WO2014177295A1 - Abscheidevorrichtung für kohlendioxid aus einem gasstrom und verfahren zur abscheidung von kohlendioxid aus einem gasstrom - Google Patents

Abscheidevorrichtung für kohlendioxid aus einem gasstrom und verfahren zur abscheidung von kohlendioxid aus einem gasstrom Download PDF

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WO2014177295A1
WO2014177295A1 PCT/EP2014/053124 EP2014053124W WO2014177295A1 WO 2014177295 A1 WO2014177295 A1 WO 2014177295A1 EP 2014053124 W EP2014053124 W EP 2014053124W WO 2014177295 A1 WO2014177295 A1 WO 2014177295A1
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WO
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absorber
washing medium
carbon dioxide
gas stream
cooling
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PCT/EP2014/053124
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Kevin BRECHTEL
Björn Fischer
Rüdiger Schneider
Henning Schramm
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • B01D53/1456—Removing acid components
    • B01D53/1475—Removing carbon dioxide
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    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Definitions

  • Carbon dioxide removal device from a gas stream and method for separating carbon dioxide from a gas stream
  • the invention relates to a separator for carbon dioxide from a gas stream, in particular from a flue gas stream. Furthermore, the invention relates to a process for the treatment of a gas stream, in particular for the treatment of a flue gas stream.
  • carbon dioxide contained in the flue gas for this purpose is, after combustion, washed out of the respective gas stream by means of a sorption-desorption process by means of a washing medium.
  • the flue gas is supplied to an absorber as part of a common C0 2 - deposition, wherein contained in the flue gas gaseous carbon dioxide dissolved in the wash medium or absorbed in a chemical sense.
  • the exhaust gas freed of carbon dioxide is finally released into the atmosphere. That with "
  • Carbon dioxide-laden wash medium can be regenerated by desorbing the absorbed carbon dioxide and reused to absorb carbon dioxide from the flue gas.
  • the flue gas is usually passed before entering the absorber by a flue gas cooler, a so-called Flue gas cooler.
  • Flue gas cooler By means of such a Flue gas cooler, both the low temperatures required for the absorption can be set, as can be achieved by the cooling of the
  • Flue gases condensed water are largely removed. Accordingly, the use of a Flue gas cooler is one of the common standards in flue gas treatment.
  • a second object of the invention is to provide a corresponding method for the treatment of a gas stream.
  • the first object of the invention is achieved according to the invention by a carbon dioxide separating device from a gas stream, in particular from a flue gas stream, comprising NEN absorber for separating the carbon dioxide from the gas stream by means of a washing medium, and a fluidically coupled to the absorber desorber for releasing the carbon dioxide from the washing medium, wherein the absorber at least one cooling unit for cooling the washing medium is fluidly connected, and wherein a Flue gas line for supplying the gas stream to the absorber is included, which opens free of gas cooling in the absorber.
  • the invention is based on the fact that in order to create the desired absorption conditions in the absorber of a separation device, the incoming flue gas must be cooled in advance.
  • the water contained in the flue gas is removed by condensation and likewise lowered the temperature of the flue gas so far that the necessary absorption conditions for carbon dioxide from the flue gas prevail.
  • the flue gas coolers used so far meet these requirements, but their use high investment costs and high operating costs are associated.
  • the invention surprisingly recognizes that a complete dispensing with a separate flue gas cooler is possible if a separating device is used for the separation of carbon dioxide, to the absorber of which at least one cooling unit for cooling the washing medium is fluidically connected, and whose absorber is a flue gas line for supplying the Gas flow to the absorber includes, which opens free of gas cooling in the absorber.
  • Washing medium the use of a flue gas cooler and thus a prior cooling of the flue gas to absorption temperature, are dispensed with. This saves investment costs and simplifies the integration of the process into an overall plant. Furthermore, despite the omission of a precooling of the flue gas, the necessary control of the water balance of the process can be carried out and, depending on the operating state, selectively influenced by the control of the temperature in the absorber.
  • the supply of the gas stream to the absorber is free from gas cooling via the flue gas line which opens into the absorber.
  • the supply of the gas stream to the absorber is carried out free of charge by a gas cooling system which can be connected in terms of flow technology downstream of a steam generator or a steam boiler of an incinerator. In other words, this is under a gas cooling system which can be connected in terms of flow technology downstream of a steam generator or a steam boiler of an incinerator. In other words, this is under a
  • the flue gas After flowing into the absorber, the flue gas is cooled there by the washing medium.
  • a substance and energy exchange takes place. Due to the increased temperature in the absorber - due to the uncooled flue gas - more water is vaporized at the absorber head so that correspondingly less water arrives at the outlet of the absorber, in the area below the cooling unit.
  • condensed at the absorber head more water from the flue gas and at the outlet of the absorber comes to the same amount of water that would arrive there even with the use of a separate flue gas cooler. In order to ensure the desired for the absorption of carbon dioxide temperature of the washing medium, this is passed through one or more cooling units.
  • the temperature of the washing medium is higher in the upper region of the absorber, ie above the at least one connected cooling unit, than in the lower region of the absorber, thereby achieving a higher reaction kinetics despite the low C0 2 partial pressure in the washing medium.
  • the necessary temperature can be set to achieve the maximum amount of carbon dioxide to be absorbed in the washing medium.
  • the area of the absorber below the cooling unit effectively functions as an integrated one
  • Flue gas cooler and condenser for water contained in flue gas Above the cooling unit, the absorber is used as an evaporator for water contained in the flue gas. Overall, the amount of water introduced via the flue gas always corresponds to the amount of water discharged via the absorber or of the water evaporating from the absorber. The water balance of the process thus remains constant.
  • cooling of the flue gas and the necessary control of the water balance can be achieved with simultaneous use of at least one cooling unit connected to the absorber in terms of flow technology.
  • the number of cooling units used may vary depending on the size of the absorber. For example, only one cooling unit as well as several cooling units may be fluidly connected to the absorber. By using several cooling units, the temperature profile of the absorber can be further homogenized.
  • the or each cooling unit is in principle preferably arranged such that the removal of the washing medium from the absorber takes place between two packing units.
  • two cooling units for cooling the washing medium are fluidly connected to the absorber. In this way, a particularly effective cooling of the washing medium can be achieved, since this passes through both cooling units.
  • the heated by the flue gas scrubbing medium from the absorber is fed to a first cooling unit and cooled there accordingly. After cooling, the washing medium is returned to the absorber and reheated there by the renewed contact with the flue gas. By feeding to a second cooling unit, the washing medium is cooled again and finally returned to the absorber.
  • the cooling units may, for example, also be fluidically coupled to one another such that washing medium removed from the absorber flows after passing through the first cooling unit into a second cooling unit and is returned from this into the absorber.
  • the cooling units connected to the absorber are connected in parallel fluidically for cooling the washing medium. Through the use of several cooling units, intermediate cooling of the washing medium can take place at different positions or locations on the absorber. As a result, a substantially uniform temperature profile is achieved within the absorber.
  • the arrangement of the cooling units for removal and cooling of the washing medium from the absorber is preferably carried out such that the washing medium per cooling unit between two arranged within the absorber packing units is removed.
  • the absorber via a discharge line fluidly with a supply line of the desorber verbun the.
  • the loaded washing medium is passed to the release or desorption of carbon dioxide with an increase in temperature in the desorber.
  • the loaded washing medium passes through a heat exchanger.
  • the heat of the regenerated scrubbing medium flowing from the desorber to the absorber is transferred to the laden scrubbing medium flowing out of the absorber.
  • the heat exchanger thus utilizes the waste heat in the return line of the desorber to preheat the wash medium from the absorber prior to entering the desorber.
  • the separation of the carbon dioxide from the washing medium is usually carried out thermally.
  • the desorber is fluidly connected via a return line to a supply line of the absorber.
  • the washing medium purified of carbon dioxide in the desorber can be supplied to the absorber.
