DE102011001587B4 - Process for treating a heat transfer medium of a solar thermal power plant - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Aufbereiten eines Wärmeträgermediums eines solarthermischen Kraftwerks, wobei das Wärmeträgermedium ein synthetisches Wärmeträgeröl auf Aromatenbasis ist, welches zweikernige, dreikernige oder vierkernige Phenyl-, Phenoxy-Verbindungen und deren Mischung umfasst, wobei das aufbereitete Wärmeträgermedium einem Wärmeträgermediumkreislauf des solarthermischen Kraftwerkes wieder zugeführt wird, wobei das Aufbereiten eine erste Aufbereitungsstufe (I) und eine zweite Aufbereitungsstufe (II) und eine dritte Aufbereitungsstufe (III) umfasst, wobei in der ersten Aufbereitungsstufe (I) das aufzubereitende Wärmeträgermedium mittels eines Gas-Stripper-Prozesses in leichtsiedende Anteile enthaltendes Wärmeträgermedium und in schwersiedende Anteile und Partikel enthaltendes Wärmeträgermedium aufgeteilt wird, in der zweiten Aufbereitungsstufe (II) die leichtsiedenden Anteile von dem Wärmeträgermedium in einem Rektifikations-Prozess abgetrennt werden, und in der dritten Aufbereitungsstufe (III) die schwersiedenden Anteile und Partikel von dem Wärmeträgermedium abgetrennt werden, wobei die Aufteilung in der ersten Aufbereitungsstufe (I) in einem ersten eine Füllkörperkolonne aufweisenden Behälter (12) erfolgt und in der ersten Aufbereitungsstufe (I) ein Inertgas zugeführt wird.Process for the preparation of a heat transfer medium of a solar thermal power plant, wherein the heat transfer medium is a synthetic heat transfer oil based on aromatics, which dinuclear, trinuclear or vierkernige phenyl, phenoxy compounds and their mixture, wherein the treated heat transfer medium is fed back to a heat transfer medium of the solar thermal power plant, said the treatment comprises a first treatment stage (I) and a second treatment stage (II) and a third treatment stage (III), wherein in the first treatment stage (I) the heat transfer medium to be treated by means of a gas stripper process in heat-transfer medium containing low-boiling fractions and in high-boiling Shares and particles containing heat transfer medium is divided, in the second treatment stage (II), the low-boiling components are separated from the heat transfer medium in a rectification process, and in the third n preparation stage (III) the high-boiling fractions and particles are separated from the heat transfer medium, wherein the division in the first treatment stage (I) in a first container having a packed column (12) and in the first treatment stage (I), an inert gas is supplied.
Description
Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum Aufbereiten eines Wärmeträgermediums eines solarthermischen Kraftwerks.The invention is directed to a method for processing a heat transfer medium of a solar thermal power plant.
Das in einem Wärmeträgermediumkreislauf eines solarthermischen Kraftwerks enthaltende Wärmeträgermedium, insbesondere ein synthetisches Wärmeträgeröl auf Aromatenbasis, wie beispielsweise zweikernige („Biphenyle”), dreikernige („Terphenyle”) oder vierkernige (”Quarterphenyle”) Phenyl- bzw. Phenoxy-Verbindungen und deren Mischung, zersetzt sich mit der Zeit und es bilden sich leichtsiedende Anteile, auch Niedersieder genannt, und schwersiedende Anteile, auch Hochsieder genannt, in dem Wärmeträgermedium. Leichtsiedende Anteile sind meist einkernige Moleküle und schwersiedende Anteile sind meist mehrkernige Moleküle. Leichtsiedende Anteile sind zum Beispiel Wasserstoff, Benzen und Phenol. Schwersiedende Anteile sind zum Beispiel Terphenyle, Quaterphenyle sowie deren Phenoxy-Varianten und höhere Kondensate. Zusätzlich zu den leichtsiedenden Anteilen und den schwersiedenden Anteilen in dem Wärmeträgermedium sammeln sich durch Abrasion entstandene Partikel in dem Wärmeträgermedium an.The heat transfer medium containing in a heat transfer medium circuit of a solar thermal power plant, in particular a synthetic heat transfer oil based on aromatics, such as binuclear ("biphenyls"), trinuclear ("terphenyls") or tetranular ("quarterphenyls") phenyl or phenoxy compounds and mixtures thereof, decomposes with time and low-boiling components, also called low-boiling components, and high-boiling components, also called high-boiling components, form in the heat transfer medium. Low-boiling components are mostly mononuclear molecules and high-boiling components are mostly polynuclear molecules. Low-boiling components are, for example, hydrogen, benzene and phenol. High-boiling fractions are, for example, terphenyls, quaterphenyls and their phenoxy variants and higher condensates. In addition to the low-boiling fractions and the high-boiling fractions in the heat transfer medium, particles formed by abrasion accumulate in the heat transfer medium.
