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Dokumentenidentifikation DE60310594T2 09.08.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001554031
Titel VERFAHREN ZUR ENTFERNUNG UND GEWINNUNG VON KOHLENDIOXID AUS ABGASEN
Anmelder Shell Internationale Research Maatschappij B.V., Den Haag/s'Gravenhage, NL
Erfinder GEERLINGS, JohanneS, Jacobus, NL-1031 CM Amsterdam, NL;
WESKER, Evert, NL-1031 CM Amsterdam, NL
Vertreter Jung, Schirdewahn, Grünberg, Schneider Patentanwälte, 80538 München
DE-Aktenzeichen 60310594
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 23.10.2003
EP-Aktenzeichen 038093522
WO-Anmeldetag 23.10.2003
PCT-Aktenzeichen PCT/EP03/50753
WO-Veröffentlichungsnummer 2004037391
WO-Veröffentlichungsdatum 06.05.2004
EP-Offenlegungsdatum 20.07.2005
EP date of grant 20.12.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.08.2007
IPC-Hauptklasse B01D 53/14(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B01D 53/62(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entfernung und zum Auffangen von Kohlendioxid aus Abgas.

Der Anstieg der Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre aufgrund der steigenden Nutzung von Energie, die aus fossilen Brennstoffen gewonnen wird, besitzt möglicherweise einen großen Einfluß auf den Klimawandel. Maßnahmen zur Reduktion der atmosphärischen Kohlendioxidkonzentration werden daher benötigt.

Ein großer Teil der gesamten Kohlendioxidemission in die Atmosphäre ist Kohlendioxid, welches in industriellen Abgasen enthalten ist. In einem Abgasstrom ist Kohlendioxid in einer niedrigen Konzentration, typischerweise mit einem Kohlendioxidpartialdruck zwischen 50 und 150 mbar, enthalten.

Ein technisches Verfahren, welches allgemein in der Industrie zur Entfernung von CO2 aus Gasströmen angewendet wird, die Kohlendioxid in solch einer geringen Konzentration enthalten, ist die Lösungsmittelextraktion. Die Lösungsmittelextraktion ist aus dem Stand der Technik bekannt, siehe zum Beispiel US 1,783,901 oder US 1,934,472. Lösungsmittelextraktion bedingt, daß ein Kohlendioxid-enthaltender Gasstrom einem Lösungsmittel ausgesetzt wird, typischerweise einer wäßrigen Aminlösung, welche mit dem CO2 in dem Gas in einer Säure-Base-Reaktion reagiert, um ein lösliches Karbonatsalz entsprechend: 2RNH2 + CO2 → RHN3 + + RNH-CO2 und/oder RNH2 + CO2 + H2O → (RHN3)+ + HCO3 zu ergeben.

Die Lösungsmittelextraktionsreaktion ist reversibel, welches erlaubt, daß das Lösungsmittel durch Erhitzen regeneriert wird.

Ein Nachteil der Lösungsmittelextraktion ist die zur Regenerierung des Lösungsmittels benötigte Energie. Für die Lösungsmittelextraktion von Kohlendioxid unter Verwendung einer wäßrigen Aminlösung als Lösungsmittel werden typischerweise 1,0 bis 2,0 MJ/kg CO2 zur Lösungsmittelregenerierung benötigt.

Ein weiterer Nachteil der Lösungsmittelextraktion ist, daß der nach der Lösungsmittelregenerierung erhaltene Kohlendioxidstrom Umgebungsdruck aufweist. Das Umwandeln von Kohlendioxid, welches Umgebungsdruck aufweist, in eine Form, die für den Transport und die Sequestrierung geeignet ist, verbraucht Energie, da es typischerweise ein Verdichten des Kohlendioxids auf hohe Drücke umfaßt. Beispiele für Kohlendioxidsequestrierungsverfahren, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, sind die Nutzung von verdichtetem Kohlendioxid für die verbesserte Ölgewinnung oder für die Gewinnung von Methan aus Kohlenflözen.

