(57)【要約】  ＣＯ２捕捉システム（３００）のエネルギー必要量を減らす方法であって、該方法は、煙道ガス流（１４０）を吸収装置（１３０）中でＣＯ２リーン吸収流（１５０）に接触させ、それにより、煙道ガス（１４０）からＣＯ２を除去し、かつＣＯ２リッチ吸収流（１５２）を供給し；ＣＯ２リーン吸収流（１５０）からの熱を用いてＣＯ２リッチ吸収流（１５２）の第一の部分を加熱し、かつＣＯ２リッチ吸収流（１５２）の加熱された第一の部分（２０４）を再生器（１６０）に供給し；ＣＯ２リッチ吸収流（１５２）の第二の部分（２０２）を再生器に供給し、その際、加熱された第一の部分（２０４）は、第二の部分（２０２）よりも熱く、かつ加熱された第一の部分（２０４）は、再生器（１６０）中の、第二の部分（２０２）の高さよりも低い高さで再生器（１６０）に供給される工程を含む、ＣＯ２捕捉システムのエネルギー必要量を減らす方法。
2013538127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
煙道ガス流を吸収装置中でＣＯ２リーン吸収流に接触させ、それにより、前記煙道ガスからＣＯ２を除去し、かつＣＯ２リッチ吸収流を供給し；
前記ＣＯ２リーン吸収流からの熱を用いて前記ＣＯ２リッチ吸収流の第一の部分を加熱し、かつ前記ＣＯ２リッチ吸収流の加熱された前記第一の部分を再生器に供給し；
前記ＣＯ２リッチ吸収流の第二の部分を前記再生器に供給し、その際、加熱された前記第一の部分は、前記第二の部分よりも熱く、かつ加熱された前記第一の部分は、前記再生器中の、前記第二の部分の高さよりも低い高さで前記再生器に供給される
工程を含む、ＣＯ２捕捉システムのエネルギー必要量を減らす方法。
【請求項２】
加熱された前記第一の部分を前記再生器に供給する前に、加熱された前記第一の部分からガス状のＣＯ２を分離し；
前記ガス状のＣＯ２を圧縮し、かつ前記圧縮されたガス状のＣＯ２を、前記再生器中の、液体の部分の高さよりも低い高さで前記再生器に供給する
工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第一の部分を前記再生器に供給する前で、かつ加熱された前記第一の部分からガス状のＣＯ２を分離した後で、前記ＣＯ２リーン吸収流からの熱を用いて前記第一の部分をさらに加熱する
工程をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記吸収装置を出る前記煙道ガス流から残った吸収性物質を洗浄し；
前記残った吸収性物質からＣＯ２を取り除いて、過熱したＣＯ２蒸気を供給し；かつ
前記ガス状のＣＯ２を圧縮する前に、前記過熱したＣＯ２蒸気をガス状のＣＯ２と組み合わせる
工程をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
請求項１の方法を使用するために構成されたシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本有効性のある特許出願は、２０１０年９月１３日に提出された同時係属中の米国仮出願第６１／３８２２０５号明細書に対し優先権を請求する。
【０００２】
技術分野
開示されている内容は、煙道ガス流から二酸化炭素（ＣＯ２）を除去するシステムおよび方法に関する。より具体的には、開示されている内容は、ＣＯ２捕捉システムのエネルギー必要量を減らすシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
背景技術
石炭、石油、泥炭、廃棄物などの燃料の燃焼において、発電装置などの燃焼プラント中に、たいてい煙道ガスと称される、高温のプロセスガスが発生し、他の成分と共に、二酸化炭素ＣＯ２を含んでいる。大気中への二酸化炭素の放出のマイナスの環境作用は、広く認識されており、上述の燃料の燃焼において発生する高温のプロセスガスから二酸化炭素の除去に適合するシステムおよび方法の開発がなされてきた。
【０００４】