Üblicherweise wird das zersetzte Wärmeträgermedium entsorgt und durch neues, unverbrauchtes Wärmeträgermedium ausgetauscht. Es ist jedoch auch bekannt, das zersetzte Wärmeträgermedium aufzubereiten, wobei die dafür bisher bekannten Verfahren sehr aufwendig sind und mit ihnen nur eine sehr geringe Ausbeute an aufbereiteten Wärmeträgermedium erreicht wird. Bei einer bekannten Aufbereitung wird das zersetzte Wärmeträgermedium zunächst mit einem hohen Druck durch einen Filter geleitet wird, um die Partikel aus dem Wärmeträgermedium zu entfernen. Anschließend wird das überhitzte Wärmeträgermedium in einen Behälter geleitet, in welchem das überhitzte Wärmeträgermedium in einer Art „Flash-Verfahren” auf einen geringen Druck entspannt wird und teilweise verdampft. In einem an dem Boden des Behälters ausgebildeten Sumpf werden schwersiedende Anteile des Wärmeträgermediums und Partikel, die nicht von dem Filter aus dem Wärmeträgermedium gefiltert wurden, abgelagert und von dort aus dem Behälter zur Entsorgung abgeleitet. Bei der Ableitung aus dem Sumpf wird jedoch 50% bis 60% an Wärmeträgermedium mit abgeleitet und entsorgt. Das dampfförmige Wärmeträgermedium entweicht zusammen mit den leichtsiedenden Anteilen oberhalb des Behälters und wird einem zweiten Behälter, in welchem ein sogenanntes „Quench-Verfahren” stattfindet, zugeführt. In dem zweiten Behälter herrscht eine wesentlich geringere Temperatur als in dem ersten Behälter, so dass in dem zweiten Behälter das dampfförmige Wärmeträgermedium kondensiert und dem Wärmeträgermediumkreislauf wieder zugeführt wird. Die leichtsiedenden Anteile kondensieren in dem zweiten Behälter nicht, sondern bleiben gasförmig und werden dadurch von dem kondensierenden Wärmeträgermedium abgetrennt und einem dritten Behälter zugeführt, in welchem eine niedrigere Temperatur als in dem zweiten Behälter herrscht. In dem dritten Behälter findet ebenfalls ein sogenanntes „Quench-Verfahren” statt. Die leichtsiedende Anteile enthaltende Reste an Wärmeträgermedium kondensieren in dem dritten Behälter und werden ebenfalls dem Wärmeträgermediumkreislauf wieder zugeführt. Die verbleibenden gasförmigen leichtsiedenden Anteile werden einer Entsorgung zugeführt.Usually, the decomposed heat transfer medium is disposed of and replaced by new, unused heat transfer medium. However, it is also known to treat the decomposed heat transfer medium, the previously known methods are very expensive and only a very low yield of treated heat transfer medium is achieved with them. In a known treatment, the decomposed heat transfer medium is first passed through a filter at a high pressure in order to remove the particles from the heat transfer medium. Subsequently, the superheated heat transfer medium is passed into a container in which the superheated heat transfer medium is relaxed in a kind of "flash process" to a low pressure and partially evaporated. In a sump formed at the bottom of the container, high-boiling components of the heat transfer medium and particles which have not been filtered by the filter from the heat transfer medium are deposited and discharged therefrom out of the container for disposal. In the discharge from the sump, however, 50% to 60% of heat transfer medium with derived and disposed of. The vaporous heat transfer medium escapes together with the low-boiling fractions above the vessel and is fed to a second vessel in which a so-called "quench process" takes place. In the second container there is a substantially lower temperature than in the first container, so that condenses in the second container, the vaporous heat transfer medium and the heat transfer medium circuit is supplied again. The low-boiling components do not condense in the second container, but remain gaseous and are thereby separated from the condensing heat transfer medium and fed to a third container in which there is a lower temperature than in the second container. In the third container also takes a so-called "quenching process" instead. The low-boiling fractions containing components of heat transfer medium condense in the third container and are also fed back to the heat transfer medium circuit. The remaining gaseous low-boiling components are sent for disposal.
