VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR GEWINNUNG VON KOHLENDIOXID AUS EINEM KOHLENDIOXID ENTHALTENDEN GASGEMISCH MITTELS ADSORPTION MIT NIEDRIGEM

DRUCKVERLUST

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Kohlendioxid aus einem

Kohlendioxid enthaltenden Gasgemisch, wobei das Gasgemisch in einem

Adsorptionsraum durch wenigstens ein Sorptionselement geleitet wird und

Kohlendioxid an dem Sorptionselement adsorbiert wird, und das Sorptionselement anschließend in einen Desorptionsraum überführt wird und dort das Kohlendioxid mit Hilfe eines Desorptionsfluides desorbiert wird.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Gewinnung von Kohlendioxid aus einem Kohlendioxid enthaltenden Gasgemisch mit wenigstens einem beweglichen Sorptionselement, das dafür eingerichtet ist, in wenigstens einem Adsorptionsraum mit Kohlendioxid, aus dem Gasgemisch, beladen und in wenigstens einem

Desorptionsraum mittels wenigstens eines Desorptionsfluides von dem Kohlendioxid befreit zu werden.

Die Abtrennung von Kohlendioxid (C0 ₂ ) aus der Luft ist in Bezug auf die

Klimaschädlichkeit des C0 ₂ von besonderem Interesse. Zudem kann C0 ₂ in

verschiedenen chemischen oder lebensmitteltechnischen Prozessen als Rohstoff oder Zusatz eingesetzt werden. Bisher wird C0 ₂ jedoch hauptsächlich aus den

Nebenströmen von Erdgasanlagen, Raffinerien oder anderen chemischen Anlagen gewonnen, da mit den dort vorhandenen hohen C0 ₂ Konzentrationen und den eingesetzten chemischen oder physikalischen Aufreinigungsmethoden, Kosten von weniger als 50 $/t gasförmiges C0 ₂ erreicht werden. In den chemischen

Aufreinigungsmethoden werden bevorzugt Waschverfahren mit aminhaltigen Lösungen eingesetzt. C0 ₂ liegt, im Vergleich mit den oben genannten C0 ₂ haltigen Strömen, in Luft allerdings nur mit einem Anteil von ca. 400 vppm vor, so dass bei der Verwendung der gleichen Verfahren zur Abtrennung von C0 ₂ aus Luft, Kosten von ca. 2500 $/t C0 ₂ entstehen würden (A. Grübler, 2003, Technology and Global Change, Cambridge University Press, S. 230). Ein alternatives Verfahren zur adsorptiven Entfernung von Kohlendioxid aus der Umgebungsluft oder anderen kohlendioxidhaltigen

Gasgemischen bieten feste Adsorbentien. So wird C0 ₂ aus der Atemluft in geschlossenen Räumen, beispielsweise auf Unterseebooten oder in der Raumfahrt, mit festen Adsorbentien entfernt.

In seit langem bekannten Anlagen zur kryogenen Luftzerlegung, welche ebenfalls feste Adsorbentien aufweisen, wird neben verschiedenen Hauptprodukten auch C0 ₂ abgetrennt, da es sich hier um eine Verunreinigung der Hauptprodukte handelt. Die gezielte C0 ₂ Gewinnung durch ein solches Verfahren (als Hauptprodukt), ist jedoch selbst in modernen Luftzerlegungsanlagen unwirtschaftlich und wird daher nicht verfolgt. Die festen Adsorbentien haben bei konventioneller Anwendung den Nachteil, dass sie in der Herstellung wesentlich teurer sind und Verunreinigungen in der Luft, wie SO _x oder NO _x zur Deaktivierung führen und die Adsorbentien daher mit der Zeit ausgetauscht werden müssen.

Durch Verbesserungen der Adsorbentien, in dem sie beispielsweise, mit mit C0 ₂ reagierenden Chemikalien, funktionalisiert werden, wird versucht eine wirtschaftlichere Möglichkeit zur C0 ₂ Abtrennung zu realisieren.

