DE102019220496A1 - Extraktionssystem und Verfahren zur Extraktion von CO2 - Google Patents

Extraktionssystem und Verfahren zur Extraktion von CO2 Download PDF

Info

Publication number
DE102019220496A1
DE102019220496A1 DE102019220496.1A DE102019220496A DE102019220496A1 DE 102019220496 A1 DE102019220496 A1 DE 102019220496A1 DE 102019220496 A DE102019220496 A DE 102019220496A DE 102019220496 A1 DE102019220496 A1 DE 102019220496A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sorbent
flow
extraction
room
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102019220496.1A
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Kottke
Ralf Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rolls Royce Solutions GmbH
Original Assignee
MTU Friedrichshafen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MTU Friedrichshafen GmbH filed Critical MTU Friedrichshafen GmbH
Priority to DE102019220496.1A priority Critical patent/DE102019220496A1/de
Publication of DE102019220496A1 publication Critical patent/DE102019220496A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0462—Temperature swing adsorption
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
    • C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
    • C07C29/1516—Multisteps
    • C07C29/1518—Multisteps one step being the formation of initial mixture of carbon oxides and hydrogen for synthesis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F12/00—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening
    • F24F12/001—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air
    • F24F12/002—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air using an intermediate heat-transfer fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/30—Arrangement or mounting of heat-exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F7/00—Ventilation
    • F24F7/003—Ventilation in combination with air cleaning
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F8/00—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying
    • F24F8/95—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying specially adapted for specific purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/06—Polluted air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/45—Gas separation or purification devices adapted for specific applications
    • B01D2259/4508—Gas separation or purification devices adapted for specific applications for cleaning air in buildings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/56—Heat recovery units
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Extraktionssystem (1) mit einer Extraktionsvorrichtung zur Extraktion von CO2aus einem Gasgemisch, wobei die Extraktionsvorrichtung (3) einen Sorbenten (5) zur Adsorption und Desorption von CO2 aufweist, wobei der Sorbent (5) in einem von einer Gasströmung (13,13') des Gasgemischs durchströmbar eingerichteten Sorbtionsvolumen (7) der Extraktionsvorrichtung (3) angeordnet ist, wobei die Extraktionsvorrichtung (3) zur Durchströmung des Sorbtionsvolumens (7) zumindest einen Strömungseinlass (17) und zumindest einen Strömungsauslass (19,19') aufweist, wobei das Sorptionsvolumen (7) strömungstechnisch zwischen Strömungseinlass (17,17') und Strömungsauslass (19,19') angeordnet ist, wobei das Extraktionssystem (1) eine zur Belüftung eines Raumes (11) eingereichte Lüftungsanlage (10) und/oder eine zur Temperierung des Raumes (11) eingerichtete Temperierungsanlage (21,21') aufweist, wobeia) die Lüftungsanlage (10) und/oder die Temperierungsanlage (21,21') den Strömungseinlass (17,17') und/oder an den Strömungsauslass (19,19') der Extraktionsvorrichtung (3) angeschlossen ist und/oder wobeib) die Extraktionsvorrichtung (3) einen an den Sorbenten (5) gekoppelten Wärmetauscher (25,25',45) aufweist, welcher an die Temperierungsanlage (21,21') wärmetechnisch gekoppelt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Extraktionssystem sowie ein Verfahren zur Extraktion von CO2 aus einem Gasgemisch.
  • Extraktionssysteme und Verfahren der hier genannten Art sind bekannt. Solche bekannten Extraktionssysteme werden üblicherweise verwendet, um CO2 aus Luft, insbesondere aus Raumluft, zu extrahieren. Hierdurch wird eine Luftqualität durch Absenken des CO2-Anteils in der Luft auf einem gewünschten, gesundheitlich unbedenklichen Niveau gehalten. Insbesondere in schlecht belüfteten Räumen, insbesondere in Büroräumen, wird mittels solcher Extraktionssysteme die CO2-Konzentration in der Luft niedrig gehalten werden, sodass die Luft für Personen in diesen Räumen weiterhin geatmet werden kann, ohne dass eine schädliche, insbesondere toxische Wirkung des CO2 eintritt.
  • Diese Extraktionssysteme weisen üblicherweise einen Sorbenten für CO2 auf, welcher in einer Sorptionskammer einer Extraktionsvorrichtung angeordnet ist. Durch Beaufschlagen des Sorbenten mit dem Gasgemisch, insbesondere also mit der Luft, kann das CO2 an dem Sorbenten adsorbieren, sodass dieses aus dem Gasgemisch entfernt wird. Das Gasgemisch wird anschließend wieder als frisch aufbereitetes Gasgemisch mit niedrigerem CO2-Gehalt in den Raum entlassen. Somit kann die Luft in dem Raum weiterhin von Personen und/oder Tieren geatmet werden.
  • Da der Sorbent nur eine begrenzte Menge von CO2 adsorbieren kann bis eine Sättigung des Sorbenten eintritt, ist es erforderlich, den Sorbenten entweder bei Erreichen einer solchen Sättigungsgrenze auszutauschen oder zu regenerieren. Zur Regeneration wird das adsorbierte CO2 nach dem Adsorbieren in einem Desorptionsprozess von dem Sorbenten gelöst, indem der Sorbent erhitzt wird und sich hierdurch das CO2 von dem Sorbenten freisetzen kann. Bevor der Desorptionsprozess jedoch gestartet wird, wird die Sorptionskammer gegenüber dem Raum verschlossen, sodass das desorbierende CO2 nicht in den Raum entweichen kann. Stattdessen wird das desorbierende CO2 über eine Absaugleitung abgesaugt und aus dem Raum heraus einer Umgebung des Raumes, insbesondere der Erdatmosphäre, zugeführt.
  • Um ausreichend hohe Adsorptionsraten zu erhalten, sind bei solchen bekannten Extraktionssystemen große Luftvolumenströme durch die Sorptionskammer erforderlich. Ist der Luftstrom zu niedrig, so kann das CO2 nicht so schnell aus dem Gasgemisch entfernt werden, wie das CO2 in dem Raum produziert wird. Somit würde der CO2-Gehalt in dem Raum trotz des Extraktionssystems ansteigen und nach einer gewissen Zeit ein gesundheitsgefährdendes Niveau erreichen.
  • Zudem ist der Energiebedarf aufgrund der Regeneration des Sorbenten hoch. Außerdem findet während der Regeneration, also während des Desorptionsprozesses, keine Adsorption, also keine Entnahme von CO2 aus der Luft statt, sodass während des Desorptionsprozesses die CO2-Konzentration in dem Raum nicht reduziert wird, sondern - zumindest sofern eine C02-Quelle, insbesondere die Person oder das Tier, sich noch im Raum befindet - ansteigt. Das Austauschen des Sorbenten hingegen erfordert häufige Wartungsarbeiten, welche sehr zeit- und kostenintensiv sind.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Extraktionssystem sowie ein Verfahren zur Extraktion von CO2 zu schaffen, wobei die genannten Nachteile vermieden werden.
  • Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen.
  • Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Extraktionssystem mit einer Extraktionsvorrichtung zur Extraktion von CO2 aus einem Gasgemisch geschaffen wird, wobei die Extraktionsvorrichtung einen Sorbenten zur Adsorption und Desorption von CO2 aufweist, wobei der Sorbent in einem von einer Gasströmung des Gasgemisches durchströmbar eingerichteten Sorptionsvolumen der Extraktionsvorrichtung angeordnet ist, wobei die Extraktionsvorrichtung zur Durchströmung des Sorptionsvolumens zumindest einen Strömungseinlass und zumindest einen Strömungsauslass aufweist, wobei das Sorptionsvolumen strömungstechnisch zwischen Strömungseinlass und Strömungsauslass angeordnet ist, wobei das Extraktionssystem eine zur Belüftung eines Raumes eingerichtete Lüftungsanlage und/oder zur Temperierung des Raumes eingerichtete Temperierungsanlage aufweist, wobei die Lüftungsanlage und/oder die Temperierungsanlage an den Strömungseinlass und/oder an einen ersten Strömungsauslass des zumindest einen Strömungsauslasses der Extraktionsvorrichtung angeschlossen sind, und/oder wobei die Extraktionsvorrichtung einen an einen Sorbenten gekoppelten Wärmetauscher aufweist, welcher an die Temperierungsanlage wärmetechnisch gekoppelt ist. Hierdurch ist die Energieeffizienz des Extraktionssystems sehr hoch, wodurch wiederrum die Betriebskosten des Extraktionssystems niedrig sind. Hierdurch ergeben sich Energieeinsparungen bei der Desorption des CO2, insbesondere da die insgesamt benötigte Wärmemenge zum Temperieren und Desorbieren niedrig ist. Alternativ oder zusätzlich wird zudem Energie beim Beaufschlagen des Sorbenten mit dem Gasgemisch, also beim Erzeugen und Aufrechterhalten der Gasströmung eingespart, insbesondere da die insgesamt benötigte elektrische und/oder kinetische Energie zum Belüften und zum Durchströmen des Sorptionsvolumens niedrig ist.
  • Unter einem Gasgemisch wird hier ein Gemisch von Gasen verstanden, welches CO2 aufweist. Insbesondere wird unter dem Gasgemisch Luft, ganz besonders Frischluft und/oder aufbereitete Luft und/oder Raumluft, verstanden. Die Frischluft ist dabei vorzugsweise Luft aus der Erdatmosphäre. Die aufbereitete Luft ist vorzugsweise Luft, welche mittels eines Luftaufbereiters derart aufbereitet wurde, dass sie für einen Menschen und/oder ein Tier gesundheitlich unbedenklich ist. Dabei werden vorzugsweise Schadstoffe entfernt, die CO2-Konzentration verringert und/oder eine O2-Konzentration erhöht. Die Raumluft ist vorzugsweise Luft aus dem Raum und/oder einem weiteren Raum, in welchem eine CO2-Quelle, insbesondere ein Mensch und/oder ein Tier durch Atmung, CO2 erzeugt haben und dadurch eine CO2-Konzentration in der Raumluft erhöht haben. Die Raumluft weist somit eine - gegenüber der Frischluft und/oder der aufbereiteten Luft - erhöhte CO2-Konzentration auf.
  • Unter einem Sorptionsvolumen wird hier ein räumlicher Bereich verstanden, in welchem die Adsorption und die Desorption durchgeführt werden. Das Sorptionsvolumen ist dabei vorzugsweise als Sorptionskammer und/oder als Abschnitt einer Strömungsleitung ausgebildet. Wichtig ist, dass in dem Sorptionsvolumen der Sorbent derart anordenbar ist, dass der Sorbent von der Gasströmung - beim Durchströmen des Sorptionsvolumens - beaufschlagt wird. Vorzugsweise weist das Sorptionsvolumen neben dem zumindest einen Strömungseinlass und dem zumindest einen Strömungsauslass keine weiteren Öffnungen auf. Somit ist die Durchströmung des Sorptionsvolumens sehr effizient, wodurch wiederum die Adsorptionseffizienz erhöht ist. Aufgrund dieser effizienten Durchströmung wird also ein großer Anteil von CO2 an dem Sorbenten beim Durchströmen des Sorptionsvolumens adsorbiert.
  • Unter einem Raum wird hier insbesondere ein Aufenthaltsraum für Menschen und/oder Tiere verstanden. Ganz besonders wird hierunter ein Wohnraum, ein Büroraum, ein Laborraum, ein Fahrgastraum, ein Raum eines Rechenzentrums und/oder ein Maschinenraum verstanden. Der Raum ist vorzugsweise Bestandteil eines Gebäudes, insbesondere Rechenzentrum, Wohn- und/oder Bürogebäude, und/oder eines Fahrzeugs, insbesondere PKW, LKW, Schiff, U-Boot, Flugzeug und/oder Raumstation. Das Gebäude und/oder das Fahrzeug weisen dabei vorzugsweise eine Vielzahl von Räumen auf, wobei die Vielzahl der Räume mittels der Lüftungsanlage belüftet und/oder mittels der Temperierungsanlage temperiert werden.
  • Unter einer Temperierungsanlage wird hier eine Anlage verstanden, welche eingerichtet ist, um zum Beheizen des Raumes Wärme zum Raum hin zu transportieren und/oder zum Kühlen des Raumes Wärme von dem Raum abzutransportieren. Vorzugsweise weist die Temperierungsanlage dabei einen Regelungsmechanismus auf, welcher eine Temperatur in dem Raum in einem Sollbereich hält. Ganz besonders wird unter einer Temperierungsanlage eine Wärmepumpe, insbesondere Raum- und/oder Fahrzeugheizung, eine Kraftwärmemaschine und/oder eine Kältemaschine, insbesondere eine Klimaanlage für Gebäude und/oder Fahrzeuge, verstanden. Dabei ist es möglich, dass die Temperierungsanlage insbesondere zur Kühlung eines Kühlkörpers ein Gebläse aufweist, welches die Gasströmung erzeugt.
  • Unter einer Belüftung wird hier die Zufuhr von Zuluft in den Raum und/oder die Abfuhr von Abluft aus dem Raum verstanden, wobei die Zuluft vorzugsweise frische und/oder aufbereitete Luft ist. Diese Belüftung ist derart dimensioniert, dass die Luftqualität in dem Raum für einen Menschen in einem akzeptablen Bereich, insbesondere einem für den Menschen gesundheitlich unbedenklichen Bereich bleibt. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass die Raumluft in dem Raum mit der Zuluft vermischt wird, sodass sich eine Luftzusammensetzung, insbesondere die CO2-Konzentration und/oder eine O2-Konzentration, der Raumluft der Luftzusammensetzung der Zuluft annähert.
  • Vorzugsweise weist das Extraktionssystem den Raum auf.
  • Vorzugsweise ist die Extraktionsvorrichtung auf einer Zuluftseite des Raumes angeordnet, wobei der erste Strömungsauslass strömungstechnisch mit einem Inneren des Raumes verbunden ist. Der erste Strömungsauslass ist somit strömungstechnisch zwischen dem Sorptionsvolumen und dem Inneren des Raumes angeordnet. Der Strömungseinlass ist dabei insbesondere über die Lüftungs- und/oder Temperierungsanlage mit einer Umgebung des Raumes, insbesondere der Erdatmosphäre, strömungstechnisch verbunden, wobei der Strömungseinlass strömungstechnisch zwischen der Umgebung des Raumes und dem Sorptionsvolumen angeordnet ist. In diesem Fall ist der Sorbent - zumindest in dem Adsorptionsfunktionszustand - mit Frischluft von außerhalb des Raumes beaufschlagt. Somit wird der Raum zugleich belüftet und CO2 extrahiert und in dem Gasspeicher gespeichert, wobei die Energieeffizienz hoch ist.