  • the washing medium is then again available for the absorption of carbon dioxide and, depending on the configuration of the absorber for cooling, expediently flows through one or more cooling units.
  • a precooler is included in the supply line of the absorber.
  • the precooler which serves to cool the washing medium before it enters the absorber, can in this case in particular be dimensioned small, since an elevated temperature at the absorber head is desired in order to evaporate the water contained in the flue gas.
  • the cooling of the flue gas takes place in the lower part of the absorber, in which the washing medium after passing one or more cooling units has the temperature required for the absorption of carbon dioxide.
  • an amino acid salt is used as the washing medium.
  • An aqueous amino acid salt solution is useful here.
  • the use of an aqueous amino acid salt solution in particular is suitable here, since an amino acid salt has a low vapor pressure and does not evaporate even at high temperatures, as prevail by the uncooled flue gas introduced into the absorber. As a result, in particular undesirable emissions to the atmosphere are avoided and additionally prevents a reduction in the concentration in the washing medium.
  • an amino acid salt which has a carbon substituent from the group containing hydrogen, an alkyl, a hydroxyalkyl and an aminoalkyl. More preferably, an amino acid salt having a nitrogen substituent selected from the group consisting of hydrogen, an alkyl, a hydroxyalkyl and a haloalkyl is used. Again, a single amino acid salt such as a potassium salt of glycine or other amino acids may be employed. Also, mixtures of different amino acid salts can be used as the absorbent. More preferably, the amino acid salt is a salt of a metal, especially an alkali metal.
  • the desorber is expediently connected to a discharge line which terminates in a treatment device.
  • the desorbed C0 2 -rich gas stream can be compressed in order, for example, to enable transport to a storage site.
  • the desorber is connected to a reboiler.
  • the reboiler supplies the necessary heat of regeneration for the separation of absorbed CO 2 from the absorption medium.
  • the loaded absorption medium is in this case regenerated by steam, which is generated in the reboiler. To generate the steam within the reboiler this is usually heated with imported steam, for example from a connected steam power plant.
  • the desorber can be followed by a water removal unit, which can expediently be used to remove any excess water which may be present in the washing medium after the desorption of the carbon dioxide.
  • the second object of the invention is achieved by a process for the treatment of a gas stream, in particular for the treatment of a flue gas stream in which an absorber of a separation device, a gas stream is supplied, is deposited in the absorber in the gas stream contained carbon dioxide by means of a washing medium, the washing medium from the Absorber is supplied to cool at least one cooling unit, the cooled by the or each cooling unit washing medium is fed back into the absorber, and the cooled, loaded with carbon dioxide scrubbing medium to release the carbon dioxide is fed to a desorber the separator, wherein the gas stream to be separated the carbon dioxide contained in the gas stream is supplied to the absorber without cooling.
  • the gas stream to be treated for separating off the carbon dioxide contained in the gas stream is fed to the absorber freely from a gas cooling system, which can be connected downstream of a steam generator or a steam boiler of an incineration plant.
  • a gas cooling system which can be connected downstream of a steam generator or a steam boiler of an incineration plant.
  • uncooled means that a gas stream is no longer intercooled after exiting a steam generator or a steam boiler and before entering the absorber of a separator.
  • the washing medium for its cooling is advantageously guided by the absorber through two cooling units.
  • the washing medium is led to the cooling of the absorber by two fluidically connected in parallel cooling units.
  • the effluent from the absorber is advantageously guided by the absorber through two cooling units.
  • washing medium supplied to the desorber Here, absorbed in the washing medium carbon dioxide is desorbed.
  • wash medium flowing off from the desorber is returned to the absorber.
  • effluent from the desorber wash medium is recycled via a precooler to the absorber.
  • carbon dioxide released in the desorber is preferably supplied to a treatment device.
  • washing medium draining off the desorber is preferably fed to a reboiler. Due to the elevated temperature within the absorber, an amino acid salt which has a low vapor pressure is preferably used as the washing medium.
  • FIG 3 shows a further separation device for carbon dioxide with a fluidically connected cooling unit to an absorber and with a pre-cooler upstream of the absorber on the liquid side.
  • the separation device 1 shows a separation device 1 for carbon dioxide from a flue gas stream.
  • the separation device 1 comprises an absorber 3 and a desorber 5 connected to it in terms of flow.
  • the flue gas is forwarded to the C0 2 - separator 1.
  • the flue gas is supplied to the absorber 3 via a flue gas line 7.
  • the supply of the flue gas from the absorber 3 takes place here waiving a prior cooling of the flue gas.
  • the absorber 3 there is an aqueous amino acid salt solution as the washing medium 9, which is used for separating off the imine
  • Flue gas contained carbon dioxide is used.
  • the flue gas in the absorber 3 is brought into contact with the washing medium 9 and the carbon dioxide contained in the flue gas in
  • the cleaned of carbon dioxide gas stream is discharged from the absorber 3 at the absorber head 11.
  • the absorber 3 is fluidically connected to a supply line 15 of the desorber 5, so that the scrubbing medium 9 loaded with carbon dioxide passes over this se two lines 13, 15 can be pumped with increasing the temperature by means of a pump 17 in the desorber 5.
  • the loaded washing medium 9 passes through a heat exchanger 19 in which the heat of the regenerated washing medium 9 flowing from the desorber 5 to the absorber 3 is transferred to the laden washing medium 9 supplied to the desorber 5 by the absorber 3.
  • the heat exchanger 19 thus uses the waste heat of the desorber 5 to preheat the washing medium 9 from the absorber 3 before entering the desorber 5.
  • the carbon dioxide absorbed in the washing medium 9 is thermally desorbed.
  • a discharge line 21 is connected to the desorber 5, which discharges into a treatment device 23.
  • the desorbed C0 2 -rich gas stream can be compressed to allow, for example, the transport to a storage site.
  • the desorber 5 is further connected to a return line 25.
  • the return line 25 is fluidically connected to a feed line 27 of the absorber 3.
  • the scrubbing medium 9 regenerated in the desorber 5 is returned to the absorber 3 via the fluidic connection between the return line 25 and the supply line 27 by means of a pump 29 and is available there for re-absorption of CO 2 from the flue gas.
  • the desorber 5 is connected to a reboiler 31.
  • the loaded washing medium 9 is in this case regenerated by steam, which is generated in the reboiler 31.
  • the reboiler 31 is heated with imported steam, for example from a connected steam power plant, which is not shown here. Since the separation device 1 manages without a flue gas cooler, which is usually connected upstream of the absorber 3 or the separation device 1, the flue gas enters the absorber 3 substantially uncooled, ie without passing through a flue gas cooler, from the incineration plant via the flue gas line 7 , Due to the omission of a precooling of the flue gas, this has a high temperature when it enters the absorber 9 and heats the washing medium 9. In order to provide the conditions necessary for the absorption of carbon dioxide despite this heating, a cooling unit 33 is fluidically connected to the absorber 3 ,
  • the washing medium 9 in this case flows from the absorber 3 into the cooling unit 33 and is cooled accordingly there. After cooling, the washing medium is supplied to the absorber 3 again and is there again for the absorption of carbon dioxide from the flue gas available.
  • a further separator 51 is shown for carbon dioxide from a flue gas stream.
  • the separating device 51 likewise comprises an absorber 53 and a desorber 55 which is fluidically connected thereto.
  • the flue gas of an incinerator is fed to the absorber 53 of the separator 51 via a flue gas conduit 57 for the separation of carbon dioxide.
  • the aqueous amino acid salt solution contained in the absorber 53 as the washing medium 59 comes into contact with the flue gas in the absorber 53 and the carbon dioxide contained in the flue gas is absorbed in the washing medium 59.
  • the cleaned of carbon dioxide gas stream is discharged from the absorber 53 at the absorber head 61, whereas the loaded with C0 2 wash medium 59 via a discharge line 63 of the absorber 63, which is fluidly connected to a feed line 65 of the desorber 55 by means of a pump 67 to the desorber 55th is pumped.