Dieses Aufbereitungsverfahren weist jedoch einige Nachteile auf. Der Filter, der die Partikel aus dem aufzubereitenden Wärmeträgermedium vor Eintritt in den ersten Behälter heraustrennen soll, erzeugt einen hohen Druckverlust. Zudem funktioniert die Trennung nicht zuverlässig. Ferner ist bei dem aus dem ersten Behälter abgeführten schwersiedenden Anteilen und Partikeln noch ein großer Anteil an Wärmeträgermedium dabei, so dass große Teile des Wärmeträgermediums mit entsorgt werden. Hierdurch ist das Verfahren unwirtschaftlich. Zudem findet bei dem Verfahren keine definierte Druck- und Temperaturregelung des Prozesses statt. Aufgrund dieser Nachteile und der daraus resultierenden großen Unwirtschaftlichkeit des Verfahrens wird das zersetzte Wärmeträgermedium meist gar nicht erst aufbereitet, sondern durch ein neues Wärmeträgermedium ersetzt.However, this treatment process has some disadvantages. The filter, which is to remove the particles from the heat transfer medium to be treated before entering the first container, generates a high pressure loss. In addition, the separation does not work reliably. Furthermore, in the case of the high-boiling components and particles discharged from the first container, a large proportion of heat-transfer medium is still present, so that large parts of the heat-transfer medium are also disposed of. As a result, the process is uneconomical. In addition, no defined pressure and temperature control of the process takes place in the process. Because of these disadvantages and the resulting large inefficiency of the process, the decomposed heat transfer medium is usually not even processed, but replaced by a new heat transfer medium.
Aus der
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Aus Sattler, Klaus: „Thermische Trennverfahren. Grundlagen, Auslegung, Apparate.”, 2. überarb. Aufl. ist eine thermodynamische Trennfolge mit drei Säulen bekannt, wobei der Leichtsieder und der Mittelsieder einer zweiten Säule zugeführt werden und der Schwersieder und der Mittelsieder einer dritten Säule zugeführt werden.From Sattler, Klaus: "Thermal separation processes. Basics, interpretation, apparatuses. ", 2nd revised. In the prior art, a thermodynamic separation sequence with three columns is known, wherein the low boilers and the middle boilers are fed to a second column and the high boilers and the middle boilers are fed to a third column.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Lösung zu schaffen, durch welche die Aufbereitung des Wärmeträgermediums eines Wärmeträgermediumkreislaufes eines solarthermischen Kraftwerkes wirtschaftlicher erfolgen kann.The object of the invention is therefore to provide a solution by which the treatment of the heat transfer medium of a heat transfer medium circulation of a solar thermal power plant can be done more economically.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a method having the features of claim 1.
Bei einem Verfahren der eingangs näher bezeichneten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Wärmeträgermedium ein synthetisches Wärmeträgeröl auf Aromatenbasis ist, welches zweikernige, dreikernige oder vierkernige Phenyl-, Phenoxyl-Verbindungen und deren Mischung umfasst, wobei das aufbereitete Wärmeträgermedium wieder in einen Wärmeträgerkreislauf des solarthermischen Kraftwerkes zugeführt wird, wobei das Aufbereiten eine erste Aufbereitungsstufe und eine zweite Aufbereitungsstufe und eine dritte Aufbereitungsstufe umfasst, wobei in der ersten Aufbereitungsstufe das aufzubereitende Wärmeträgermedium mittels eines Gas-Stripper-Prozesses in leichtsiedende Anteile enthaltendes Wärmeträgermedium und in schwersiedende Anteile und Partikel enthaltendes Wärmeträgermedium aufgeteilt wird, in der zweiten Aufbereitungsstufe die leichtsiedenden Anteile von dem Wärmeträgermedium in einem Rektifikations-Prozess abgetrennt werden, und in der dritten Aufbereitungsstufe die schwersiedenden Anteile und Partikel von dem Wärmeträgermedium abgetrennt werden, wobei die Aufteilung in der ersten Aufbereitungsstufe in einem ersten eine Füllkörperkolonne aufweisenden Behälter erfolgt und in der ersten Aufbereitungsstufe ein Inertgas zugeführt wird.In a method of the type described in more detail, this object is achieved in that the heat transfer medium is a synthetic heat transfer oil based on aromatics, which dinuclear, trinuclear or vierkernige phenyl, phenoxyl compounds and mixtures thereof, wherein the treated heat transfer medium back into a heat transfer circuit the solar thermal power plant is supplied, wherein the processing comprises a first treatment stage and a second treatment stage and a third treatment stage, wherein in the first treatment stage, the heat transfer medium to be treated by means of a gas stripper process in low-boiling heat carrier medium and in high-boiling components and particles containing heat transfer medium is split in the second processing stage, the low-boiling fractions of the heat transfer medium in a rectification process, and in the third Au preparation stage, the high-boiling fractions and particles are separated from the heat transfer medium, wherein the division in the first treatment stage in a first container having a packed column takes place and in the first treatment stage, an inert gas is supplied.