  • Alternativ ist die Extraktionsvorrichtung auf einer Abluftseite des Raumes angeordnet, wobei der erste Strömungsauslass strömungstechnisch mit der Umgebung des Raumes verbunden ist, wobei der erste Strömungsauslass strömungstechnisch zwischen dem Sorptionsvolumen und der Umgebung des Raumes angeordnet ist. Der Strömungseinlass ist somit strömungstechnisch mit dem Inneren des Raumes verbunden, wobei der Strömungseinlass strömungstechnisch zwischen dem Inneren des Raumes und dem Sorptionsvolumen angeordnet ist. Dabei ist der Sorbent - zumindest in dem Adsorptionsfunktionszustand - mit Abluft aus dem Raum beaufschlagt. Hierdurch ist zum einen die Energieeffizienz hoch, zum anderen ist die Extraktionsrate sehr hoch, da die CO2 Konzentration der Raumluft hoch ist.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste und/oder ein zweiter Strömungsauslass des zumindest einen Strömungsauslasses als Extraktionsauslass ausgebildet ist, welcher mit einem Gasspeicher strömungstechnisch verbunden ist. Hierdurch kann auf eine strömungstechnische Öffnung nach außerhalb des Raumes verzichtet werden. Dieses Extraktionssystem kann somit auch in hermetisch abgeschlossenen Räumen, wie beispielsweise in U-Booten oder Raumstationen, verwendet werden. Zudem ist es so möglich, das extrahierte CO2 in dem Gasspeicher zu sammeln, sodass dieses CO2 als Rohstoff für eine spätere Verwendung, insbesondere eine Erzeugung eines Kohlenwasserstoffs, insbesondere Methan, und/oder eines Alkohols, insbesondere Methanol, zur Verfügung steht. Ferner wird hierdurch CO2 sehr effizient geerntet, indem es aus dem Gasgemisch extrahiert und in dem Gasspeicher gespeichert, da die im Rahmen des Sorptionszyklus benötigte Wärmeenergie und/oder die zur Erzeugung der Gasströmung benötigte Energie aufgrund der synergetischen Mehrfachverwendung - also einerseits zur Extraktion von CO2 und andererseits zur Belüftung und/oder Temperierung des Raumes - effizient genutzt wird.
  • Vorzugsweise ist der Extraktionsauslass über einen Kompressor und/oder eine kryotechnische Anlage mit dem Gasspeicher verbunden. Somit kann der Gasspeicher effizient und insbesondere mit hohem Druck befüllt werden.
  • Vorzugsweise ist der Gasspeicher transportabel ausgebildet, insbesondere als Gasflasche oder Tank. Somit kann das in dem Gasspeicher gesammelte CO2 mit geringem Aufwand der späteren Verwendung insbesondere an einem anderen Ort außerhalb des Raumes zugeführt werden.
  • Vorzugsweise weist das Extraktionssystem mehrere Extraktionsvorrichtungen auf, welche über eine gemeinsame Extraktionsleitung an den Gasspeicher strömungstechnisch angeschlossen sind. Hierdurch sind die Kosten des Extraktionssystem niedrig. Zudem ist es dadurch möglich, den Gasspeicher alternierend aus den mehreren Extraktionsvorrichtungen zu befüllen, wobei insbesondere ein kontinuierliche Befüllung des Gasspeichers möglich ist, sodass eine zur Befüllung des Gasspeichers verwendete Pumpe und/der Kompressor durchgängig betrieben werden kann. Dabei ist die Energieeffizienz des Extraktionssystem weiter erhöht. Ferner ist aufgrund der kontinuierlichen Bereitstellung des extrahierten Gases die Erzeugung des Kohlenwasserstoffs und/oder Alkohols, insbesondere in einem nachfolgenden Reformprozess zu Methan und/oder Methanol, sehr effizient durchführbar.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Extraktionssystem ein Steuergerät aufweist, welches eingerichtet ist, um - in einem Desorptionsfunktionszustand der Extraktionsvorrichtung - dem Sorbenten Wärme zuzuführen und/oder die das Sorptionsvolumen durchströmende Gasströmung des Gasgemischs zu verhindern, insbesondere zu stoppen, und/oder - in einem Adsorptionsfunktionszustand der Extraktionsvorrichtung - Wärme von dem Sorbenten abzuführen und/oder die das Sorptionsvolumen durchströmende Gasströmung des Gasgemischs zuzulassen, insbesondere zu erzeugen und/oder aufrecht zu erhalten. Hierdurch ist die Energieeffizienz des Extraktionssystems weiter erhöht. Insbesondere ist so mit geringem Aufwand eine Regeneration des Sorbenten ermöglicht, sodass dieser nicht oder zumindest nur selten ausgetauscht werden muss. Damit sind Wartungskosten und Stillstandzeiten des Extraktionssystems reduziert.
  • Vorzugsweise ist das Steuergerät zudem eingerichtet, um - in dem Desorptionsfunktionszustand - mittels des Wärmetauschers die Wärme der Temperierungsanlage zu entnehmen und dem Sorbenten zuzuführen. Alternativ oder zusätzlich ist das Steuergerät eingerichtet, um - in dem Adsorptionsfunktionszustand - mittels des Wärmetauschers die Wärme dem Sorbenten zu entnehmen und der Temperierungsanlage zuzuführen.
  • Besonders bevorzugt wird in dem Adsorptionsfunktionszustand der Sorbent zum einen mit der Gasströmung beaufschlagt und zum anderen durch die Wärmeabfuhr auf eine Temperatur gekühlt, welche unterhalb einer Desorptionstemperatur für CO2 ist. Hierdurch ist die Adsorption besonders effizient. Entsprechend wird in dem Desorptionsfunktionszustand der Sorbent durch die Wärmezufuhr auf oberhalb der Desorptionstemperatur erhitzt, sodass das CO2 desorbiert, während die Beaufschlagung mit der Gasströmung verhindert ist, sodass das desorbierende CO2 nicht von der Gasströmung aufgenommen und mitgeführt werden kann. Hierdurch ist die Desorption sehr effizient.
  • In dem Desorptionsfunktionszustand ist das desorbierte CO2 zunächst in dem Sorptionsvolumen gehalten und kann nicht von der mittels der Lüftungsanlage erzeugten Gassströmung aus dem Sorptionsvolumen heraus in den Raum und/oder die Erdatmosphäre strömen. Das Steuergerät ist dabei vorzugsweise eingerichtet, um in dem Desorptionsfunktionszustand den Extraktionsauslass zu öffnen und das desorbierte CO2 in den Gasspeicher zu pumpen.