ＣＯ２除去のための様々なシステム／方法において、吸収容器が準備され、この吸収容器中でイオン溶液がＣＯ２を含む煙道ガス流と向流で接触する。従来の開示されている１つのシステムおよび方法は、燃焼後の煙道ガス流からＣＯ２を除去するチルドアンモニアに基づく一段式のシステムおよび方法である。そのようなシステムおよび方法は、ＣＯ２の除去を含む燃焼ガスの超洗浄と題される、公開された米国特許出願公開公報２００８／００７２７６２号中に提案および教示されており、ここでは、まるごと参照をもって導入される。チルドアンモニア系において、イオン溶液は、例えば、水およびアンモニウムイオン、重炭酸イオン、炭酸イオン、および／またはカルバミン酸イオンから構成されている。他の系において、イオン溶液は、アミンであってもよいことが検討されている。イオン溶液は、酵素（例えば、炭酸脱水酵素）またはアミン（例えば、ピペラジン）によって向上されていてもよいことも検討されている。
【０００５】
吸収容器は、例えば、化石燃料燃焼ボイラの燃焼チャンバから発生している煙道ガス流（ＦＧ）を収容するために配置されている。吸収容器は、再生システムから供給するＣＯ２リーンイオン溶液を収容するためにも配置されている。リーンイオン溶液は、液体分配システムを介して該容器中に導入され、その一方で、煙道ガス流ＦＧも、煙道ガスの吸気口を通じて吸収容器によって収容される。
【０００６】
イオン溶液は、気液接触装置（以下、物質移動装置（mass transfer device）、ＭＴＤと称する）を介して煙道ガス流と接触させ、その際、該物質移動装置は、物質の移動のために使用されかつ吸収容器中でかつ煙道ガス流が吸収容器の底部にある吸気口を介して入口から吸収容器の頂部にある出口まで移動する流路の範囲内に配置されている。ＭＴＤは、例えば、１以上の通常知られている構造化された充填材料またはランダムな充填材料であってもよく、あるいはそれらの組み合わせであってもよい。
【０００７】
イオン溶液は、ＭＴＤの頂部に導入され、かつ上向き（イオン溶液と反対向き）に上昇しＭＴＤを通る煙道ガス流ＦＧと接するＭＴＤを介して下向きに下降する。
【０００８】
一旦、煙道ガス流が接触すると、イオン溶液は、煙道ガス流からＣＯ２を吸収するようになり、それ故、ＣＯ２が「リッチ」なイオン溶液が生成される（リッチ溶液）。該リッチイオン溶液は、物質移動装置を通じて下向きに流れ続け、そして、吸収容器の底部に集積される。その後、該リッチイオン溶液は再生システムを介して再生されて、煙道ガス流からイオン溶液によって吸収されたＣＯ２を放出する。イオン溶液から放出されたＣＯ２は、その後、貯蔵されていてもよく、あるいは他の予め決められた用途／目的に用いられてもよい。一旦、ＣＯ２がイオン溶液から放出されると、イオン溶液は、「リーン」になると言われている。該リーンイオン溶液は、その後、煙道ガス流からＣＯ２を吸収するために再度整えられ、かつ液体分配システムに直接戻され、それにより、吸収容器中に再度導入されていてもよい。
【０００９】
ＣＯ２捕捉システムは、発電から得られるＣＯ２の除去において有効ではある一方、その実施において、ＣＯ２捕捉システムは、別の態様で他にも使用され得る電力を消費する。換言すれば、ＣＯ２捕捉システムは、発電装置に「所内動力」をかけることができる。つまり、ＣＯ２捕捉システムが発電装置にかける所内動力を減らすことが必要とされている。
【００１０】
概要
ここで示される態様において、ＣＯ２捕捉システムのエネルギー必要量を減らす方法が提供され、該方法は、煙道ガス流を吸収装置中でＣＯ２リーン吸収流に接触させ、それにより、煙道ガスからＣＯ２を除去し、かつＣＯ２リッチ吸収流を供給し；ＣＯ２リーン吸収流からの熱を用いてＣＯ２リッチ吸収流の第一の部分を加熱し、かつＣＯ２リッチ吸収流の加熱された第一の部分を再生器に供給し；ＣＯ２リッチ吸収流の第二の部分を再生器に供給し、その際、加熱された第一の部分は、第二の部分よりも熱く、かつ加熱された第一の部分は、再生器中、第二の部分の高さよりも低い高さで再生器に供給される工程を含んでいる。
【００１１】
