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Patent Searching and Data


Title:
APPARATUS FOR GAS SCRUBBING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/079654
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an apparatus for gas scrubbing, in particular for removing CO2 from flue gas by means of amine scrubbing. The apparatus comprises a cooling stage (1) for directly cooling and for pre-scrubbing a gas flow (2) entering the apparatus by means of a liquid (3) fed to the cooling stage, an absorption stage (4) for removing at least one gas component from the gas flow (2) by means of a scrubbing liquid (5) fed to the absorption stage (4), and a post-scrubber (6) for depleting at least one volatile component of the scrubbing liquid (5) from the cleaned gas flow (7). According to the invention, the cooling stage (1), the absorption stage (4), and the post-scrubber (6) are arranged one above the other and connected to form a washing tower (8).

Inventors:
SCHÖNEBERGER, Jan (Britischer Weg 34, Dortmund, 44143, DE)
THIELERT, Holger (Westerwikstraße 38, Dortmund, 44379, DE)
Application Number:
EP2013/072413
Publication Date:
May 30, 2014
Filing Date:
October 25, 2013
Export Citation:
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Assignee:
THYSSENKRUPP UHDE GMBH (Friedrich-Uhde-Straße 15, Dortmund, 44141, DE)
International Classes:
B01D53/14; B01D53/18; C01B32/50
Domestic Patent References:
WO2011009902A12011-01-27
Foreign References:
DE102009009476A12010-08-26
US20100089110A12010-04-15
US4023938A1977-05-17
DE102007043331A12009-02-19
Attorney, Agent or Firm:
Albrecht, Rainer (Postfach 10 02 54, Essen, 45002, DE)
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Claims:
Patentansprüche:

1 . Apparat zur Gaswäsche, insbesondere zur Abtrennung von CO2 aus Rauchgas mittels einer Aminwäsche, mit einer Kühlstufe (1 ) zur Direktkühlung und zur Vorwäsche eines in den Apparat eintretenden Gasstromes (2) mittels einer der Kühlstufe (1 ) zugeführten Flüssigkeit (3), einer Absorptionsstufe (4) zur Abtrennung mindestens einer Gaskomponente aus dem Gasstrom (2) mittels einer der Absorptionsstufe (4) zugeführten Waschflüssigkeit (5) und einem Nachwäscher (6) zur Abreicherung zumindest einer flüchtigen Komponente der Waschflüssigkeit aus dem gereinigten Gasstrom (7), wobei die Kühlstufe (1 ), die Absorptionsstufe (4) und der Nachwäscher (6) übereinander angeordnet und zu einem Waschturm (8) verbunden sind.

2. Apparat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsstufe (4) Kolonneneinbauten zur Vergrößerung der Austauschfläche für einen Stoffaustausch zwischen dem Gasstrom (2) und der Waschflüssigkeit (5) aufweist.

3. Apparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Absorptionsstufe (4) und der Kühlstufe (1 ) ein Trennboden (9) zur Ableitung der Waschflüssigkeit vorgesehen ist, wobei der Trennboden (9) Öffnungen (10) für einen Durchtritt des Gasstromes aufweist.

4. Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlstufe (1 ) als Sprühapparat ausgebildet ist, der eine Mehrzahl von

Sprühdüsen und einen Flüssigkeitssumpf mit einem Auslass zur Ableitung der Flüssigkeit aufweist.

5. Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlstufe (1 ) einen Gaseinlass mit mindestens einer Strahlpumpe (1 1 ) aufweist, wobei der Strahlpumpe (1 1 ) die Flüssigkeit für die Kühlstufe (1 ) als Treibmedium zuführbar ist und die Strahlpumpe (1 1 ) den Gasstrom (2) fördert.

6. Apparat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlpumpe (1 1 ) in einem oberen Abschnitt der Kühlstufe (1 ) angeordnet ist und aus der

Strahlpumpe (1 1 ) ein Gas/Flüssig-Gemisch austritt, dessen Strömungsrichtung vertikal oder schräg nach unten ausgerichtet ist.

7. Apparat nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlpumpe (1 1 ) als Venturi-Wäscher ausgebildet ist.

8. Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Kopf des Waschturmes (8) ein Gebläse (12) zur Förderung des Gasstromes angeordnet ist.

9. Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachwäscher (6) für einen geringeren Flüssigkeitsdurchsatz ausgelegt ist als die Absorptionsstufe (4). 10. Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit aus dem Nachwäscher (6) ohne Ableitung aus dem Waschturm (8) der Absorptionsstufe (4) unmittelbar zuführbar ist.

Description:
Apparat zur Gaswäsche

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft einen Apparat zur Gaswäsche, insbesondere zur Abtrennung von CO 2 aus Rauchgas mittels einer Aminwäsche.

Es ist bekannt, einem Absorber zur Abtrennung einer Gaskomponente aus einem Gasstrom einen Nachwäscher nachzuschalten, um eine in den Gasstrom übergegangene flüchtige Komponente der Waschflüssigkeit aus dem gereinigten Gasstrom abzureichern. Im Falle einer Aminwäsche dient die Nachwäsche der Aminrückführung. Der Nachwäscher kann als Kolonnenabschnitt am Kopf des Absorbers angeordnet sein. Dem Apparat ist oft ein Rauchgaskühler vorgeschaltet, in dem der zu reinigende Gasstrom durch Beaufschlagung mit einer Flüssigkeit gekühlt wird. Bei Verwendung einer geeigneten Flüssigkeit kann die Direktkühlung mit einer Vorwäsche des Gasstromes verbunden werden. Im Rahmen der bekannten Maßnahmen ist der Rauchgaskühler als separater Apparat dem Absorber vorgeschaltet und durch eine Rohrleitung mit dem Absorber verbunden. Ein Gebläse zur Förderung des Gasstromes kann zwischen dem Rauchgaskühler und dem Absorber oder in Strömungsrichtung hinter dem Absorber angeordnet werden.

In bereits bestehenden Gasreinigungsanlagen, deren Gasreinigungskapazität durch einen weiteren oder leistungsstärkeren Apparat zur Gaswäsche erweitert werden soll, ist häufig kein ausreichender Platz für die Aufstellung eines weiteren Rauchgaskühlers und der dazugehörenden Verrohrung vorhanden. Der separate Rauchgaskühler sowie die dazugehörende Verrohrung tragen in beachtlichem Maße auch zu den Investitionskosten des Apparates bei.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Apparat zur Gaswäsche anzugeben, der sich durch einen geringen Platzbedarf und geringe Investitionskosten auszeichnet. Insbesondere soll der Apparat auch für eine Aminwäsche des zu reinigenden Gases geeignet sein.

Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist ein Apparat zur Gaswäsche nach Anspruch 1 .

Der Apparat umfasst erfindungsgemäß eine Kühlstufe zur Direktkühlung und zur Vorwäsche eines in den Apparat eintretenden Gasstromes mittels einer der Kühlstufe zugeführten Flüssigkeit, eine Absorptionsstufe zur Abtrennung mindestens einer Gaskomponente aus dem Gasstrom mittels einer der Absorptionsstufe zugeführten Waschflüssigkeit und einen Nachwäscher zur Abreicherung zumindest einer flüchtigen Komponente der Waschflüssigkeit aus dem gereinigten Gasstrom, wobei die Kühlstufe, die Absorptionsstufe und der Nachwäscher übereinander angeordnet und zu einem Waschturm verbunden sind. Durch die erfindungsgemäße Integration sämtlicher Waschstufen in einem Waschturm erfordert der erfindungsgemäße Apparat eine geringe Aufstellfläche, die im Wesentlichen durch die Grundfläche der Kühlstufe bestimmt ist. Das Rohrleitungssystem zur Führung des Gasstromes kann erheblich vereinfacht werden. Es wirkt sich vorteilhaft auf die Investitionskosten sowie auch den gasseitigen Druckverlust aus.