  • Um eine kontinuierliche Wärmebereitstellung für den Sorbenten zu schaffen, sind vorzugsweise mehrere, insbesondere miteinander gekoppelte Temperierungsanlagen wärmetechnisch an den Sorbenten gekoppelt. Dabei ist das Steuergerät eingerichtet, um die wärmetechnische Kopplung zwischen dem Sorbenten und einer der Temperierungsanlagen alternierend zu aktivieren.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Extraktionssystem einen Wasserstoffspeicher aufweist, welcher strömungstechnisch mit der Extraktionsvorrichtung, insbesondere dem Sorptionsvolumen, verbunden ist, wobei die Extraktionsvorrichtung eingerichtet ist, um unter Zuführung von Wasserstoff aus CO2 und Wasserstoff einen Kohlenwasserstoff und/oder einen Alkohol zu erzeugen und den erzeugte Kohlenwasserstoff und/oder Alkohol einem Speicher, insbesondere dem Gasspeicher zuzuführen. Somit kann mittels des Extraktionssystems auf besonders effiziente Weise der Kohlenwasserstoff und/oder Alkohol gewonnen werden, wobei die Betriebskosten des Extraktionssystems niedrig sind. Zudem ist der in dem Speicher gespeicherte Kohlenwasserstoff und/oder Alkohol besonders einfach handhabbar und transportabel.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass im Bereich des Strömungseinlasses der Extraktionsvorrichtung ein Schließelement angeordnet ist, welches - in dem Adsorptionsfunktionszustand - den Strömungseinlass freigibt und einen weiteren Strömungsauslass der Lüftungsanlage und/oder der Temperierungsanlage schließt, und - in dem Desorptionsfunktionszustand - den Strömungseinlass schließt und den weiteren Strömungsauslass freigibt. Somit kann auf besonders einfache Weise und schnell zwischen den Funktionszuständen gewechselt werden, wobei vorzugsweise zugleich der weitere Strömungsauslass geschlossen, beziehungsweise geöffnet, wird.
  • Der weitere Strömungsauslass der Lüftungsanlage und/oder der Temperierungsanlage führt hierbei an dem Sorptionsvolumen vorbei, sodass die Gasströmung in dem Desorptionsfunktionszustand nicht durch den verschlossenen Strömungseinlass blockiert ist, sondern lediglich umgelenkt wird. Somit kann die Lüftungsanlage und/oder die Temperierungsanlage auch in dem Desorptionsfunktionszustand betrieben werden und den Raum belüften beziehungweise temperieren.
  • Das Schließelement ist vorzugsweise als Klappe ausgebildet, welche in dem Bereich des Strömungseinlasses umklappbar angebracht ist. Diese Klappe kann durch einfaches Umklappen die Gasströmung auf effiziente Weise lenken und dabei - in einer ersten Klappstellung - den Strömungseinlass freigeben und den weiteren Strömungsauslass der Lüftungs- und/oder Temperierungsanlage verschließen und - in einer zweiten Klappstellung - den Strömungseinlass verschließen und den weiteren Strömungsauslass freigeben. Die Klappe erlaubt ein schnelles Umschalten zwischen den Funktionszuständen, sodass das Extraktionssystem sehr effizient ist.
  • Die Aufgabe wird insbesondere auch gelöst, indem ein Verfahren zur Extraktion von CO2 aus einem Gasgemisch geschaffen wird, wobei in einem ersten Schritt ein einen Sorbenten beinhaltendes Sorptionsvolumen von dem Gasgemisch durchströmt wird und das CO2 an dem Sorbenten adsorbiert wird, wobei in einem zweiten Schritt dem Sorbenten Wärme zugeführt wird, wobei in einem dritten Schritt das CO2 von dem Sorbenten desorbiert wird, wobei in einem vierten Schritt von dem Sorbenten Wärme abgeführt wird, wobei eine Lüftungsanlage eines Raumes und/oder eine Temperierungsanlage des Raumes die Gasströmung antreiben, und/oder wobei Wärme zwischen der Temperierungsanlage und dem Sorbenten übertragen wird. Mittels dieses Verfahrens kann besonders energieeffizient CO2 aus dem Gasgemisch extrahiert werden. Insbesondere ist dieses Verfahren mit geringem Aufwand und hoher Energieffizienz in bereits vorhandenen Räumen, welche eine Lüftungsanlage und/oder eine Temperierungsanlage aufweisen, durchführbar.
  • Unter der Übertragung von Wärme zwischen der Temperierungsanlage und dem Sorbenten wird hier insbesondere verstanden, dass die Wärme von der Temperierungsanlage zu dem Sorbenten und/oder von dem Sorbenten zu der Temperierungsanlage übertragen wird. Die übertragene Wärmemenge ist dabei derart groß, dass der Sorbent bis auf eine Desorptionstemperatur erhitzt wird, bei welcher das an dem Sorbenten adsorbierte CO2 desorbiert.
  • Vorzugsweise werden der erste Schritt, der zweite Schritt, der dritte Schritt und der vierte Schritt als Kreisprozess insbesondere periodisch in dieser Reihenfolge hintereinander ausgeführt, wobei auf den vierten Schritt wieder der erste Schritt folgt. Die Lüftungs- und/oder Temperierungsanlage treibt die Gasströmung vorzugsweise während des gesamten Kreisprozesses an. Alternativ oder zusätzlich wird zumindest während des zweiten und/oder des vierten Schrittes die Wärme zwischen der Temperierungsanlage und dem Sorbenten übertragen. Hierdurch ist die Energieeffizienz des Verfahrens sehr hoch.
  • Das Zuführen der Wärme erfolgt vorzugsweise dadurch, dass die Gasströmung insbesondere unmittelbar vor dem Sorptionsvolumen erhitzt wird. Alternativ oder zusätzlich wird die Wärme zugeführt, indem das Sorptionsvolumen und/oder der Sorbent selbst selbst erhitzt wird. Das Abführen der Wärme erfolgt vorzugsweise durch Beaufschlagen des Sorbenten mit der Gasströmung, wobei die Gasströmung zumindest nicht vor Erreichen des Sorptionsvolumens und/oder nicht mittels des Wärmetauschers erhitzt wird, und/oder durch eine aktive Kühlung mittels der Temperierungsvorrichtung, wobei die aktive Kühlung die Gasströmung, das Sorptionsvolumen und/oder den Sorbenten kühlt.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das desorbierte CO2 einem CO2-Speicher zugeführt wird. Somit ist das Verfahren auch in einem abgeschlossenen System, insbesondere einem U-Boot oder einer Raumstation, durchführbar, ohne dass eine strömungstechnische Verbindung nach außerhalb des Raumes notwendig ist. Zudem ist das CO2 besonders einfach handhabbar und kann für eine spätere Verwendung, insbesondere einer Methanerzeugung, gespeichert werden.
  • Vorzugsweise ist der CO2-Speicher ein als Gasflasche oder als transportabler Tank ausgebildeter Gasspeicher, sodass der CO2-Speicher mit geringem Aufwand transportiert werden kann und das CO2 der späteren Verwendung zugeführt werden kann.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Gasgemisch Zuluft, insbesondere Frischluft und/oder aufbereitete Luft, und/oder Abluft, insbesondere Raumluft, des Raumes verwendet wird. Ein solches Verfahren ist besonders effizient. Ganz besonders effizient ist hier die Verwendung von Raumluft, da diese eine hohe CO2-Konzentration aufweist.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die dem Sorbenten zugeführte Wärme einer als Kühlanlage ausgebildeten Temperierungsanlage entnommen wird. Hierdurch ist die Energieeffizienz des Verfahrens weiter erhöht, wobei zum einen ein zu kühlendes Objekt von der Kühlanlage gekühlt wird und zum anderen der Sorbent erhitzt wird. Insbesondere ist es so möglich, die Abwärme der Kühlanlage zur Heizung des Sorbenten zu nutzen.