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments and expedient developments of the method according to the invention are the subject of the dependent claims.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich durch eine wesentlich wirtschaftlichere Aufbereitung eines Wärmeträgermediums eines solarthermischen Kraftwerkes aus, als dies mit den bisher bekannten Lösungen möglich ist. Die erfindungsgemäße Lösung sieht zum einen keinen Filter mehr vor, sondern die in dem Wärmeträgermedium enthaltenden Partikel werden zusammen mit den schwersiedenden Anteilen in zwei Aufbereitungsstufen, der ersten Aufbereitungsstufe und der dritten Aufbereitungsstufe, von dem Wärmeträgermedium abgetrennt. Dadurch werden hohe Druckverluste bereits beim Eintritt des Wärmeträgermediums in die Aufbereitungsanlage vermieden. Zudem werden bei der erfindungsgemäßen Lösung die schwersiedenden Anteile und Partikel nicht nach einer ersten Aufbereitungsstufe bereits einer Entsorgung zugeführt, sondern sie werden einer nachfolgenden Aufbereitungsstufe, in diesem Fall der dritten Aufbereitungsstufe zugeführt, bei welcher die schwersiedenden Anteile zusammen mit den Partikeln weiter von dem Wärmeträgermedium abgetrennt werden, so dass ein wesentlich geringerer Anteil an Wärmeträgermedium bei der Entsorgung der schwersiedenden Anteile und Partikel mit entsorgt werden. Mittels der erfindungsgemäßen Lösung ist eine sehr zuverlässige Abscheidung von leichtsiedenden Anteilen und schwersiedenden Anteilen sowie Partikeln von dem Wärmeträgermedium möglich, wobei der Wirkungsgrad der Aufbereitung gegenüber den bekannten Verfahren wesentlich verbessert ist, da eine sehr saubere Trennung der leichtsiedenden Anteile und der schwersiedenden Anteile sowie den Partikeln von dem Wärmeträgermedium möglich ist. Gegebenenfalls kann vor der ersten Aufbereitungsstufe noch eine Kühlstufe vorgesehen sein, bei der das Wärmeträgermedium mittels eines Kühlers auf die Arbeitstemperatur des Systems abgekühlt wird.The inventive solution is characterized by a much more economical treatment of a heat transfer medium of a solar thermal power plant, as is possible with the previously known solutions. The solution according to the invention, on the one hand, no longer provides a filter, but the particles contained in the heat transfer medium are separated from the heat transfer medium together with the high-boiling fractions in two treatment stages, the first treatment stage and the third treatment stage. As a result, high pressure losses are already avoided when entering the heat transfer medium in the treatment plant. Moreover, in the solution according to the invention, the high-boiling fractions and particles are not already disposed of after a first treatment stage, but are fed to a subsequent treatment stage, in this case the third treatment stage, in which the high-boiling fractions are further separated together with the particles from the heat transfer medium be so disposed that a much lower proportion of heat transfer medium in the disposal of high-boiling fractions and particles with. By means of the solution according to the invention a very reliable separation of low-boiling components and high-boiling components and particles of the heat transfer medium is possible, the efficiency of the treatment over the known methods is substantially improved, since a very clean separation of the low-boiling components and the high-boiling components and the particles is possible from the heat transfer medium. Optionally, a cooling stage may be provided before the first treatment stage, in which the heat transfer medium is cooled by means of a cooler to the working temperature of the system.
Die Aufteilung erfolgt in der ersten Aufbereitungsstufe in einem ersten eine Füllkörperkolonne aufweisenden Behälter. Vorzugsweise wird in den ersten Behälter das aufzubereitende Wärmeträgermedium unmittelbar aus dem Wärmeträgermediumkreislauf des solarthermischen Kraftwerks eingebracht, ohne dass das Wärmeträgermedium zuvor einen Filter oder eine Filteranlage durchläuft. Die in dem Behälter vorgesehene Füllkörperkolonne kann aus ein oder mehreren Füllkörperpaketen ausgebildet sein. Die Füllkörperpakete stellen einer Vergrößerung der Wirkungsoberfläche bei gleichzeitig geringem Strömungswiderstand dar, wodurch eine verbesserte Aufteilung des Wärmeträgermediums in leichtsiedende Anteile und in schwersiedende Anteile bzw. Partikel möglich ist.The division takes place in the first processing stage in a first container having a packed column. Preferably, the heat transfer medium to be treated is introduced directly from the heat transfer medium circuit of the solar thermal power plant in the first container without the heat transfer medium previously passes through a filter or a filter system. The packed column provided in the container may be formed from one or more packing packages. The packing packages represent an increase in the surface of action at the same time low flow resistance, whereby an improved distribution of the heat transfer medium in low-boiling fractions and in high-boiling fractions or particles is possible.