Als Adsorbens in derartigen Verfahren können insbesondere Aminfunktionalisierte

Stoffe eingesetzt werden, wie sie in WO 2013/052637 beschrieben werden. Die Amine, beispielsweise Polyethylenimin, werden typischerweise mittels geeigneter Koppler, auf poröse Träger (Matrices) aufgebracht oder sogar bei der Herstellung der Träger direkt dem Trägermaterial zugemischt. Als Träger können geeignete Polymere und insbesondere Silikate eingesetzt werden. Weitere einsetzbare Träger sind Zellstoffe oder Glasfasern und, wie im Rahmen der vorliegenden Erfindung von besonderem Interesse, poröse Monolithstrukturen.

Geeignete Silikate wie MCM-41 weisen eine hexagonale Mesostruktur auf. Soll das adsorbierte Kohlendioxid durch Desorption mittels Dampf zurückgewonnen werden, eignen sich insbesondere thermisch und hydrothermisch stabile Silikate wie SBA-15 als Träger. Entsprechende Materialien sind insbesondere für die bei der Desorption verwendeten Bedingungen ausgelegt. Bei der Desorption wird beispielsweise Dampf mit einer Temperatur von bis zu 120°C eingesetzt. Die vorliegende Erfindung eignet sich grundsätzlich zur Verwendung mit sämtlichen der erwähnten Adsorptionsmaterialien, wobei unter einem "Adsorptionsmaterial" im Folgenden ein Träger mit dem darauf aufgebrachten oder integrierten Adsorbens verstanden wird. Die Erfindung ist grundsätzlich auch für andere Adsorbentien als Polyethylenimin geeignet. Aus US 8 163 066 B2 ist ein Verfahren zur Entfernung von Kohlendioxid aus kohlendioxidhaltiger Umgebungsluft bekannt, bei dem ein Luftstrom durch eine vertikal angeordnete Kohlendioxideinfangstruktur geleitet wird. Die Einfangstruktur trägt ein Aminadsorbens, an das das Kohlendioxid adsorbiert.

Nach der Adsorption des Kohlendioxids wird die Kohlendioxideinfangstruktur gemäß der US 8 163 066 B2 komplett in einen Desorptionsraum bewegt. In diesem wird Dampf durch die Kohlendioxideinfangstruktur geleitet. Das desorbierte Kohlendioxid wird aus dem Desorptionsraum zusammen mit verbleibendem Dampf ausgeleitet. Anschließend wird die Kohlendioxideinfangstruktur wieder aus dem Desorptionsraum entnommen und steht damit in regenerierter Form zur Adsorption von Kohlendioxid bereit.

Vorrichtungen zur adsorptiven Entfernung von Verunreinigungen aus Gasgemischen oder zur Gastrocknung, die ein bewegliches Sorptionselement besitzen, sind bekannt. So beschreibt US 3 176 466 bereits einen keramischen, waagerecht gelagerten, drehbaren Monolithen oder DE 197 03 793 ein drehbares Rad, welches eine

Sorptionsschüttung enthält, zur Trocknung und Entfeuchtung von Gasen. Die Länge der Sorptionsbetten oder Dicke der Sorptionselemente wurde für die Entfeuchtung von Gasen jedoch bisher nicht beschrieben.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zur Gewinnung von

Kohlendioxid aus entsprechenden Gasgemischen erweisen sich jedoch in ihrer Erstellung und in ihrem Betrieb als energetisch und wirtschaftlich ausgesprochen aufwand ig.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Verfahren benötigen zur Gewinnung von Kohlendioxid aus einem Gasgemisch in der Regel dicke bzw. lange Sorptionselemente oder spezielle und teure Adsorbentien. Durch die Dicke steigt nicht nur der Materialaufwand, sondern auch der apparative Aufwand zur Strömungsführung des Gasgemisches um etwaige Druckverluste zu minimieren. Die Gewinnung von C0 ₂ aus der Umgebungsluft ist deshalb bisher unwirtschaftlich. Die Gewinnung einer Tonne C0 ₂ aus Umgebungsluft darf nicht mehr kosten als die Gewinnung aus konventionellen Quellen also weniger als 50 $. Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Gewinnung von Kohlendioxid bereitzustellen, die sich einfach und kostengünstig erstellen und betreiben lässt. Diese Aufgabe wird verfahrensseitig dadurch gelöst, dass beim Durchleiten des

Gasgemisches durch das Sorptionselement Strömungsverhältnisse und Verweilzeiten derart eingestellt werden, dass der Druckverlust des Gasgemisches zwischen Eintritt in das Sorptionselement und Austritt aus dem Sorptionselement auf einen Bereich zwischen 0,5 und 2 mbar begrenzt wird.