一実施形態において、該方法は、加熱された第一の部分を再生器に供給する前に、加熱された第一の部分からガス状のＣＯ２を分離し；かつ、ガス状のＣＯ２を圧縮し、圧縮されたガス状のＣＯ２を、再生器中、液体の部分の高さよりも低い高さで再生器に供給する工程をさらに含んでいる。他の態様において、第一の部分を再生器に供給する前に、加熱された第一の部分からガス状のＣＯ２を分離した後、ＣＯ２リーン吸収流からの熱を用いて第一の部分をさらに加熱する。さらなる他の態様において、該方法は、吸収装置を出る煙道ガス流から残った吸収性物質を洗浄し；残った吸収性物質からＣＯ２を取り除いて、過熱したＣＯ２蒸気を供給し；かつガス状のＣＯ２を圧縮する前に、過熱したＣＯ２蒸気をガス状のＣＯ２と組み合わせる工程をさらに含んでいる。
【００１２】
上述した特徴および他の特徴は、以下の図面および詳細な説明により、具体的に示す。
【００１３】
以下の図面を参照すると、これらの図面は、具体的に示された実施形態であり、その際、同様の要素が同様に番号付けされている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、煙道ガス中のＣＯ２の量を減らすために使用されるシステムの略図である。
【図２】図２は、図１に図示されたシステム中に利用される吸収システムの一実施形態の説明図である。
【図３】図３は、図１に図示されたシステム中に利用される洗浄容器の一実施形態の説明図である。
【図４】図４は、多重供給再生器設備を含んだシステムの一実施形態の説明図である。
【図５】図５は、高圧の、多重供給再生器設備を含んだ図４のシステムの一実施形態の説明図である。
【図６】図６は、図５のシステムの一実施形態の説明図である。
【００１５】
発明の詳細な説明
図１に示されているように、煙道ガスに存在する二酸化炭素（ＣＯ２）の量を減らすためのシステム１００は、加熱炉１２２中の燃料の燃焼によって発生する煙道ガス流１２０から様々な汚染物質を除去するいくつかの装置およびプロセスを含んでいる。図１のシステムは、「水洗浄システムを有するチルドアンモニアに基づくＣＯ２捕捉システム」と題される、２００９年９月９日に出願された米国特許出願１２／５５６，０４３に記載の通りにすることができ、ここでは、参照をもって導入される。図１に示されているように、システム１００は、煙道ガス流１２０からＣＯ２を吸収するための吸収システム１３０を含んでおり、一実施形態において、冷却された煙道ガス流１４０を含んでいる。
【００１６】
冷却された煙道ガス流１４０は、加熱炉１２２中の燃料の燃焼によって発生する煙道ガス流１２０を冷却システム１４２に通すことによって発生させる。冷却システム１４２への導入の前に、煙道ガス流１２０は、それらから汚染物質を除去する処置が施されていてもよく、例えば、煙道ガス脱流処理および粒子捕集器などである（図示しない）。
【００１７】
冷却システム１４２は、冷却された煙道ガス流１４０を生成することができれば、いかなるシステムであってもよく、煙道ガス流１２０を洗浄および／またはスクラビングし、汚染物質を捕捉し、ならびに／あるいは該煙道ガス流の湿分を低くする、図１に示されているような、直接接触冷却器１４４、１以上の冷却塔１４６および１以上の冷却器１４８を含んでいてもよい。しかしながら、冷却システム１４２は、図１に示されているよりも、多少の装置を含んでいてもよい。
【００１８】
一実施形態において、冷却された煙道ガス流１４０は、外界温度よりも低い温度を有している。一例として、冷却された煙道ガス流１４０は、約摂氏０度〜約摂氏２０度（０℃〜２０℃）の温度を有していてもよい。他の実施形態において、冷却された煙道ガス流１４０は、約摂氏０度〜約摂氏１０度（０℃〜１０℃）の温度を有していてもよい。
【００１９】
図１に示されているように、冷却システム１４２は、吸収システム１３０とつながっている。冷却システム１４２は、直接、吸収システム１３０とつながっていてもよく、すなわち、冷却システムと吸収システムとの間にさらなるプロセスまたは装置は存在していない。一方、冷却システム１４２は、間接的に吸収システム１３０とつながっていてもよく、すなわち、冷却システムと吸収システムとの間に、例えば、粒子捕集器、ミストエリミネータなどのさらなるプロセスまたは装置が存在していてもよいが、これらに限定されるものではない。
