WO2012017017A1 - Verfahren zum aufbereiten eines wärmeträgermediums eines solarthermischen kraftwerks - Google Patents

Verfahren zum aufbereiten eines wärmeträgermediums eines solarthermischen kraftwerks Download PDF

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WO2012017017A1
WO2012017017A1 PCT/EP2011/063386 EP2011063386W WO2012017017A1 WO 2012017017 A1 WO2012017017 A1 WO 2012017017A1 EP 2011063386 W EP2011063386 W EP 2011063386W WO 2012017017 A1 WO2012017017 A1 WO 2012017017A1
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heat transfer
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low
treatment stage
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Richard LÖHR
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Flagsol Gmbh
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/34—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping with one or more auxiliary substances
    • B01D3/343—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping with one or more auxiliary substances the substance being a gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/10—Vacuum distillation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/143—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column by two or more of a fractionation, separation or rectification step
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S80/20—Working fluids specially adapted for solar heat collectors

Definitions

  • the invention is directed to a method for processing a heat transfer medium of a solar thermal power plant.
  • the invention is directed to a device for processing a heat transfer medium of a solar thermal power plant.
  • thermosensitive medium in particular a synthetic heat transfer oil based on aromatics, such as binuclear (“biphenyls”), dreikernige (“terphenyls”) or diminukernige
  • the decomposed heat transfer medium is disposed of and replaced with new, unused heat transfer medium.
  • it is also known to process the decomposed heat transfer medium with the hitherto known methods are very complicated and with them only a very low yield of treated heat transfer medium is achieved.
  • the decomposed heat transfer medium is first passed through a filter at a high pressure in order to remove the particles from the heat transfer medium.
  • the superheated heat transfer medium is then passed into a container in which the superheated heat transfer medium is expanded to a low pressure and partially evaporated in a type of "flash process."
  • a sump formed at the bottom of the container high-boiling components of the heat transfer medium and particles, However, 50% to 60% of the heat transfer medium is removed and disposed of with the discharge from the sump, and the vaporous heat transfer medium escapes together with the low-boiling ones Shares above the container and is a second container, in which a so-called “quenching process" takes place, fed.
  • the second container there is a substantially lower temperature than in the first container, so that condenses in the second container, the vaporous heat transfer medium and the heat transfer medium circuit is supplied again.
  • the low-boiling components do not condense in the second container, but remain gaseous and are thereby separated from the condensing heat transfer medium and fed to a third container in which there is a lower temperature than in the second container.
  • the so-called “quenching process” also takes place in the third vessel
  • the remaining gaseous low-boiling components are sent for disposal.
  • the filter which is to remove the particles from the heat transfer medium to be treated before entering the first container, generates a high pressure loss.
  • the separation does not work reliably.
  • a large proportion of heat-transfer medium is still present, so that large parts of the heat-transfer medium are also disposed of.
  • the process is uneconomical.
  • no defined pressure and temperature control of the process takes place in the process. Because of these disadvantages and the resulting large inefficiency of the process, the decomposed heat transfer medium is usually not even processed, but replaced by a new heat transfer medium.
  • the object of the invention is therefore to provide a solution by which the treatment of the heat transfer medium of a heat transfer medium circulation of a solar thermal
  • Power plant can be done more economically.
  • this object is achieved in that the treatment takes place in a first treatment stage and / or in a second treatment stage and / or in a third treatment stage, wherein in the first treatment stage, the heat transfer medium to be treated in low-boiling fractions containing Heat transfer medium and in high-boiling fractions and particles containing Heat transfer medium is divided, that in the second treatment stage, the low-boiling fractions are separated from the heat transfer medium, and that in the third treatment stage, the high-boiling fractions and particles are separated from the heat transfer medium.
  • this object is achieved in that the device has a first treatment stage and / or a second treatment stage and / or a third treatment stage, wherein the first
  • Preparation stage a first arrangement for dividing the heat transfer medium to be treated in low-boiling fractions containing heat transfer medium and in high-boiling components and particles containing heat transfer medium
  • the second treatment stage a second arrangement for separating the low-boiling fractions of the heat transfer medium containing the low-boiling fractions and the third
  • Preparation stage has an arrangement for separating the high-boiling components and particles of the high-boiling components and particles containing heat transfer medium.
  • Heat transfer medium of a solar thermal power plant as is possible with the previously known solutions.
  • the solution according to the invention on the one hand no longer provides a filter, but the particles contained in the heat transfer medium together with the high-boiling fractions in two treatment stages, the first treatment stage and the third treatment stage, separated from the heat transfer medium. As a result, high pressure losses are already avoided when entering the heat transfer medium in the preparatory system.
  • the high-boiling fractions and particles are not already disposed of after a first treatment stage, but are fed to a subsequent treatment stage, in this case the third treatment stage, in which the high-boiling fractions are further separated together with the particles from the heat transfer medium be so disposed that a much lower proportion of heat transfer medium in the disposal of high-boiling fractions and particles with.
  • a very reliable separation of low-boiling components and high-boiling components and particles of the heat transfer medium is possible, the efficiency of the treatment over the known methods is substantially improved, since a very clean separation of the low-boiling components and the high-boiling components and the particles is possible from the heat transfer medium.
  • a cooling stage may be provided before the first treatment stage, in which the heat transfer medium is cooled by means of a cooler to the working temperature of the system.
  • the method according to the invention and the device according to the invention are further distinguished by the fact that the three treatment stages can also be operated separately as required and can thus be put into operation individually or can be in operation. Further, for example, only the first and the second treatment stage or the first and the third treatment stage may be in operation.
  • the Processing can thus be variably adapted to the processing requirements, whereby the flexibility of the treatment is very high.
  • the division takes place in the first processing stage in a first container having a packed column.
  • the heat transfer medium to be treated is introduced directly from the heat transfer medium circuit of the solar thermal power plant, without the heat transfer medium before passing through a filter or a filter system.
  • the packed column provided in the container may be formed from one or more packing packages. The packing packages provide an increase in the effective surface at the same time low
  • the distribution of the heat transfer medium into a heat transfer medium containing low-boiling fractions and a heat-transfer medium containing high-boiling components and particles preferably takes place in the first treatment stage in the first vessel in a countercurrent process, preferably in a so-called “gas stripper” process "Process is the heat transfer medium physically transferred from a liquid phase at least partially in a gas phase by the present in a liquid phase heat transfer medium in countercurrent with a clear. larger volume flow of gas is brought into contact.
  • an inert gas is preferably introduced into the first container in the first treatment stage.
  • the inert gas is preferably nitrogen used.
  • the heat transfer medium to be treated is finely distributed into the container above a packed body, so that the heat transfer medium trickles over the filling body packet towards the bottom of the container
  • Heat transfer medium introduced into the container is guided through the packing by means of pressure.
  • the packing package serves to finely distribute the liquid heat transfer medium and thus to maximize the phase boundaries of the heat transfer medium. In this way, a particularly effective division of the heat transfer medium to be treated into heat-transfer medium containing low-boiling fractions and heat-transfer medium containing high-boiling fractions and particles is possible.
  • the heat transfer medium containing low-boiling components is fed to a first condenser in which low-boiling fractions are separated from the heat-transfer medium containing low-boiling fractions before the heat-transfer medium containing low-boiling fractions is fed to the second treatment stage.
  • the condenser is preferably designed in the form of a heat exchanger, in which the heat transfer medium containing the low-boiling fractions leaving the first container is cooled.