Die Aufteilung des Wärmeträgermediums in einen leichtsiedende Anteile enthaltende Wärmeträgermedium und einen schwersiedende Anteile und Partikel enthaltenden Wärmeträgermedium erfolgt in der ersten Aufbereitungsstufe in dem ersten Behälter in einem sogenannten „Gas-Stripper”-Prozess. Bei diesem „Gas-Stripper”-Prozess wird das Wärmeträgermedium physikalisch aus einer flüssigen Phase zumindest teilweise in eine Gasphase überführt, indem das in einer flüssigen Phase vorliegende Wärmeträgermedium im Gegenstrom mit einem deutlich größeren Volumenstrom an Gas in Kontakt gebracht wird. Hierfür wird in der ersten Aufbereitungsstufe ein Inertgas in den ersten Behälter eingeleitet. Als Inertgas wird vorzugsweise Stickstoff verwendet. Bei dem „Gas-Stripping”-Prozess wird das aufzubereitende Wärmeträgermedium fein verteilt in den Behälter oberhalb eines Füllkörperpaketes eingebracht, so dass das Wärmeträgermedium über das Füllkörperpaket in Richtung dem Boden des Behälters rieselt. Das Inertgas wird unterhalb der Zuführung des aufzubereitenden Wärmeträgermediums in den Behälter eingeführt. Das Inertgas, auch Strippgas genannt, wird durch das Füllkörperpaket mittels Druck geführt. Das Füllkörperpaket dient dazu, das flüssige Wärmeträgermedium fein zu verteilen und somit die Phasengrenzflächen des Wärmeträgermediums zu maximieren. Hierdurch ist eine besonders effektive Aufteilung des aufzubereitenden Wärmeträgermediums in leichtsiedende Anteile enthaltendes Wärmeträgermedium und in schwersiedende Anteile und Partikel enthaltendes Wärmeträgermedium möglich.The distribution of the heat transfer medium into a heat-transfer medium containing low-boiling fractions and a heat-transfer medium containing high-boiling fractions and particles takes place in the first treatment stage in the first vessel in a so-called "gas stripper" process. In this "gas stripping" process, the heat transfer medium is physically transferred from a liquid phase at least partially into a gas phase by the present in a liquid phase heat transfer medium is brought into countercurrent with a much larger volume flow of gas in contact. This will be done in the first preparation stage an inert gas introduced into the first container. Nitrogen is preferably used as the inert gas. In the "gas-stripping" process, the heat transfer medium to be treated is finely distributed into the container above a packed packing, so that the heat transfer medium trickles over the packed packing in the direction of the bottom of the container. The inert gas is introduced below the feed of the heat transfer medium to be treated in the container. The inert gas, also called stripping gas, is guided through the packing by means of pressure. The packing package serves to finely distribute the liquid heat transfer medium and thus to maximize the phase boundaries of the heat transfer medium. In this way, a particularly effective division of the heat transfer medium to be treated into heat-transfer medium containing low-boiling fractions and heat-transfer medium containing high-boiling fractions and particles is possible.
Weiter ist es bevorzugt vorgesehen, dass in der ersten Aufbereitungsstufe das leichtsiedende Anteile enthaltende Wärmeträgermedium einem ersten Kondensator zugeführt wird, in welchem leichtsiedende Anteile von dem leichtsiedende Anteile enthaltenden Wärmeträgermedium abgetrennt werden, bevor das leichtsiedende Anteile enthaltende Wärmeträgermedium der zweiten Aufbereitungsstufe zugeführt wird. Hierdurch kann bereits vor Eintritt in die zweite Aufbereitungsstufe ein großer Anteil an leichtsiedenden Anteilen aus dem Wärmeträgermedium abgetrennt werden. Der Kondensator ist vorzugsweise in Form eines Wärmetauschers ausgebildet, in dem das den ersten Behälter verlassende leichtsiedende Anteile enthaltende Wärmeträgermedium gekühlt wird. Das dabei entstehende Kondensat wird in einem Kondensatsammler aufgefangen und in den zweiten Behälter der zweiten Aufbereitungsstufe geführt. Das in den zweiten Behälter der zweiten Aufbereitungsstufe geführte Wärmeträgermedium weist vorzugsweise nur noch 5–8% an leichtsiedenden Anteilen, vorzugsweise im Wesentlichen Benzen, welche in einer flüssigen Phase vorliegen, auf. Die in dem Kondensator abgetrennten leichtsiedenden Anteile, welche nach Austritt aus dem Kondensator in einer gasförmigen Phase vorliegen, werden zu einer Entsorgung geführt.Furthermore, it is preferably provided that in the first treatment stage the heat transfer medium containing low-boiling components is fed to a first condenser, in which low-boiling fractions are separated from the heat-transfer medium containing low-boiling fractions, before the heat-transfer medium containing low-boiling fractions is fed to the second treatment stage. As a result, a large proportion of low-boiling fractions from the heat transfer medium can be separated before entering the second treatment stage. The condenser is preferably designed in the form of a heat exchanger, in which the heat transfer medium containing the low-boiling fractions leaving the first container is cooled. The resulting condensate is collected in a condensate collector and fed into the second container of the second treatment stage. The heat transfer medium guided into the second vessel of the second treatment stage preferably has only 5-8% of low-boiling fractions, preferably substantially benzene, which are present in a liquid phase. The separated in the condenser low-boiling fractions, which are present after leaving the condenser in a gaseous phase, are led to a disposal.