Unter Berücksichtigung des Vorstehenden ergibt sich ein Bedarf für ein Verfahren, welches sowohl die Entfernung als auch das Auffangen von CO2 aus Abgas ermöglicht, das weniger Energie verbraucht.

Wir haben nun gefunden, daß ein neues Verfahren, welches die Schritte der Lösungsmittelextraktion von Kohlendioxid aus Abgas, der nachfolgenden Regenerierung des Lösungsmittels wobei ein Kohlendioxidstrom erzeugt wird, und der Umsetzung des Kohlendioxidstromes in einem Mineralkarbonisierungsschritt kombiniert, erhebliche Vorteile gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Entfernung und zum Auffangen von Kohlendioxid aus Abgasen besitzt.

Dementsprechend bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Entfernung und zum Auffangen von Kohlendioxid aus einem Abgas, umfassend die Schritte von:

  • (a) Extrahieren des Kohlendioxids aus dem Abgas durch Inkontaktbringen des Abgases mit einem Lösungsmittel in einer Lösungsmittelextraktionszone, um ein an Kohlendioxid verarmtes Abgas zu erhalten;
  • (b) Regenerieren des Lösungsmittels in einer Lösungsmittelregenerierungszone durch Erhitzen des Kohlendioxidenthaltenden Lösungsmittels auf eine Lösungsmittelregenerierungstemperatur und Halten desselben bei dieser Temperatur, um ein regeneriertes Lösungsmittel und einen Kohlendioxidstrom zu erhalten und
  • (c) Umsetzen des im Schritt (b) erhaltenen Kohlendioxidstroms mit einem zweiwertigen Erdalkalimetallsilikat in einer Mineralkarbonisierungszone durch Inkontaktbringen des Kohlendioxidstromes mit in einer wäßrigen Lösung verteilten Silikatteilchen.

Die erfindungsgemäße Bezugnahme auf ein Abgas kennzeichnet einen Gasstrom, welcher Kohlendioxid in einer niedrigen Konzentration enthält, typischerweise besitzt er einen Kohlendioxidpartialdruck von höchstens 300 mbar, häufiger von 50 bis 150 mbar.

In dem Verfahren gemäß der Erfindung werden ein Lösungsmittelextraktionsschritt, ein Lösungsmittelregenerierungsschritt und ein Mineralkarbonisierungsschritt kombiniert.

Lösungsmittelextraktion und Lösungsmittelregenerierung sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bevorzugte Lösungsmittel für Kohlendioxid sind wäßrige Lösungen von einer oder mehrerer Aminverbindungen. Typische Beispiele sind Monoethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, Diglycolamin, Methyldiethanolamin oder Diisopropanolamin, oder eine Kombination von zwei oder mehreren hievon. Die wäßrige Aminlösung enthält typischerweise von 15 bis 35 Gew.-% an Amin, bevorzugt von 20 bis 30 Gew.-% an Amin, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung.

Der Mineralkarbonisierungsschritt umfaßt die exotherme Reaktion von Kohlendioxid mit Silikaten, um Karbonat und Siliciumdioxid entsprechend: (Mg,Ca)xSiyOx+2y + xCO2 → x(Mg,Ca)CO3 + ySiO2 auszubilden.

Der in dem Lösungsmittelregenerierungsschritt erhaltene Kohlendioxidstrom wird mit Silikatteilchen, welche im Wasser oder einer wäßrigen Elektrolytlösung dispergiert sind, in Kontakt gebracht. Es wird anerkannt werden, daß sich in einer solchen Dispersion ein Teil des Kohlendioxids lösen wird und teilweise in der Form von HCO3 - oder CO3 2–-Ionen vorhanden sein kann.

In dem Verfahren gemäß der Erfindung wird die in dem Mineralkarbonisierungsschritt, d.i. Schritt (c), freigesetzte Wärme bevorzugt für den Lösungsmittelregenerierungsschritt, d.i. Schritt (b), verwendet. Die Wärme wird mit Mitteln, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, übertragen. Typischerweise wird Dampf als ein Transfermedium für Wärme verwendet. Mit der im Schritt (c) freigesetzten Wärme kann überhitzter Dampf erzeugt werden, welcher im Schritt (b), entweder über einen Wärmetauscher oder durch direktes Einblasen von Dampf, verwendet wird.