【００２０】
吸収システム１３０は、冷却された煙道ガス流をアンモニア処理した溶液またはスラリー（ＣＯ２リーン流）１５０に接触させることによって、冷却された煙道ガス流１４０からＣＯ２の吸収を促す。アンモニア処理した溶液またはスラリー１５０は、水溶液中に溶解されたアンモニアおよびＣＯ２種を含んでいてもよく、炭酸水素アンモニウムの沈殿した固形分を含んでいてもよい。
【００２１】
一実施形態において、吸収システム１３０は、第一の吸収装置１３２および第二の吸収装置１３４を含んでいる。しかしながら、吸収システム１３０は、図１に示されているよりも、多少の吸収装置を含んでいてもよい。さらに、第一の吸収装置１３２および／または第二の吸収装置１３４は、その中に、冷却された煙道ガス流１４０からＣＯ２を吸収するための１以上の段を有していてもよい。
【００２２】
吸収システム１３０に導入されているアンモニア処理した溶液またはスラリー１５０は、再生塔１６０により再利用および／または供給させることができる。図１に示されているように、アンモニア処理した溶液またはスラリー１５０は、第一の吸収装置１３２内の位置で吸収システム１３０に導入させることができるが、アンモニア処理した溶液またはスラリーは、第二の吸収装置１３４あるいは吸収システム１３０に存在するあらゆる吸収装置内の位置で導入させることもできる。再生塔１６０は、直接または間接的に吸収システム１３０とつながっている。
【００２３】
図２により詳細に示されているように、アンモニア処理した溶液またはスラリー１５０は、吸収システム１３０に導入され、例えば、第一の吸収装置１３２または第二の吸収装置１３４における、冷却された煙道ガス流１４０の流れＢと向流である方向Ａに流れる。アンモニア処理した溶液またはスラリー１５０が冷却された煙道ガス流１４０と接すると、冷却された煙道ガス流中に存在するＣＯ２が、それから吸収かつ除去され、それにより、ＣＯ２リッチ流１５２を形成する。得られたＣＯ２リッチ流１５２の少なくとも一部は、吸収システム１３０から再生塔１６０まで輸送される。
【００２４】
ＣＯ２リッチ流１５２の一部または全てのいずれかが再生塔１６０に輸送されていてもよいことが検討されている。図１に示されているように、ＣＯ２リッチ流１５２の少なくとも一部は、再生塔１６０に導入される前に、バッファタンク１６２、高圧ポンプ１６４および熱交換器１６６を介して通すことができる。一実施形態において、ＣＯ２リッチ流１５２の分離した部分は、吸収システム１３０から、熱交換器１６８を介して通させてもよく、吸収システムに返送される前に冷却される。熱交換器１６８は、冷却システム１６９とつながっている。図１に示されているように、冷却システム１６９は、直接接触する冷却器１６９ａならびに冷却塔１６９ｂを有していてもよいが、冷却システム１６９は、図に示されているよりも多少の装置を有していてもよいことが認められる。ＣＯ２リッチ流１５２は、アンモニア処理した溶液またはスラリー１５０を有する吸収システム１３０に導入される前に冷却される。
【００２５】
さらに、図１または図２には示されていないが、ＣＯ２リッチ流１５２の一部は、バッファタンク１６２、高圧ポンプ１６４および熱交換器１６６を介して通ることなく、再生塔１６０に直接輸送されていてもよい。
【００２６】
再生塔１６０は、吸収システム１３０に導入されるアンモニア処理した溶液またはスラリー１５０を形成するためにＣＯ２リッチ流１５２を再生する。再生塔１６０は、使用されたアンモニア処理した溶液またはスラリー、すなわち、吸収システム１３０に通したＣＯ２リッチ流１５２の再生を促し、かつＣＯ２が除去される。再生は、再生塔１６０の底部に熱を供給することによって実施される。また、ＣＯ２リッチ流１５２の再生は、高圧下で実施される。
【００２７】