  • the resulting condensate is collected in a condensate collector and fed into the second container of the second treatment stage.
  • the guided in the second container of the second processing stage heat transfer medium has preferably only 5-8% of low-boiling fractions, preferably substantially benzene, which are present in a liquid phase.
  • the separated in the condenser low-boiling fractions, which are present after leaving the condenser in a gaseous phase, are led to a disposal.
  • the separation of the low-boiling components of the heat transfer medium in the second treatment stage is preferably carried out in a second container having a packed column.
  • the packed column provided in the second container may also have one or more packing stacks, through which a more effective separation of the low-boiling fractions from the heat transfer medium is possible due to the enlargement of the effective surface.
  • the separation preferably takes place in a countercurrent process, preferably a so-called rectification process, also called a countercurrent distillation process.
  • a separation of the low-boiling components of the heat transfer medium takes place in countercurrent.
  • the low-boiling components containing heat transfer medium from the first treatment stage is heated before entering the second container.
  • the heat transfer medium containing low-boiling components a medium present in a liquid phase is introduced into the container, so that the liquid medium and the vaporous or gaseous medium are conducted in countercurrent to one another, in which case they preferably pass through a packed packing.
  • a very effective, a high deposition rate having separation of the low-boiling fractions of the heat transfer medium is possible. That of the low-boiling Shares separated heat transfer medium collects at the bottom of the second container and is fed via a line to the heat transfer medium circuit of the solar thermal power plant again.
  • the low-boiling components emerge above the second container from the second container.
  • These low-boiling fractions separated in the second treatment stage in the second vessel are preferably fed to a second condenser in which residues of heat transfer medium are separated from the low-boiling fractions and recycled to the second vessel and / or in which the low-boiling fractions convertible into a liquid phase are separated off and be disposed of.
  • the second condenser is also preferably a heat exchanger in the form of a cooler.
  • the low-boiling components which are also present after leaving the condenser in a gaseous phase, are fed to (exhaust) disposal.
  • the separated residues of heat transfer medium and the present in a liquid phase low-boiling fractions, such as benzene are collected in a condensate collector.
  • the residues of heat transfer medium are supplied as a liquid medium to the second container, by means of which the rectification process can be carried out.
  • the low-boiling components present in the liquid phase are sent for disposal.
  • the separation of the high-boiling components and particles from the heat transfer medium takes place in the third treatment stage in a third container having a packed column. Also in.
  • the third container provided packed column may consist of one or more Packings consist.
  • a distillation process takes place in which the high-boiling components and the particles are separated from the heat transfer medium. This is preferably done by evaporation of the high-boiling components and particles containing heat transfer medium under a vacuum formed in the third container. The separated high-boiling components and particles accumulate at the bottom of the third container and are discharged from the third container for disposal.
  • the heat transfer medium separated in the third tank in the third treatment stage is preferably fed to a third condenser, in which residues of low-boiling fractions contained in the heat transfer medium are separated off.
  • a further method step for achieving a further improved purity of the heat transfer medium is possible before it is again supplied to the heat transfer medium circuit.
  • the residues of low-boiling fractions and / or leakage air separated off in the third condenser are returned to the first treatment stage in accordance with a further preferred embodiment of the invention.
  • the first arrangement has a first container having a packed column and / or the second arrangement has a second container having a packed column and / or the third arrangement has a third container having a packed column.
  • the second container and / or the third container preferably takes place a thermal separation process for the treatment of the heat transfer medium, wherein in the first container and / or in the second container, the separation is carried out by means of a countercurrent process.
  • the intended in the containers packed columns serve to increase the effectiveness of the separation or division of the heat transfer medium.
  • a first condenser is connected to the first container and / or a second condenser is connected to the second container in the second processing stage and / or a third condenser is connected to the third container in the third processing stage.
  • the single FIGURE shows a method and a device for the treatment of a heat transfer medium, in particular a heat transfer oil, a heat transfer medium circuit of a solar thermal power plant, which a first
  • Processing stage I, a second treatment stage II and a third treatment stage III includes.
  • the coming from a heat transfer medium circuit reprocessing heat transfer medium is fed via a line 10 to a first container 12 of the first treatment stage I.
  • the first container 12 has a packed column consisting of a packed body 14 and a mist eliminator 16, so-called Derrtister, wherein in the embodiment shown here, the heat transfer medium to be treated between the packed body 14 and the droplet 16 to the first container 12 is supplied.
  • the first container 12 preferably prevails a temperature of about 200 ° C and a pressure of about 1.2 bar.
  • a "gas stripper” process takes place in the first tank 12.
  • the heat transfer medium introduced into the first vessel 12 becomes physically a liquid phase at least partially converted into a gas phase by the present in a liquid phase heat transfer medium in countercurrent with a significantly larger volume flow of gas is brought into contact.
  • an inert gas for example nitrogen, is supplied via the line 18 to the first container.
  • the heat transfer medium to be treated is finely distributed in the first container 12 is introduced above the Golf Economicspes 14, so that the heat transfer medium can trickle over the packing 14 in the direction of the bottom of the container 12.
  • the inert gas is below the feed of the to be treated
  • the inert gas also called stripping gas
  • the horse economist 14 and the mist eliminator 16 serve to finely distribute the liquid heat transfer medium and thus to maximize the phase boundaries of the heat transfer medium.
  • the heat transfer medium containing low-boiling fractions is preferably converted into a vapor or gaseous state and the heat transfer medium containing high-boiling fractions and particles is converted into a liquid state the high-boiling fractions and particles in the heat transfer medium.
  • the low-boiling components containing heat transfer medium is discharged in the upper region of the first container 12 via a line 20 from the first container 12 and a capacitor 22, which is in the form of a heat exchanger or cooler supplied.
  • the condenser 22 serves to dissipate the heat of vaporization, wherein the condenser 22 can be operated with a relatively inexpensive coolant.
  • the condenser 22 is preferably a further gas cooler, not shown, downstream, which is operated with another, a more expensive, coolant than the condenser 22.
  • the downstream gas cooler is used to condense more low boilers from, so that the residual charge of low-boiling components of the circuit As a result, the efficiency of a gas stripper or the "gas stripper" process can be substantially increased.
  • the heat transfer medium containing low-boiling components condenses, the condensate consisting of heat transfer medium and in a liquid phase present low-boiling fractions, preferably benzene, is collected in a condensate collector 24.
  • the heat transfer medium containing in the condensate collector 24 preferably still has a proportion of 5 - 8% of low-boiling molecules, such as benzene, the inert gas and from the slaughterträg Ermedium in the condenser 22 condensed, present in a gaseous phase low-boiling components are fed via a line 26 to a (waste) disposal 80, wherein along the line 26, a compressor 28 is provided. A portion of the inert gas from the line 26 is again supplied via the line 18 to the first container 12 as a gaseous component.
  • low-boiling molecules such as benzene
  • the heat transfer medium containing low-boiling components is fed via a line 30 to the second treatment stage II.
  • the heat transfer medium containing the low-boiling fractions is directly supplied to a disposal after leaving the first treatment stage I.
  • the heat transfer medium containing from the condensate collector 24 low-boiling fractions preferably has a temperature of about 30 ° C and is in a liquid phase.
  • low-boiling heat transfer medium Before the low-boiling components containing heat transfer medium is supplied to the second container 32, the present in a liquid phase, low-boiling heat transfer medium is passed through a heat exchanger 34 in which the low-boiling fractions containing heat transfer medium heated to about 200 ° C and back into a saturated liquid is transferred.