Bevorzugt werden mindestens 50%, stärker bevorzugt mindestens 65% der für Schritt (b) benötigten Wärme durch die im Schritt (c) freigesetzte Wärme geliefert.

Um in der Lage zu sein, die in Schritt (c) freigesetzte Wärme für Schritt (b) zu verwenden, ist die Betriebstemperatur in der Mineralkarbonisierungszone bevorzugt von 25°C bis 35°C höher als die Lösungsmittelregenerierungstemperatur.

Die Lösungsmittelregenerierungstemperatur beträgt bevorzugt von 100°C bis 200°C, stärker bevorzugt von 120°C bis 180°C. Der Fachmann wird anerkennen, daß die Lösungsmittelregenerierungstemperatur unter anderem vom verwendeten Lösungsmittel abhängt. Die thermische Stabilität des Lösungsmittels ist einer der Faktoren, die berücksichtigt werden müssen.

Um die bevorzugte Temperaturdifferenz zwischen der Betriebstemperatur in der Mineralkarbonisierungszone und der Lösungsmittelregenerierungstemperatur aufrecht zu erhalten, liegt die Betriebstemperatur in der Mineralkarbonisierungszone bevorzugt in einem Bereich von 140 bis 200°C. In Anbetracht der bevorzugten Betriebstemperatur in der Mineralkarbonisierungszone wird anerkannt werden, daß der bevorzugte Betriebsdruck in der Mineralkarbonisierungszone im Bereich von 3 bis 15 bar (absolut) liegt.

Der im Schritt (b) erhaltene Kohlendioxidstrom wird bevorzugt auf den Druck, der in der Mineralkarbonisierungszone vorherrscht, verdichtet. Somit wird der im Schritt (b) erhaltene Kohlendioxidstrom bevorzugt auf einen Druck im Bereich von 3 bis 15 bar (absolut), stärker bevorzugt im Bereich von 5 bis 13 bar (absolut), verdichtet, bevor er in Schritt (c) mit dem Silikat in der Mineralkarbonisierungszone umgesetzt wird. Der bevorzugte Druckbereich von 3 bis 15 bar (absolut), auf welchen der Kohlendioxidstrom in dem Verfahren gemäß der Erfindung verdichtet werden muß, ist beträchtlich niedriger als der Druck, welcher bei der Verwendung der Kohlendioxidsequestrierung in Verfahren wie der verbesserten Ölgewinnung oder der Methangewinnung aus Kohlenflözen benötigt werden würde.

In der Mineralkarbonisierungszone wird CO2 mit einer wäßrigen Lösung, welche dispergierte Silikatteilchen enthält, in Kontakt gebracht. Dies kann in jedem Reaktor, welcher für Gas-Feststoff-Reaktionen in Gegenwart einer Flüssigkeit geeignet ist, durchgeführt werden. Solche Reaktoren sind aus dem Stand der Technik bekannt. Ein Beispiel eines geeigneten Reaktors ist ein Flüssigphasenreaktor (slurry bubble column).

Bevorzugte zweiwertige Erdalkalimetallsilikate für das Verfahren der vorliegenden Erfindung sind Calcium- und/oder Magnesiumsilikate. Andere Metallionen, wie Eisen-, Aluminium- oder Manganionen, können neben den zweiwertigen Erdalkalimetallionen vorhanden sein. Insbesondere in Silikaten natürlichen Ursprunges sind sowohl zweiwertige Erdalkalimetallionen als auch andere Metallionen enthalten. Ein Beispiel ist Olivin, welches zweiwertige Eisenionen und Magnesiumionen enthält. Beispiele für Calcium- und/oder Magnesiumsilikate, welche für das Verfahren gemäß der Erfindung geeignet sind, sind Forsterit, Olivin, Monticellit, Wollastonit, Diopsid und Enstatit.

