WO2010105754A1 - Absorberkolonne sowie verfahren für die abtrennung von kohlendioxid aus rauchgasen - Google Patents

Absorberkolonne sowie verfahren für die abtrennung von kohlendioxid aus rauchgasen Download PDF

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    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Definitions

  • the invention relates to an absorber column with a column section for the separation of carbon dioxide from flue gases and a method in which carbon dioxide is washed out of flue gases.
  • a column section is to be understood as meaning a section of an absorber column which serves to bring a gas (eg flue gas) into intensive contact with a liquid (detergent).
  • a gas eg flue gas
  • Examples of column sections are absorber beds and backwash sections.
  • power plants ie industrial installations for providing in particular electrical and partly additional thermal power
  • primary energy is used, which is made available after appropriate conversion as useful energy.
  • gas streams are generated which can not be released to the environment without further purification steps.
  • flue gases eg. As coal, petroleum or natural gas
  • waste gas streams containing environmentally harmful components.
  • an environmentally harmful component is increasingly considered carbon dioxide, which is classified as a harmful gas.
  • Carbon dioxide deposited and fed to another use is to compress the carbon dioxide produced by the combustion of fossil fuels after deposition in suitable deposits, in particular in certain rock strata or salt water-bearing strata, and thus limit carbon dioxide emissions to the atmosphere. This is intended to reduce the climate-damaging effect of this greenhouse gas.
  • the current concepts are referred to in the art as so-called.
  • CCS Carbon Capture and Sequestration
  • Carbon dioxide-containing exhaust gas streams also accumulate in other large-scale Feuerfe ⁇ lagen which are operated with fossil fuels. These include z. As industrial furnaces, steam boilers and similar large-scale thermal plants for power or heat generation.
  • an absorber column For the deposition of carbon dioxide, the pressureless flue gases are introduced into an absorber column, where they with the aid of a detergent -.
  • An absorber column usually comprises at least one absorber bed, which is traversed by the flue gases in countercurrent to the detergent, and which ensures intensive contact of the two media, whereby a higher efficiency of the washing process is achieved.
  • such an absorber bed is designed either as a bed of Kunststoffüll stressesorn or as a packing made of metal.
  • Object of the present invention is to provide an absorber column and a method of the type mentioned, can be separated by the carbon dioxide at lower cost from flue gases than is possible in the prior art.
  • this object is achieved according to the invention by using an absorber column for flue gas scrubbing which comprises a column section which is designed with a plastic packing.
  • the flue gas scrubbing according to the invention can be carried out with a variety of detergents. Preferably, however, it is carried out with an amine-based detergent.
  • the investment costs for a package made of plastic are in a similar order of magnitude as those resulting for a bed of plastic fillers. At the same time, it causes a specific pressure loss, which is similar to that of a metal packing, whereby the absorber column can be inexpensively designed with a small cross-section.
  • FIG. 1 An exemplary embodiment shown schematically in FIG. 1:
  • FIG. 1 shows an absorption column with two absorber beds and one
  • Backwash section is separated in the carbon dioxide-containing flue gas by means of an amine-based detergent.
  • the carbon dioxide-containing flue gas is introduced via line 1 in the lower region of the absorber column A and led from there to the top.
  • the carbon dioxide contained in the flue gas is washed out to more than 90%.
  • amine-based detergent 2 and 3 are trickled over the absorber beds B1 and B2 separated by the chimney tray K1 and directed downwards in countercurrent to the flue gas.
  • a backwashing section B3 is arranged, in which traces of the detergent 2, 3 still remaining in the gas are washed back by means of an auxiliary medium supplied via line 4.
  • the loaded auxiliary medium leaves the absorber column A for further treatment (not shown) via the line 8.
  • the now largely carbon dioxide-free flue gas is finally released as clean gas 5 into the atmosphere, while loaded with carbon dioxide
  • Detergent streams 6 and 7 are withdrawn from the absorber column A and fed to a regeneration (not shown).
  • the three column sections B1, B2 and B3 are made of plastic for cost reasons. Due to their low specific pressure loss They perform the Absorberkolo ⁇ ne with a comparatively small cross section and thus low investment costs.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Absorberkolonne (A) mit einer Kolonnensektion (B1, B2, B3) zur Abtrennung von Kohlendioxid aus Rauchgasen (1) sowie ein Verfahren bei dem Kohlendioxid aus Rauchgasen (1) ausgewaschen wird. Um die Kosten zu minimieren wird die Kolonnensektion (B1, B2, B3) in der Absorberkolonne (A) mit einer aus Kunststoff bestehenden Packung ausgeführt.