  • the second container 32 like the first container 12, has a packed column with a first packed body 36 and a second packed body 38.
  • a temperature of about 200 ° C prevails.
  • the pressure in the second container 32 is preferably 1 bar.
  • rectification process also called countercurrent distillation process instead.
  • a separation of the low-boiling components from the heat transfer medium takes place here in countercurrent.
  • the heat-transfer medium containing low-boiling components is introduced into the second container in a state in the form of a saturated liquid.
  • a medium present in a liquid phase is introduced via line 40 into the second container 32, so that the liquid medium and the vapor or gaseous medium are conducted in countercurrent to one another, in which case pass second packing 38 packet.
  • the separated from the low-boiling fractions heat transfer medium collects at the bottom 42 of the second container 32 and is connected via a line 44 the Heat transfer medium circulation of solar thermal power plant fed again.
  • the low-boiling components exit from the second container 32 in the upper region of the second container 32 and are guided into a second condenser 46.
  • the (exhaust) disposal 80 prevents that in a liquid phase convertible low-boiling components, in particular benzene, the (exhaust) disposal 80 are supplied.
  • the proportion can preferably be significantly reduced to benzene in the exhaust gas of the ⁇ exhaustion ⁇ disposal 80, whereby the use of activated carbon filters for adsorption in the (exhaust) disposal 80 is possible.
  • the heat transfer medium containing high-boiling components and particles collecting in the first container 12 at the bottom 52 is fed via a line 54 to the third container 56 of the third treatment stage III.
  • the heat transfer medium containing high-boiling components and particles collected at the bottom 52 has approximately 90%
  • Heat transfer medium and about 10% of high-boiling fractions and particles In the third container 56 is a Distillation process at a temperature of also about 200 ° C and a pressure of about 200 mbar (absolute) on.
  • the proportion of heat transfer medium of the medium and heat transfer medium containing via the line 54 into the third container 56 evaporates in the third container 56 passes a packed column in the form of a Guanges 58 in the third container 56 and occurs at this upper portion of the third Container 56 from this and is supplied via a line 60 to a third capacitor 62.
  • the vapor or gaseous heat transfer medium In the third capacitor 62, the vapor or gaseous heat transfer medium is condensed, collected in a condensate collector 64 and via a line 66 the
  • the remaining in the heat transfer medium residues of low-boiling fractions are fed via a line 68 together with leakage air of the first treatment stage I again.
  • a vacuum pump 74 is provided, by means of which a negative pressure in the third container 56 can be generated.
  • the high-boiling components and particles collecting at the bottom 70 of the third container 56 have a fraction of less than 20% of the heat transfer medium and are supplied via a line 72 to the disposal 78.
  • a heating device is preferably here respectively at the first container 12, the second container 32 and the third container 56 not shown, provided.
  • waste disposal 80 gaseous waste gases are mainly collected and disposed of, whereas in disposal 78, high-boiling components, particles and liquid-phase convertible low-boiling components such as benzene are collected and disposed of.
  • the first treatment stage I alone or the first treatment stage I with the second treatment stage II or the first treatment stage I with the third treatment stage or the third treatment stage alone or all treatment stages I, II, III are operated together.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Aufbereiten eines Wärmeträgermediums eines solarthermischen Kraftwerkes soll erreicht werden, eine Lösung zu schaffen, durch welche die Aufbereitung des Wärmeträgermediums eines Wärmeträgermediumkreislaufes eines solarthermischen Kraftwerkes wirtschaftlicher erfolgen kann. Dies wird dadurch erreicht, dass die Aufbereitung in einer ersten Aufbereitungsstufe (I) und/oder in einer zweiten Aufbereitungsstufe (II) und/oder in einer dritten Aufbereitungsstufe (III) erfolgt, wobei in der ersten Aufbereitungsstufe (I) das aufzubereitende Wärmeträgermedium in leichtsiedende Anteile enthaltendes Wärmeträgermedium und in schwersiedende Anteile und Partikel enthaltendes Wärmeträgermedium aufgeteilt wird, in der zweiten Aufbereitungsstufe (II) die leichtsiedenden Anteile von dem Wärmeträgermedium abgetrennt werden, und in der dritten Aufbereitungsstufe (III) die schwersiedenden Anteile und Partikel von dem Wärmeträgermedium abgetrennt werden.

Description

Verfahren zum Aufbereiten eines Wärmeträgermediums eines solarthermischen Kraftwerks
Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum Aufbereiten eines Wärmeträgermediums eines solarthermischen Kraftwerkes.
Ferner richtet sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Aufbereiten eines Wärmeträgermediums eines solarthermischen Kraftwerkes .
Das in einem Wärmeträgermediumkreislauf eines solarthermischen Kraftwerks enthaltende Wärmeträgermedium, insbesondere ein synthetisches Wärmeträgeröl auf Aromatenbasis, wie beispielsweise zweikernige („Biphenyle"}, dreikernige („Terphenyle") oder vierkernige
(„Qüarterphenyle") Phenyl- bzw. Phenoxy-Verbindungen und deren Mischung, zersetzt sich mit der Zeit und es bilden sich leichtsiedende Anteile, auch Niedersieder genannt, und schwersiedende Anteile, auch Hochsieder genannt, in dem Wärmeträgermedium. Leichtsiedende Anteile sind meist einkernige Moleküle und schwersiedende Anteile sind meist mehrkernige Moleküle. Leichtsiedende Anteile sind zum Beispiel Wasserstoff, Benzen und Phenol. Schwersiedende Anteile sind zum Beispiel Terphenyle, Quaterphenyle sowie deren Phenoxy-Varianten und höhere Kondensate. Zusätzlich zu den leichtsiedenden Anteilen und den schwersiedenden Anteilen in dem Wärmeträgermedium sammeln sich durch Abrasion entstandene Partikel in dem Wärmeträgermedium an.
Üblicherweise wird das zersetzte Wärmeträgermedium entsorgt und durch neues, unverbrauchtes Wärmetragermedium ausgetauscht. Es ist jedoch auch bekannt, das zersetzte Wärmeträgermedium aufzubereiten, wobei die dafür bisher bekannten Verfahren sehr aufwendig sind und mit ihnen nur eine sehr geringe Ausbeute an aufbereiteten Wärmeträgermedium erreicht wird. Bei einer bekannten Aufbereitung wird das zersetzte Wärmeträgermedium zunächst mit einem hohen Druck durch einen Filter geleitet wird, um die Partikel aus dem Wärmeträgermedium zu entfernen. Anschließend wird das überhitzte Wärmeträgermedium in einen Behälter geleitet, in welchem das überhitzte Wärmeträgermedium in einer Art „Flash- Verfahren" auf einen geringen Druck entspannt wird und teilweise verdampft. In einem an dem Boden des Behälters ausgebildeten Sumpf werden schwersiedende Anteile des Wärmeträgermediums und Partikel, die nicht von dem Filter aus dem Wärmeträgermedium gefiltert wurden, abgelagert und von dort aus dem Behälter zur Entsorgung abgeleitet. Bei der Ableitung aus dem Sumpf wird jedoch 50 % bis 60 % an Wärmeträgermedium mit abgeleitet und entsorgt. Das dampfförmige Wärmeträgermedium entweicht zusammen mit den leichtsiedenden Anteilen oberhalb des Behälters und wird einem zweiten Behälter, in welchem ein sogenanntes „Quench- Verfahren" stattfindet, zugeführt. In dem zweiten Behälter herrscht eine wesentlich geringere Temperatur als in dem ersten Behälter, so dass in dem zweiten Behälter das dampfförmige Wärmeträgermedium kondensiert und dem Wärmeträgermediumkreislauf wieder zugeführt wird. Die leichtsiedenden Anteile kondensieren in dem zweiten Behälter nicht, sondern bleiben gasförmig und werden dadurch von dem kondensierenden Wärmeträgermedium abgetrennt und einem dritten Behälter zugeführt, in welchem eine niedrigere Temperatur als in dem zweiten Behälter herrscht. In dem dritten Behälter findet ebenfalls ein sogenanntes „Quench- Verfahren" statt. Die leichtsiedende Anteile enthaltende Reste an Wärmeträgermedium kondensieren in dem dritten Behälter und werden ebenfalls dem Wärmeträgermediumkreislauf wieder zugeführt. Die verbleibenden gasförmigen leichtsiedenden Anteile werden einer Entsorgung zugeführt.