Der Erfindung liegt die für den Fachmann überraschende Erkenntnis zu Grunde, dass bei einer optimierten Betrachtung verschiedener Faktoren, die zu den Kosten einer Tonne C0 ₂ beitragen (beispielsweise Kosten und Geometrie der Sorptionselemente, Kosten für die Aufrechthaltung der Strömungsführung), der Druckverlust als der entscheidende Faktor zur Reduzierung der Kosten identifiziert werden konnte.

Der Druckverlust ist ein wesentliches Kriterium, um ein Verfahren wirtschaftlich zu gestalten, da um eine Tonne C0 ₂ aus Luft zu gewinnen, ca. 1666 1 Luft bewegt werden müssen. Das Diagramm in Figur 1 stellt die Energiekosten A (in US $ pro Tonne Gas bei einem Energiepreis von 0,08 /kWh) der Konzentration verschiedener Gase B in Luft gegenüber. Gezeigt sind vier verschiedene Gewinnungsmethoden. Kurve 1 stellt die Gewinnung in einem konventionellen Luftzerleger dar und Kurve 4 ein ideales reversibles Verfahren zur Trennung der Bestandteile. Kurve 2 zeigt im Vergleich zum idealen Verfahren ein Verfahren mit einem Druckverlust von 250 mbar und Kurve 3 ein Verfahren mit nur 1 mbar Druckverlust. Bisher verwendete Verfahren weisen einen Druckverlust im Bereich von 250 mbar auf, sodass C0 ₂ nicht kostengünstig aus Luft gewonnen werden kann. Wenn der Druckverlust nun auf weniger als 2 mbar reduziert wird, kann die Tonne C0 ₂ für ca. 20 US $ Energiekosten aus Luft abgetrennt werden und weiteren Speichereinrichtungen oder Verarbeitungseinrichtungen zugeführt werden.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem "Sorptionselement" eine Struktur verstanden, die ein zuvor erläutertes Adsorptionsmaterial, also beispielsweise einen Träger mit darauf aufgebrachtem oder im Träger integrierten Adsorbens, beispielsweise Polyethylenimin, aufweist. Wie erläutert, kann das Adsorptionsmaterial insbesondere als mit Polyethylenimin beschichtete Monolithstruktur, beispielsweise aus keramischem Material, ausgebildet sein. Entsprechende Monolithstrukturen weisen beispielsweise wabenförmig angeordnete, parallele Kanäle auf, die eine große spezifische Oberfläche bereitstellen und einen geringen Druckverlust aufweisen. Ein Sorptionselement kann neben dem eigentlichen Adsorptionsmaterial auch geeignete Stütz- und/oder Isolationsstrukturen aufweisen, beispielsweise um, wie auch unten erläutert, Segmente des Sorptionselements voneinander zu trennen.

Der im vorliegenden Fall angegebene Druckverlust bezieht sich auf den Druckverlust, den die Gasmischung, während der Adsorption, zwischen dem Eintritt in das

Sorptionselement und dem Austritt aus dem Sorptionselement erfährt. Die Dicke des Sorptionselementes ist gleichzusetzen mit der Länge eines Adsorptionsbettes.

Gemeint ist die Ausdehnung des Sorptionselements in Strömungsrichtung des

Gasgemisches. Der Druckverlust ist dabei insbesondere abhängig von der

Strömungsgeschwindigkeit des Gasgemisches und der geometrischen Eigenschaften des Sorptionselementes wie Dicke bzw. Länge, Porosität und Tortuosität.

Um bei dickeren, bisher verwendeten, Sorptionselementen zu einem Druckverlust von

1 bis 2 mbar zu kommen, ist es notwendig, die Strömungsgeschwindigkeit des

Gasgemisches zu reduzieren. Dies führt wiederum dazu, dass die Adsorptionszeit erhöht werden muss, damit eine ausreichende Menge an C0 ₂ adsorbiert werden kann. Bisher hat der Fachmann zur Reduktion des Druckverlustes eher die

Strömungsgeschwindigkeit der Gasmischung reduziert, da davon ausgegangen wurde, dass durch die geringeren Energiekosten der Strömungsführung die geringeren Adsorptionsmengen pro Zeiteinheit ausgeglichen werden können.