Ortho-, Di- und Ringsilikate und Silikate, welche eine Kettenstruktur besitzen, werden für das Verfahren gemäß der Erfindung bevorzugt. Schichtensilikate, welche Silikate sind, die eine Blattstruktur besitzen, und Gerüstsilikate, welche eine Rahmenstruktur besitzen, sind für das Verfahren gemäß der Erfindung weniger geeignet.

Es wird bevorzugt, daß die in wäßriger Lösung dispergierten Silikatteilchen klein sind, um eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit zu erzielen. Bevorzugt besitzen die Silikatteilchen einen durchschnittlichen Durchmesser von höchstens 0,5 mm, stärker bevorzugt von höchstens 0,2 mm. Die erfindungsgemäße Bezugnahme auf den durchschnittlichen Durchmesser kennzeichnet den volumensbezogenen mittleren Durchmesser D (v, 0,5), was bedeutet, daß 50 Vol.-% der Teilchen einen äquivalenten sphärischen Durchmesser besitzen, der kleiner als der durchschnittliche Durchmesser ist, und 50 Vol.-% der Teilchen einen äquivalenten sphärischen Durchmesser besitzen, der größer als der durchschnittliche Durchmesser ist. Der äquivalente sphärische Durchmesser ist der Durchmesser, welcher aus Volumensbestimmungen, z.B. durch Laserdiffraktionsmessungen berechnet wird.

Es wurde gefunden, daß die Reaktionsgeschwindigkeit der Mineralkarbonisierungsreaktion durch Zugabe eines Elektrolyten zu dem Wasser, worin die Silikatteilchen dispergiert sind, gesteigert werden kann. Daher sind die Silikatteilchen bevorzugt in einer wäßrigen Elektrolytlösung dispergiert. Die Elektrolytlösung ist bevorzugt eine Lösung von einem Salz, welches eine Löslichkeit in Wasser von mindestens 0,01 Mol pro Liter bei 298 K und 1 Atmosphäre besitzt, stärker bevorzugt mindestens 0,1 Mol pro Liter. Bevorzugte Salze sind Natrium-, Kalium- oder Bariumsalze, stärker bevorzugt Chloride oder Nitrate von Natrium-, Kalium- oder Bariumsalzen, d.s. NaCl, KCl, BaCl2, NaNO3, KNO3 oder Ba(NO3)2, noch stärker bevorzugt Natriumnitrat.

Die Elektrolytlösung besitzt geeigneterweise eine Elektrolytkonzentration von mindestens 0,01 Mol/Liter, bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 2 Mol pro Liter.

Die Erfindung wird nun mittels der schematischen 1 erläutert.

1 stellt ein typisches Verfahrensschema des Verfahrens gemäß der Erfindung dar, umfassend die Lösungsmittelextraktionszone 1, die Lösungsmittelregenerierungszone 2 und die Mineralkarbonisierungszone 3.

In der Lösungsmittelextraktionszone 1 wird ein Abgasstrom, welcher Kohlendioxid enthält, über die Leitung 4 in den Lösungsmittelextraktionsreaktor 5 eingeleitet. Der Lösungsmittelextraktionsreaktor 5 enthält eine wäßrige Lösung eines organischen Amins als Lösungsmittel. Das Abgas wird mit dem Lösungsmittel in engen Kontakt gebracht, dabei wird dem Lösungsmittel ermöglicht, das Kohlendioxid aus dem gasförmigen Strom zu extrahieren. Das an Kohlendioxid verarmte Abgas wird aus dem Lösungsmittelextraktionsreaktor 5 über die Leitung 6 entfernt.