  • the loaded with carbon dioxide washing medium 59 passes as well as in the separator 1 according to FIG 1, a heat exchanger 69, in which the heat of the desorber 55 to the absorber 53 flowing, regenerated washing medium 59 to the absorber 63 to the desorber 65 fed, loaded
  • Washing medium 59 is transferred and thus the washing medium 59 preheats accordingly.
  • the carbon dioxide absorbed in the washing medium 59 is thermally desorbed.
  • the desorber 55 is connected to a discharge line 71, which opens into a treatment device 73.
  • the desorbed C0 2 -rich gas stream can be compressed to allow, for example, the transport to a storage site.
  • the desorber 55 is connected to a return line 75, which is fluidically connected to a supply line 77 of the absorber 53.
  • Absorber 53 recycled and used there for re-absorption of carbon dioxide from the flue gas.
  • the desorber 55 is connected to a reboiler 81, in which the laden washing medium 59 is regenerated by steam.
  • the supply of the flue gas via the flue gas line 57 to the absorber 33 takes place uncooled.
  • two cooling units 83, 85 are fluidically connected to the absorber 53.
  • the two cooling units 83, 85 are in this case connected in parallel in terms of flow and each allow cooling of effluent from the absorber 53 washing medium 59.
  • the washing medium 59 is first cooled in the first cooling unit 83 and then returned to the absorber.
  • the washing medium 59 comes back into contact with the flue gas and heats up. Finally, it is fed to the second cooling unit 85 and cooled there once more.
  • the washing medium 59 is taken in each case between two packing units (not shown) arranged inside the absorber 53.
  • Flue gas can be done here the necessary control of the water balance of the process and be selectively influenced depending on the operating condition.
  • FIG. 3 shows a further separating device 101 for carbon dioxide with an absorber 103 and a desorber 105 connected thereto in terms of flow.
  • the absorber 103 includes a discharge line 113, which is fluidically connected to a supply line 115 of the desorber 105.
  • the loaded washing medium 91 is thus pumped via the fluidic connection of these two lines 113, 115 with temperature increase by means of a pump 117 in the desorber 105.
  • this passes through a heat exchanger 119 in which the heat of the regenerated washing medium 111 flowing from the desorber 105 to the absorber 103 is transferred to the laden washing medium 91.
  • the CO 2 absorbed in the washing medium 91 is thermally desorbed and then fed via a discharge line 121 to a treatment device 123.
  • the desorbed C0 2 -rich gas stream can be compressed, for example, to enable transport to a storage site.
  • the desorber 105 is also followed by a return line 125, which is fluidically connected to a supply line 127 of the absorber 103. Via this feed line 127 regenerated wash medium 109 is returned by means of a pump 129 in the absorber 103 in the desorber 105. There is the washing medium 109 for re-absorption of C0 2 from the flue gas available. In this case, the required heat of regeneration for the separation of the carbon dioxide from the washing medium 109 is likewise provided via a boiler 131 connected to the desorber 105. Also in the separation device 101, the flue gas stream to be treated for the removal of the carbon dioxide contained is fed to the absorber 103 without cooling.
  • the supply takes place via the flue gas line 107, which opens into the absorber 103.
  • the washing medium 109 is, as in the deposition device 1 according to FIG. 1, supplied to a cooling unit 133 for cooling thereof.
  • the washing medium 109 flows through the cooling unit 133 starting from the absorber 103. After cooling, the washing medium 109 is returned to the absorber 103 and stands ⁇
  • a precooler 135 is inserted in the supply line 127 to the absorber 103.
  • This pre-cooler 135 serves to cool the washing medium 109 before it enters the absorber 103. Since an elevated temperature at the absorber head 111 is desired in order to achieve the desired temperature
  • a small sized pre-cooler 135 can be used with a low cooling capacity.
  • the cooling of the flue gas takes place in the lower part of the absorber 103, in which the washing medium 109 after passing through the cooling unit 133 has the temperature required for the absorption of the carbon dioxide.
  • Such an embodiment of the separating device 101 can also be used to process a flue gas stream without the use of a flue gas cooler in an effective and cost-effective manner.

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Abstract

Es wird eine Abscheidevorrichtung (1, 51,101) für Kohlendioxid aus einem Gasstrom, insbesondere aus einem Rauchgasstrom, umfassend einen Absorber (3, 53, 103) zum Abscheiden des Kohlendioxids aus dem Gasstrom mittels eines Waschmediums (9, 59, 109), sowie einen strömungstechnisch mit dem Absorber (3, 53, 103) gekoppelten Desorber (5, 55, 105) zum Freisetzen des Kohlendioxids aus dem Waschmedium (9, 59, 109), wobei dem Absorber (3, 53, 103) wenigstens eine Kühleinheit (33, 83, 85, 133) zur Kühlung des Waschmediums (9, 59, 109) strömungstechnisch angeschlossen ist, und wobei eine Rauchgasleitung (7, 57, 107) zur Zufuhr des Gasstroms zum Absorber (3, 53, 103) umfasst ist, die frei von einer Gaskühlung in den Absorber (3, 53, 103) mündet. Des Weiteren wird ein entsprechendes Verfahren zur Aufbereitung eines Gasstroms, insbesondere eines Rauchgasstroms angegeben, bei der aufzubereitende Gasstrom zur Abtrennung des im Gasstrom enthaltenen Kohlendioxids dem Absorber (3, 53, 103) ungekühlt zugeführt wird.

Description

Beschreibung
Abscheidevorrichtung für Kohlendioxid aus einem Gasstrom und Verfahren zur Abscheidung von Kohlendioxid aus einem Gasstrom
Die Erfindung betrifft eine Abscheidevorrichtung für Kohlendioxid aus einem Gasstrom, insbesondere aus einem Rauchgasstrom. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Aufbereitung eines Gasstroms, insbesondere zur Aufbereitung eines Rauchgasstroms.
Vor dem Hintergrund der klimatischen Veränderungen ist es ein globales Ziel, die Emission von Schadstoffen in die Atmosphäre zu verringern. Dies gilt insbesondere für die Emission von Kohlendioxid (C02) , welches sich in der Atmosphäre ansammelt, die Wärmeabstrahlung der Erde behindert und so als Treibhauseffekt zu einer Erhöhung der Erdoberflächentemperatur führt . Besonders bei fossilbefeuerten Kraftwerksanlagen zur Erzeugung elektrischer Energie entsteht durch die Verbrennung eines fossilen Brennstoffes ein kohlendioxidhaltiges Rauchgas. Zur Vermeidung bzw. zur Verringerung von Kohlendioxid- Emissionen in die Atmosphäre muss das Kohlendioxid aus dem Rauch- gas abgetrennt werden. Entsprechend werden insbesondere bei bestehenden fossil befeuerten Kraftwerken geeignete Maßnahmen diskutiert, um nach der Verbrennung das entstandene Kohlendioxid aus dem Abgas abzutrennen (Post-Combustion-Capture) . Als eine technische Realisierung wird hierzu im Rauchgas enthaltenes Kohlendioxid nach der Verbrennung durch einen Ab- sorptions-Desorptions-Prozess mittels eines Waschmediums aus dem jeweiligen Gasstrom herausgewaschen. Zur Abscheidung wird das Rauchgas einem Absorber als Teil einer gängigen C02- Abscheidevorrichtung zugeführt, wobei im Rauchgas enthaltenes gasförmiges Kohlendioxid im Waschmedium gelöst bzw. in chemischem Sinne absorbiert wird. Das von Kohlendioxid befreite Abgas wird schließlich in die Atmosphäre entlassen. Das mit „
Kohlendioxid befrachtete Waschmedium kann durch Desorption des absorbierten Kohlendioxids regeneriert und erneut zur Absorption von Kohlendioxid aus dem Rauchgas genutzt werden. Um den Absorptionsprozess im Absorber zu begünstigen, wird das Rauchgas in der Regel vor dem Eintritt in den Absorber durch einen Rauchgaskühler, einen so genannten Flue-Gas- Kühler, geleitet. Mittels eines solchen Flue-Gas-Kühlers können sowohl die für die Absorption notwendigen niedrigen Tem- peraturen eingestellt, als auch das durch die Kühlung des
Rauchgases kondensierte Wasser weitestgehend entfernt werden. Entsprechend gehört der Einsatz eines Flue-Gas-Kühlers zu den gängigen Standards bei der Rauchgasaufbereitung.