Die Absorptionsstufe weist vorzugsweise Kolonneneinbauten zur Vergrößerung der Austauschfläche für einen Stoffaustausch zwischen dem Gasstrom und der Waschflüssigkeit auf. Als Kolonneneinbauten eignen sich Füllkörper, strukturierte Packungen und Austauschböden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist zwischen der Absorptionsstufe und der Kühlstufe ein Trennboden zur Ableitung der Waschflüssigkeit vorgesehen, wobei der Trennboden Öffnungen für einen Durchtritt des Gasstromes aufweist. Der Trennboden kann beispielsweise als Glockenboden oder Ventilboden ausgebildet sein. In der Kühlstufe kann eine andere Flüssigkeit eingesetzt werden als in der Absorptionsstufe. Ohne weiteres besteht aber auch die Möglichkeit, dieselbe Waschflüssigkeit in der Kühlstufe zur Direktkühlung und Vorwäsche des Gasstromes und in der Absorptionsstufe zur Abtrennung der Schadgaskomponente zu verwenden und die Kühlstufe sowie die Absorptionsstufe mit unterschiedlichen Teilströmen zu beaufschlagen.

Die Kühlstufe kann insbesondere als Sprühapparat ausgebildet sein, der eine Mehrzahl von Sprühdüsen und einen Flüssigkeitssumpf mit einem Auslass zur Ableitung der Flüssigkeit aufweist.

Eine Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die Kühlstufe einen Gaseinlass mit mindestens einer Strahlpumpe aufweist, wobei der Strahlpumpe die Flüssigkeit für die Kühlstufe als Treibmedium zuführbar ist und die Stahlpumpe den Gasstrom fördert. Die zur Direktkühlung des eintretenden Gasstromes verwendete Flüssigkeit erzeugt eine den Gasstrom ansaugende Druckabsenkung im Gaseinlass der Kühlstufe. Die Strahlpumpe kann ein Gebläse zur Förderung des Gasstromes ersetzen oder die Gasförderung durch ein Gebläse unterstützen. Die Strahlpumpe ist zweckmäßig in einem oberen Abschnitt der Kühlstufe angeordnet, wobei die Strömungsrichtung eines aus der Strahlpumpe austretenden Gas/Flüssig-Gemisches vertikal oder schräg nach unten in den Behälterraum der Kühlstufe gerichtet ist. Die Strahlpumpe kann insbesondere als Venturi-Wäscher ausgebildet sein, der mittels des

Treibmediums nicht nur den zu reinigenden Gasstrom ansaugt sondern diesen auch wirksam kühlt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Apparates ist am Kopf des Waschturms ein Gebläse zur Förderung des Gasstromes angeordnet. Die Anordnung des Gebläses am Kopf des Waschturmes ermöglicht es, eine Anschlussverrohrung für die Ableitung des gereinigten Gases flexibel an die örtlichen Gegebenheiten anzupassen und in vielen Fällen auch zu vereinfachen. Auch kann der Platzbedarf des Apparates dadurch weiter reduziert werden.

Der Nachwäscher kann für einen geringeren Flüssigkeitsdurchsatz ausgelegt werden als die Absorptionsstufe. Der gasdurchströmte Strömungsquerschnitt des Nachwäschers ist kleiner als der für die Absorptionsstufe benötigte Querschnitt. Ein den Nachwäscher umfassender Abschnitt des Waschturmes und die Absorptionsstufe können gasseitig unmittelbar miteinander verbunden sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Flüssigkeit aus dem Nachwäscher ohne Ableitung aus dem Waschturm der Absorptionsstufe unmittelbar zuführbar.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen schematisch

Fig. 1 einen Apparat zur Gaswäsche,

Fig. 2 und 3 weitere Ausführungsvarianten des Gaswäschers.

Der in der Fig. 1 dargestellte Apparat zur Gaswäsche wird beispielsweise zur Abtrennung von CO 2 aus Rauchgas verwendet. Der Apparat umfasst eine