  • Vorzugsweise wird die Wärme der Kühlanlage zunächst einer Wärmepumpe zugeführt, welche die an den Sorbenten übertragene Wärmemenge nochmals erhöht.
  • Vorzugsweise wird die dem Sorbenten zugeführte Wärme einem Zulauf der Kühlanlage entnommen. Somit wird ein in einem Kühlkreislauf zirkulierendes Kühlmedium bereits gekühlt bevor dieses einer Kühlvorrichtung der Kühlanlage zugeführt wird. Hierdurch sind die Anforderungen an die Kühlleistung der Kühlanlage reduziert. Zusätzlich ist die an dem Zulauf der Kühlanlage entnehmbare Wärmemenge besonders groß, sodass die Energieeffizienz hoch ist.
  • Besonders bevorzugt erfolgt die Kühlung durch die Kühlanlage allein durch die Entnahme der dem Sorbenten zugeführten Wärme. Somit kann auf einen separaten Kühlkörper in der Kühlanlage verzichtet werden. Das in der Kühlanlage zirkulierende Kühlmedium wird also durch die Entnahme der Wärme gekühlt, sodass das gekühlte Kühlmedium anschließend das zu kühlende Objekt kühlen kann und dabei wieder Wärme aufnimmt, welche in einem nächsten Entnahmeprozess wieder entnommen und dem Sorbenten zugeführt wird.
  • Alternativ oder zusätzlich werden mehrere Kühlanlagen zur Kühlung des Raumes und/oder eines anderen Raumes verwendet, wobei die dem Sorbenten zugeführte Wärme den mehreren Kühlanlagen alternierend entnommen wird.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Extraktionsvorrichtung Wasserstoff, insbesondere in Form von reinem Wasserstoffgas, zugeführt wird, wobei in der Extraktionsvorrichtung aus dem zugeführten Wasserstoff und dem extrahierten CO2 ein Kohlenwasserstoff, insbesondere Methan, und/oder ein Alkohol, insbesondere Methanol, erzeugt wird, und wobei der Kohlenwasserstoff und/oder Alkohol in einen Speicher, insbesondere den Gasspeicher, überführt wird. Hierdurch wird Methan sehr effizient gewonnen und gespeichert. Zudem kann dieses zu einem späteren Zeitpunkt als Kraftstoff in einem Verbrennungsprozess verwendet werden.
  • Die Beschreibungen des Verfahrens und des Extraktionssystems sind komplementär zueinander zu verstehen. Insbesondere sind Merkmale des Extraktionssystems, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben wurden, bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Merkmale des Extraktionssystems. Bevorzugt ist das Extraktionssystem ausgebildet zur Durchführung wenigstens eines der in Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen Verfahrensschritte. Verfahrensschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Extraktionssystem beschrieben wurden sind bevorzugt einzeln oder in Kombination miteinander Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens. Insbesondere ist im Rahmen des Verfahrens bevorzugt wenigstens ein Schritt vorgesehen, der sich aus wenigstens einem Merkmal des Extraktionssystems ergibt.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
    • 1 ein Extraktionssystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung,
    • 2 ein Extraktionssystem gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einem Adsorptionsfunktionszustand, und
    • 3 ein Extraktionssystem gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in einem Desorptionsfunktionszus tand.
  • 1 zeigt ein Extraktionssystem 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit einer Extraktionsvorrichtung 3 zur Extraktion von CO2 aus einem Gasgemisch. Die Extraktionsvorrichtung 3 weist zur Adsorption und Desorption von CO2 einen Sorbenten 5 auf, welcher in einem durchströmbar eingerichteten Sorptionsvolumen 7 der Extraktionsvorrichtung 3 angeordnet ist.
  • Zur Durchströmung des Sorptionsvolumens 7 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ein Gebläse 9 in einem Raum 11 angeordnet. Das Gebläse 9 ist Bestandteil einer hier nicht im Detail dargestellten Lüftungsanlage 10, welche mittels des Gebläses 9 zur Belüftung des Raumes 11 eingerichtet ist. Hierzu erzeugt das Gebläse 9 eine Gasströmung 13, wodurch Außenluft von außerhalb des Raumes 11 in den Raum 11 hinein befördert wird. Somit ist der Raum 11 gut belüftet und Menschen und Tiere können sich in dem Raum aufhalten, ohne dass ein Sauerstoffmangel zu befürchten ist. Durch den so erzeugten Überdruck in dem Raum und/oder durch ein zusätzliches, hier nicht dargestelltes Gebläse der Lüftungsanlage 10 auf einer Abluftseite 15 wird die Raumluft aus dem Raum 11 heraus und durch das Sorptionsvolumen 7 hindurch befördert, sodass eine durchgängige Gasströmung 13 geschaffen ist.
  • Zur Durchströmung des Sorptionsvolumens 7 weist die Extraktionsvorrichtung 3 zumindest einen Strömungseinlass 17 und zumindest einen Strömungsauslass 19 auf. In dem hier dargestellten ersten Ausführungsbeispiel weist das Sorptionsvolumen 7 insbesondere zwei Strömungsauslässe 19 auf, wobei die Sorptionskammer 7 strömungstechnisch zwischen dem Strömungseinlass 17 und jedem der Strömungsauslässe 19 angeordnet ist.
  • Die Lüftungsanlage 10 umfasst einen Lüftungseinlass 20 mit dem Gebläse 9 sowie einen Lüftungsauslass 22 auf der Abluftseite 15 des Raumes 11. Dieser Lüftungsauslass 22 der Lüftungsanlage 10 ist an den Strömungseinlass 17 der Extraktionsvorrichtung 3 strömungstechnisch angeschlossen.
  • Zusätzlich weist die Extraktionsvorrichtung 3 in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel eine Temperierungsanlage 21 auf, welche einen ersten Wärmetauscher 23 und einen zweiten Wärmetauscher 25 umfasst, und somit eine wärmetechnische Kopplung zwischen dem Lüftungseinlass 20 und dem Lüftungsauslass 22 bewirkt. Ferner ist in dem Raum 11 eine Wärmequelle anordenbar, insbesondere angeordnet, sodass die Abluft auf der Abluftseite 15, also am Lüftungsauslass 22, wärmer ist als die Zuluft auf einer Zuluftseite, also am Lüftungsauslass 22. Bei der Wärmequelle handelt es sich vorzugsweise um eine Person, ein Tier, eine Maschine, einen Computer und/oder eine Raumheizung. Vorzugsweise koppelt die Temperierungsanlage 21 die Abluftseite wärmetechnisch an die Zuluftseite, wodurch eine Temperierung des Raumes ermöglicht wird. Insbesondere ist es so möglich, Wärme von dem zweiten Wärmetauscher 25 zu dem zweiten Wärmtauscher 23 zu übertragen. Da der zweite Wärmetauscher 25 im Bereich des Strömungseinlasses 17 und dadurch in der Nähe des Sorbenten 5 angeordnet ist, ist hierdurch auch eine wärmetechnische Kopplung zwischen dem Sorbenten 5 und der Temperierungsanlage 21 geschaffen.