Allerdings sind mit dem Einsatz eines Flue-Gas-Kühlers hohe Investitions- und Betriebskosten verbunden, da der Flue-Gas- Kühler groß dimensioniert ist und aufgrund von im Rauchgas enthaltenen korrosiven Substanzen aus einem entsprechend korrosionsbeständigem Material gefertigt sein muss. Weiterhin stellt die Menge des zur Kühlung des Rauchgases benötigten Kühlwassers einen hohen Kostenfaktor dar. Somit besteht eine Herausforderung bei der Bereitstellung einer Abscheidevorrichtung für Kohlendioxid insbesondere in der Minimierung der Investitions- und Betriebskosten.
Es ist daher eine erste Aufgabe der Erfindung, eine Abscheidevorrichtung für Kohlendioxid anzugeben, die auf kostengünstige Weise die zur Abscheidung von Kohlendioxid gewünschten Absorptionsbedingungen bereitstellt und gleichzeitig die notwendige Kontrolle der Wasserbilanz während des Abscheideprozesses ermöglicht.
Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist es, ein entsprechendes Verfahren zur Aufbereitung eines Gasstroms bereitzustellen.
Die erste Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Abscheidevorrichtung für Kohlendioxid aus einem Gasstrom, insbesondere aus einem Rauchgasstrom, umfassend ei- nen Absorber zum Abscheiden des Kohlendioxids aus dem Gas- strom mittels eines Waschmediums, sowie einen strömungstechnisch mit dem Absorber gekoppelten Desorber zur Freisetzung des Kohlendioxids aus dem Waschmedium, wobei dem Absorber we- nigstens eine Kühleinheit zur Kühlung des Waschmediums strömungstechnisch angeschlossen ist, und wobei eine Rauchgasleitung zur Zufuhr des Gasstroms zum Absorber umfasst ist, die frei von einer Gaskühlung in den Absorber mündet . Die Erfindung geht von der Tatsache aus, dass zur Schaffung der gewünschten Absorptionsbedingungen im Absorber einer Abscheidevorrichtung das einströmende Rauchgas vorab gekühlt werden muss. Hierbei wird durch Kondensation das im Rauchgas enthaltene Wasser entfernt und gleichermaßen die Temperatur des Rauchgases so weit gesenkt, dass die notwendigen Absorptionsbedingungen für Kohlendioxid aus dem Rauchgas vorherrschen. Die bislang hierzu eingesetzten Rauchgaskühler erfüllen zwar diese Voraussetzungen, allerdings sind mit deren Einsatz hohe Investitionskosten und ein hoher betrieblicher Aufwand verbunden.
Andere Möglichkeiten zur Vorkühlung des Rauchgases und zur gleichzeitigen Entfernung des aus dem Rauchgas kondensierten Wassers, wie beispielsweise die Nachschaltung einer Waschein- heit nach dem Absorber, ermöglichen die gewünschten Einsparungen hinsichtlich der Kosten und des Platzbedarfs bislang nicht. Somit wäre ein Verzicht auf einen separaten Rauchgaskühler oder zumindest eine entsprechend kleine Dimensionierung des Rauchgaskühlers wünschenswert .
Unter Berücksichtigung des Vorgenannten erkennt die Erfindung überraschenderweise, dass ein vollständiger Verzicht auf einen separaten Rauchgaskühler dann möglich ist, wenn zur Ab- scheidung von Kohlendioxid eine Abscheidevorrichtung einge- setzt wird, an deren Absorber wenigstens eine Kühleinheit zur Kühlung des Waschmediums strömungstechnisch angeschlossen ist, und deren Absorber eine Rauchgasleitung zur Zufuhr des Gasstroms zum Absorber umfasst, die frei von einer Gaskühlung in den Absorber mündet .
Hierbei kann durch eine geschickte Prozessverschaltung - also durch zumindest eine Kühleinheit zur Zwischenkühlung des
Waschmediums - auf den Einsatz eines Rauchgaskühlers und damit auf eine vorherige Kühlung des Rauchgases auf Absorptionstemperatur, verzichtet werden. Dies spart zum einen Investitionskosten und vereinfacht andererseits die Integration des Verfahrens in eine Gesamtanlage. Des Weiteren kann trotz des Verzichts auf eine Vorkühlung des Rauchgases die notwendige Kontrolle der Wasserbilanz des Prozesses erfolgen und je nach Betriebszustand durch die Kontrolle der Temperatur im Absorber gezielt beeinflusst werden.
Die Zufuhr des Gasstroms zum Absorber erfolgt frei von einer Gaskühlung über die in den Absorber mündende Rauchgasleitung. Insbesondere erfolgt die Zufuhr des Gasstroms zum Absorber frei von einer einem Dampferzeuger bzw. einem Dampfkessel ei- ner Verbrennungsanlage strömungstechnisch nachschaltbaren Gaskühlung. Mit anderen Worten wird hierbei unter einer
(Rauch- ) gaskühlung die Kühlung eines aufzubereitenden Gas- stroms nach dem Austritt aus einem Dampferzeuger bzw. einem Dampfkessel und vor dem Eintritt in den Absorber einer Ab- scheidevorrichtung verstanden.
Nach dem Einströmen in den Absorber wird das Rauchgas dort durch das Waschmedium gekühlt. Hierbei findet ein Stoff- und Energieaustausch statt. Durch die erhöhte Temperatur im Ab- sorber - aufgrund des ungekühlten Rauchgases - wird am Absorberkopf mehr Wasser verdampft, so dass am Ablauf des Absorbers, im Bereich unterhalb der Kühleinheit, entsprechend weniger Wasser ankommt. Somit kondensiert am Absorberkopf mehr Wasser aus dem Rauchgas und am Auslauf des Absorbers kommt die gleiche Menge Wasser an, die auch bei dem Einsatz eines separaten Rauchgaskühlers dort ankommen würde. Um die für die Absorption von Kohlendioxid gewünschte Temperatur des Waschmediums zu gewährleisten, wird dieses durch eine oder mehrere Kühleinheiten geleitet. Die Temperatur des Waschmediums ist im oberen Bereich des Absorbers, also ober- halb der zumindest einen angeschlossenen Kühleinheit, höher als im unteren Bereich des Absorbers, wodurch trotz niedrigem C02-Partialdruck im Waschmedium eine höhere Reaktionskinetik erreicht wird. Nach der Kühlung des Waschmediums in der oder in jeder der Kühleinheiten kann die notwendige Temperatur zur Erreichung der maximal im Waschmedium zu absorbierenden Menge an Kohlendioxid eingestellt werden.
Mit anderen Worten fungiert der Bereich des Absorbers unterhalb der Kühleinheit gewissermaßen als ein integrierter
Rauchgaskühler und Kondensator für im Rauchgas enthaltenes Wasser. Oberhalb der Kühleinheit wird der Absorber als Verdampfer für im Rauchgas enthaltenes Wasser genutzt. Insgesamt entspricht die Menge des über das Rauchgas eingetragenen Wassers immer der Menge des über den Absorber ausgetragenen bzw. des aus dem Absorber abdampfenden Wassers. Die Wasserbilanz des Prozesses bleibt somit konstant.
Trotz des Verzichts auf einen separaten Rauchgaskühler kann so bei gleichzeitigem Einsatz zumindest einer strömungstech- nisch an den Absorber angeschlossenen Kühleinheit eine Kühlung des Rauchgases und die notwendige Kontrolle der Wasserbilanz erreicht werden.