Description

Beschreibung
Absorberkolonne sowie Verfahren für die Abtrennung von Kohlendioxid aus
Rauchgasen
Die Erfindung betrifft eine Absorberkolonne mit einer Kolonnensektion zur Abtrennung von Kohlendioxid aus Rauchgasen sowie ein Verfahren bei dem Kohlendioxid aus Rauchgasen ausgewaschen wird.
Unter einer Kolonnensektion ist ein Teilbereich einer Absorberkolonne zu verstehen, der dazu dient, ein Gas (z. B. Rauchgas) mit einer Flüssigkeit (Waschmittel) in intensiven Kontakt zu bringen. Beispiele für Kolonnensektionen sind Absorberbetten und Rückwaschsektionen.
Zur Sicherstellung der Energieversorgung einer Volkswirtschaft sind Kraftwerke, also industrietechnische Anlagen zur Bereitstellung von insbesondere elektrischer und teilweise zusätzlicher thermischer Leistung, unverzichtbar. In solchen Kraftwerken wird Primärenergie eingesetzt, die nach entsprechender Umwandlung als Nutzenergie verfügbar gemacht wird. Dabei fallen in der Regel Gasströme an, die nicht ohne weitere Reinigungsschritte an die Umwelt abgegeben werden können. Insbesondere in kalorischen Kraftwerken, bei denen fossile Brennstoffe, z. B. Kohle, Erdöl oder Erdgas, verbrannt werden, entstehen üblicherweise als Rauchgase bezeichnete Abgasströme, die umweltschädliche Bestandteile enthalten. Als umweltschädlicher Bestandteil wird dabei zunehmend Kohlendioxid betrachtet, welches als klimaschädliches Gas eingestuft wird.
In jüngster Zeit werden neue Kraftwerkskonzepte vorgeschlagen, bei denen
Kohlendioxid abgeschieden und einer weiteren Verwendung zugeführt wird. Ziel dieser neuen Konzepte ist es, das bei der Verbrennung der fossilen Brennstoffe entstehende Kohlendioxid nach Abscheidung in geeigneten Lagerstätten, insbesondere in bestimmten Gesteinsschichten oder Salzwasser führenden Schichten, zu verpressen und somit den Kohlendioxidausstoß zur Atmosphäre zu begrenzen. Dadurch soll die klimaschädliche Wirkung dieses Treibhausgases reduziert werden. Die derzeitigen Konzepte werden in der Fachwelt als sogen. CCS-Technologie (Carbon Capture and Sequestration) bezeichnet. Kohlendioxidhaltige Abgasströme fallen auch bei sonstigen Großfeuerungsaπlagen an, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden. Hierzu zählen z. B. Industrieöfen, Dampfkessel und ähnliche thermische Großanlagen zur Strom- oder Wärmeerzeugung.
Zur Abscheidung des Kohlendioxids werden die drucklosen Rauchgase in eine Absorberkolonne eingeleitet, wo sie mit Hilfe eines Waschmittels - z. B. einer auf Amin basierenden Flüssigkeit - behandelt werden. Eine Absorberkolonne umfasst gewöhnlich wenigstens ein Absorberbett, das von den Rauchgasen im Gegenstrom zum Waschmittel durchströmt wird, und das für einen intensiven Kontakt der beiden Medien sorgt, wodurch eine höhere Effektivität des Waschvorgangs erreicht wird. Nach dem Stand der Technik ist ein derartiges Absorberbett entweder als Schüttung aus Kunststofffüllkörpern oder als Packung aus Metall ausgeführt.
Schüttungen aus Kunststofffüllkörpern sind im Vergleich zu Packungen aus Metall sehr kostengünstig. Dieser Kostenvorteil wird jedoch durch ihren hohen spezifischen Druckverlust relativiert, der dazu zwingt, die Absorberkolonne mit einem größeren Querschnitt auszuführen, als er bei Verwendung von Packung aus Metall erforderlich ist, um die Betriebskosten in Grenzen zu halten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Absorberkolonne sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, durch die Kohlendioxid mit geringeren Kosten aus Rauchgasen abgetrennt werden kann, als dies nach dem Stand der Technik möglich ist.
