaktoren gemäß den Figuren 1 bis 3 als Adsorptionsreaktor einerseits oder als Desorptionsreaktor andererseits .
Nachfolgend werden die beiden Figuren jeweils einzeln be¬ schrieben. Dabei haben die wesentlichen Elemente wie die Reaktoren und Ventile einschließlich der Leitungen, welche die gleiche Funktion beinhalten, die gleichen Bezugszeichen. Bei den Figuren 1 bis 3 sind jeweils zwei identische Reakto¬ ren 10 bzw. 10', 20 bzw. 20' und 30 bzw. 30' vorhanden, die im Wechselbetrieb gefahren werden. D.h. beispielsweise für
Figur 1, wahrend der eine von beiden Reaktoren 10, 10' zur Adsorption des CO2 in dem Cθ2-haltigen Abgas dient, wird der andere der beiden Reaktoren 10, 10' entladen, was weiter unten noch im Einzelnen erläutert wird. Für einen derartigen Wechselbetrieb sind Fluidleitungen mit einer Reihe von Venti¬ len notwendig sowie weiterhin ein Vorratsbehalter für ein Absorptionsmittel für CO2 und eine Einheit zur Abtrennung des CO2 vom Regenerat.
Die beiden Reaktoren 10 und 10' der Figur 1 weisen jeweils ein Katalysatorbett 11 bzw. 11' auf. Über eine Abgasleitung 1 wird Cθ2-haltiges Abgas zugeführt und über den Abzweig 2 entweder in den ersten Reaktor 10 oder über eine Parallelleitung Ia mit Abzweigleitung 2a in den parallel geschalteten zweiten Reaktor 10' gefuhrt. Für diesen Zweck sind in die Leitungen 1, Ia Ventile Vl, V2, V7 und V8 geschaltet. Die zugehörige Steuereinheit ist nicht dargestellt.
Jeweils der eine der Reaktoren 10, 10' ist also im Adsorpti- onsbetπeb, wahrend der andere Reaktor im Regenerationsbetrieb ist. Dazu werden von der anderen Seite der Reaktoren ein Reaktionsgasgemisch, das auch als Regenerat bezeichnet wird, über die Leitung 6 mit der Parallelleitung 6a und den Abzweigleitungen 7 bzw. 7a den beiden Reaktoren im Wechselbe- trieb zugeführt. Dafür sind m den Leitungen 6, 6a Ventile V3, V4, V5 und V6 geschaltet, deren Funktion sich aus der Darstellung des Wechselbetriebes ergibt. Über die Leitung 8 wird Cθ2-reduziertes Abgas weggeführt und über die Leitung 3 Cθ2-haltiges Regenerat zur Einheit 5 gefuhrt. In der Einheit 5 erfolgt die CO2-Abtrennung vom Regenerat, so dass hier rei¬ nes Cθ2-Entlagerung weggeführt wird. Der Behalter für das Absorptionsmittel ist mit 4 bezeichnet und über ein Ventil V9 mit dem Fluidkreislauf in Wirkverbindung. Die beiden Reaktoren 10, 10' in Figur 1 haben - wie bereits erwähnt - Katalysatorbetten 11 und 11', die einen festen Katalysator enthalten, der z. B. als Plattenkatalysator ausge- bildet ist. Alternativ kann ein solches Katalysatorbett auch als so genanntes Schuttbett („packed bed") ausgebildet sein.
Figur 2 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer zu Figur 1 alternativen Anordnung mit Reaktoren 20 bzw. 20'. Die einzel- nen Ventile sind hier bis auf Ventil V9 nicht dargestellt. Die beiden Reaktoren 20, 20' sind dabei über eine gasdichte Schleuse miteinander verbunden. Statt der Katalysatorbetten aus Figur 1 sind hier um eine Vertikalachse drehbar angeordnete Plattenkatalysatoren 15 vorhanden. Beide Reaktoren sind über eine gasdichte Schleuse 30 verbunden, wobei durch Drehung der Katalysatorplattenanordnung jeweils eine voll bela- dene Katalysatorhalfte durch Drehung zur Generierung in den zweiten Reaktor gebracht werden kann und die entladene Kata- lysatorplattenhalfte zur Neubeladung zur Verfugung steht. An- sonsten ist das Wechselprinzip mit Zufuhrung eines Regenerationsgasgemisches („Regenerat") einerseits und Abtrennung (CO2) andererseits aus dem Abgas identisch. Wesentlich ist in beiden Fallen, dass dem Regenerator nach der Cθ2~Abtrennung geregelt Absorptionsmittel zugesetzt werden können, um einen im praktischen Betrieb nicht vermeidbaren Schwund an Regene- rationsmittel auszugleichen.