Die Anzahl der eingesetzten Kühleinheiten kann je nach Größe des Absorbers unterschiedlich sein. Es können beispielsweise lediglich eine Kühleinheit ebenso wie mehrere Kühleinheiten strömungstechnisch mit dem Absorber verbunden sein. Durch den Einsatz mehrerer Kühleinheiten kann das Temperaturprofil des Absorbers weiter vergleichmäßigt werden. Die oder jede Kühl- einheit ist grundsätzlich vorzugsweise so angeordnet, dass die Entnahme des Waschmediums aus dem Absorber zwischen zwei Packungseinheiten erfolgt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind dem Absorber zwei Kühleinheiten zur Kühlung des Waschmediums strömungstechnisch angeschlossen. Hierdurch kann eine besonders effektive Kühlung des Waschmediums erreicht werden, da dieses beide Kühl- einheiten durchläuft. Hierzu wird das durch das Rauchgas erhitzte Waschmedium aus dem Absorber einer ersten Kühleinheit zugeführt und dort entsprechend gekühlt. Nach der Kühlung wird das Waschmedium in den Absorber zurückgeführt und dort durch den erneuten Kontakt mit dem Rauchgas wieder erwärmt. Durch die Zufuhr zu einer zweiten Kühleinheit wird das Waschmedium wieder gekühlt und abschließend in den Absorber zurückgeführt .
Weiterhin können die Kühleinheiten beispielsweise auch strömungstechnisch miteinander gekoppelt sein, so dass aus dem Absorber abgeführtes Waschmedium nach dem Durchströmen der ersten Kühleinheit in eine zweite Kühleinheit strömt und von dieser ausgehend in den Absorber zurückgeführt wird. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die dem Absorber angeschlossenen Kühleinheiten zur Kühlung des Waschmediums strömungstechnisch parallel geschaltet. Durch den Einsatz mehrerer Kühleinheiten kann an verschiedenen Positionen bzw. Stellen am Absorber eine Zwischenkühlung des Waschmediums erfolgen. Hierdurch wird ein im Wesentlichen gleichmäßiges Temperaturprofil innerhalb des Absorbers erreicht. Die Anordnung der Kühleinheiten zu Entnahme und Kühlung des Waschmediums aus dem Absorber erfolgt vorzugsweise derart, dass das Waschmedium pro Kühleinheit zwischen zwei innerhalb des Absorbers angeordneten Packungseinheiten entnommen wird.
Vorzugsweise ist der Absorber über eine Abführleitung strömungstechnisch mit einer Zuführleitung des Desorbers verbun den. Das beladene Waschmedium wird so zur Freisetzung bzw. zur Desorption von Kohlendioxid unter Temperaturerhöhung in den Desorber geleitet. Bei der Zufuhr des beladenen Waschme diums zum Desorber wird dieses zweckmäßigerweise mittels ei ner Pumpe dorthin gepumpt, wobei das beladene Waschmedium einen Wärmetauscher passiert. In dem Wärmetauscher wird die Wärme des vom Desorber zum Absorber strömenden, regenerierten Waschmediums auf das aus dem Absorber strömende, beladene Waschmedium übertragen. Der Wärmetauscher nutzt somit die Abwärme in der Rückführleitung des Desorbers, um das Waschmedium aus dem Absorber vor dem Eintritt in den Desorber vorzuwärmen. Die Abtrennung des Kohlendioxids aus dem Waschmedium erfolgt üblicherweise thermisch.
Weiter von Vorteil ist es, wenn der Desorber über eine Rückführleitung strömungstechnisch mit einer Zuführleitung des Absorbers verbunden ist. So kann das in dem Desorber von Kohlendioxid gereinigte Waschmedium dem Absorber zugeführt wer- den. Innerhalb des Absorbers steht das Waschmedium dann erneut zur Absorption von Kohlendioxid zur Verfügung und strömt je nach Ausgestaltung des Absorbers zur Kühlung zweckmäßigerweise durch eine oder mehrere Kühleinheiten. Zweckmäßigerweise ist in der Zuführleitung des Absorbers ein Vorkühler umfasst. Der Vorkühler, der der Kühlung des Waschmediums vor dem Eintritt in den Absorber dient, kann hierbei insbesondere klein dimensioniert werden, da eine erhöhte Temperatur am Absorberkopf gewünscht ist, um das im Rauchgas enthaltene Wasser zu verdampfen. Die Abkühlung des Rauchgases erfolgt im unteren Teil des Absorbers, in welchem das Waschmedium nach dem Passieren einer oder mehrere Kühleinheiten die für die Absorption des Kohlendioxids benötigte Temperatur aufweist .
Vorzugsweise ist als Waschmedium ein Aminosäuresalz eingesetzt. Eine wässrige Aminosäuresalzlösung ist hierbei zweckmäßig. Der Einsatz insbesondere einer wässrigen Aminosäuresalzlösung eignet sich hierbei, da ein Aminosäuresalz einen geringen Dampfdruck hat und auch bei hohen Temperaturen, wie sie durch das ungekühlt in den Absorber eingetragenen Rauchgases vorherrschen, nicht verdampft. Hierdurch werden insbesondere unerwünschte Emissionen in die Atmosphäre vermieden und zusätzlich eine Verringerung der Konzentration im Waschmedium verhindert .
Bei der Verwendung eines Aminosäuresalzes als Absorptionsme- dium hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn ein Aminosäuresalz eingesetzt wird, welches einen Kohlenstoff- Substituenten aus der Gruppe aufweist, die Wasserstoff, ein Alkyl, ein Hydroxyalkyl und ein Aminoalkyl enthält. Weiter bevorzugt wird ein Aminosäuresalz eingesetzt, dass einen Stickstoff-Substituenten aus der Gruppe aufweist, die Wasserstoff, ein Alkyl, ein Hydroxyalkyl und ein Halogenalkyl enthält. Wiederum kann ein einzelnes Aminosäuresalz wie beispielsweise ein Kaliumsalz des Glycins oder andere Aminosäuren eingesetzt sein. Auch können Mischungen verschiedener Aminosäuresalze als Absorptionsmittel eingesetzt werden. Weiter bevorzugt ist das Aminosäuresalz ein Salz eines Metalls, insbesondere eines Alkalimetalls.
Zweckmäßigerweise ist dem Desorber eine Abführleitung ange- schlössen, die in einer Aufbereitungseinrichtung mündet In der Aufbereitungsvorrichtung kann der desorbierte C02-reiche Gasstrom verdichtet werden, um beispielsweise den Transport zu einer Speicherstätte zu ermöglichen. Vorzugsweise ist dem Desorber ein Reboiler angeschlossen ist. Der Reboiler liefert als ein sogenannter Sumpfverdampfer die notwendige Regenerationswärme für die Trennung von absorbiertem C02 vom Absorptionsmedium. Das beladene Absorptionsmedium wird hierbei durch Dampf, welcher im Reboiler erzeugt wird, regeneriert. Zur Erzeugung des Dampfes innerhalb des Reboi- lers wird dieser üblicherweise mit importiertem Dampf, beispielsweise aus einem angeschlossenen Dampfkraftwerk beheizt.
Weiterhin kann dem Desorber eine Wasserentnahmeeinheit ange- schlössen sein, die zweckmäßigerweise zur Entfernung von eventuell nach der Desorption des Kohlendioxids im Waschmedium enthaltenes überschüssiges Wasser eingesetzt werden kann. Die zweite Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Aufbereitung eines Gasstroms, insbesondere zur Aufbereitung eines Rauchgasstroms, bei dem einem Absorber einer Abscheidevorrichtung ein Gasstrom zugeführt wird, in dem Absorber im Gasstrom enthaltenes Kohlendioxid mittels eines Waschmediums abgeschieden wird, das Waschmedium aus dem Absorber zur Kühlung zumindest einer Kühleinheit zugeführt wird, das von der oder jeder Kühleinheit abgekühlte Waschmedium in den Absorber zurückgeführt wird, und das abge- kühlte, mit Kohlendioxid beladene Waschmedium zur Freisetzung des Kohlendioxids einem Desorber der Abscheidevorrichtung zugeführt wird, wobei der aufzubereitende Gasstrom zur Abtrennung des im Gasstrom enthaltenen Kohlendioxids dem Absorber ungekühlt zugeführt wird.