Das Kohlendioxid-enthaltende Lösungsmittel wird dann über die Leitung 7 zur Lösungsmittelregenerierungszone 2 geleitet und in den Lösungsmittelheizreaktor 8 eingeleitet. In Reaktor 8 wird das Kohlendioxid-enthaltende Lösungsmittel auf die Lösungsmittelregenerierungstemperatur erwärmt. Das erwärmte Kohlendioxidenthaltende Lösungsmittel wird dann über die Leitung 9 zum Lösungsmittelregenerierungsreaktor 10 geleitet. Im Lösungsmittelregenerierungsreaktor 10 wird das erwärmte Kohlendioxid enthaltende Lösungsmittel bei der Lösungsmittelregenerierungstemperatur gehalten, um einen heißen Kohlendioxidstrom und ein heißes regeneriertes Lösungsmittel zu erhalten. Das heiße regenerierte Lösungsmittel wird über die Leitung 11 zum Wärmeaustauscher 12 geleitet, worin es kondensiert wird. Wasser wird über die Leitung 13 in den Wärmeaustauscher 12 eingeleitet und durch die Wärme, die durch die Kondensierungsreaktion erzeugt wird, zu Dampf erhitzt. Der so erzeugte Dampf wird über die Leitung 14 zum Reaktor 8 geleitet. Das kondensierte regenerierte Lösungsmittel wird über die Leitung 15 zurück in den Lösungsmittelextraktionsreaktor 5 geleitet.

Der heiße Kohlendioxidstrom, welcher aus der Lösungsmittelregenerierungsreaktion erhalten wird, wird vom Reaktor 10 über die Leitung 16 zum Kühler 17 geleitet, worin er abgekühlt wird. Der abgekühlte Kohlendioxidstrom wird über die Leitung 18 zum Kompressor 19 geleitet, worin die Verdichtung stattfindet. Der verdichtete Kohlendioxidstrom wird über die Leitung 20 in die Mineralkarbonisierungszone 3 geleitet. In der Mineralkarbonisierungszone 3 wird ein wäßriger Strom, umfassend dispergierte Silikatteilchen, über Leitung 21 in den Mineralkarbonisationsreaktor 22 geleitet. Im Mineralkarbonisationsreaktor 22 werden sie mit dem Kohlendioxid aus dem verdichteten Kohlendioxidstrom umgesetzt. Die entstehenden Produkte, umfassend das aufgefangene Kohlendioxid als Karbonatverbindungen, werden aus dem Mineralkarbonisationsreaktor 22 über die Leitung 23 entfernt.

Die aus der Mineralkarbonisierungsreaktion freigesetzte Wärme wird verwendet, um überhitzten Dampf zu erzeugen. Der überhitzte Dampf wird über die Leitung 24 bzw. 25 zu den Reaktoren 10 und 8 geleitet, wo er verwendet wird, um den Reaktor 10 auf der Lösungsmittelregenerierungstemperatur zu halten und um Reaktor 8 auf die Lösungsmittelregenerierungstemperatur aufzuheizen. Der abgekühlte Dampf vom Reaktor 10 wird über die Leitung 26 zum Reaktor 8 geleitet. Der gekühlte Dampf vom Reaktor 8 wird über die Leitung 27 zum Mineralkarbonisationsreaktor 22 geleitet.

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird nun mit Hilfe des folgenden Beispieles erläutert.

BEISPIEL

In einem Verfahren wie in 1 gezeigt, wird ein Abgasstrom, welcher 75 mbar (Partialdruck) Kohlendioxid enthält und eine Temperatur von 50°C besitzt, über die Leitung 4 in den Lösungsmittelextraktionsreaktor 5 eingeleitet. Im Lösungsmittelextraktionsreaktor 5 ist als Lösungsmittel eine wäßrige Diethanolaminlösung (25 Gew.-% Diethanolamin) enthalten. Das Abgas wird mit dem Lösungsmittel in engen Kontakt gebracht, dabei wird dem Lösungsmittel ermöglicht, das Kohlendioxid aus dem gasförmigen Strom zu extrahieren. Das an Kohlendioxid verarmte Abgas, welches 5 mbar (Partialdruck) Kohlendioxid enthält und eine Temperatur von 55°C besitzt, wird über die Leitung 6 aus dem Lösungsmittelextraktionsreaktor geleitet. Das Kohlendioxid-enthaltende Lösungsmittel, welches eine Temperatur von 75°C besitzt, wird dann über die Leitung 7 zur Lösungsmittelregenerierungszone 2 geleitet und in den Lösungsmittelheizreaktor 8 eingeführt.