Dieses Aufbereitungsverfahren weist jedoch einige Nachteile auf. Der Filter, der die Partikel aus dem aufzubereitenden Wärmeträgermedium vor Eintritt in den ersten Behälter heraustrennen soll, erzeugt einen hohen Druckverlust. Zudem funktioniert die Trennung nicht zuverlässig. Ferner ist bei dem aus dem ersten Behälter abgeführten schwersiedenden Anteilen und Partikeln noch ein großer Anteil an Wärmeträgermedium dabei, so dass große Teile des Wärmeträgermediums mit entsorgt werden. Hierdurch ist das Verfahren unwirtschaftlich. Zudem findet bei dem Verfahren keine definierte Druck- und Temperaturregelung des Prozesses statt. Aufgrund dieser Nachteile und der daraus resultierenden großen Unwirtschaftlichkeit des Verfahrens wird das zersetzte Wärmeträgermedium meist gar nicht erst aufbereitet, sondern durch ein neues Wärmeträgermedium ersetzt .
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Lösung zu schaffen, durch welche die Aufbereitung des Wärmeträgermediums eines Wärmeträgermediumkreislaufes eines solarthermischen
Kraftwerkes wirtschaftlicher erfolgen kann.
Bei einem Verfahren der eingangs näher bezeichneten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Aufbereitung in einer ersten Aufbereitungsstufe und/oder in einer zweiten Aufbereitungsstufe und/oder in einer dritten Aufbereitungsstufe erfolgt, wobei in der ersten Aufbereitungsstufe das aufzubereitende Wärmeträgermedium in leichtsiedende Anteile enthaltendes Wärmeträgermedium und in schwersiedende Anteile und Partikel enthaltendes Wärmeträgermedium aufgeteilt wird, dass in der zweiten Aufbereitungsstufe die leichtsiedenden Anteile von dem Wärmeträgermedium abgetrennt werden, und dass in der dritten Aufbereitungsstufe die schwersiedenden Anteile und Partikel von dem Wärmeträgermedium abgetrennt werden.
Bei einer Vorrichtung der eingangs näher bezeichneten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vorrichtung eine erste Aufbereitungsstufe und/oder eine zweite Aufbereitungsstufe und/oder einer dritte Aufbereitungsstufe aufweist, wobei die erste
Aufbereitungsstufe eine erste Anordnung zur Aufteilung des aufzubereitenden Wärmeträgermediums in leichtsiedende Anteile enthaltendes Wärmeträgermedium und in schwersiedende Anteile und Partikel enthaltendes Wärmeträgermedium, die zweite Aufbereitungsstufe eine zweite Anordnung zur Abtrennung der leichtsiedenden Anteile von dem leichtsiedende Anteile enthaltenden Wärmeträgermedium und die dritte
Aufbereitungsstufe eine Anordnung zur Abtrennung der schwersiedenden Anteile und Partikel von den schwersiedenden Anteile und Partikel enthaltenden Wärmeträgermedium aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich durch eine wesentlich wirtschaftlichere Aufbereitung eines
Wärmeträgermediums eines solarthermischen Kraftwerkes aus, als dies mit den bisher bekannten Lösungen möglich ist. Die erfindungsgemäße Lösung sieht zum einen keinen Filter mehr vor, sondern die in dem Wärmeträgermedium enthaltenden Partikel werden zusammen mit den schwersiedenden Anteilen in zwei Aufbereitungsstufen, der ersten Aufbereitungsstufe und der dritten Aufbereitungsstufe, von dem Wärmeträgermedium abgetrennt. Dadurch werden hohe Druckverluste bereits beim Eintritt des Wärmeträgermediums in die Auf ereitungsanlage vermieden. Zudem werden bei der erfindungsgemäßen Lösung die schwersiedenden Anteile und Partikel nicht nach einer ersten Aufbereitungsstufe bereits einer Entsorgung zugeführt, sondern sie werden einer nachfolgenden Aufbereitungsstufe, in diesem Fall der dritten Aufbereitungsstufe zugeführt, bei welcher die schwersiedenden Anteile zusammen mit den Partikeln weiter von dem Wärmeträgermedium abgetrennt werden, so dass ein wesentlich geringerer Anteil an Wärmeträgermedium bei der Entsorgung der schwersiedenden Anteile und Partikel mit entsorgt werden. Mittels der erfindungsgemäßen Lösung ist eine sehr zuverlässige Abscheidung von leichtsiedenden Anteilen und schwersiedenden Anteilen sowie Partikeln von dem Wärmeträgermedium möglich, wobei der Wirkungsgrad der Aufbereitung gegenüber den bekannten Verfahren wesentlich verbessert ist, da eine sehr saubere Trennung der leichtsiedenden Anteile und der schwersiedenden Anteile sowie den Partikeln von dem Wärmeträgermedium möglich ist. Gegebenenfalls kann vor der ersten Aufbereitungsstufe noch eine Kühlstufe vorgesehen sein, bei der das Wärmeträgermedium mittels eines Kühlers auf die Arbeitstemperatur des Systems abgekühlt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnen sich ferner dadurch aus, dass die drei Aufbereitungsstufen je nach Bedarf auch separat betreibbar sind und damit einzeln in Betrieb genommen werden können bzw. in Betrieb sein können. Ferner können beispielsweise auch nur die erste und die zweite Aufbereitungsstufe oder die erste und die dritte Aufbereitungsstufe in Betrieb sein. Die Aufbereitung kann dadurch variabel an den Aufbereitungsbedarf angepasst werden, wodurch die Flexibilität der Aufbereitung sehr hoch ist.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Aufteilung in der ersten Aufbereitungsstufe in einem ersten eine Füllkörperkolonne aufweisenden Behälter. In den ersten Behälter wird das aufzubereitende Wärmeträgermedium unmittelbar aus dem Wärmeträgermediumkreislauf des solarthermischen Kraftwerks eingebracht, ohne dass das Wärmeträgermedium zuvor einen Filter oder eine Filteranlage durchläuft. Die in dem Behälter vorgesehene Füllkörperkolonne kann aus ein oder mehreren Füllkörperpaketen ausgebildet sein. Die Füllkörperpakete stellen einer Vergrößerung der Wirkungsoberfläche bei gleichzeitig geringem
Strömungswiderstand dar, wodurch eine verbesserte Aufteilung des Wärmeträgermediums in leichtsiedende Anteile und in schwersiedende Anteile bzw. Partikel möglich ist.