Insbesondere wird der aufzubereitende Gasstrom zur Abtrennung des im Gasstrom enthaltenen Kohlendioxids dem Absorber frei von einer einem Dampferzeuger bzw. einem Dampfkessel einer Verbrennungsanlage strömungstechnisch nachschaltbaren Gasküh- lung zugeführt. Hierbei wird unter dem Ausdruck „ungekühlt" verstanden, dass ein Gasstrom nach dem Austritt aus einem Dampferzeuger bzw. einem Dampfkessel und vor dem Eintritt in den Absorber einer Abscheidevorrichtung nicht mehr zwischengekühlt wird.
Durch die ungekühlte Zufuhr des Rauchgases zum Absorber kann auf einen Rauchgaskühler verzichtet werden. Auf diese Weise kann die Aufbereitung des Gasstroms kostengünstig und einfach umgesetzt werden und dank der oder jeder Kühleinheit dennoch die notwendige Prozesskontrolle, insbesondere hinsichtlich der Wasserbilanz, gewährleistet werden.
Um ein gleichmäßiges Temperaturprofil innerhalb des Absorbers zu erreichen, wird das Waschmedium zu dessen Kühlung vorteil - hafterweise vom Absorber durch zwei Kühleinheiten geführt. Bevorzugt wird das Waschmedium zu dessen Kühlung vom Absorber durch zwei strömungstechnisch parallel geschaltete Kühleinheiten geführt. Zweckmäßigerweise wird das aus dem Absorber abfließende
Waschmedium dem Desorber zugeführt. Hier wird das im Waschmedium absorbierte Kohlendioxid desorbiert .
Zur erneuten Verwendung des Waschmediums als Absorptionsmit- tel ist es zweckmäßig, wenn das vom Desorber abfließende Waschmedium zum Absorber rückgeführt wird.
In einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung wird vom Desorber abfließendes Waschmedium über einen Vorkühler zum Absorber rückgeführt.
Zur weiteren Verarbeitung und/oder für den Transport zu einer Lagerstätte wird im Desorber freigesetztes Kohlendioxid vorzugsweise einer Aufbereitungseinrichtung zugeführt.
Um die notwendige Desorptionswärme für das im Waschmedium absorbierte Kohlendioxid bereitzustellen, wird vom Desorber abfließendes Waschmedium vorzugsweise einem Reboiler zugeführt. Aufgrund der erhöhten Temperatur innerhalb des Absorbers wird als Waschmedium vorzugsweise ein Aminosäuresalz verwendet, welches einen geringen Dampfdruck hat .
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen für das Verfahren zur Aufbereitung eines Gasstroms ergeben sich aus den auf die Abscheidevorrichtung genannten Unteransprüchen. Die für die Abscheidevorrichtung genannten Vorteile können hierbei sinngemäß auf das Verfahren übertragen werden. Im Folgenden werden Ausführungsbeispielse der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: FIG 1 eine Abscheidevorrichtung für Kohlendioxid mit einer einem Absorber strömungstechnisch angeschlossenen Kühleinheit , FIG 2 eine weitere Abscheidevorrichtung für Kohlendioxid mit zwei einem Absorber strömungstechnisch angeschlossenen Kühleinheiten, sowie
FIG 3 eine weitere Abscheidevorrichtung für Kohlendioxid mit einer einem Absorber strömungstechnisch angeschlossenen Kühleinheit sowie mit einem dem Absorber flüssig- keitsseitig vorgeschalteten Vorkühler.
In FIG 1 ist eine Abscheidevorrichtung 1 für Kohlendioxid aus einem Rauchgasstrom gezeigt. Die Abscheidevorrichtung 1 um- fasst einen Absorber 3 und einen strömungstechnisch mit diesem verbundenen Desorber 5.
Zur Abscheidung von Kohlendioxid aus dem Rauchgas einer
Verbrennungsanlage wird das Rauchgas in die C02- Abscheidevorrichtung 1 weitergeleitet. Hierzu wird das Rauchgas dem Absorber 3 über eine Rauchgasleitung 7 zugeführt. Die Zufuhr des Rauchgases vom Absorber 3 erfolgt hierbei unter Verzicht auf eine vorherige Kühlung des Rauchgases .
In dem Absorber 3 befindet sich als Waschmedium 9 eine wäss- rige Aminosäuresalzlösung, welche zur Abtrennung des im
Rauchgas enthaltenen Kohlendioxids genutzt wird. Hierzu wird das Rauchgas im Absorber 3 mit dem Waschmedium 9 in Kontakt gebracht und das im Rauchgas enthaltene Kohlendioxid im
Waschmedium 9 absorbiert . Der von Kohlendioxid gereinigte Gasstrom wird am Absorberkopf 11 aus dem Absorber 3 entlassen . Über eine Abführleitung 13 ist der Absorber 3 strömungstechnisch mit einer Zuführleitung 15 des Desorbers 5 verbunden, so dass das mit Kohlendioxid beladene Waschmedium 9 über die- se beiden Leitungen 13, 15 unter Temperaturerhöhung mittels einer Pumpe 17 in den Desorber 5 gepumpt werden kann.
Hierbei passiert das beladene Waschmedium 9 einen Wärmetau- scher 19, in welchem die Wärme des von dem Desorber 5 zum Absorber 3 strömenden, regenerierten Waschmediums 9 auf das vom Absorber 3 dem Desorber 5 zugeführte, beladene Waschmedium 9 übertragen wird. Der Wärmetauscher 19 nutzt somit die Abwärme des Desorbers 5, um das Waschmedium 9 aus dem Absorber 3 vor dem Eintritt in den Desorber 5 vorzuwärmen.
Innerhalb des Desorbers 5 wird das im Waschmedium 9 absorbierte Kohlendioxid thermisch desorbiert . Zur Aufbereitung und Überführung des Kohlendioxids ist dem Desorber 5 eine Ab- führleitung 21 angeschlossen, die in einer Aufbereitungsein- richtung 23 mündet. In der Aufbereitungseinrichtung 23 kann der desorbierte C02-reiche Gasstrom verdichtet werden, um beispielsweise den Transport zu einer Speicherstätte zu ermöglichen .
Dem Desorber 5 ist weiterhin eine Rückführleitung 25 angeschlossen. Die Rückführleitung 25 ist strömungstechnisch mit einer Zuführleitung 27 des Absorbers 3 verbunden. Das in dem Desorber 5 regenerierte Waschmedium 9 wird so über die strö- mungstechnische Verbindung zwischen der Rückführleitung 25 und der Zuführleitung 27 mittels einer Pumpe 29 in den Absorber 3 zurückgeführt und steht dort zu erneuten Absorption von C02 aus dem Rauchgas zu Verfügung . Zur Bereitstellung der notwendigen Regenerationswärme für die Trennung des Kohlendioxids vom Waschmedium 9 ist dem Desorber 5 ein Reboiler 31 angeschlossen. Das beladene Waschmedium 9 wird hierbei durch Dampf, welcher im Reboiler 31 erzeugt wird, regeneriert. Der Reboiler 31 wird mit importiertem Dampf, beispielsweise aus einem angeschlossenen Dampfkraftwerk, beheizt, was vorliegend nicht gezeigt ist. Da die Abscheidevorrichtung 1 ohne einen Rauchgaskühler auskommt, der üblicherweise dem Absorber 3 bzw. der Abscheidevorrichtung 1 vorgeschaltet ist, tritt das Rauchgas im Wesentlichen ungekühlt, also ohne ein Passieren eines Rauchgas- kühlers, aus der Verbrennungsanlage über die Rauchgasleitung 7 in den Absorber 3 ein. Aufgrund des Verzichts auf eine Vorkühlung des Rauchgases hat dieses bei Eintritt in den Absorber 9 eine hohe Temperatur und erwärmt das Waschmedium 9. Um trotz dieser Erwärmung die für die Absorption von Kohlendi- oxid notwendigen Bedingungen bereitzustellen, ist dem Absorber 3 eine Kühleinheit 33 strömungstechnisch angeschlossen.