冷却された煙道ガス流１４０からＣＯ２を吸収するためのアンモニア処理した溶液またはスラリー１５０の容量は、例えば、アンモニア処理した溶液またはスラリー中のアンモニア濃度、ＮＨ３／ＣＯ２モル比ならびに吸収システム１３０の温度および圧力に依存する。一実施形態において、ＣＯ２の吸収のためのＮＨ３／ＣＯ２モル比は、約１．０〜約４．０である。他の実施形態において、ＣＯ２の吸収のためのＮＨ３／ＣＯ２モル比は、約１．０〜約３．０である。さらに、一実施形態において、吸収システム１３０は低温で稼動し、特に、摂氏約２０度（２０℃）以下の温度である。一実施形態において、吸収システム１３０は摂氏約０度〜摂氏約２０度（０℃〜２０℃）の温度で稼動する。他の実施形態において、吸収システム１３０は摂氏約０度〜摂氏約１０度（０℃〜１０℃）の温度で稼動する。
【００２８】
図１および図２に示され、かつ上述されているように、冷却された煙道ガス流１４０がアンモニア処理した溶液またはスラリー１５０と接触した後、ＣＯ２リッチ流１５２が形成され、同時にアンモニア含有煙道ガス流１７０が形成される。典型的に、アンモニア含有煙道ガス流１７０のアンモニアの濃度は、システム、吸収システム１３０に導入されるアンモニア処理した溶液またはスラリー１５０の量ならびに冷却された煙道ガス流１４０に存在するＣＯ２の量に依存して変動するものであり、それ故、アンモニア含有煙道ガス流は、あらゆるアンモニア濃度を含み得る。一実施形態において、アンモニア含有煙道ガス流１７０中のアンモニアの濃度は、５００／１００００００部（５００ｐｐｍ）〜３００００／１００００００部（３００００ｐｐｍ）とすることができる。
【００２９】
アンモニア含有煙道ガス流１７０に存在するアンモニアの濃度は測定することができることが検討されている。例えば、アンモニア含有煙道ガス流１７０中のアンモニア濃度は、例えば、ドラッガーチューブ（dragger tube）またはフーリエ変換赤外分光法（ＦＥＩＲ）によって測定され得る。図示されていないが、アンモニア含有煙道ガス流１７０中のアンモニアの量または濃度は、洗浄容器１８０への導入前に、あらゆる場所で測定され得る。アンモニア含有煙道ガス流１７０中のアンモニアの量または濃度の測定は、アンモニア含有煙道ガス流中のアンモニアの量の除去または減少におけるシステム１００のオペレータを補助することができる。
【００３０】
図１に示されているように、アンモニア含有煙道ガス流１７０は、洗浄容器１８０に導入される。一実施形態において、洗浄容器１８０は、アンモニア含有煙道ガス流１７０中に存在するアンモニアの量を減らし、減少したアンモニア含有煙道ガス流１９０を形成する。しかしながら、洗浄容器１８０は、アンモニアを含有している煙道ガス流を発生する他のシステムおよび方法と併せて使用されていてもよく、すなわち、洗浄容器は、吸収システム１３０および／または冷却システム１４２を含んでいないシステム中で使用されていてもよい。
【００３１】
減少したアンモニア含有煙道ガス流１９０は、外界に放出させてもよい。減少したアンモニア含有煙道ガス流１９０は、洗浄容器１８０から外界に直接放出させてもよい。しかしながら、減少したアンモニア含有煙道ガス流は、外界に放出される前にさらに処理されていてもよく、例えば、汚染物質含量をさらに減らすために酸性溶液中で洗浄させてもよいことが検討されている。さらに、図１には示されていないが、減少したアンモニア含有煙道ガス流１９０中に存在するアンモニアの量は、減少したアンモニア含有煙道ガス流が、洗浄容器１８０を出た後に測定され得ることが検討されている。
【００３２】
一実施形態において、洗浄容器１８０は、アンモニア含有煙道ガス流１７０を収容する構成となっている。図３に示されているように、洗浄容器１８０は、アンモニア含有煙道ガス流１７０が洗浄容器中に流入し得る洗浄容器の底部に、開口１８２を有していてもよい。開口１８２が洗浄容器１８２の底部にあれば、開口は、洗浄容器中のいかなる場所にあってもよく、かつ適用に依存するあらゆるシステムで変更されていてもよい。
【００３３】