In Reaktor 8 wird das Kohlendioxid-enthaltende Lösungsmittel auf 150°C erwärmt. Für diese Erwärmung werden 3 MJ/kg CO2 benötigt. Das erwärmte Kohlendioxid-enthaltende Lösungsmittel wird dann über die Leitung 9 zum Lösungsmittelregenerierungsreaktor 10 geleitet. Im Lösungsmittelregenerierungsreaktor 10 wird das erwärmte Kohlendioxid-enthaltende Lösungsmittel auf einer Temperatur von 150°C gehalten, um einen heißen Kohlendioxidstrom und ein heißes regeneriertes Lösungsmittel zu erhalten. In dieser Regenerierungsreaktion werden 1,2 MJ/kg CO2 verbraucht. Das heiße regenerierte Lösungsmittel wird über die Leitung 11 zum Wärmeaustauscher 12 geleitet, worin es kondensiert und auf 50°C abgekühlt wird. In dem Abkühlungsvorgang werden 4,0 MJ/kg CO2 erzeugt. Ein Teil dieser Wärme, 1,2 MJ/kg CO2 wird verwendet, um aus dem Wasser, welches über Leitung 13 in den Wärmeaustauscher 12 eingeleitet wird, Dampf zu erzeugen. Der Rest der Wärme, welcher bei der Kondensierungsreaktion entsteht, kann nicht verwendet werden. Der so erzeugte Dampf, welcher eine Temperatur von 130°C besitzt, wird über die Leitung 14 zum Reaktor 8 geleitet, wo er verwendet wird, um die Reaktortemperatur auf 150°C zu halten. Das kondensierte regenerierte Lösungsmittel, welches eine Temperatur von 50°C besitzt, wird über die Leitung 15 zurück in den Lösungsmittelextraktionsreaktor 5 geleitet.

Der heiße Kohlendioxidstrom, welcher aus der Lösungsmittelregenerierungsreaktion erhalten wird und eine Temperatur von 150°C besitzt, wird vom Reaktor 10 über die Leitung 16 zu einem Kühler 17 geleitet, worin er auf 50°C bei einem Druck von 1 bar (absolut) abgekühlt wird. Der abgekühlte Kohlendioxidstrom wird über die Leitung 18 zu einem Kompressor 19 geleitet, worin die Verdichtung auf 10 bar (absolut) stattfindet. Der verdichtete Kohlendioxidstrom, welcher eine Temperatur von 180°C besitzt, wird über die Leitung 20 in die Mineralkarbonisierungszone 3 geleitet. In der Mineralkarbonisierungszone 3 wird ein Strom, umfassend in Wasser dispergierte Calciumsilikatteilchen, über die Leitung 21 in den Mineralkarbonisationsreaktor 22 geleitet. Die Betriebstemperatur des Mineralkarbonisationsreaktors beträgt 180°C. Die dispergierten Calciumsilikatteilchen werden mit dem Kohlendioxid aus dem verdichteten Kohlendioxidstrom umgesetzt. In dieser Reaktion werden 2,2 MJ/kg CO2 erzeugt. Die entstehenden Produkte, Calciumkarbonat und Siliciumdioxidverbindungen, werden aus dem Mineralkarbonisationsreaktor 22 über die Leitung 23 entfernt.