Durch die optimierte Betrachtung der verschiedenen Faktoren, in die beispielsweise auch die Kosten für die Sorptionselemente mit eingegangen sind, wurde für den Fachmann überraschend festgestellt, dass der einzuhaltende Druckverlust von unter

2 mbar kostengünstig eher durch eine angepasste Geometrie der Sorptionselemente zu erreichen ist als durch eine Reduzierung der Energiekosten für die

Strömungsführung.

Bei dünneren Sorptionselementen ist der Druckverlust geringer und um den

Druckverlust maximal im Bereich von 1 bis 2 mbar oder geringer zu halten kann die Strömungsgeschwindigkeit höher gewählt werden als bei dickeren und so pro

Zeiteinheit mehr CQ ₂ gewonnen werden. Für den Fachmann unerwartet ist, dass eine Kombination aus dünnen Sorptionselementen mit einer geeigneten Porosität und einer hohen Strömungsgeschwindigkeit wirtschaftliche Vorteile gegenüber einem dickeren Sorptionselement mit einer niedrigeren Strömungsgeschwindigkeit bietet. Dies ist möglich, da der stofftransportlimitierende Schritt der C0 ₂ Transport von der Gasphase an die Wandfläche der Poren bzw. Kanäle, innerhalb eines Sorptionselementes, ist und nicht die Geschwindigkeit der chemischen Reaktion des C0 ₂ mit dem C0 ₂

adsorbierendem Stoff, mit dem das Sorptionselement beschichtet oder der in den Träger integriert ist, ist. (z.B. C0 ₂ mit einem Amin). Besonders bevorzugt wird das Verfahren, wenn es sich bei dem Gasgemisch um Luft handelt und als Desorptionsfluid Wasserdampf verwendet wird. Bei dem Gasgemisch kann es sich um natürlich vorkommende Luft oder um mit C0 ₂ ab- oder angereicherter Luft handeln. Diese weist eine C0 ₂ Konzentration von 350 bis 800 vppm auf, insbesondere 400 vppm. Der C0 ₂ Gehalt der Umgebungsluft schwankt jedoch standortbedingt und durch klimatische Bedingungen. Zur Herstellung des

Wasserdampfes als Desorptionsfluid können vom Fachmann bekannte Verfahren angewandt werden.

Vorteilhafterweise wird das Gasgemisch mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 1 bis 20 m/s, insbesondere von 3 bis 10 m/s durch das Sorptionselement geführt. Die geeignete Strömungsgeschwindigkeit kann durch eine geschickte Strömungsführung angepasst werden oder durch Ventilatoren erzeugt werden.

Das Desorptionsfluid wird bevorzugter Weise mit einer Menge von 5 bis 200 kg/h, insbesondere von 30 bis 100 kg/h durch das Sorptionselement geführt.

Das Sorptionselement hat vorteilhafterweise eine Verweilzeit von 1 bis 5 min im Adsorptionsraum und eine Verweilzeit von 1 ,5 bis 2,5 min im Desorptionsraum. Besonders bevorzugt wird ein Verfahren bei dem die Adsorption bei 1 bis 50 °C, insbesondere 40 °C und die Desorption bei 50 bis 120 °C, bevorzugt bei 60 bis 1 19 °C durchgeführt wird. Die Abtrennung des desorbierten C0 ₂ vom Wasserdampf geschieht durch einen einfachen Kondensationsprozess bei dem das Gemisch von C0 ₂ und Wasserdampf abgekühlt wird und der Wasserdampf zu flüssigem Wasser kondensiert. Hierbei werden je nach verfügbarer Kühlmethode Temperaturen zwischen 5 und 40 °C verwendet.

Das C0 ₂ kann anschließend gespeichert werden oder direkt weiter verwendet werden. Das flüssige Wasser kann entsorgt werden oder im Kreislauf gefahren werden und wieder zu Wasserdampf erhitzt werden.