Die Abtrennung der leichtsiedenden Anteile von dem Wärmeträgermedium in der zweiten Aufbereitungsstufe erfolgt vorzugsweise in einem zweiten eine Füllkörperkolonne aufweisenden Behälter. Auch die in dem zweiten Behälter vorgesehene Füllkörperkolonne kann ein oder mehrere Füllkörperpakete aufweisen, durch welche aufgrund der Vergrößerung der Wirkoberfläche eine effektivere Abtrennung der leichtsiedenden Anteile von dem Wärmeträgermedium möglich ist. In dem zweiten Behälter findet vorzugsweise ebenso wie in dem ersten Behälter die Abtrennung in einem Gegenstromverfahren, vorzugsweise einem sogenannten Rektifikations-Prozess, auch Gegenstromdestillations-Prozess genannt, statt. Hier erfolgt eine Trennung der leichtsiedenden Anteile von dem Wärmeträgermedium im Gegenstrom. Das leichtsiedende Anteile enthaltende Wärmeträgermedium aus der ersten Aufbereitungsstufe wird dafür vor Eintritt in den zweiten Behälter erwärmt. Oberhalb der Einführung des leichtsiedende Anteile enthaltenden Wärmeträgermediums wird ein in einer flüssigen Phase vorliegendes Medium in den Behälter eingeführt, so dass das flüssige Medium und das dampf- bzw. gasförmige Medium im Gegenstrom zueinander geführt werden, wobei sie hierbei vorzugsweise ein Füllkörperpaket passieren. Hierdurch ist eine sehr effektive, eine hohe Abscheidungsrate aufweisende Trennung der leichtsiedenden Anteile von dem Wärmeträgermedium möglich. Das von den leichtsiedenden Anteilen abgetrennte Wärmeträgermedium sammelt sich am Boden des zweiten Behälters und wird über eine Leitung dem Wärmeträgermediumkreislauf des solarthermischen Kraftwerks wieder zugeführt. Die leichtsiedenden Anteile treten oberhalb des zweiten Behälters aus dem zweiten Behälter aus.The separation of the low-boiling components of the heat transfer medium in the second treatment stage is preferably carried out in a second container having a packed column. The packed column provided in the second container may also have one or more packing stacks, by means of which due to the enlargement of the effective surface a more effective separation of the low-boiling fractions from the heat carrier medium is possible. In the second container, as in the first container, the separation preferably takes place in a countercurrent process, preferably a so-called rectification process, also called a countercurrent distillation process. Here, a separation of the low-boiling components of the heat transfer medium takes place in countercurrent. The low-boiling components containing heat transfer medium from the first treatment stage is heated before entering the second container. Above the introduction of the heat transfer medium containing low-boiling components, a medium present in a liquid phase is introduced into the container, so that the liquid medium and the vaporous or gaseous medium are conducted in countercurrent to one another, in which case they preferably pass through a packed packing. As a result, a very effective, a high deposition rate having separation of the low-boiling fractions of the heat transfer medium is possible. The separated from the low-boiling fractions heat transfer medium collects at the bottom of the second container and is fed via a line to the heat transfer medium circuit of the solar thermal power plant again. The low-boiling components emerge above the second container from the second container.