Andere erfmdungsgemaße Ausfuhrungsformen umfassen mit Katalysatoren beschichtete Plattenreaktoren, insbesondere solche mit bewegten Platten oder anderen Strukturen mit großer spezifischer Oberflache, bei denen die Platten in einer umlaufenden Art und Weise vom Beladungsbereich (Rauchgas-, CO2- Gasstrom) über ein Schleusensystem in den Entladungsbereich zur CÜ2-Abtrennung und zurück in den Beladungsbereich trans- portiert werden. In Abweichung zu den Figuren 1 und 2 umfasst die anhand des Schutzbegehrens definierte Erfindung auch Anordnungen, bei denen der zu reinigende Gasstrom durch ein Fließbett kleiner Katalysatorpartikel („fluidized bed reactor") geleitet wird, wobei insbesondere kleine Partikel und solche mit hoher spezifischer Oberflache, z. B. poröse Partikel, vorteilhaft sind. Die beladenen Partikel werden kontinuierlich dem BeIa- dungsbereich entnommen, einem Desorptionsbereich zugeführt und anschließen wieder in den Adsorptionsreaktor zuruckge- fuhrt.
In der vereinfachten Darstellung gemäß Figur 3 wird in einer weiteren Anordnung der zu reinigende Gasstrom im Gegenstrom- verfahren durch eine „Dusche" aus Katalysatorbeschichteten Partikeln mit hoher spezifischer Oberflache gefuhrt („Rieselreaktor") , wobei die beladenen Partikel ebenfalls kontinuierlich entnommen, regeneriert und dem Rieselreaktor wieder zugeführt werden.
In der Figur 3 sind dazu zwei Reaktoren 30 und 30' dargestellt, die im Gegenstrompπnzip arbeiten. Dabei haben beide Reaktoren 30, 30' Katalysatorplatten 31 bzw. 31', welche jeweils als Schuttung katalytischer Teilchen ausgeführt sind. Beide Reaktoren 30 und 30' sind an ihren Enden jeweils durch eine gasdichte Schleuse 32 bzw. 32' verbunden.
Ansonsten arbeitet die Vorrichtung gemäß Figur 3 entsprechend Figur 2. Wesentlich ist aber hier, dass das Cθ2-haltige Abgas über die Leitung 1 in den Reaktor 30 eingebracht wird und dort im Gegenstrom zu den Katalysatorteilchen strömt. Entsprechend umgekehrt wird das Regenerat in den Reaktor 30' eingebracht, wobei hier die Katalysatorteilchen wiederum im Gegenstrom entsprechend dem Pfeil strömen. In der Praxis wird dafür eine Durchflusspumpe eingesetzt, welche in der Figur 3 nicht im Einzelnen dargestellt ist.
Die Sensoπk einerseits sowie die Signalverarbeitung sind in den Beispielen der Figuren 1 bis 3 nicht enthalten. Im We- sentlichen ist sie für alle drei Beispiele gemäß den Figuren 1 bis 3 gleich und wird im Einzelnen anhand der Figuren 4 und 5 verdeutlicht.
In Figur 4 ist ein Adsorptionsreaktor pauschal mit 40 bezeichnet. Für die Rauchgaszufuhr über eine Leitung 41 ist ein Ventil VlO und für die Gasableitung am Ausgang des Reaktors über die Leitung 49 ist ein Ventil VIl vorhanden. Im Adsorptionsreaktor 40 befinden sich auf der Eingangsseite ein Tem- peratursensor 42 sowie ein Gassensor 43 für die Cθ2-Konzen- tration. Em weiterer Gassensor 44 für die Cθ2-Konzentration ist auf der Abgangsseite vorhanden. Wesentlich ist also, dass die Konzentrationen c (CO2) am Eingang einerseits und am Ausgang andererseits gemessen werden können und entsprechend ei- nem thermisch aktivierten Prozess mit der Temperatur T korreliert sind. Aus der Abnahme der Cθ2-Konzentration bei einer bestimmten Temperatur T kann die Adsorptionskapazitat des Ad- sorbers bestimmt werden. Bei Abnahme der Adsorptionskapazitat unter einen bestimmten Grenzwert wird eine Regeneration ein- geleitet.