Das Verfahren wird bevorzugt so durchgeführt, dass das wenigstens eine

Sorptionselement so gedreht wird, dass sich zu jedem Zeitpunkt ein Teil des wenigstens einen Sorptionselementes in dem wenigstens einen Adsorptionsraum und ein anderer Teil des wenigstens einen Sorptionselementes in dem wenigstens einen Desorptionsraum befindet.

Vorrichtungsseitig wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das wenigstens eine

Sorptionselement derart ausgebildet ist, dass der Druckverlust des Gasgemisches zwischen Eintritt und Austritt in das Sorptionselement auf einen Bereich zwischen 0,5 und 2 mbar begrenzbar ist.

Besonders bevorzugt weist das Sorptionselement in Anströmrichtung eine Dicke zwischen 1 und 20 cm, bevorzugt zwischen 2 und 5 cm, insbesondere 3 cm auf. Vorteilhafterweise ist das das bewegliche Sorptionselement scheibenförmig

ausgebildet ist und um eine Achse drehbar angebracht. Mit anderen Worten kann ein derartiges Sorptionselement in der erfindungsgemäßen Vorrichtung derart gedreht werden, dass sich ein Teil des Sorptionselements, der sich zuvor in einem

Desorptionsraum befunden hat, in einen Adsorptionsraum gedreht wird und ein anderer Teil des wenigstens einen Sorptionselements, der sich zuvor in dem

Adsorptionsraum befunden hat, in den Desorptionsraum gedreht wird.

Die Achse ist dabei vorzugsweise senkrecht zu einer Scheibenfläche angeordnet. Die Sorptionselemente sind so bevorzugter Weise senkrecht im Ad- und Desorptionsraum angeordnet. Abweichungen und leichte Neigungen sind jedoch möglich. Die

Positionierung ist unter anderem abhängig von der Strömungsführung der

Gasmischung.

Der Durchmesser des Sorptionselementes beträgt vorteilhafterweise von 1 bis 10 m. Der Durchmesser kann jedoch auch kleiner als 1 m sein. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird hierdurch eine einfache und kostengünstige sowie platzsparende

Vorrichtung geschaffen, bei der ein Sorptionselement bzw. dessen Adsorptionsmaterial lediglich durch eine einfach zu realisierende Drehbewegung von der Adsorption zur Desorption und umgekehrt überführt werden kann. Ein entsprechendes

Sorptionselement muss daher nicht mehr, wie aus dem Stand der Technik bekannt, aufwändig verschoben und ggf. angehoben oder abgesenkt werden. Es ist lediglich eine Drehbewegung erforderlich, bei der im Gegensatz zum Stand der Technik keine großen Massen bewegt werden müssen. Es werden so geringere Wartungs- und Energiekosten erreicht.

Das Sorptionselement hat in einer bevorzugten Ausgestaltungsform eine Porosität von 70 bis 300 Kanäle pro Quadratzoll.

Bei dem Sorptionselement kann es sich um eine Kreisscheibe handeln, es sind jedoch auch andere nahezu runde Formen, Vielecke oder rechteckige Formen denkbar. Eine scheibenförmige Ausbildung eines entsprechenden Sorptionselements ermöglicht eine besonders platzsparende Erstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Bevorzugterweise ist das Sorptionselement als Monolith ausgestaltet. Hierbei kann es sich um regelmäßig geformte Monolithe mit geraden Kanälen handeln. Die Wanddicke beträgt am besten weniger als 0,5 mm. Denkbar sind jedoch auch Schaumstrukturen oder Schüttungen, die in einen Käfig eingebracht werden. Ebenso eignen sich Vliese oder andere Textilien. Das Sorptionselement kann aus einer Vielzahl von gleichen Elementen zusammengesetzt sein.