  • Die Temperierungsanlage 21 ist hier vorzugsweise derart eingerichtet, dass im Bereich des Lüftungseinlasses 20 eine Kühlung der Gasströmung, also eine Kühlung der Zuluft bewirkt wird, indem hier Wärme entnommen wird, welche im Bereich des Lüftungsauslasses 22, in 1 in Strömungsrichtung gesehen unmittelbar hinter dem Lüftungsauslass 22, der den Sorbenten 5 beaufschlagenden Gasströmung 13 wieder zugeführt wird. Somit wird zum einen - aufgrund der gekühlten Zuluft - eine Kühlung des Raumes bewirkt und zum anderen - aufgrund der erwärmten Abluft - eine Erwärmung des Sorbenten.
  • Alternativ oder zusätzlich ist die Temperierungsanlage 21 eingerichtet, um mittels des zweiten Wärmetauschers 25 der Abluft Wärme zu entnehmen und diese mittels des ersten Wärmetauschers 23 der Zuluft zuzuführen.
  • Das Extraktionssystem 1 weist zusätzlich einen Gasspeicher 27 auf, welcher strömungstechnisch mit einem als Extraktionsauslass 28 ausgebildeten Strömungsauslass strömungstechnisch verbunden ist.
  • In diesem Gasspeicher 27 wird das extrahierte CO2 gespeichert. Alternativ ist es möglich, das CO2 zuvor einer chemischen Reaktion zuzuführen und hierdurch ein alternatives Gas zu erzeugen, welches dem Gasspeicher 27 zugeführt wird. Vorzugsweise wird in einer solchen Reaktion durch Zuführung von Wasserstoff Methan erzeugt, welches dem Gasspeicher 27 zugeführt wird.
  • Um das CO2 aus dem Gasgemisch zu extrahieren, weist das Extraktionssystem ein Steuergerät 29 auf, welches eingerichtet ist, um - in einem Desorptionsfunktionszustand der Extraktionsvorrichtung 1 - dem Sorbenten 5 Wärme zuzuführen und/oder die das Sorptionsvolumen 7 durchströmende Gasströmung 13 des Gasgemischs zu verhindern. Aufgrund der Erwärmung des Sorbenten 5 wird das adsorbierte CO2 von dem Sorbenten 5 desorbiert und vorzugsweise bei geschlossenem Strömungsauslass 19 und geschlossenem Strömungseinlass 17 über den Extraktionsauslass 28 in den Gasspeicher 27 überführt.
  • Zudem ist das Steuergerät 29 eingerichtet, um - in einem Adsorptionsfunktionszustand der Extraktionsvorrichtung 3 - Wärme von dem Sorbenten 5 abzuführen und/oder die das Sorptionsvolumen 7 durchströmende Gasströmung 13 des Gasgemischs zuzulassen und/oder anzutreiben, wobei der Strömungsauslass 19 und der Strömungseinlass 17 geöffnet werden und der Extraktionsauslass 28 geschlossen wird. Die Wärme wird von dem Sorbenten 5 dabei zum einen von der Gasströmung 13 selbst abgeführt. Zum anderen kann dabei vorzugsweise eine aktive Kühlung über die Temperierungsanlage 21 und den Wärmetauscher 25 zugeschaltet werden, insbesondere indem der Wärmetauscher 25 der Abluft im Bereich des Lüftungsauslasses 22 Wärme entnimmt und diese der Zuluftseite zuführt. Hierdurch ist die Energieeffizienz des Extraktionssystems 1 sehr hoch.
  • Das Steuergerät 29 ist ferner eingerichtet, um die Erwärmung der Abluft im Bereich des Strömungseinlasses 17 - in dem Desorptionsfunktionszustand - mittels einer hier nicht dargestellten Wärmepumpe zu verstärken und/oder - in dem Adsorptionsfunktionszustand - zu reduzieren oder abzuschalten. In dem Adsorptionsfunktionszustand wird die am Lüftungseinlass 20 entnommene Wärme entweder der Umgebung des Raumes 11, also der Atmosphäre, zugeführt oder die Temperierungsanlage 21 wird kurzzeitig abgeschaltet, wobei die Abschaltung zumindest solange andauert, bis die Desorptionstemperatur unterschritten ist.
  • Gemäß einem alternativen ersten Ausführungsbeispiel kann das gesamte Extraktionssystem 1 in umgekehrter Strömungsrichtung betrieben werden. Dies ist in 1 durch die Elemente mit den gestrichenen Bezugszeichen, insbesondere das Gebläse 9', die Gasströmung 13', den Strömungseinlass 17', den Strömungsauslass 19', den Lüftungseinlass 20', die Temperierungsanlage 21', den Lüftungsauslass 22' und den zweiten Wärmetauscher 25', angedeutet. Gemäß dieser Alternative wird Umgebungsluft durch das Sorptionsvolumen 7 mittels des Gebläses 9' gesogen. Dabei wird die Gasströmung 13' mittels des Wärmetauschers 25' und der Temperierungsanlage 21' vorgewärmt, bevor diese Gasströmung 13' durch das Sorptionsvolumen 7 gesogen wird. Der Strömungsauslass 19' ist hierbei an die Lüftungsanlage 10, insbesondere den Lüftungseinlass 20', strömungstechnisch angeschlossen. Zusätzlich ist hier die Temperierungsanlage 21 über den Wärmetauscher 25' an den Sorbenten 5 gekoppelt.
  • 2 zeigt ein Extraktionssystem 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einem Adsorptionsfunktionszustand. In diesem Adsorptionsfunktionszustand ist der Strömungseinlass 17 geöffnet, sodass das Sorptionsvolumen 7 von der Gasströmung 13 durchströmt wird, wobei der Sorbent 5 mit der Gasströmung 13 beaufschlagt wird. Dabei adsorbiert das CO2 in dem Gasgemisch an dem Sorbenten 5 und wird so aus dem Gasgemisch entnommen. Die Gasströmung 13 beinhaltet somit im Bereich des Strömungsauslasses 19 weniger CO2 als im Bereich des Strömungseinlasses 17. Während des in 2 dargestellten Adsorptionsfunktionszustand ist der als Extraktionsauslass 28 ausgebildete Strömungsauslass 19 geschlossen. Somit ist sichergestellt, dass das Gasgemisch nicht in den Gasspeicher gelangen kann.
  • Zum Verschließen des Strömungseinlasses 17 weist die Extraktionsvorrichtung 3 ein Schließelement auf, welches in dem hier dargestellten, zweiten Ausführungsbeispiel durch zwei im Bereich des Strömungseinlasses 17 umklappbar angebrachte Klappen 31 ausgebildet ist. In dem in 2 dargestellten Adsorptionsfunktionszustand befinden sich die beiden Klappen 31 in einer ersten Klappstellung, in welcher der Strömungseinlass 17 freigegeben ist. Zugleich verschließen die Klappen jeweils einen weiteren Strömungsauslass 33, welcher einer Lüftungsanlage 10 und/oder einer Temperierungsanlage 21 zugeordnet ist.
  • Gemäß einem alternativen zweiten Ausführungsbeispiel, welches hier nicht dargestellt ist, weist die Extraktionsvorrichtung nur eine im Bereich des Strömungseinlasses umklappbar angebrachte Klappe 31 und nur einen weiteren Strömungsauslass 33, welcher durch die eine Klappe 31 verschließbar ist.