Die Aufteilung des Wärmeträgermediums in einen leichtsiedende Anteile enthaltende Wärmeträgermedium und einen schwersiedende Anteile und Partikel enthaltenden Wärmeträgermedium erfolgt vorzugsweise in der ersten Aufbereitungsstufe in dem ersten Behälter in einem Gegenstromverfahren, bevorzugt in einem sogenannten „Gas- Stripper"-Prozess . Bei diesem „Gas-Stripper"-Prozess wird das Wärmeträgermedium physikalisch aus einer flüssigen Phase zumindest teilweise in eine Gasphase überführt, indem das in einer flüssigen Phase vorliegende Wärmeträgermedium im Gegenstrom mit einem deutlich . größeren Volumenstrom an Gas in Kontakt gebracht wird. Hierfür wird vorzugsweise in der ersten Aufbereitungsstufe ein Inertgas in den ersten Behälter eingeleitet. Als Inertgas wird vorzugsweise Stickstoff verwendet. Bei dem „Gas-Stripping"-Prozess wird das aufzubereitende Wärmeträgermedium fein verteilt in den Behälter oberhalb eines Füllkörperpaketes eingebracht, so dass das Wärmeträgermedium über das Füll körperpaket in Richtung dem Boden des Behälters rieselt. Das Inertgas wird unterhalb der Zuführung des aufzubereitenden
Wärmeträgermediums in den Behälter eingeführt. Das Inertgas, auch Strippgas genannt, wird durch das Füllkörperpaket mittels Druck geführt. Das Füllkörperpaket dient dazu, das flüssige Wärmeträgermedium fein zu verteilen und somit die Phasengrenzflächen des Wärmeträgermediums zu maximieren. Hierdurch ist eine besonders effektive Aufteilung des aufzubereitenden Wärmeträgermediums in leichtsiedende Anteile enthaltendes Wärmeträgermedium und in schwersiedende Anteile und Partikel enthaltendes Wärmeträgermedium möglich.
Weiter ist es bevorzugt vorgesehen, dass in der ersten Aufbereitungsstufe das leichtsiedende Anteile enthaltende Wärmeträgermedium einem ersten Kondensator zugeführt wird, in welchem leichtsiedende Anteile von dem leichtsiedende Anteile enthaltenden Wärmeträgermedium abgetrennt werden, bevor das leichtsiedende Anteile enthaltende Wärmeträgermedium der zweiten Aufbereitungsstufe zugeführt wird. Hierdurch kann bereits vor Eintritt in die zweite Aufbereitungsstufe ein großer Anteil an leichtsiedenden Anteilen aus dem Wärmeträgermedium abgetrennt werden. Der Kondensator ist vorzugsweise in Form eines Wärmetauschers ausgebildet, in dem das den ersten Behälter verlassende leichtsiedende Anteile enthaltende Wärmeträgermedium gekühlt wird. Das dabei entstehende Kondensat wird in einem Kondensatsammler aufgefangen und in den zweiten Behälter der zweiten Aufbereitungsstufe geführt. Das in den zweiten Behälter der zweiten Aufbereitungsstufe geführte Wärmeträgermedium weist vorzugsweise nur noch 5 - 8 % an leichtsiedenden Anteilen, vorzugsweise im Wesentlichen Benzen, welche in einer flüssigen Phase vorliegen, auf. Die in dem Kondensator abgetrennten leichtsiedenden Anteile, welche nach Austritt aus dem Kondensator in einer gasförmigen Phase vorliegen, werden zu einer Entsorgung geführt.
Die Abtrennung der leichtsiedenden Anteile von dem Wärmeträgermedium in der zweiten Aufbereitungsstufe erfolgt vorzugsweise in einem zweiten eine Füllkörperkolonne aufweisenden Behälter. Auch die in dem zweiten Behälter vorgesehene Füllkörperkolonne kann ein oder mehrere Füllkörperpakete aufweisen, durch welche aufgrund der Vergrößerung der Wirkoberfläche eine effektivere Abtrennung der leichtsiedenden Anteile von dem Wärmeträgermedium möglich ist. In dem zweiten Behälter findet vorzugsweise ebenso wie in dem ersten Behälter die Abtrennung in einem Gegenstromverfahren, vorzugsweise einem sogenannten Rektifikations-Prozess, auch Gegenstromdestillations-Prozess genannt, statt. Hier erfolgt eine Trennung der leichtsiedenden Anteile von dem Wärmeträg rmedium im Gegenstrom. Das leichtsiedende Anteile enthaltende Wärmeträgermedium aus der ersten Aufbereitungsstufe wird dafür vor Eintritt in den zweiten Behälter erwärmt. Oberhalb der Einführung des leichtsiedende Anteile enthaltenden Wärmeträgermediums wird ein in einer flüssigen Phase vorliegendes Medium in den Behälter eingeführt, so dass das flüssige Medium und das dampf- bzw. gasförmige Medium im Gegenstrom zueinander geführt werden, wobei sie hierbei vorzugsweise ein Füllkörperpaket passieren. Hierdurch ist eine sehr effektive, eine hohe Abscheidungsrate aufweisende Trennung der leichtsiedenden Anteile von dem Wärmeträgermedium möglich. Das von den leichtsiedenden Anteilen abgetrennte Wärmeträgermedium sammelt sich am Boden des zweiten Behälters und wird über eine Leitung dem Wärmeträgermediumkreislauf des solarthermischen Kraftwerks wieder zugeführt. Die leichtsiedenden Anteile treten oberhalb des zweiten Behälters aus dem zweiten Behälter aus.
Diese in der zweiten Aufbereitungsstufe in dem zweiten Behälter abgetrennten leichtsiedenden Anteile werden bevorzugt einem zweiten Kondensator zugeführt, in welchem Reste an Wärmeträgermedium von den leichtsiedenden Anteilen abgetrennt und dem zweiten Behälter wieder zugeführt werden und/oder in welchem die in eine flüssige Phase umwandelbaren leichtsiedenden Anteile abgetrennt und einer Entsorgung zugeführt werden. Der zweite Kondensator ist ebenfalls vorzugsweise ein Wärmetauscher in Form eines Kühlers. Die leichtsiedenden Anteile, welche auch nach Verlassen des Kondensators in einer gasförmigen Phase vorliegen, werden einer (Abgas-) Entsorgung zugeführt. Die abgetrennten Reste an Wärmeträgermedium und die in einer flüssigen Phase vorliegenden leichtsiedenden Anteile, wie Benzen, werden in einem Kondensatsammler gesammelt. Die Reste an Wärmeträgermedium werden als flüssiges Medium dem zweiten Behälter zugeführt, mittels welchem der Rektifikationsprozess durchgeführt werden kann. Die in der flüssigen Phase vorliegenden leichtsiedenden Anteile werden einer Entsorgung zugeführt .