Diese in der zweiten Aufbereitungsstufe in dem zweiten Behälter abgetrennten leichtsiedenden Anteile werden bevorzugt einem zweiten Kondensator zugeführt, in welchem Reste an Wärmeträgermedium von den leichtsiedenden Anteilen abgetrennt und dem zweiten Behälter wieder zugeführt werden und/oder in welchem die in eine flüssige Phase umwandelbaren leichtsiedenden Anteile abgetrennt und einer Entsorgung zugeführt werden. Der zweite Kondensator ist ebenfalls vorzugsweise ein Wärmetauscher in Form eines Kühlers. Die leichtsiedenden Anteile, welche auch nach Verlassen des Kondensators in einer gasförmigen Phase vorliegen, werden einer (Abgas-)Entsorgung zugeführt. Die abgetrennten Reste an Wärmeträgermedium und die in einer flüssigen Phase vorliegenden leichtsiedenden Anteile, wie Benzen, werden in einem Kondensatsammler gesammelt. Die Reste an Wärmeträgermedium werden als flüssiges Medium dem zweiten Behälter zugeführt, mittels welchem der Rektifikationsprozess durchgeführt werden kann. Die in der flüssigen Phase vorliegenden leichtsiedenden Anteile werden einer Entsorgung zugeführt.These low-boiling fractions separated in the second treatment stage in the second vessel are preferably fed to a second condenser in which residues of heat transfer medium are separated from the low-boiling fractions and recycled to the second vessel and / or in which the low-boiling fractions convertible into a liquid phase are separated off and be disposed of. The second condenser is also preferably a heat exchanger in the form of a cooler. The low-boiling components, which are also present after leaving the condenser in a gaseous phase, are fed to (exhaust) disposal. The separated residues of heat transfer medium and the present in a liquid phase low-boiling fractions, such as benzene, are collected in a condensate collector. The residues of heat transfer medium are supplied as a liquid medium to the second container, by means of which the rectification process can be carried out. The low-boiling components present in the liquid phase are sent for disposal.
Weiter ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Abtrennung der schwersiedenden Anteile und Partikel von dem Wärmeträgermedium in der dritten Aufbereitungsstufe in einem dritten eine Füllkörperkolonne aufweisenden Behälter erfolgt. Auch die in dem dritten Behälter vorgesehene Füllkörperkolonne kann aus ein oder mehreren Füllkörperpaketen bestehen. In dem dritten Behälter findet vorzugsweise ein Destillations-Prozess statt, bei welchem die schwersiedenden Anteile und die Partikel von dem Wärmeträgermedium abgetrennt werden. Dies erfolgt vorzugsweise durch eine Verdampfung des schwersiedende Anteile und Partikel enthaltenden Wärmeträgermediums unter einem in dem dritten Behälter ausgebildeten Unterdruck. Die abgetrennten schwersiedenden Anteile und Partikel sammeln sich am Boden des dritten Behälters und werden aus dem dritten Behälter zur Entsorgung abgeführt. Hierbei kann erreicht werden, dass die abgeführten schwersiedenden Anteile und Partikel nur noch einen Anteil von weniger als 20% an Wärmeträgermedium aufweisen, was eine wesentliche Reduzierung gegenüber den bekannten Aufbereitungsverfahren darstellt, bei den 50–60% an Wärmeträgermedium zusammen mit den schwersiedenden Anteilen und Partikeln einer Entsorgung zugeführt werden. Mittels der erfindungsgemäßen Lösung kann somit eine entschieden größere Ausbeute an aufbereitendem Wärmeträgermedium erreicht werden als mit den bekannten Verfahren. Das in dem dritten Behälter von den schwersiedenden Anteilen und Partikeln abgetrennte Wärmeträgermedium wird dampf- bzw. gasförmig oberhalb des dritten Behälters aus dem dritten Behälter ausgeleitet.Furthermore, it is preferably provided that the separation of the high-boiling components and particles from the heat transfer medium takes place in the third treatment stage in a third container having a packed column. Also provided in the third container packed column may consist of one or more Füllkörperpaketen. In the third container, preferably, a distillation process takes place in which the high-boiling components and the particles are separated from the heat transfer medium. This is preferably done by evaporation of the high-boiling components and particles containing heat transfer medium under a vacuum formed in the third container. The separated high-boiling components and particles accumulate at the bottom of the third container and are discharged from the third container for disposal. This can be achieved that the discharged high-boiling fractions and particles only have a share of less than 20% of heat transfer medium, which is a significant reduction over the known treatment process, in the 50-60% of heat transfer medium together with the high-boiling fractions and particles be disposed of. By means of the solution according to the invention, it is therefore possible to achieve a decidedly higher yield of regenerating heat transfer medium than with the known processes. The separated in the third container from the high-boiling fractions and particles heat transfer medium is discharged in vapor or gaseous form above the third container from the third container.