Das Waschmedium 9 strömt hierbei vom Absorber 3 ausgehend in die Kühleinheit 33 und wird dort entsprechend gekühlt. Nach der Kühlung wird das Waschmedium dem Absorber 3 wieder zugeführt und steht dort erneut zur Absorption von Kohlendioxid aus dem Rauchgas zu Verfügung .
Durch diese geschickte Prozessverschaltung - also durch den Einsatz der Kühleinheit 33 zur Zwischenkühlung des Waschmediums 9 am Absorber 3 - ist eine Kühlung des Rauchgases auf Absorptionstemperatur vor Eintritt in den Absorber 3 nicht notwendig. Mit anderen Worten kann auf den Einsatz eines Rauchgaskühlers gänzlich verzichtet werden. Hierdurch werden zum einen Investmentkosten gespart und zum anderen die Integration des Verfahrens in eine Gesamtanlage vereinfacht .
In FIG 2 ist eine weitere Abscheidevorrichtung 51 für Kohlendioxid aus einem Rauchgasstrom gezeigt. Die Abscheidevor- richtung 51 umfasst ebenfalls einen Absorber 53 und einen strömungstechnisch mit diesem verbundenen Desorber 55.
Das Rauchgas einer Verbrennungsanlage wird zur Abscheidung von Kohlendioxid dem Absorber 53 der Abscheidevorrichtung 51 über eine Rauchgasleitung 57 zugeführt. Die in dem Absorber 53 als Waschmedium 59 enthaltene wässrige Aminosäuresalzlösung kommt in dem Absorber 53 mit dem Rauchgas in Kontakt und das im Rauchgas enthaltene Kohlendioxid wird im Waschmedium 59 absorbiert.
Der von Kohlendioxid gereinigte Gasstrom wird am Absorberkopf 61 aus dem Absorber 53 entlassen, wohingegen das mit C02 beladene Waschmedium 59 über eine Abführleitung 63 des Absorbers 63, die strömungstechnisch mit einer Zuführleitung 65 des Desorbers 55 verbunden ist, mittels einer Pumpe 67 zum Desorber 55 gepumpt wird.
Hierbei passiert das mit Kohlendioxid beladene Waschmedium 59 wie auch in der Abscheidevorrichtung 1 gemäß FIG 1 einen Wärmetauscher 69, in welchem die Wärme des von dem Desorber 55 zum Absorber 53 strömenden, regenerierten Waschmediums 59 auf das vom Absorber 63 dem Desorber 65 zugeführte, beladene
Waschmediums 59 übertragen wird und so das Waschmediums 59 entsprechend vorwärmt.
Innerhalb des Desorbers 55 wird das im Waschmedium 59 absor- bierte Kohlendioxid thermisch desorbiert . Zur Aufbereitung und Überführung des Kohlendioxids ist dem Desorber 55 eine Abführleitung 71 angeschlossen, die in einer Aufbereitungs- einrichtung 73 mündet. Hier kann der desorbierte C02-reiche Gasstrom verdichtet werden, um beispielsweise den Transport zu einer Speicherstätte zu ermöglichen.
Weiterhin ist dem Desorber 55 ist eine Rückführleitung 75 angeschlossen, die strömungstechnisch mit einer Zuführleitung 77 des Absorbers 53 verbunden ist. So kann das im Desorber 55 regenerierte Waschmediums 59 mittels einer Pumpe 79 in den
Absorber 53 zurückgeführt und dort zu erneuten Absorption von Kohlendioxid aus dem Rauchgas genutzt werden.
Um die nötige Regenerationswärme für die Trennung des Kohlen- dioxids vom Waschmedium 59 bereitzustellen, ist dem Desorber 55 ein Reboiler 81 angeschlossen, in welchem das beladene Waschmedium 59 durch Dampf regeneriert wird. Wie auch bei der Abscheidevorrichtung 1 gemäß FIG 1 erfolgt die Zufuhr des Rauchgases über die Rauchgasleitung 57 zum Absorber 33 ungekühlt. Im Unterschied zu FIG 1 sind vorliegend zwei Kühleinheiten 83, 85 strömungstechnisch mit dem Absorber 53 verbunden. Die beiden Kühleinheiten 83, 85 sind hierbei strömungstechnisch parallel geschaltet und ermöglichen jeweils eine Kühlung von aus dem Absorber 53 ausströmenden Waschmedium 59. Hierzu wird das Waschmedium 59 zuerst in der ersten Kühleinheit 83 zwischengekühlt und dann in den Absorber zurückgeführt. Hierbei kommt das Waschmedium 59 wieder mit dem Rauchgas in Kontakt und erwärmt sich. Schließlich wird es der zweiten Kühleinheit 85 zugeführt und dort ein weiteres Mal gekühlt. Durch den Einsatz von zwei Kühleinheiten 83, 85 wird ein gleichmäßiges Temperaturprofil innerhalb des Absorbers 53 erreicht. Das Waschmedium 59 wird hierbei jeweils zwischen zwei innerhalb des Absorbers 53 angeordneten, nicht gezeigten Packungseinheiten entnommen.
Durch den Einsatz der beiden Kühleinheiten 83, 85 kann wie auch bei der Abscheidevorrichtung 1 gemäß FIG 1 auf einen separat dem Absorber 53 vorgeschalteten Rauchgaskühler verzichtet werden. Trotz des Verzichts auf eine Vorkühlung des
Rauchgases kann hierbei die notwendige Kontrolle der Wasserbilanz des Prozesses erfolgen und je nach Betriebszustand gezielt beeinflusst werden.
FIG 3 zeigt eine weitere Abscheidevorrichtung 101 für Kohlen- dioxid mit einem Absorber 103 und einem strömungstechnisch mit diesem verbundenen Desorber 105.
Zur Aufbereitung eines von einer Verbrennungsanlage dem Absorber 103 über eine Zuführleitung 107 zuströmenden Rauchga- ses wird in dem Absorber 103 im Gasstrom enthaltenes Kohlendioxid mittels eines Waschmediums 109 abgeschieden. Das mit Kohlendioxid beladene Waschmedium 109 wird dann zur Freisetzung des Kohlendioxids dem Desorber 105 zugeführt. Hierzu um- fasst der Absorber 103 eine Abführleitung 113, die strömungstechnisch mit einer Zuführleitung 115 des Desorbers 105 verbunden ist. Das beladene Waschmedium 91 wird somit über die strömungstechnische Verbindung dieser beiden Leitungen 113, 115 unter Temperaturerhöhung mittels einer Pumpe 117 in den Desorber 105 gepumpt.
Zum Vorwärmen des beladenen Waschmediums passiert dieses einen Wärmetauscher 119, in welchem die Wärme des von dem De- sorber 105 zum Absorber 103 strömenden, regenerierten Waschmediums 111 auf das beladene Waschmedium 91 übertragen wird. Innerhalb des Desorbers 105 wird das im Waschmedium 91 absorbierte C02 thermisch desorbiert und anschließend über eine Abführleitung 121 einer Aufbereitungseinrichtung 123 zuge- führt. In der Aufbereitungseinrichtung 123 kann der desor- bierte C02-reiche Gasstrom verdichtet werden, um beispielsweise den Transport zu einer Speicherstätte zu ermöglichen.