Weiter ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Abtrennung der schwersiedenden Anteile und Partikel von dem Wärmeträgermedium in der dritten Aufbereitungsstufe in einem dritten eine Füllkörperkolonne aufweisenden Behälter erfolgt. Auch die in . dem dritten Behälter vorgesehene Füllkörperkolonne kann aus ein oder mehreren Füllkörperpaketen bestehen. In dem dritten Behälter findet vorzugsweise ein Destillations-Prozess statt, bei welchem die schwersiedenden Anteile und die Partikel von dem Wärmeträgermedium abgetrennt werden. Dies erfolgt vorzugsweise durch eine Verdampfung des schwersiedende Anteile und Partikel enthaltenden Wärmeträgermediums unter einem in dem dritten Behälter ausgebildeten Unterdruck. Die abgetrennten schwersiedenden Anteile und Partikel sammeln sich am Boden des dritten Behälters und werden aus dem dritten Behälter zur Entsorgung abgeführt. Hierbei kann erreicht werden, dass die abgeführten schwersiedenden Anteile und Partikel nur noch einen Anteil von weniger als 20 % an Wärmeträgermedium aufweisen, was eine wesentliche Reduzierung gegenüber den bekannten Aufbereitungsverfahren darstellt, bei den 50 - 60 % an Wärmeträgermedium zusammen mit den schwersiedenden Anteilen und Partikeln einer Entsorgung zugeführt werden. Mittels der erfindungsgemäßen Lösung kann somit eine entschieden größere Ausbeute an aufbereitendem Wärmeträgermedium erreicht werden als mit den bekannten Verfahren. Das in dem dritten Behälter von den schwersiedenden Anteilen und Partikeln abgetrennte Wärmeträgermedium wird dampf- bzw. gasförmig oberhalb des dritten Behälters aus dem dritten Behälter ausgeleitet.
Das in dem dritten Behälter in der dritten Aufbereitungsstufe abgetrennte Wärmeträgermedium wird vorzugsweise einem dritten Kondensator zugeführt, in welchem in dem Wärmeträgermedium enthaltende Reste an leichtsiedenden Anteilen abgetrennt werden. Hierdurch ist ein weiterer Verfahrensschritt zum Erreichen einer weiter verbesserten Reinheit des Wärmeträgermediums möglich, bevor dieses wieder dem Wärmeträgermediumskreislauf zugeführt wird. Die in dem dritten Kondensator abgetrennten Reste an leichtsiedenden Anteilen und/oder Leckageluft werden nach einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung der ersten Aufbereitungsstufe wieder zugeführt.
Bevorzugt ist es somit vorgesehen, dass die erste Anordnung einen ersten eine Füllkörperkolonne aufweisenden Behälter und/oder die zweite Anordnung einen zweiten eine Füllkörperkolonne aufweisenden Behälter und/oder die dritte Anordnung einen dritten eine Füllkörperkolonne aufweisenden Behälter aufweist. In dem ersten Behälter, dem zweiten Behälter und/oder dem dritten Behälter findet vorzugsweise ein thermischer Trennprozess zur Aufbereitung des Wärmeträgermediums statt, wobei in dem ersten Behälter und/oder in dem zweiten Behälter die Auftrennung mittels eines Gegenstromverfahrens durchgeführt wird. Die in den Behältern vorgesehenen Füllkörperkolonnen dienen dazu, die Effektivität der Abtrennung bzw. Aufteilung des Wärmeträgermediums zu erhöhen. Es ist dabei jedoch nicht zwingend notwendig, dass jeweils alle Behälter eine Füllkörperkolonne aufweisen. Ferner ist es möglich, die Behälter der einzelnen Aufbereitungsstufen je nach Bedarf einzeln zu betreiben.
Weiter ist es bevorzugt vorgesehen, dass in der ersten Aufbereitungsstufe dem ersten Behälter ein erster Kondensator und/oder in der zweiten Aufbereitungsstufe dem zweiten Behälter ein zweiter Kondensator und/oder in der dritten Aufbereitungsstufe dem dritten Behälter ein dritter Kondensator nachgeschaltet ist. Durch das Vorsehen der Kondensatoren kann insbesondere eine verbesserte Abtrennung der in einer gasförmigen Phase vorliegenden leichtsiedenden Anteile von dem aufzubereitenden Wärmeträgermedium ermöglicht werden.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die angehangene Zeichnung mit einer einzigen Figur anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Aufbereitung eines Wärmeträgermediums, insbesondere eines Wärmeträgeröls, eines Wärmeträgermediumkreislaufes eines solarthermischen Kraftwerks, welche eine erste
Aufbereitungsstufe I, eine zweite Aufbereitungsstufe II und eine dritte Aufbereitungsstufe III umfasst.
Das aus einem Wärmeträgermediumkreislauf kommende aufzubereitende Wärmeträgermedium wird über eine Leitung 10 einem ersten Behälter 12 der ersten Aufbereitungsstufe I zugeführt. Der erste Behälter 12 weist eine Füllkörperkolonne bestehend aus einem Füllkörperpaket 14 und einem Tropfenabscheider 16, sogenannter Derrtister, auf, wobei bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel das aufzubereitende Wärmeträgermedium zwischen dem Füllkörperpaket 14 und dem Tropfenabscheider 16 dem ersten Behälter 12 zugeführt wird. In dem ersten Behälter 12 herrscht vorzugsweise eine Temperatur von ca. 200 °C und ein Druck von ca. 1,2 bar.
Zum Aufteilen des aufzubereitenden Wärmeträgermediums in ein leichtsiedende Anteile enthaltendes Wärmeträgermedium und ein schwersiedende Anteile und Partikel enthaltendes Wärmeträgermedium findet in dem ersten Behälter 12 ein „Gas- Stripper^-Prozess statt. Bei diesem „Gas-Stripper"-Prozess wird das in den ersten Behälter 12 eingeführte Wärmeträgermedium physikalisch aus einer flüssigen Phase zumindest teilweise in eine Gasphase überführt, indem das in einer flüssigen Phase vorliegende Wärmeträgermedium im Gegenstrom mit einem deutlich größeren Volumenstrom an Gas in Kontakt gebracht wird. Hierfür wird dem ersten Behälter ein Inertgas, beispielsweise Stickstoff, über die Leitung 18 zugeführt. Das aufzubereitende Wärmeträgermedium wird fein verteilt in den ersten Behälter 12 oberhalb des Füllkörperpaketes 14 eingebracht, so dass das Wärmeträgermedium über das Füllkörperpaket 14 in Richtung des Bodens des Behälters 12 rieseln kann. Das Inertgas wird unterhalb der Zuführung des aufzubereitenden
Wärmeträgermediums in den Behälter 12 eingeführt. Das Inertgas, auch Strippgas genannt, wird durch das Füllkörperpaket 14 gedrückt. Das Füllkörperpaket 14 und der Tropfenabscheider 16 dienen dazu, das flüssige Wärmeträgermedium fein zu verteilen und somit die Phasengrenzflächen des Wärmeträgermediums zu maximieren. Bei diesem „Gas-Stripping" Prozess werden vorzugsweise das leichtsiedende Anteile enthaltende Wärmeträgermedium in einen dampf- bzw. gasförmigen Zustand und das schwersiedende Anteile und Partikel enthaltende Wärmeträgermedium in einen flüssigen Zustand überführt. In der ersten Aufbereitungsstufe I erfolgt somit eine Separierung der leichtsiedenden Anteile von den schwersiedenden Anteilen und Partikeln in dem Wärmeträgermedium.