洗浄容器１８０は、アンモニア含有煙道ガス流１７０からアンモニアを吸収するために、概して符号１８１で示される、１以上の吸収段を有していてもよい。一実施形態において、図３に示されるように、洗浄容器１８０は、第一の吸収段１８１ａおよび第二の吸収段１８１ｂの２つの吸収段を含んでいる。洗浄容器１８０は、これに限定されるものではなく、洗浄容器は、多少の吸収段を有していてもよい。吸収段１８１のそれぞれ、すなわち、第一の吸収段１８１ａおよび第二の吸収段１８１ｂは、物質移動装置１８４、スプレーヘッドシステム１８６および液体運搬通路１８８を含んでいてもよい。
【００３４】
物質移動装置１８４は、例えば、ランダム充填物、親水性充填物および／または構造充填物などの充填物（packing）を含んでいてもよい。ランダム充填物は、当該技術分野において一般的に知られており、組織化されていない型において、吸収段に導入される充填材料に関する。ランダム充填物の例は、大きさの異なるプラスチック、金属および／またはセラミック充填物材料、例えば、変化している直径を有する材料、例えば、約２．５センチメートル（２．５ｃｍ）〜約７．６センチメートル（７．６ｃｍ）（約１インチ〜約３インチ）の間の直径の範囲を含むが、これらに限定されるものではない。ランダム充填材料は、Jaeger Products社（ヒューストン、テキサス、米国）を含む多くの供給業者から入手できるが、これに限定されない。ランダム充填材料は、木材を含んでいてもよい。親水性充填物は、ポリプロピレンバッグを含むが、これに限定されない。
【００３５】
構造充填物は、当該技術分野において一般的に知られており、特定の型において配置または組織化されている充填物材料に関する。典型的には、構造充填物は、複雑な流路に流体を運ばせるための様式において設計され、それにより、液体と気体間での接触のための大きな表面積を作成する。構造充填物は、金属、プラスチック、木材などから作られる構造を含むが、これに限定されない。異なる充填物材料は、アンモニアの除去または異なる流量での洗浄容器１８０への液体の減少を促す。さらに、異なる充填材料は、より安定な圧力降下を提供できる。
【００３６】
一実施形態において、洗浄容器１８０の吸収段１８１の一方は、物質移動装置１８４としてランダム充填材料を含んでおり、洗浄容器１８０の吸収段１８１の他方は、物質移動装置として構造充填物を含んでいる。例えば、第一の吸収段１８１ａは、物質移動装置１８４としてランダム充填材料を含んでいてもよく、第二の吸収段１８１ｂは、物質移動装置として構造充填物を含んでいてもよい。アンモニア含有煙道ガス流１７０は、洗浄容器１８０に入り、かつ第一の吸収段１８１ａを介して通る前に、第二の吸収段１８１ｂを介して通ることが検討されている。
【００３７】
図３に示されているように、それぞれの吸収段１８１において、物質移動装置１８４は、スプレーヘッドシステム１８６の下部に配置されている。洗浄容器１８０中のそれぞれのスプレーヘッドシステム１８６は、吸収段１８１に液体１８７を噴霧する。液体１８７は、液体配送パス１８８を介してスプレーヘッドシステム１８６に輸送される。液体配送パス１８８は、液体１８７をスプレーヘッドシステム１８６に輸送する導管である。液体１８７は、アンモニア含有煙道ガス流１７０からのアンモニアの除去を促すのに適切ないかなる液体とすることができる。液体１８７の例は水であり、該水は、アンモニアと水との相互作用を通じてアンモニアを吸収、すなわち、溶解するものとして知られている。
【００３８】
一実施形態において、第一の吸収段１８１ａに導入される液体１８７は、液体１８７ａであり、例えば、ストリップ塔１９４によって供給される水である。第二の吸収段１８１ｂに供給される液体１８７は、液体１８７ｂであり、該液体１８７ｂは、洗浄容器１８０の底部から再利用され、かつ熱交換器１８９を介して通される低濃度のアンモニアおよびＣＯ２を含有する水である。
【００３９】
液体１８７は、各吸収段１８１の頂部に導入され、例えば、液体１８１ａは、洗浄容器１８０の、第一の吸収段１８１ａの頂部に供給され、液体１８１ｂは、洗浄容器１８０の、第二の吸収段１８１ｂの頂部に供給される。液体１８７は、洗浄容器１８０の長さＬをＣ方向に向かって下方に移動し、この方向Ｃは、アンモニア含有煙道ガス流１７０が洗浄容器１８０の長さＬを上方に移動する方向Ｄに対して向流である。認識できるだろうが、液体１８７は、重力によって方向Ｃに向かって移動し、一方、アンモニア含有煙道ガス流１７０は、洗浄容器１８０内の圧力降下を含む、様々な要素によって方向Ｄに向かって移動する。