Dem Desorber 105 ist weiterhin eine Rückführleitung 125 ange- schlössen, die strömungstechnisch mit einer Zuführleitung 127 des Absorbers 103 verbunden ist. Über diese Zuführleitung 127 wird im Desorber 105 regeneriertes Waschmedium 109 mittels einer Pumpe 129 in den Absorber 103 zurückgeführt. Dort steht das Waschmedium 109 zu erneuten Absorption von C02 aus dem Rauchgas zu Verfügung. Hierbei wird die benötigte Regenerationswärme für die Trennung des Kohlendioxids vom Waschmedium 109 ebenfalls über einen dem Desorber 105 angeschlossenen Re- boiler 131 bereitgestellt. Auch in der Abscheidevorrichtung 101 wird der aufzubereitende Rauchgasstrom zur Abtrennung des enthaltenen Kohlendioxids dem Absorber 103 ungekühlt zugeführt. Die Zufuhr erfolgt über die Rauchgasleitung 107, die in den Absorber 103 mündet. Das Waschmedium 109 wird, wie auch in der Abscheidevorrichtung 1 gemäß FIG 1, zu dessen Kühlung einer Kühleinheit 133 zugeführt. Hierzu durchströmt das Waschmedium 109 vom Absorber 103 ausgehend die Kühleinheit 133. Nach der Kühlung wird das Waschmedium 109 wieder dem Absorber 103 zugeführt und steht ±
dort erneut zur Absorption von Kohlendioxid aus dem Rauchgas zu Verfügung .
Im Unterschied zu den beiden vorhergehend beschriebenen Ab- Scheidevorrichtungen 1, 51 gemäß den FIG 1 und 2 ist in der Zuführleitung 127 zum Absorber 103 ein Vorkühler 135 eingesetzt. Dieser Vorkühler 135 dient der Kühlung des Waschmediums 109 vor dem Eintritt in den Absorber 103. Da eine erhöhte Temperatur am Absorberkopf 111 gewünscht ist, um das im
Rauchgas enthaltene Wasser zu verdampfen, kann ein klein dimensionierter Vorkühler 135 mit einer geringen Kühlleistung eingesetzt werden. Die Abkühlung des Rauchgases erfolgt im unteren Teil des Absorbers 103, in welchem das Waschmedium 109 nach dem Passieren der Kühleinheit 133 die für die Ab- Sorption des Kohlendioxids benötigte Temperatur aufweist.
Auch durch eine solche Ausgestaltung der Abscheidevorrichtung 101 kann auf effektive und kostengünstige Weise die Aufbereitung eines Rauchgasstroms ohne den Einsatz eines Rauchgasküh- lers erfolgen.

Claims

Patentansprüche
1. Abscheidevorrichtung (1, 51,101) für Kohlendioxid aus einem Gasstrom, insbesondere aus einem Rauchgasstrom, umfas- send einen Absorber (3, 53, 103) zum Abscheiden des Kohlendioxids aus dem Gasstrom mittels eines Waschmediums (9, 59, 109), sowie einen strömungstechnisch mit dem Absorber (3, 53, 103) gekoppelten Desorber (5, 55, 105) zum Freisetzten des Kohlendioxids aus dem Waschmedium (9, 59, 109), wobei dem Ab- sorber (3, 53, 103) wenigstens eine Kühleinheit (33, 83, 85, 133) zur Kühlung des Waschmediums (9, 59, 109) strömungstechnisch angeschlossen ist, und wobei eine Rauchgasleitung (7, 57, 107) zur Zufuhr des Gasstroms zum Absorber (3, 53, 103) umfasst ist, die frei von einer Gaskühlung in den Absorber (3, 53, 103) mündet.
2. Abscheidevorrichtung (1, 51,101) nach Anspruch 1, wobei dem Absorber (3, 53, 103) zwei Kühleinheiten (33, 83, 85, 133) zur Kühlung des Waschmediums (9, 59, 109) strömungstech- nisch angeschlossen sind.
3. Abscheidevorrichtung (1, 51,101) nach Anspruch 2, wobei die dem Absorber (3, 53, 103) angeschlossenen Kühleinheiten (33, 83, 85, 133) zur Kühlung des Waschmediums (9, 59, 109) strömungstechnisch parallel geschaltet sind.
4. Abscheidevorrichtung (1, 51,101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Absorber (3, 53, 103) über eine Abführleitung (13, 63, 113) strömungstechnisch mit einer Zu- führleitung (15, 65, 115) des Desorbers (5, 55, 105) verbunden ist.
5. Abscheidevorrichtung (1, 51,101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Desorber (5, 55, 105) über eine Rückführleitung (25, 75, 125) strömungstechnisch mit einer Zuführleitung (27, 77, 127) des Absorbers (3, 53, 103) verbunden ist.
6. Abscheidevorrichtung (1, 51, 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Zuführleitung (27, 77, 127) des Absorbers (3, 53, 103) ein Vorkühler (135) umfasst ist.
7. Abscheidevorrichtung (1, 51,101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Waschmedium (9, 59, 109) ein Aminosäuresalz eingesetzt ist.
8. Abscheidevorrichtung (1, 51,101) nach einem der vorher- gehenden Ansprüche, wobei dem Desorber (5, 55, 105) eine Abführleitung (21, 71, 121) angeschlossen ist, die in einer Aufbereitungseinrichtung (23, 73, 123) mündet.
9. Abscheidevorrichtung (1, 51,101) nach einem der vorher- gehenden Ansprüche wobei dem Desorber (5, 55, 105) ein Reboi- ler (31, 81, 131) angeschlossen ist.
10. Verfahren zur Aufbereitung eines Gasstroms, insbesondere zur Aufbereitung eines Rauchgasstroms, bei dem
einem Absorber (3, 53, 103) einer Abscheidevorrichtung
(1, 51,101) ein Gasstrom zugeführt wird,
in dem Absorber (3, 53, 103) im Gasstrom enthaltenes Kohlendioxid mittels eines Waschmediums (9, 59, 109) abgeschieden wird,
das Waschmedium (9, 59, 109) aus dem Absorber (3, 53, 103) zur Kühlung zumindest einer Kühleinheit (33, 83, 85, 133) zugeführt wird,
das von der oder jeder Kühleinheit (33, 83, 85, 133) abgekühlte Waschmedium (9, 59, 109) in den Absorber (3, 53, 103) zurückgeführt wird, und
das abgekühlte, mit Kohlendioxid beladene Waschmedium (9, 59, 109) zur Freisetzung des Kohlendioxids einem Desorber (5, 55, 105) der Abscheidevorrichtung (1, 51,101) zugeführt wird,
wobei der aufzubereitende Gasstrom zur Abtrennung des im Gas- strom enthaltenen Kohlendioxids dem Absorber (3, 53, 103) un- gekühlt zugeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Waschmedium (9, 59, 109) zu dessen Kühlung vom Absorber (3, 53, 103) durch zwei Kühleinheiten (33, 83, 85, 133) geführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Waschmedium (9, 59, 109) zu dessen Kühlung vom Absorber (3, 53, 103) durch zwei strömungstechnisch parallel geschaltete Kühleinheiten (33, 83, 85, 133) geführt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das aus dem Absorber (3, 53, 103) abfließende Waschmedium (9, 59, 109) dem Desorber (5, 55, 105) zugeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei vom Desorber (5, 55, 105) abfließendes Waschmedium (9, 59, 109) zum Absorber (3, 53, 103) rückgeführt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei vom Desorber (5, 55, 105) abfließendes Waschmedium (9, 59, 109) über einen Vorkühler (135) zum Absorber (3, 53, 103) rückgeführt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei im Desorber (5, 55, 105) abgetrenntes Kohlendioxid einer Aufbe- reitungseinrichtung (23, 73, 123) zugeführt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei vom Desorber (5, 55, 105) abfließendes Waschmedium (9, 59, 109) einem Reboiler (31, 81, 131) zugeführt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17, wobei als Waschmedium (9, 59, 109) ein Aminosäuresalz verwendet wird.
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