Das leichtsiedende Anteile enthaltende Wärmeträgermedium wird im oberen Bereich des ersten Behälters 12 über eine Leitung 20 aus dem ersten Behälter 12 abgeführt und einem Kondensator 22, welcher in Form eines Wärmetauschers bzw. Kühlers ausgebildet ist, zugeführt. Der Kondensator 22 dient der Abführung der Verdampfungswärme, wobei der Kondensator 22 mit einem relativ preiswerten Kühlmittel betrieben werden kann. Dem Kondensator 22 ist vorzugsweise ein weiterer Gaskühler, hier nicht gezeigt, nachgeschaltet, welcher mit einem anderen, einem teureren, Kühlmittel betrieben wird als der Kondensator 22. Der nachgeschaltete Gaskühler dient dazu, weitere Leichtsieder aus zukondensieren, damit die Restbeladung an Leichtsiedern des im Kreislauf geführten Gases möglichst gering ist, wodurch die Effizienz eines Gas- Strippers bzw. des „Gas-Stripper"-Prozess wesentlich erhöht werden kann. In dem Kondensator 22 kondensiert das leichtsiedende Anteile enthaltende Wärmeträgermedium, wobei das Kondensat bestehend aus Wärmeträgermedium und in einer flüssigen Phase vorliegenden leichtsiedenden Anteilen, vorzugsweise Benzen, in einem Kondensatsammler 24 gesammelt wird. Das in dem Kondensatsammler 24 aufgefangene leichtsiedende Anteile enthaltende Wärmeträgermedium weist vorzugsweise noch einen Anteil von 5 - 8 % an leichtsiedenden Molekülen, wie Benzen, auf. Das Inertgas und die aus dem Wärmeträgermedium in dem Kondensator 22 auskondensierten, in einer gasförmigen Phase vorliegenden leichtsiedenden Anteile werden über eine Leitung 26 einer (Abgas- ) Entsorgung 80 zugeführt, wobei entlang der Leitung 26 ein Verdichter 28 vorgesehen ist. Über die Leitung 18 wird ein Teil des Inertgases aus der Leitung 26 wieder dem ersten Behälter 12 als gasförmige Komponente zugeführt.
Aus dem Kondensatsammler 24 wird das leichtsiedende Anteile enthaltende Wärmeträgermedium über eine Leitung 30 der zweiten Aufbereitungsstufe II zugeführt. Alternativ ist es auch möglich, dass . das die leichtsiedenden Anteile enthaltende Wärmeträgermedium nach Verlassen der ersten Aufbereitungsstufe I direkt einer Entsorgung zugeführt wird. Das aus dem Kondensatsammler 24 austretende leichtsiedende Anteile enthaltende Wärmeträgermedium weist vorzugsweise eine Temperatur von ca. 30 °C auf und befindet sich in einer flüssigen Phase. Bevor das leichtsiedende Anteile enthaltende Wärmeträgermedium dem zweiten Behälter 32 zugeführt wird, wird das in einer flüssigen Phase vorliegende leichtsiedende Anteile enthaltende Wärmeträgermedium durch einen Wärmetauscher 34 geführt, in welchem das leichtsiedende Anteile enthaltende Wärmeträgermedium auf ca. 200 °C erwärmt und wieder in eine gesättigte Flüssigkeit überführt wird.
Der zweite Behälter 32 weist ebenso wie der erste Behälter 12 eine Füllkörperkolonne mit einem ersten Füllkörperpaket 36 und einem zweiten Füllkörperpaket 38 auf. Zudem herrscht in dem zweiten Behälter 32 genauso wie in dem ersten Behälter 12 eine Temperatur von ca. 200 °C. Der Druck beträgt in dem zweiten Behälter 32 vorzugsweise 1 bar. In dem zweiten Behälter 32 findet ein sogenannter Rektifikations-Prozess, auch Gegenstromdestillations-Prozess genannt, statt. Genauso wie bei dem ersten Behälter 12 erfolgt hier eine Trennung der leichtsiedenden Anteile von dem Wärmeträgermedium im Gegenstrom. Das leichtsiedende Anteile enthaltende Wärmeträgermedium wird hierfür in einen als gesättigte Flüssigkeit ausgebildeten Zustand in den zweiten Behälter eingebracht. Oberhalb der Einführung des leichtsiedende Anteile enthaltenden Wärmeträgermediums wird ein in einer flüssigen Phase vorliegendes Medium über die Leitung 40 in den zweiten Behälter 32 eingeführt, so dass das flüssige Medium und das dampf- bzw. gasförmige Medium im Gegenstrom zueinander geführt werden, wobei sie hierbei das zweite Füllkörperpaket 38 passieren. Das von den leichtsiedenden Anteilen abgetrennte Wärmeträgermedium sammelt sich am Boden 42 des zweiten Behälters 32 und wird über eine Leitung 44 dem Wärmeträgermediumkreislauf des solarthermischen Kraftwerks wieder zugeführt. Die leichtsiedenden Anteile treten im oberen Bereich des zweiten Behälters 32 aus dem zweiten Behälter 32 aus und werden in einen zweiten Kondensator 46 geführt. Dort werden noch in den leichtsiedenden Anteilen enthaltende Reste an Wärmeträgermedium und in eine flüssige Phase überführbare leichtsiedende Anteile, wie Benzen, auskondensiert und in einem Kondensatsammler 48 gesammelt und die Reste an Wärmeträgermedium über die Leitung 40 dem zweiten Behälter 32 als flüssiges Medium wieder teilweise zugeführt. Die aus dem Kondensator 46 austretenden in einer gasförmigen Phase vorliegenden leichtsiedenden Anteile werden über die Leitung 50 aus dem zweiten Kondensator 46 der Entsorgung zugeführt. Sich in dem Kondensatsammler 48 in flüssiger Form sammelnde leichtsiedende Anteile, insbesondere Benzen, vorzugsweise zu mehr als 95 %, werden über eine Leitung 76 der Entsorgung 78 für die schwersiedenden Anteile und Partikel zugeführt. Dadurch wird verhindert, dass in eine flüssige Phase überführbare leichtsiedende Anteile, insbesondere Benzen, der (Abgas- ) Entsorgung 80 zugeführt werden. Dadurch kann der Anteil vorzugsweise an Benzen im Abgas der {Abgas-} Entsorgung 80 deutlich reduziert werden, womit der Einsatz von Aktivkohlefiltern zur Adsorption bei der (Abgas-) Entsorgung 80 möglich ist.
Das sich in dem ersten Behälter 12 am Boden 52 sammelnde schwersiedende Anteile und Partikel enthaltende Wärmeträgermedium wird über eine Leitung 54 dem dritten Behälter 56 der dritten Aufbereitungsstufe III zugeführt. Das am Boden 52 gesammelte schwersiedende Anteile und Partikel enthaltende Wärmeträgermedium weist ca. 90 %
Wärmeträgermedium und ca. 10 % an schwersiedenden Anteilen und Partikeln auf. In dem dritten- Behälter 56 findet ein Destillationsprozess bei einer Temperatur von ebenfalls ca. 200 °C und einem Druck von ca. 200 mbar (absolut) auf. Der Anteil an Wärmeträgermedium des über die Leitung 54 in den dritten Behälter 56 eingeführten schwersiedende Anteile und Partikel enthaltenden Wärmeträgermedium verdampft in dem dritten Behälter 56, passiert eine in Form eines Füllkörperpaketes 58 ausgebildete Füllkörperkolonne in dem dritten Behälter 56 und tritt an diesem oberen Bereich des dritten Behälters 56 aus diesem aus und wird über eine Leitung 60 einem dritten Kondensator 62 zugeführt. In dem dritten Kondensator 62 wird das dampf- bzw. gasförmige Wärmeträgermedium kondensiert, in einem KondensatSammler 64 gesammelt und über eine Leitung 66 dem
Wärmeträgermediumskreislauf des solarthermischen Kraftwerks wieder zugeführt. Die in dem Wärmeträgermedium noch enthaltenden Reste an leichtsiedenden Anteilen werden über eine Leitung 68 zusammen mit Leckageluft der ersten Aufbereitungsstufe I wieder zugeführt. Im Bereich der Leitung 68 ist eine Vakuumpumpe 74 vorgesehen, mittels welcher ein Unterdruck in dem dritten Behälter 56 erzeugt werden kann.