Das in dem dritten Behälter in der dritten Aufbereitungsstufe abgetrennte Wärmeträgermedium wird vorzugsweise einem dritten Kondensator zugeführt, in welchem in dem Wärmeträgermedium enthaltene Reste an leichtsiedenden Anteilen abgetrennt werden. Hierdurch ist ein weiterer Verfahrensschritt zum Erreichen einer weiter verbesserten Reinheit des Wärmeträgermediums möglich, bevor dieses wieder dem Wärmeträgermediumskreislauf zugeführt wird.The heat transfer medium separated in the third vessel in the third treatment stage is preferably fed to a third condenser, in which residues of low-boiling fractions contained in the heat transfer medium are separated off. As a result, a further method step for achieving a further improved purity of the heat transfer medium is possible before it is again supplied to the heat transfer medium circuit.
Die in dem dritten Kondensator abgetrennten Reste an leichtsiedenden Anteilen und/oder Leckageluft werden nach einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung der ersten Aufbereitungsstufe wieder zugeführt.The residues of low-boiling fractions and / or leakage air separated off in the third condenser are returned to the first treatment stage in accordance with a further preferred embodiment of the invention.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die angehangene Zeichnung mit einer einzigen Figur anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to the attached drawing with a single figure with reference to a preferred embodiment.
Die einzige Figur zeigt ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Aufbereitung eines Wärmeträgermediums, insbesondere eines Wärmeträgeröls, eines Wärmeträgermediumkreislaufes eines solarthermischen Kraftwerks, welche eine erste Aufbereitungsstufe I, eine zweite Aufbereitungsstufe II und eine dritte Aufbereitungsstufe III umfasst.The single FIGURE shows a method and a device for the treatment of a heat transfer medium, in particular a heat transfer oil, a heat transfer medium circuit of a solar thermal power plant, which comprises a first treatment stage I, a second treatment stage II and a third treatment stage III.
Das aus einem Wärmeträgermediumkreislauf kommende aufzubereitende Wärmeträgermedium wird über eine Leitung
Zum Aufteilen des aufzubereitenden Wärmeträgermediums in ein leichtsiedende Anteile enthaltendes Wärmeträgermedium und ein schwersiedende Anteile und Partikel enthaltendes Wärmeträgermedium findet in dem ersten Behälter
Das leichtsiedende Anteile enthaltende Wärmeträgermedium wird im oberen Bereich des ersten Behälters
Aus dem Kondensatsammler
Das aus dem Kondensatsammler
Der zweite Behälter
Das sich in dem ersten Behälter
Die sich am Boden
Um eine Temperatur von ca. 200°C in dem ersten Behälter
In der (Abgas-)Entsorgung
Je nach Abhängigkeit wie hoch der Grad der Verschmutzung des Wärmeträgermediums an leichtsiedenden Anteilen und/oder an schwersiedenden Anteilen und Partikeln ist, können in einer nicht erfindungsgemäßen Verfahrensweise die erste Aufbereitungsstufe I alleine oder die erste Aufbereitungsstufe I mit der zweiten Aufbereitungsstufe II oder die erste Aufbereitungsstufe I mit der dritten Aufbereitungsstufe oder die dritte Aufbereitungsstufe alleine oder erfindungsgemäß alle Aufbereitungsstufen I, II, III zusammen betrieben werden. Bei der nicht erfindungsgemäßen Verfahrensweise ist es möglich, dass die drei Aufbereitungsstufen je nach Bedarf auch separat betreibbar sind und damit einzeln in Betrieb genommen werden können bzw. in Betrieb sein können. Ferner können beispielsweise auch nur die erste und die zweite Aufbereitungsstufe oder die erste und die dritte Aufbereitungsstufe in Betrieb sein. Die Aufbereitung kann dadurch variabel an den Aufbereitungsbedarf angepasst werden, wodurch die Flexibilität der Aufbereitung sehr hoch ist.Depending on the dependence on the degree of contamination of the heat transfer medium in low-boiling fractions and / or on high-boiling fractions and particles, the first treatment stage I alone or the first treatment stage I with the second treatment stage II or the first treatment stage I can be used in a non-inventive procedure with the third treatment stage or the third treatment stage alone or according to the invention all treatment stages I, II, III are operated together. In the non-inventive procedure, it is possible that the three treatment stages are also operated separately as needed and thus can be taken individually into operation or be in operation. Further, for example, only the first and the second treatment stage or the first and the third treatment stage may be in operation. As a result, the treatment can be variably adapted to the processing requirements, which means that the flexibility of the treatment is very high.
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