In der Figur 5 ist ein Desorptionsreaktor 50 dargestellt, der Eingangsleitungen 51, 51a und eine Ausgangsleitung 59 auf¬ weist. Es sind wiederum Ventile V12 und V13 am Eingang und am Ausgang vorhanden, sowie weiterhin in der Zufuhrleitung 51a ein Ventil V14 für die Zufuhr eines Absorptionsmittels vorhanden.
Im Desorptionsreaktor 50 ist am Eingang ein Sensor 52 für die Temperatur T und am Ausgang ein Sensor 53 für die Konzentration c (Abs) des Absorptionsmittels vorhanden. Die Signale für die Konzentrationen einerseits und die Temperaturen andererseits werden in einer nicht im Einzelnen beschriebenen Steuervorrichtung, beispielsweise einer bekannten Mikroprozessor- Steuereinheit, verarbeitet. Wesentliches Kriterium für die
Steuerung ist dabei, dass die Adsorptionskapazitat des kata- lytischen Materials für CO2, die aus aktuellen CO2-Messwerten am Adsorptionsreaktor bestimmt wird, durch Speicherung von Absorptionsmittel auf der katalytischen Oberflache in hinrei¬ chender Weise aufrechterhalten wird. Dafür wird Ventil V12 geschlossen, um die Zufuhr von Desorbergasgemisch zu stoppen. Dann wird Ventil V14 geöffnet, um Absorptionsmittel (z. B. Ammoniak) zuzuführen. Kurze Zeit darauf wird Ventil V13 geschlossen, um einen Schlupf des Absorptionsmitteis zu vermei¬ den. Sobald der Sensor 53 in Ausgangsbereich des Desorptions- reaktors 50 Absorptionsmittelkonzentrationen oberhalb eines ersten Grenzwertes nachweist, wird Ventil V14 geschlossen.
Wahrend des bestimmungsgemaßen Betriebs der Vorrichtung werden Temperatur T und Absorptionsmittelkonzentration c(Abs) sensorisch überwacht: Mit sinkender Temperatur T steigt bei einem intakten Katalysator die Speicherkapazität für das Ab- sorptionsmittel, so dass die Konzentration c(Abs) des noch in Gasphase befindlichen Absorptionsmitteis nach kurzer Wartezeit unter einen als unbedenklich eingestuften, zweiten Grenzwert fallt und der Reaktor bzw. der mit Absorptionsmit¬ tel beladene Katalysator wieder in Betrieb genommen werden kann. Abweichungen von diesem Verhalten geben Hinweise auf eine Schädigung des Katalysators entweder durch mechanische, thermische oder auch chemische Einflüsse, wobei gegebenen¬ falls eine Wartung des Systems vorgenommen werden kann.
Die anhand der Figuren beschriebenen Vorrichtungen mit zwei Reaktoren können vorteilhafterweise zur Abtrennung von CO2 aus Cθ2-haltigen Abgasen eingesetzt werden. Dabei erfolgen insbesondere folgende Prozessschritte:
- Das CO2-haltige Abgas wird über einen Katalysator geleitet, an dessen Aktivzentren NH3 angelagert ist.
- Das CO2 wird bei einer ersten Prozesstemperatur durch che¬ mische Reaktionen mit dem NH3 in eine stabile, ebenfalls an die Katalysatoroberflache gebundene Verbindung überfuhrt. Diese Temperatur wird mit Tx bezeichnet. - Der so mit CO2 beladene Katalysator wird bei einer zweiten Prozesstemperatur, die hoher ist als die erste Prozesstemperatur, einem Spulgasstrom, bestehend aus CO2 und Wasserdampf (H2O), ausgesetzt. Diese Temperatur wird mit T2 be- zeichnet (T2 > Tx) . Bei dieser Temperatur zersetzt sich die Verbindung aus CO2 und NH3, das CO2 wird in den Spulgasstrom abgegeben wird, wahrend das NH3 an der Oberflache des Katalysators angelagert bleibt. - Der mit CO2 angereicherte Spulgasstrom wird in den weiteren Reaktor überfuhrt und dort auf eine Temperatur, die niedri¬ ger ist als die erste Prozesstemperatur, abgekühlt. Diese Temperatur wird mit T3 bezeichnet (T3 < Ti) . Bei dieser Temperatur wird das Wasser kondensiert und ausgeschleust.