Die sich am Boden 70 des dritten Behälters 56 sammelnden schwersiedenden Anteile und Partikel weisen einen Anteil von weniger als 20 % an Wärmeträgermedium auf und werden über eine Leitung 72 der Entsorgung 78 zugeführt.
Um eine Temperatur von ca. 200 °C in dem ersten Behälter 12, dem zweiten Behälter 32 und dem dritten Behälter 56 einstellen zu können, ist vorzugsweise jeweils an dem ersten Behälter 12, dem zweiten Behälter 32 und dem dritten Behälter 56 eine Heizungseinrichtung, hier nicht dargestellt, vorgesehen. Zudem kann an allen drei Aufbereitungsstufen (I, II, III) ein weiterer Erhitzer bzw. eine weitere Heizungseinrichtung für das an den Böden (52, 42, 70) gesammelte sogenannte Sumpfprodukt an Wärmeträgermedium vorgesehen sein (hier nicht dargestellt) . Aufgrund der bereits relativ geringen Eintrittstemperatur von ca. 200 °C in die erste Aufbereitungsstufe I kann die gesamte Aufbereitung eines Wärmeträgermediums in einem 24-Stunden- Betrieb erfolgen.
In der (Abgas-) Entsorgung 80 werden hauptsächlich gasförmige Abgase gesammelt und entsorgt, wohingegen in der Entsorgung 78 hauptsächlich in einer flüssigen oder festen Phase vorliegende schwersiedende Anteile, Partikel und in eine flüssigen Phase umwandelbare leichtsiedende Anteile, wie Benzen, gesammelt und entsorgt werden.
Je nach Abhängigkeit wie hoch der Grad der Verschmutzung des Wärmeträgermediums an leichtsiedenden Anteilen und/oder an schwersiedenden Anteilen und Partikeln ist, können die erste Aufbereitungsstufe I alleine oder die erste Aufbereitungsstufe I mit der zweiten Aufbereitungsstufe II oder die erste Aufbereitungsstufe I mit der dritten Aufbereitungsstufe oder die dritte Aufbereitungsstufe alleine oder alle Aufbereitungsstufen I, II, III zusammen betrieben werden .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Aufbereiten eines Wärmeträgermediums eines solarthermischen Kraftwerkes, bei welchem die Aufbereitung in einer ersten Aufbereitungsstufe (I) und/oder in einer zweiten Aufbereitungsstufe (II) und/oder in einer dritten Aufbereitungsstufe (III) erfolgt, wobei in der ersten Aufbereitungsstufe (1} das aufzubereitende Wärmeträgermedium in leichtsiedende Anteile enthaltendes Wärmeträgermedium und in schwersiedende Anteile und Partikel enthaltendes Wärmeträgermedium aufgeteilt wird, in der zweiten Aufbereitungsstufe (II) die leichtsiedenden Anteile von dem Wärmeträgermedium abgetrennt werden, und in der dritten Aufbereitungsstufe (III) die schwersiedenden Anteile und Partikel von dem Wärmeträgermedium abgetrennt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufteilung in der ersten Aufbereitungsstufe (I) in einem ersten eine Füllkörperkolonne aufweisenden Behälter (12) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufteilung in dem ersten Behälter (12) in einem Gegenstromverfahren erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Aufbereitungsstufe (I) ein Inertgas zugeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Aufbereitungsstufe (I) das leichtsiedende Anteile enthaltende Wärmeträgermedium einem ersten Kondensator (22) zugeführt wird, in welchem leichtsiedende Anteile von dem leichtsiedende Anteile enthaltenden Wärmeträgermedium abgetrennt werden, bevor das leichtsiedende Anteile enthaltende Wärmeträgermedium der zweiten Aufbereitungsstufe (II) zugeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrennung der leichtsiedenden Anteile von dem Wärmeträgermedium in der zweiten Aufbereitungsstufe (II) in einem zweiten eine Füllkörperkolonne aufweisenden Behälter (32) erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrennung in dem zweiten Behälter (32) in einem Gegenstromverfahren erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Aufbereitungsstufe
(II) die in dem zweiten Behälter (32) abgetrennten leichtsiedenden Anteile einem zweiten Kondensator (46) zugeführt werden, in welchem in den leichtsiedenden Anteilen enthaltende Reste an Wärmeträgermedium abgetrennt und dem zweiten Behälter (32) wieder zugeführt werden und/oder in welchem die in eine flüssige Phase umwandelbaren leichtsiedenden Anteile abgetrennt und einer Entsorgung (78) zugeführt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrennung der schwersiedenden Anteile und Partikel von dem Wärmeträgermedium in der dritten Aufbereitungsstufe (III) in einem dritten eine Füllkörperkolonne aufweisenden Behälter (56) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der dritten Aufbereitungsstufe ( I I I ) das in dem dritten Behälter (56) abgetrennte Wärmeträgermedium einem dritten Kondensator (62) zugeführt wird, in welchem in dem Wärmeträgermedium enthaltende Reste an leichtsiedenden Anteilen abgetrennt werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem dritten Kondensator (62) abgetrennten Reste an leichtsiedenden Anteilen und/oder Leckageluft der ersten Aufbereitungsstufe (I) zugeführt werden.
Vorrichtung zum Aufbereiten eines Wärmeträgermediums eines solarthermischen Kraftwerkes, mit einer ersten Aufbereitungsstufe (I) und/oder einer zweiten Aufbereitungsstufe (II) und/oder einer dritten Aufbereitungsstufe (III) , wobei die erste
Aufbereitungsstufe (I) eine erste Anordnung zur Aufteilung des aufzubereitenden Wärmeträgermediums in leichtsiedende Anteile enthaltendes Wärmeträgermedium und in schwersiedende Anteile und Partikel enthaltendes Wärmeträgermedium, die zweite Aufbereitungsstufe (II) eine zweite Anordnung zur Abtrennung der leichtsiedenden Anteile von dem leichtsiedende Anteile enthaltenden Wärmeträgermedium und die dritte Aufbereitungsstufe (III) eine Anordnung zur Abtrennung der schwersiedenden Anteile und Partikel von den schwersiedenden Anteile und Partikel enthaltenden Wärmeträgermedium aufweist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anordnung einen ersten eine Füllkörperkolonne aufweisenden Behälter (12) und/oder die zweite Anordnung einen zweiten eine Füllkörperkolonne aufweisenden Behälter (32) und/oder die dritte Anordnung einen dritten eine Füllkörperkolonne aufweisenden Behälter (56) aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Aufbereitungsstufe (I) dem ersten Behälter (12} ein erster Kondensator (22) und/oder in der zweiten Aufbereitungsstufe (II) dem zweiten Behälter
(32) ein zweiter Kondensator (46) und/oder in der dritten Aufbereitungsstufe (III) dem dritten Behälter
(56) ein dritter Kondensator (62) nachgeschaltet ist.
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