  • In dem in 3 dargestellten Desorptionsfunktionszustand der Extraktionsvorrichtung 3 verschließen die Klappen 31 den Strömungseinlass 17 der Extraktionsvorrichtung 3. Dabei befinden sie sich in ihrer zweiten Klappstellung, in welcher die weiteren Strömungsauslässe 33 der Lüftungs- und/oder Temperierungsanlage geöffnet sind. Somit kann die Gasströmung 13 nicht mehr das Sorptionsvolumen 7 durchströmen, sondern ist gezwungen über die weiteren Strömungsauslässe 33 zu strömen. Dabei ist also der Strömungseinlass 17 und vorzugsweise der nicht zum Gasspeicher führende Strömungsauslass 19 geschlossen. Der Extraktionsauslass 28 ist in dem Desorptionsfunktionszustand geöffnet, sodass das desorbierende CO2 über den Extraktionsauslass 28 und die strömungstechnische Verbindung zum Gasspeicher 27 geführt wird.
  • Vorzugsweise wird nach Verschließen des Sorptionsvolumens 7 und vor Überführen des CO2 in den Gasspeicher in dem Sorptionsvolumen 7 ein Vakuum erzeugt, sodass eine Restgas-Menge des Gasgemischs möglichst gering ist und das in den Gasspeicher überführte Gas möglichst reines CO2 beziehungsweise möglichst reines Methan ist.
  • Das Extraktionssystem 1 gemäß dem in den 2 und 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel weist eine als Kühlanlage ausgebildete Temperierungsanlage 21 auf. Diese Temperierungsanlage 21 umfasst einen Ventilator 35, welcher einen Kühlkörper 37, insbesondere ein Kühlgitter, mit der Gasströmung 13 beaufschlagt und hierdurch eine Kühlung eines in dem Kühlkörpers 37 geführten Kühlmediums herbeiführt. Alternativ oder zusätzlich ist der Ventilator 35 Bestandteil einer Lüftungsanlage 10, welche zur Belüftung des Raumes 11 eingerichtet ist. Jedenfalls erzeugt der Ventilator 35 die Gasströmung 13, welche den Kühlkörper 37 und zumindest in dem Adsorptionsfunktionszustand den Sorbenten beaufschlagt.
  • Der hier dargestellte Kühlkörper 37 ist als Teil eines Kühlkreislaufs mit einem Zulauf 39 und einem Rücklauf 41 verbunden, wobei das Kühlmedium über den Zulauf dem Kühlkörper 37 zugeführt und über den Rücklauf einem zu kühlenden Objekt rückgeführt wird.
  • Insgesamt wird hierdurch - zumindest in dem Adsorptionsfunktionszustand - eine strömungstechnische Kopplung zwischen der Temperierungsanlage 21, insbesondere zwischen dem Ventilator 35 und dem Sorptionsvolumen 7 und den Sorbenten 5 geschaffen, wodurch die Extraktion von CO2 besonders effizient durchführbar ist.
  • Zumindest in dem Desorptionsfunktionszustand wird dem Sorbenten 5 Wärme zugeführt, was in den 2 und 3 durch den Pfeil 43 dargestellt ist. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die Wärme in dem Adsorptionsfunktionszustand zugeführt wird, wobei hier jedoch weniger Wärme zugeführt wird, sodass das CO2 von dem Sorbenten 5 nicht desorbiert. In dem Desorptionsfunktionszustand hingegen wird der Sorbent derart erhitzt, dass das CO2 von dem Sorbenten 5 desorbiert.
  • Vorzugsweise wird die Wärme, welche dem Sorbenten 5 zugeführt wird, dem Zulauf 39 entnommen. Zur Entnahme dieser Wärme ist in dem Zulauf 39 daher vorzugsweise ein Wärmetauscher 45 angeordnet, welcher wärmetechnisch direkt und/oder indirekt, insbesondere über das Sorptionsvolumen 7, an den Sorbenten 5 gekoppelt ist. Aufgrund dieser wärmetechnischen Kopplung 47 zwischen dem Sorbenten 5 und dem Zulauf 39 der Temperierungsanlage 21, ist die Effizienz des Extraktionssystems 1 bei der Extraktion von CO2 aus dem Gasgemisch besonders hoch. Insbesondere kann hierdurch auf eine separate Heizung des Sorbenten 5 verzichtet werden. Sofern das Extraktionssystem 1 jedoch eine zusätzliche Wärmepumpe aufweist, ist die von dieser Wärmepumpe erforderliche Heizleistung verringert.
  • Insbesondere bei einem Kühlsystem, welches mehrere Kühlkörper 37 aufweist, ist vorzugsweise zumindest einer der Kühlkörper 37 durch den Wärmetauscher 45 ersetzt. Hierdurch können Kosten gespart und der Platzbedarf des Extraktionssystems 1 reduziert werden.

Claims (10)

  1. Extraktionssystem (1) mit einer Extraktionsvorrichtung zur Extraktion von CO2 aus einem Gasgemisch, wobei die Extraktionsvorrichtung (3) einen Sorbenten (5) zur Adsorption und Desorption von CO2 aufweist, wobei der Sorbent (5) in einem von einer Gasströmung (13,13') des Gasgemischs durchströmbar eingerichteten Sorptionsvolumen (7) der Extraktionsvorrichtung (3) angeordnet ist, wobei die Extraktionsvorrichtung (3) zur Durchströmung des Sorptionsvolumens (7) zumindest einen Strömungseinlass (17, 17') und zumindest einen Strömungsauslass (19,19') aufweist, wobei das Sorptionsvolumen (7) strömungstechnisch zwischen Strömungseinlass (17,17') und Strömungsauslass (19,19') angeordnet ist, wobei das Extraktionssystem (1) einen Raum (11), eine zur Belüftung eines Raumes (11) eingerichtete Lüftungsanlage (10) und/oder eine zur Temperierung des Raumes (11) eingerichtete Temperierungsanlage (21,21') aufweist, wobei a) die Lüftungsanlage (10) und/oder die Temperierungsanlage (21,21') an den Strömungseinlass (17,17') und/oder an einen ersten Strömungsauslass (19,19') des zumindest einen Strömungsauslasses (19,19') der Extraktionsvorrichtung (3) angeschlossen sind, und/oder wobei b) die Extraktionsvorrichtung (3) einen an den Sorbenten (5) gekoppelten Wärmetauscher (25,25',45) aufweist, welcher an die Temperierungsanlage (21,21') wärmetechnisch gekoppelt ist.
  2. Extraktionssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Strömungsauslass (19,19') und/oder ein zweiter Strömungsauslass (19,19') als Extraktionsauslass (28) ausgebildet ist, welcher mit einem Gasspeicher (27) strömungstechnisch verbunden ist.
  3. Extraktionssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Extraktionssystem (1) ein Steuergerät (29) aufweist, welches eingerichtet ist, um a) - in einem Desorptionsfunktionszustand der Extraktionsvorrichtung (3) - dem Sorbenten Wärme zuzuführen und/oder die das Sorptionsvolumen (7) durchströmende Gasströmung (13,13') des Gasgemischs zu verhindern, und/oder b) - in einem Adsorptionsfunktionszustand der Extraktionsvorrichtung (3) - Wärme von dem Sorbenten (5) abzuführen und/oder die das Sorptionsvolumen (7) durchströmende Gasströmung (13,13') des Gasgemischs zuzulassen.