Durch diese Temperaturfuhrung kann das reine, trockene CO2 dann über der Wasseroberflache abgepumpt und einer weiteren Verwendung zugeführt werden.
Insgesamt kann festgehalten werden, dass mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren sowie mit den zu dessen Umsetzung geschaffenen Vorrichtungen die Abtrennung von CO2 insbesondere aus Rauchgasen und im Prinzip aus Cθ2-haltigenAbgasen aller Art in einer Art und Weise erfolgt. Damit wird eine Minderung der Cθ2-Emission von klimaschadlichen Treibhausgasen ermöglicht. Wesentlich ist dabei, dass das CO2 am Ende des angegebenen Prozesses in nahezu reiner Form vorliegt, damit es z. B. für eine Lagerung in Erdgas- oder Erdölfeldern bei gleich¬ zeitiger Erhöhung der Fordermenge ( sog. „enhanced oil reco- very", „enhanced gas recovery") komprimiert werden kann. Von nebengeordneter Bedeutung hingegen ist die Vollständigkeit der Abtrennung des CO2 aus dem Rauchgas: Ein Rest von 10 % des ursprunglichen Cθ2-Gehaltes kann ohne weiteres im Rauchgas verbleiben, wenn dadurch z. B. der energetische Aufwand für die Abtrennung klein gehalten werden kann gegen den energetischen Umsatz der Anlage, die das Rauchgas emittiert.
Bei der Anlage wird als Adsorber vorteilhafterweise ein oxidischer Katalysator eingesetzt. Der Katalysator besteht dabei beispielsweise aus Titanoxid (TiO2) oder einer Mischung von
Titanoxid (TiO2) und mit einem weiteren Metalloxid, insbesondere dotiert mit Vanadiumoxid (V2O5) . Er kann auch aus einem ionenausgetauschten Zeolithen bestehen.
Das angestrebte Ziel, Kohlendioxid (CO2) am Ende des erfin- dungsgemaßen Prozesses in reiner Form zwecks weiterer Verwen- düng bzw. Entsorgung darstellen zu können, kann nunmehr m effizienter Weise erreicht werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Abtrennung von Kohlendioxid (CO2) aus Abgasen durch heterogene katalytische Reaktionen des Kohlendioxid (CO2) mit Ammoniak (NH3) , mit der Abfolge folgender Prozessschritte:
- Das Cθ2-haltige Abgas wird über einen Katalysator geleitet, an dessen Aktivzentren NH3 angelagert ist,
- dabei wird das CO2 bei einer ersten Prozesstemperatur (Ti) durch chemische Reaktionen mit dem NH3 in eine stabile, e- benfalls an die Katalysatoroberflache gebundene Verbindung überfuhrt,
- nachfolgend wird der so mit CO2 beladene Katalysator bei einer zweiten Prozesstemperatur, die hoher ist als die ers- te Prozesstemperatur (T2 > Ti) , einem Spulgasstrom, bestehend aus CO2 und Wasserdampf (H2O) , ausgesetzt, wobei sich die Verbindung aus CO2 und NH3 zersetzt, das CO2 in den Spulgasstrom abgegeben wird, das NH3 jedoch an der Oberflache des Katalysators angelagert bleibt, - anschließend wird der mit CO2 angereicherte Spulgasstrom in einen weiteren Reaktor überfuhrt und dort auf eine Temperatur, die niedriger ist als die erste Prozesstemperatur (T3 < Ti) , abgekühlt, wobei das Wasser kondensiert und aus¬ geschleust wird, - abschließend wird das reine, trockene CO2 über der Wasseroberflache abgepumpt und einer weiteren Verwendung zugeführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Prozesstemperatur bei Temperaturen unterhalb von
2000C gewählt wird, so dass auch kohlenstoffhaltige Reakti¬ onsprodukte, wie beispielsweise Isocyansaure (HNCO) und Harnstoff ( (NH2) 2CO), an die katalytische Oberflache gebunden werden .
3. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Prozesstemperatur im Bereich von 700C bis 1400C liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bindung an die katalytische Oberflache ge- maß folgender Reaktionsgleichungen erfolgt
NH3(S) + CO2 O HNCO(s) + H2O (1)
HNCO(s) + NH3(S) <r^ (NHz)2CO(S) (2),
wobei s an die Oberflache des katalytischen Adsorbers gebun¬ dene Moleküle kennzeichnet.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgieichgewicht bei niedrigen Temperaturen und ho- hen Oberflachenkonzentrationen von NH3 zur Bildung von Harnstoff gemäß Gleichung (2) fuhrt, bei hohen Temperaturen oder niedrigen Oberflachenkonzentrationen von NH3 hingegen von Gleichung (1) bestimmt wird und zur Freisetzung von CO2 fuhrt.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorptionsmittel bei der CO2-Freisetzung unter Nutzung von Wasserdampf in den ursprunglichen Zustand zurückversetzt wird gemäß
(NH2) 2CO → NH3(S) + HNCO (s) (2a)
HNCO (s) + H2O → NH3 (s) + CO2 (3)
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Trennung von Wasserdampf und CO2 durch Kondensation eine kombinierte Druck- und Temperatursteuerung eingesetzt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alternative Reaktionsmechanismen zur
Bindung von CO2 genutzt werden, die z. B. zur Bildung von Ammoniumkarbonat (NH2CO2-NH4 +) entsprechend 2 NH3 ( S ) + CO2 → NH2CO2 "NH4+ ( s ) ( 4 !
fuhren .
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzerchnet, dass das Ammoniumkarbonat durch Hydrolyse in wassπger Losung und/oder einer geeigneten katalytischen Oberflache bei niedrigen Temperaturen zu Ammoniumkarbonat entsprechend
NH2CO2 ~NH4+(s) + H2O → (NH4) 2CO3 (5)
umgesetzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ammoniumkarbonat thermisch unter Abspaltung von Wasser in
NH3 und CO2 entsprechend
(NH4) 2CO3 → 2 NH3(S) + CO2 + H2O (6)
zersetzt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur stromungstechnischen Realisie¬ rung zwei parallel geschaltete Reaktoren verwendet werden, die wechselweise zur Adsorption des CO2 mit Abgas beschickt werden, und dann, wenn der Adsorber weitgehend beladen ist, aus dem Abgasstrom genommen werden und zur Regeneration mit Desorbergasgemisch, das sich auf der erforderlichen Temperatur befindet, beschickt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass je ein Adsorptionsreaktor und ein Regenerationsreaktor, die parallel zueinander geschaltet sind, verwendet werden, wobei der für die Reaktionsfuhrung erforderliche Katalysator kontinuierlich durch eine Gasschleuse vom Adsorptions- in den Desorptionsreaktor und zurückgeführt werden kann.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Katalysator ein drehbarer Scheibenstapel verwendet wird, der so angeordnet ist, so dass die katalytischen Oberflachen abwechselnd den Adsorptions- und den Desorptionsreaktor durchlaufen.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator als Schuttung kleiner Teilchen großer Oberflache vorliegt, die dem Adsorptionsreaktor am Gasauslass kontinuierlich zugeführt, auf dem Weg durch den Adsorptions¬ reaktor mit CO2 beladen wird, und dem Adsorptionsreaktor am Gaseinlass über eine Gasschleuse wieder entnommen und der Regeneration durch Desorption von CO2 zugeführt wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorptionskapazitat des katalytischen Materials für CO2 durch einen weiteren, zusatzlichen Regenerationsprozess aufrechterhalten wird, bei dem Am¬ moniak auf der katalytischen Oberflache gespeichert wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorptionskapazitat des katalytischen Materials für CO2 durch einen Sensor überwacht wird.