Wichtig dabei ist, dass zur Aufrechterhaltung der Strömungsgeschwindigkeit von 1 bis 20 m/s, insbesondere von 3 bis 10 m/s, kein Druckabfall, über das Adsorptionsbett, größer als 10 mbar, insbesondere 2 mbar auftritt. Bevorzugt ist das Sorptionselement zur Adsorption von Kohlendioxid aus einem Kohlendioxid enthaltenden Gasgemisch eingerichtet. Es besteht vorzugsweise aus einem Trägermaterial mit niedriger spezifischer Wärmekapazität, beispielsweise aus Cordierit oder Al ₂ 0 ₃ und weist eine Beschichtung mit einem aminfunktionalisierten Adsorbent, beispielsweise Polyethylenimin, auf. Es können auch andere dem

Fachmann bekannte Stoffe zur Adsorption von C0 ₂ verwendet werden. Das

Sorptionselement ist vorzugsweise in zwei Bereiche, die mittels einer thermisch isolierenden Struktur voneinander getrennt sind, aufgeteilt. Die thermisch isolierende Struktur ist so angeordnet, dass sie die Teile des Sorptionselementes, welche sich gerade im Ad- oder Desorptionsraum befinden voneinander isoliert. Es können beliebig viele Unterteilungen gewählt werden, bevorzugt werden jedoch vier Bereiche. Die vorliegende Erfindung eignet sich in besonderer Weise zur Erstellung von transportablen Vorrichtungen zur Gewinnung von Kohlendioxid, die beispielsweise unter Verwendung bekannter Normcontainer realisiert werden können. Ein

entsprechender Normcontainer, beispielsweise ein sogenannter 40'-Container, bildet in diesem Fall zumindest teilweise den Desorptionsraum. Auf einem entsprechenden Container ist erfindungsgemäß eine Aufnahme angeordnet, die das wenigstens eine Sorptionselement drehbar aufnimmt. Das wenigstens eine Sorptionselement ist dabei beispielsweise mit seiner unteren Hälfte in dem Innenraum des Containers angeordnet, die obere Hälfte ragt über den oberen Rand des Containers hinaus und in einen auf dem Container ausgebildeten Adsorptionsraum hinein. Eine entsprechende

Vorrichtung kann besonders einfach und kostengünstig erstellt werden, da

Normcontainer der erläuterten Art weltweit zu geringen Kosten verfügbar sind. Ferner ermöglicht die Verwendung eines Normcontainers eine besonders einfache Erstellung einer transportablen Vorrichtung, die mit überall verfügbaren Transporteinrichtungen transportiert werden kann. Die Vorrichtung kann insbesondere auch zerlegbar ausgebildet sein. Aufgrund der einfachen und kostengünstigen Erstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung können für größere Kapazitätserfordernisse mehrere solcher Vorrichtungen verwendet und beispielsweise an eine gemeinsame

Verflüssigungs-, Aufreinigungs- und Dampferzeugungseinheit angebunden werden. Wie erläutert, ist das Drehen des wenigstens einen Sorptionselements im Vergleich zum Anheben mittels einer beispielsweise hydraulischen Anordnung unter Verwendung eines vergleichsweise kleinen elektrischen Motors mit geringem Energiebedarf und einem einfach und kostengünstig ausbildbaren Getriebe möglich. Das

Sorptionselement ist aus der Anordnung für Transport und Wartung, beispielsweise die Neubeschichtung mit Polyethylenimin, einfach entnehmbar. Als Betriebsmittel für eine entsprechende Vorrichtung sind nur Strom und Niederdruckdampf, beispielsweise Abwärmedampf, erforderlich. Diese können unproblematisch bereitgestellt werden. Besonders bevorzugt ist zwischen dem wenigstens einen Adsorptionsraum und dem wenigstens einen Desorptionsraum eine Trennwand mit einer Aussparung vorgesehen, in die das wenigstens eine Sorptionselement eingepasst ist. Ein scheibenförmig ausgebildetes Sorptionselement kann dabei vertikal in eine entsprechende Aussparung eingesetzt werden und ist innerhalb dieser Aussparung drehbar, wobei jedoch beide Hälften (z.B. oberhalb und unterhalb der Trennwand) weitgehend voneinander isoliert sind. Insbesondere kann in einer derartigen Anordnung eine Abdichtung vorgesehen sein, die dafür sorgt, dass in dem Desorptionsraum vorhandener Dampf nicht in den Adsorptionsraum übertritt. Vorteilhafterweise ist der wenigstens eine Adsorptionsraum als beidseitig zu einem Luftraum geöffnete Kanalstruktur ausgebildet. Ein entsprechender Kanal kann beispielsweise auf einer Oberseite des bereits erwähnten Normcontainers ausgebildet sein, beispielsweise in Form zweier Halbbögen, wie auch unter Bezugnahme auf die Figur 2 erläutert. Ein oder mehrere entsprechende Kanäle können passiv