Die erzeugte Wärme von 2,2 MJ/kg CO2 aus der Mineralkarbonisationsreaktion wird verwendet, um überhitzten Dampf zu erzeugen. Der überhitzte Dampf, welcher eine Temperatur von 170°C und einen Druck von 7 bar (absolut) besitzt, wird über die Leitung 24 bzw. 25 zu den Reaktoren 10 und 8 geleitet, wo er verwendet wird, um den Reaktor 10 auf der Lösungsmittelregenerierungstemperatur zu halten und den Reaktor 8 auf die Lösungsmittelregenerierungstemperatur aufzuheizen. Der abgekühlte Dampf vom Reaktor 10, welcher eine Temperatur von 165°C besitzt, wird über die Leitung 26 zum Reaktor 8 geleitet. Der abgekühlte Dampf bzw. das Wasser vom Reaktor 8, welcher/welches eine Temperatur von 100°C besitzt, wird über die Leitung 27 zum Mineralkarbonisationsreaktor 21 geleitet. In diesem Beispiel werden zum Erwärmen des Lösungsmittels im Reaktor 8, 3 MJ/kg CO2 und zur Regenerierung des Lösungsmittels im Reaktor 10, 1,2 MJ/kg CO2 benötigt. Von der Wärme, welche in der Kondensierungsreaktion erzeugt wird, können 1,2 MJ/kg CO2 an Wärme verwendet werden, also werden zusätzlich 3 MJ/kg CO2 für die Reaktionen in der Lösungsmittelregenerierungszone benötigt. In der Mineralkarbonisierungszone werden 2,2 MJ/kg CO2 erzeugt und 2,0 MJ/kg CO2 dieser Wärme können für die Reaktionen in der Lösungsmittelregenerierungszone verwendet werden.

Somit werden in diesem Beispiel etwa 68% der benötigten Wärme für die Reaktionen in der Lösungsmittelregenerierungszone durch die Reaktionen in der Mineralkarbonisierungszone bereitgestellt.


Anspruch[de]
Verfahren zur Entfernung und zum Auffangen von Kohlendioxid aus einem Abgas, umfassend die Schritte von:

(a) Extrahieren des Kohlendioxids aus dem Abgas durch Inkontaktbringen des Abgases mit einem Lösungsmittel in einer Lösungsmittelextraktionszone, um ein an Kohlendioxid verarmtes Abgas zu erhalten;

(b) Regenerieren des Lösungsmittels in einer Lösungsmittelregenerierungszone durch Erhitzen des Kohlendioxidenthaltenden Lösungsmittels auf eine Lösungsmittelregenerierungstemperatur und Halten desselben bei dieser Temperatur, um ein regeneriertes Lösungsmittel und einen Kohlendioxidstrom zu erhalten und

(c) Umsetzen des im Schritt (b) erhaltenen Kohlendioxidstroms mit einem zweiwertigen Erdalkalimetallsilikat in einer Mineralkarbonisierungszone durch Inkontaktbringen des Kohlendioxidstromes mit in einer wäßrigen Lösung verteilten Silikatteilchen.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die im Schritt (c) freigesetzte Wärme im Schritt (b) verwendet wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin wenigstens 50%, vorzugsweise wenigstens 65% der für den Schritt (b) benötigten Wärme durch die im Schritt (c) freigesetzte Wärme bereitgestellt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Betriebstemperatur in der Mineralkarbonisierungszone 25°C bis 35°C höher als die Lösungsmittelregenerierungstemperatur ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Lösungsmittelregenerierungstemperatur von 100°C bis 200°C, vorzugsweise von 120°C bis 180°C beträgt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin der im Schritt (b) erhaltene Kohlendioxidstrom unter einen Druck im Bereich von 3 bis 15 bar (absolut), vorzugsweise im Bereich von 5 bis 13 bar (absolut), gesetzt wird, bevor er mit dem Silikat in der Mineralkarbonisierungszone umgesetzt wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin die Betriebstemperatur in der Mineralkarbonisierungszone im Bereich von 140 bis 200°C beträgt. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin das Lösungsmittel eine wäßrige Aminlösung, vorzugsweise eine wäßrige Lösung von Monoethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, Diglycolamin, Methyldiethanolamin oder Diisopropanolamin, oder eine Kombination von zwei oder mehreren hievon ist. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin das zweiwertige Erdalkalimetallsilikat ein Magnesium- oder Calciumsilikat ist. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin die Silikatteilchen einen mittleren Durchmesser von höchstens 0,5 mm, vorzugsweise von höchstens 0,2 mm aufweisen.






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