Kühlstufe 1 zur Direktkühlung und zur Vorwäsche eines in den Apparat eintretenden Gasstromes 2 mittels einer der Kühlstufe 1 zugeführten Flüssigkeit 3, eine Absorptionsstufe 4 zur Abtrennung mindestens einer Gaskomponente aus dem Gasstrom mittels einer der Absorptionsstufe zugeführten Waschflüssigkeit 5 und einen Nachwäscher 6 zur Abreicherung mindestens einer flüchtigen Komponente der Waschflüssigkeit aus dem gereinigten Gasstrom 7. Die Kühlstufe 1 , die Absorptionsstufe 4 und der Nachwäscher 6 sind übereinander angeordnet und zu einem Waschturm 8 verbunden. Die Absorptionsstufe 4 enthält vorzugsweise Kolonneneinbauten zur Vergrößerung der Austauschfläche für einen Stoffaustausch zwischen dem Gasstrom 2 und der Waschflüssigkeit 5, wobei die Kolonneneinbauten aus Füllkörpern, strukturierten Packungen oder auch Austauschböden bestehen können. Zwischen der Absorptionsstufe 4 und der Kühlstufe 1 ist ein Trennboden 9 zur Ableitung der Waschflüssigkeit vorgesehen. Der Trennboden 9 enthält Öffnungen 10 für einen Durchtritt des Gasstromes und kann beispielsweise als Glockenboden oder Ventilboden ausgeführt sein. Infolge des Trennbodens 9 können der Absorptionsstufe 4 und der Kühlstufe 1 unterschiedliche Flüssigkeitskreisläufe zugeordnet werden. Die Kühlstufe 1 und die Absorptionsstufe 4 können jedoch auch mit derselben Waschflüssigkeit betrieben werden.

Der Nachwäscher 6 ist für einen geringeren Flüssigkeitsdurchsatz ausgelegt als die Absorptionsstufe 4 und besteht aus einem Kolonnenabschnitt, der einen geringeren Strömungsquerschnitt aufweist als die Absorptionsstufe 4. Auch im Nachwäscher 6 können Strömungseinbauten zur Verbesserung des Stoffaustausches zwischen der Gas- und Flüssigphase vorgesehen sein. Die Flüssigkeit aus dem Nachwäscher 6 ist ohne Ableitung aus dem Waschturm 8 der Absorptionsstufe 4 unmittelbar zuführbar. Im Rahmen der Erfindung liegt es

aber auch, zwischen Nachwäscher 6 und der Absorptionsstufe 4 einen gasdurchlässigen Trennboden zur Ableitung der den Nachwäscher 6 verlassenden Flüssigkeit vorzusehen, um den Nachwäscher 6 und die Absorptionsstufe 4 mit getrennten Flüssigkeitskreisläufen betreiben zu können.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist die Kühlstufe 1 des Waschturms 8 als Sprühapparat ausgebildet, der eine Mehrzahl von Sprühdüsen und einen Flüssigkeitssumpf mit einem Auslass zur Ableitung der Flüssigkeit aufweist. Das zu reinigende Gas durchströmt die Kühlstufe 1 im Gegenstrom zu der durch die Sprühdüsen zugeführten Flüssigkeit. Die Kühlstufe kann auch Packungen, Füllkörper und dergleichen enthalten.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 weist die Kühlstufe 1 einen Gaseinlass mit mindestens einer Strahlpumpe 1 1 auf, wobei der Strahlpumpe die Flüssigkeit 3 für die Kühlstufe 1 als Treibmedium zuführbar ist. Die Strahlpumpe 1 1 bewirkt eine Druckabsenkung im Gaseinlass und fördert den Gasstrom. Die Strahlpumpe 1 1 ist an einem oberen Abschnitt der Kühlstufe 1 angeordnet, so dass die Strömungsrichtung eines aus der Strahlpumpe austretenden Gas/Flüssig-Gemisches vertikal oder schräg nach unten in den Behälterraum der Kühlstufe 1 gerichtet ist. Die Strahlpumpe 1 1 kann insbesondere als Venturidüse ausgebildet sein. Infolge der intensiven Vermischung von Gas 2 und Flüssigkeit 3 bewirkt die Venturidüse eine gute Kühlung des Gasstromes in Verbindung mit einer Vorwäsche. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist am Kopf des Waschturms 8 ein Gebläse 12 zur Förderung des Gasstromes 7 angeordnet. Infolge dieser Anordnung des Gebläses 12 am Kopf des Waschturmes 8 kann eine Anschlussverrohrung zur Ableitung des gereinigten Gasstromes 7 flexibel an die örtlichen Gegebenheiten angepasst und in vielen Fällen vereinfacht werden.

Der in den Figuren dargestellte Apparat kann zur Gaswäsche und insbesondere zur Aminwäsche CO 2 -enthaltener Gase eingesetzt werden. Im Falle einer Aminwasche wird als Waschflüssigkeit eine Aminlosung verwendet.