durchströmbar ausgebildet sein, beispielsweise wenn diese an Orten aufgestellt werden, an denen eine Luftströmung zu erwarten ist, die für einen Luftaustausch und damit eine Durchströmung des oder der Sorptionselemente sorgt. Wie erwähnt, ist ein Teil des wenigstens einen Sorptionselement zu jedem Zeitpunkt in dem wenigstens einen Adsorptionsraum angeordnet, kann also von einem entsprechenden Luftstrom durchströmt werden.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren und die dazu verwendete Vorrichtung eignen sich zur kostensparenden Gewinnung von C0 ₂ . Sie können einerseits zur Abtrennung von C0 ₂ aus Luft oder auch aus Abgasen verwendet werden. Durch die einfache Ausgestaltung sind sie mobil und können auch in entlegenen Gebieten eingesetzt werden, an denen andere Gewinnungsprozesse, beispielsweise Adsorption in flüssigen Adsorbern, zu aufwendig sind.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 2 zeigt eine Vorrichtung gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in perspektivischer Ansicht,

Figur 3 zeigt ein Sorptionselement gemäß einer besonders bevorzugten

Ausführungsform der Erfindung in Draufsicht und Figur 4 zeigt ein Sorptionselement gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Draufsicht.

In den Figuren tragen einander entsprechende Elemente identische Bezugszeichen und werden der Übersichtlichkeit halber nicht wiederholt erläutert.

Ausführungsformen der Erfindung

In Figur 2 ist eine Vorrichtung zur Gewinnung von Kohlendioxid aus einem

Kohlendioxid enthaltenden Gasgemisch, insbesondere aus Luft, schematisch in perspektivischer Ansicht gezeigt und insgesamt mit 100 bezeichnet.

Die Vorrichtung 100 ist beispielsweise auf Basis eines 40'-Normcontainers ausgebildet, der den auch unten erläuterten Desorptionsraum 4 der Vorrichtung bildet.

Kern der Vorrichtung 100 sind im dargestellten Beispiel zwei kreisscheibenförmig ausgebildete Sorptionselemente 1 , die vertikal in der Vorrichtung 100 angeordnet und jeweils um eine Achse 2 drehbar sind, welche senkrecht zu einer Scheibenoberfläche verläuft.

Die Achsen 2 sind jeweils in geeigneten Aufnahmen 3 gehaltert und können mit nicht dargestellten Antrieben, beispielsweise einem Elektromotor mit Getriebe, angetrieben werden. Die Sorptionselemente 1 können um die Achsen 2 gedreht werden und dabei vorzugsweise zwei oder mehr (Rast-)Positionen einnehmen.

Zu jedem Zeitpunkt befindet sich ein Teil jedes Sorptionselements 1 in jeweils einem Adsorptionsraum 10, der wie nachfolgend erläutert aufgebaut ist, ein anderer Teil befindet sich in einem Desorptionsraum 4, der beispielsweise durch den erwähnten 40'-Normcontainer gebildet ist. Die in den Adsorptionsräumen 10 angeordneten Teile der Sorptionselemente 1 stehen zu einer Adsorption von Kohlendioxid aus einem Gasgemisch zur Verfügung.

Zwischen den Adsorptionsräumen 10 und dem Desorptionsraum 4 ist eine Trennwand 5 ausgebildet, die beispielsweise abdichtbare Aussparungen für die Sorptionselemente 1 aufweist, so dass in dem Desorptionsraum 4 eingebrachter Dampf nicht in die Adsorptionsräume 10 übertreten kann und keine Luft aus den Adsorptionsräumen 10 in den Desorptionsraum 4 gelangt.