  4. Extraktionssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Extraktionssystem (1) einen Wasserstoffspeicher aufweist, welcher strömungstechnisch mit der Extraktionsvorrichtung (3) verbunden ist, wobei die Extraktionsvorrichtung (3) eingerichtet ist, um unter Zuführung von Wasserstoff aus CO2 und Wasserstoff einen Kohlenwasserstoff und/oder einen Alkohol zu erzeugen und den erzeugten Kohlenwasserstoff und/oder Alkohol einem Speicher, insbesondere dem Gasspeicher (27), zuzuführen.
  5. Extraktionssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Strömungseinlasses (17,17') der Extraktionsvorrichtung (3) ein Schließelement angeordnet ist, welches - in dem Adsorptionsfunktionszustand - den Strömungseinlass (17,17') freigibt und einen weiteren Strömungsauslass (33) der Lüftungsanlage (10) und/oder der Temperierungsanlage (21,21') schließt, und - in dem Desorptionsfunktionszustand - den Strömungseinlass (17,17') schließt und den weiteren Strömungsauslass (33) freigibt.
  6. Verfahren zur Extraktion von CO2 aus einem Gasgemisch aus einem Raum (11), wobei in einem ersten Schritt ein einen Sorbenten (5) beinhaltendes Sorptionsvolumen (7) von dem Gasgemisch durchströmt wird und das CO2 an dem Sorbenten (5) adsorbiert wird, wobei in einem zweiten Schritt dem Sorbenten (5) Wärme zugeführt wird, wobei in einem dritten Schritt das CO2 von dem Sorbenten (5) desorbiert wird, wobei in einem vierten Schritt von dem Sorbenten (5) Wärme abgeführt wird, wobei a) eine Lüftungsanlage (10) eines Raumes (11) und/oder eine Temperierungsanlage (21,21') des Raumes (11) die Gasströmung (13,13') antreiben, und/oder wobei b) Wärme zwischen der Temperierungsanlage (21,21') und dem Sorbenten (5) übertragen wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das desorbierte CO2 einem CO2-Speicher (27) zugeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Gasgemisch Zuluft und/oder Abluft des Raumes (11) verwendet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Sorbenten (5) zugeführte Wärme einer als Kühlanlage ausgebildeten Temperierungsanlage (21,21') entnommen wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Extraktionsvorrichtung (3) Wasserstoff zugeführt wird, wobei in der Extraktionsvorrichtung (3) aus dem zugeführten Wasserstoff und dem extrahierten CO2 ein Kohlenwasserstoff und/oder ein Alkohol erzeugt wird, und wobei der Kohlenwasserstoff und/oder Alkohol in einen Speicher, insbesondere den Gasspeicher, überführt wird.
DE102019220496.1A 2019-12-20 2019-12-20 Extraktionssystem und Verfahren zur Extraktion von CO2 Ceased DE102019220496A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019220496.1A DE102019220496A1 (de) 2019-12-20 2019-12-20 Extraktionssystem und Verfahren zur Extraktion von CO2

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019220496.1A DE102019220496A1 (de) 2019-12-20 2019-12-20 Extraktionssystem und Verfahren zur Extraktion von CO2

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019220496A1 true DE102019220496A1 (de) 2021-06-24

Family

ID=76205776

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019220496.1A Ceased DE102019220496A1 (de) 2019-12-20 2019-12-20 Extraktionssystem und Verfahren zur Extraktion von CO2

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102019220496A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022130004A1 (de) 2022-11-14 2024-05-16 Volkswagen Aktiengesellschaft Prozessraum und Anlage zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014015231A1 (de) * 2014-10-15 2016-04-21 Audi Ag Klimatisierungsvorrichtung für einen abgeschlossenen Raum und Betriebsverfahren für eine Klimatisierungsvorrichtung
WO2017140954A1 (en) * 2016-02-18 2017-08-24 Soletair Power Oy Method and apparatus for separating carbon dioxide and for utilizing carbon dioxide
EP3656454A1 (de) * 2018-10-18 2020-05-27 Honeywell International Inc. Mehrstufige verdichtung und bauteilentfernung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014015231A1 (de) * 2014-10-15 2016-04-21 Audi Ag Klimatisierungsvorrichtung für einen abgeschlossenen Raum und Betriebsverfahren für eine Klimatisierungsvorrichtung
WO2017140954A1 (en) * 2016-02-18 2017-08-24 Soletair Power Oy Method and apparatus for separating carbon dioxide and for utilizing carbon dioxide
EP3656454A1 (de) * 2018-10-18 2020-05-27 Honeywell International Inc. Mehrstufige verdichtung und bauteilentfernung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022130004A1 (de) 2022-11-14 2024-05-16 Volkswagen Aktiengesellschaft Prozessraum und Anlage zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3573739B1 (de) Einrichtung zur reinigung von mit co2 beladener luft in der fahrgastzelle eines kraftfahrzeuges im umluftbetrieb mittels einer adsorptionseinrichtung
EP3693683A1 (de) Diffusionssperre mittels schutzschichten
EP3067633B1 (de) Dekontaminationsverfahren
DE112006000903T5 (de) Aufstellungseinrichtung, Parkeinrichtung, Handhabungseinrichtung und Lüftungseinrichtung
DE60120165T2 (de) Begasungsmodul
EP0033784A2 (de) Mehrschichtengasfilter
DE19737636A1 (de) Körperstützvorrichtung und Verfahren zu ihrer Klimatisierung
DE19620851A1 (de) Luftaufbereitungsanordnung für Druckluft, insbesondere für pneumatische Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen
DE102011004240A1 (de) Vorrichtung zum Regenerieren einer Kohlendioxidabsorptionslösung
DE102019220496A1 (de) Extraktionssystem und Verfahren zur Extraktion von CO2
DE3511320C1 (de) Vorrichtung zur Reinigung der Gasatmosphaeren mehrerer Arbeitsraeume
DE102007006556B4 (de) Verfahren zur Sauerstoffnotversorgung in einem Flugzeug
DE102019118984A1 (de) Diffusionssperre mittels Schutzschichten
EP3017830B1 (de) Isolator mit katalytischem desinfektionsmittelabbau
EP2576003B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur entfernung von flüchtigen organischen substanzen aus der raumluft von geschlossenen habitaten
DE60022102T2 (de) Verfahren zur entfernung schädlicher verunreinigungen aus der luft und dafür geeignete vorrichtung
EP1547184A2 (de) Brennstoffzellensystem mit einem k hlkreislauf
DE102019125718A1 (de) Vorrichtung zur Behandlung von Raumluft
DE102017208228A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Klimatisieren eines Fahrzeuges
DE4441797A1 (de) Verfahren zum Begasen eines Behandlungsraumes
DE4221242C2 (de) Einrichtung zum Heizen einer Kabine, insbesondere eines Fahrgastraums in einem Kraftfahrzeug
DE19625820A1 (de) Verfahren zur Entfernung von gasförmigen Komponenten aus der Kabinenluft eines Flugzeugs
WO2013174365A1 (de) Verfahren zur konditionierung von raumluft in fahrzeugen, insbesondere schiffen
DE69931090T2 (de) Anlagen zur Regulierung der Umgebungsluft
DE19501783A1 (de) Verfahren zum Begasen eines Behandlungsraumes

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: ROLLS-ROYCE SOLUTIONS GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: MTU FRIEDRICHSHAFEN GMBH, 88045 FRIEDRICHSHAFEN, DE

R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final