17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Beladung des Katalysators mit Absorptionsmittel in einem separaten Prozessschritt im Anschluss an eine C02-Desorption erfolgt, wobei durch eine geeignete Ventilsteuerung zuerst die Spulgaszufuhr gestoppt, dann die Zufuhr von Absorptions- mittel gestartet, bei Erreichen der Beladungsgrenze wieder gestoppt und nachfolgend der Reaktor durch Schließen der aus- gangsseitigen Ventile vollständig vom Gaskreislauf getrennt wird, wobei das Erreichen der Beladungsgrenze durch einen ausgangsseitigen Gassensor für das Absorptionsmittel detek- tiert wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere zeitliche Konzentrationsverlauf des Absorptions- mittels in der Gasphase sensorisch erfasst und zur Beurtei¬ lung der Integrität des katalytischen Adsorbers herangezogen wird.
19. Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 18, mit Reaktoren zur wahl¬ weise Verwendung als Adsorber oder Desorber von CO2, gekennzeichnet durch
- wenigstens einen ersten Reaktor (10, 20, 30) zur katalyti- sehen Adsorption von CO2 in einem Adsorber und
- wenigstens einen zweiten Reaktor (10', 20', 30') zur De- sorption des CO2 vom Adsorber mittels eines Desorptionsgasge- misches, und
- Mitteln zur Wegfuhrung des Desorbats, - wobei der Adsorber ein mit Absorptionsmittel beladener katalytischen Adsorber mit hoher Selektivität für die CO2- Adsorptionsreaktion (11, 21, 31) ist,
- und durch Steuermittel für die Steuerung der katalytischen Adsorption des CO2 aus einem CO2-haltigen Abgas im wenigstens ersten Reaktor (10, 20, 30) und für die Steuerung der Desorp- tion des CO2 vom katalytischen Adsorber im wenigstens zweiten Reaktor (10' , 20' , 30' ).
20. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Steuerung der Gasflusse vorhanden sind, mit denen die Reaktoren (10, 10') jeweils im Wechselbetrieb zwischen Adsorption und Desorption betrieben werden. (FIGUR 1)
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Zufuhrung eines Absorptionsmittels aus einem Vorratsbehalter (4) vorhanden sind.
22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Sachanspruche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei parallel angeordnete Reak- toren (20, 20') vorhanden sind, die über eine gasdichte
Schleuse (25) und über Katalysatorplatten (15) miteinander verbunden sind. (FIGUR 2)
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatorplatten (15) einen kreisförmigen Grund- πss haben und um eine vertikal zur Gasstromung stehende Achse (I) drehbar sind.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch einen als Schuttung katalytischer Teilchen ausgeführten Katalysator (31), Mittel für die kontinuierliche Zufuhr des mit einem Ab- sorptionsmittel beladenen Katalysators zu wenigstens einem Reaktor (30, 30'), gasdichte Mittel (32, 32') zur kontinuier¬ lichen Entnahme des mit CO2 beladenen Katalysators aus wenigstens einem ersten Reaktor (30) und zu dessen Zufuhr zu wenigstens einem zweiten Reaktor (30') . (FIGUR 3)
25. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass im Adsorptionsreaktor (40) wenigstens ein Temperatursensor (42) im Emlassbereich des Reaktors und zwei CÜ2-Konzen- trationssensoren (43, 44), von denen einer im Emlassbereich und ein anderer im Auslassbereich angeordnet ist, vorhanden sind.
26. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass im Desorptionsreaktor (50) wenigstens ein Gassensor für die Konzentration des Absorptionsmittels und ein Temperatur- sensor (42) vorhanden sind, deren Signale zur Steuerung der
Adsorptionskapazitat durch Beladung mit Absorptionsmittel genutzt werden.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass Ventile (V12,V13) zur Steuerung der Zufuhr von Desorber- gasgemisch und zur Abfuhr des mit CO2 beladenen Desorbats so¬ wie ein Ventil (V14) zur gesteuerten Zufuhr von Absorptionsmittel vorhanden sind, die in Abhängigkeit von den Sensorsignalen gesteuert werden.
28. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Sachanspruche, dadurch gekennzeichnet, dass als Adsorber ein oxidischer Katalysator eingesetzt wird.
29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator aus TiO2 oder einer Mischung von TiO2 und einem weiteren Metalloxid, insbesondere dotiert mit V2O5, besteht.
30. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator aus einem ionenausgetauschten Zeolithen besteht .
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