Die Adsorptionsräume 10 sind unter Verwendung zweier hier halbbogenförmig ausgebildeter Strukturen 6 definiert, die wie im Beispiel dargestellt ausgebildet sein können, jedoch auch beispielsweise ein- oder beidseitig trichterförmig ausbildbar sind, um eine günstige Beeinflussung eines Luftstroms, der die Sorptionselemente 1 durchströmt, sicherzustellen. Um eine in Papierebene vorne und eine in Papierebene hinten liegende Hälfte der Adsorptionsräume 10 voneinander zu trennen und damit sicherzustellen, dass ein Gasstrom nur durch die Sorptionselemente 1 und nicht seitlich daran vorbei strömt, kann eine Trennstruktur 7 vorgesehen sein, die gegenüber den Sorptionselementen 1 abgedichtet ist oder ausreichend nahe zu diesen

ausgebildet ist. Es versteht sich, dass auch die Größe bzw. Form der Strukturen 6, die die Adsorptionsräume 10 definieren, entsprechend ausgebildet sein kann.

Wie auch nachfolgend erläutert, sind die Sorptionselemente 1 mit Kanälen ausgebildet, durch die ein Strom eines kohlendioxidhaltigen Gasgemischs, beispielsweise von Luft, hindurchtreten kann. Die Sorptionselemente 1 können beispielsweise aus zwei Halbscheiben ausgebildet sein, wie unter Bezugnahme auf die Figur 3 erläutert, wobei jede der Halbscheiben, ggf. in Segmente unterteilt, beispielsweise eine mit

Polyethylenimin beschichtete keramische Monolithstruktur in einer Dicke von 1 bis 20 cm mit 70 bis 300 Kanälen pro Quadratzoll Querschnittsfläche aufweisen kann.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können ferner Ventilatoren oder andere Strömungsbeeinflussende Mittel 9 vorgesehen sein, um eine Luftströmung durch die Sorptionselemente 1 sicherzustellen.

Ist der in dem Adsorptionsraum 10 angeordnete Teil der Sorptionselemente 1 jeweils mit Kohlendioxid beladen, kann das entsprechende Sorptionselement 1 um 180° gedreht werden, beispielsweise mittels nicht dargestellter Motoren, so dass dieser Teil in den Desorptionsraum 4 verbracht wird. Durch Dampf, der beispielsweise über Leitungen 8 durch den Desorptionsraum 4 geleitet werden kann, kann das

Kohlendioxid von dem Adsorptionsmaterial der Sorptionselemente 1 desorbiert werden. Das Adsorptionsmaterial wird hierdurch regeneriert und kann anschließend wieder in die Adsorptionsräume 10 verbracht werden, wo zwischenzeitlich seinerseits regeneriertes Adsorptionsmaterial Kohlendioxid aus dem Gasstrom adsorbiert.

In Figur 3 ist ein Sorptionselement 1 , das sich zur Verwendung in einer Vorrichtung gemäß Figur 2 eignet, in Draufsicht schematisch dargestellt und, wie zuvor, mit 1 bezeichnet. Das Sorptionselement 1 ist kreisscheibenförmig ausgebildet, wobei die Achse 2 vertikal zur Scheibenfläche verläuft. Im dargestellten Beispiel weist das Sorptionselement 1 zwei Hälften auf, die jeweils ein Adsorptionsmaterial 1 1 enthalten. Die beiden Hälften sind voneinander durch eine Trenn- bzw. Isolierstruktur 12 voneinander getrennt. Das Adsorptionsmaterial 1 1 kann wie zuvor erläutert ausgebildet sein. Das Adsorptionsmaterial 1 1 kann auch von einer geeigneten Stützstruktur 13 umgeben sein. Abweichend zur Darstellung der Figur 3 können die zwei Hälften des Sorptionselements 1 auch jeweils segmentiert ausgebildet sein, beispielsweise zur Erhöhung der strukturellen Stabilität.

Figur 4 zeigt ein Sorptionselement 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit vier Segmenten, die durch eine Trennstruktur 12 getrennt sind, und die jeweils ein zuvor erläutertes Adsorptionsmaterial 1 1 enthalten. Abweichend zu den obigen Erläuterungen ist es hier auch möglich, das Sorptionselement jeweils nur um 90° in der Vorrichtung 100 der Figur 2 zu drehen, so dass jeweils ein Viertel eines entsprechenden Sorptionselements der Desorption bzw. Adsorption zugeführt wird.