【００４０】
液体１８７が、方向Ｃに向かって移動すると、該液体１８７は、各吸収段１８１における物質移動装置１８４を介して通る。同様に、アンモニア含有煙道ガス流１７０が、方向Ｄに向かって移動すると、該アンモニア含有煙道ガス流１７０は、各吸収段１８１における物質移動装置１８４を介して通る。
【００４１】
液体１８７が、方向Ｃに向かって下方に洗浄容器１８０の長さＬを移動すると、液体中のアンモニア濃度は増大し、それにより、アンモニア−リッチの液体１９２を形成する。逆に、アンモニア含有煙道ガス流１７０が、方向Ｄに向かって上方に、洗浄容器１８０の長さ、例えば長さＬを移動すると、アンモニア含有煙道ガス流中のアンモニア濃度は減少し、それにより、減少したアンモニア含有煙道ガス流１９０を形成する。
【００４２】
例えば、液体１８７ａは、洗浄容器１８０の頂部に導入されて、第一の吸収段１８１ａにわたってスプレーヘッドシステム１８６を通り、洗浄容器中の方向Ｃに向かって、下方に長さＬを移動する。液体は、洗浄容器の長さＬを方向Ｄに向かって上方に移動するアンモニア含有煙道ガス流１７０と接触し、そこからアンモニアを吸収するため、第一の吸収段１８１ａを出る液体１８７ａ中に存在するアンモニアの濃度は、第一の吸収段１８１ａに入る液体１８７ａのアンモニア濃度よりも高い。この実施形態において、洗浄容器１８０の底部に入ってくるアンモニア含有煙道ガス流は未処理であり、それ故、最も高いアンモニア濃度を有しているため、アンモニア含有煙道ガス流１７０中のアンモニアのより大きい割合が、第一の吸収段１８１ａから第二の吸収段１８１ｂまで流れる液体１８７ａならびに第二の吸収段に供給される液体１８７ｂによって吸収される。
【００４３】
アンモニア含有煙道ガス流１７０から除去されるアンモニアの量が、システム間および適用間で異なることは予期すべきである。システムは、減少したアンモニア含有煙道ガス流１７０中のアンモニア濃度は低く、かつ液体中のアンモニアの蒸気圧と関連するガス中のアンモニアの平衡濃度と近い態様で設計される。該煙道ガス流１７０中のアンモニアの平衡濃度は、１０／１００００００部（１０ｐｐｍ）未満と同等に低くてもよく、典型的には、約０／１００００００部（０ｐｐｍ）〜約２００／１００００００部（２００ｐｐｍ）の間の範囲である。一実施形態において、減少したアンモニア含有煙道ガス流１９０は、アンモニア含有煙道ガス流１７０中のアンモニアの水準と比較して、少なくとも約７０パーセント（７０％）未満のアンモニアを含んでいる。他の実施形態において、減少したアンモニア含有煙道ガス流１９０は、アンモニア含有煙道ガス流１７０中のアンモニアの水準と比較して、少なくとも約７５パーセント（７５％）未満のアンモニアを含んでいる。さらなる実施形態において、減少したアンモニア含有煙道ガス流１９０は、アンモニア含有煙道ガス流１７０中のアンモニアの水準と比較して、少なくとも約８０パーセント（８０％）未満のアンモニアを含んでいる。他の実施形態において、減少したアンモニア含有煙道ガス流１９０は、アンモニア含有煙道ガス流１７０中のアンモニアの水準と比較して、少なくとも約８５パーセント（８５％）未満のアンモニアを含んでいる。減少したアンモニア含有煙道ガス流１９０中のアンモニアの水準は、アンモニア含有煙道ガス流１７０中のアンモニアの水準よりも、約９０パーセント（９０％）、約９５パーセント（９５％）、約９９パーセント（９９％）または、約９９．５パーセント（９９．５％）下回っていてもよいことが検討されている。
【００４４】