Die gestellte Aufgabe wird seitens der Absorberkolonne erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kolonnensektion mit einer Packung aus Kunststoff ausgeführt ist.
Verfahrensseitig wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Rauchgaswäsche eine Absorberkolonne eingesetzt wird, die eine Kolonnensektion umfasst, die mit einer Packung aus Kunststoff ausgeführt ist. Die erfindungsgemäße Rauchgaswäsche kann mit einer Vielzahl von Waschmitteln durchgeführt werden. Vorzugsweise wird sie jedoch mit einem auf Amin basierenden Waschmittel durchgeführt.
Die für eine aus Kunststoff bestehende Packung anfallenden Investitionskosten liegen in einer ähnlichen Größenordnung wie diejenigen, die sich für eine Schüttung aus Kunststofffüllkörpern ergeben. Gleichzeitig verursacht sie einen spezifischen Druckverlust, der ähnlich gering ist, wie derjenige einer Packung aus Metall, wodurch die Absorberkolonne kostengünstig mit einem kleinen Querschnitt ausgeführt werden kann.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines in der Figur 1 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden:
Figur 1 zeigt eine Absorptionskolonne mit zwei Absorberbetten und einer
Rückwaschsektion in der kohlendioxidhaltiges Rauchgas mittels eines auf Amin basierenden Waschmittels abgetrennt wird.
Das kohlendioxidhaltige Rauchgas wird über Leitung 1 in den unteren Bereich der Absorberkolonne A eingeleitet und von dort aus nach oben geführt. Hierbei wird das im Rauchgas enthaltene Kohlendioxid zu mehr als 90% ausgewaschen. Dazu wird auf Amin basierendes Waschmittel 2 und 3 über die durch den Kaminboden K1 getrennten Absorberbetten B1 und B2 verrieselt und im Gegenstrom zum Rauchgas nach unten geführt. Oberhalb der beiden Absorberbetten B1 und B2, und durch den Kaminboden K2 von diesen getrennt, ist noch eine Rückwaschsektion B3 angeordnet, in welcher mit Hilfe eines über Leitung 4 zugeführten Hilfsmediums noch im Gas verbliebene Spuren des Waschmittels 2, 3 zurückgewaschen werden. Das beladene Hilfsmedium verlässt die Absorberkolonne A zur weiteren Behandlung (nicht dargestellt) über die Leitung 8. Das nunmehr weitgehend kohlendioxidfreie Rauchgas wird schließlich als Reingas 5 in die Atmosphäre entlassen, während die mit Kohlendioxid beladenen
Waschmittelströme 6 und 7 aus der Absorberkolonne A abgezogen und einer Regenerierung (nicht dargestellt) zugeführt werden.
Die drei Kolonnensektionen B1 , B2 und B3 sind, aus Kostengründen, mit Packungen aus Kunststoff ausgeführt. Durch ihren geringen spezifischen Druckverlust ermöglichen sie es, die Absorberkoloπne mit einem vergleichsweise kleinen Querschnitt und damit niedrigen Investitionskosten auszuführen.

Claims

Patentansprüche
1. Absorberkolonne (A) mit einer Kolonnensektion (B1 ,B2,B3) für die Abtrennung von Kohlendioxid aus Rauchgasen (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Kolonnensektion (B1 ,B2,B3) mit einer Packung aus Kunststoff ausgeführt ist.
2. Verfahren zum Auswaschen von Kohlendioxid aus Rauchgasen (1), dadurch gekennzeichnet, dass zur Rauchgaswäsche eine Absorberkolonne (A) eingesetzt wird, die eine Kolonnensektion (B1 ,B2,B3) umfasst, die mit einer Packung aus Kunststoff ausgeführt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauchgaswäsche mit einem Waschmittel (2,3) auf Aminbasis durchgeführt wird.
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