煙道ガス中のアンモニアの量を減らすのに適切な液体１８７の流量は、システム間で変動する。一実施形態において、流量は、煙道ガス中のアンモニアの量を、平衡濃度に近い量であって、典型的には煙道ガス流中２００／１００００００部（２００ｐｐｍ）未満に減らすのに適している。他の実施形態において、流量は、約２０００／１００００００部（２０００ｐｐｍ）から約７０／１００００００部〜約１００／１００００００部（７０〜１００ｐｐｍ）の間まで、煙道ガス中のアンモニアの量を減らすのに適している。他の実施形態において、液体１８７の流量は、煙道ガスの１０００立方フィート／分（１０００ｃｆｍ）あたり、約１．８リットル／分（１．８ｌｐｍ、または約０．５ガロン／分）〜約７．５リットル／分（７．５ｌｐｍ、または約２ガロン／分）の間である。
【００４５】
図３にも示されているが、液体１８７は、洗浄容器１８０の底部に流れ落ち、そこからアンモニア−リッチの液体１９２として除去される。図３に示されているように、一実施形態において、アンモニア−リッチの液体１９２の一部は、液体１８７として洗浄容器１８０へ再利用され、アンモニア−リッチの液体の一部は、（図１に示されている）ストリップ塔１９４に送られる。例えば、アンモニア−リッチの液体１９２の一部が熱交換器１８９中で冷却され、液体１８７ｂとして第二の吸収段１８１ｂへ再利用される。図示されていないが、アンモニア−リッチの液体１９２の一部は、洗浄容器１８０の底部から液体１８７ａとして第一の吸収段１８１ａへ再利用されていてもよいことが検討されている。さらに、図示されていないが、アンモニア−リッチの液体１９２の全量が、ストリップ塔１９４へ送られ、その後、液体１８７ａとして洗浄容器１８０へ返送されていてもよいことが検討されている。
【００４６】
図３にも示されているが、ストリップ塔１９４へ送られるアンモニア−リッチの液体１９２の一部は、液体１８７ａを形成するために再生され、該液体１８７ａは、第一の吸収段１８１ａ中のスプレーヘッドシステム１８６を介して導入される。ストリップ塔１９４において、アンモニア、ならびに他の汚染物質、例えばＣＯ２は、液体１８７ａを形成するためアンモニア−リッチの液体１９２から除去され、その際、該液体１８７ａは、水、または例えばアンモニアの微量な汚染物質を有する水であってもよい。この態様に導入される場合、洗浄容器１８０の底部から再利用されなかったものは、「清浄な液体」であるため、第一の吸収段１８１ａに導入される液体１８７ａは、「貫流式液体」として称される。
【００４７】
一実施形態において、ストリップ塔１９４は、洗浄容器１８０に導入される液体１８７を形成するために、アンモニア−リッチの液体１９２から、アンモニアならびに他の汚染物質を除去するための流れを利用する。しかしながら、ストリップ塔１９４は、アンモニア−リッチの液体１９２からアンモニアおよび他の汚染物質を除去するために、他のテクノロジーまたは技術を利用してもよい。一実施形態において、ストリップ塔１９４は、ストリップ塔において利用される流の温度を低下させるため、真空状態で稼動させてもよい。
【００４８】
図１には示されていないが、アンモニア−リッチの液体１９２から除去されるアンモニアは、システム１００内で再利用されていてもよいことが検討されている。例えば、アンモニアは、アンモニア処理した溶液またはスラリー１５０として吸収システム１３０に導入されていてもよい。しかしながら、アンモニアは、システム１００の内部および外部の他の場所で利用されていてもよいことが検討されている。
【００４９】
外界に放出されるアンモニアの量は、洗浄容器１８０を通じて、アンモニア含有煙道ガス流を通すことによって減少または実質的に無くさせる。異なる吸収段１８１へ導入される液体１８７、例えば、第一の吸収段１８１ａに導入される液体１８７ａおよび第二の吸収段１８１ｂに導入される液体１８７ｂの量は、連続的にあるいは予め決められた期間のいずれかでオペレータによってある程度の範囲に制御させることができ、例えば、洗浄容器に導入される煙道ガスの量または流量、システム１００からの排出物内で測定された汚染物質の水準などに依存している。システム内で使用される水の量の制御能は、資源の節約を促し、かつ稼動費用を減少させることができる。
【００５０】
図４は、煙道ガス流中に存在するＣＯ２の量を減少するためのシステム２００を図示している。システム２００は、図１に示されている、システム１００の特徴を含んでいてもよく、同様のエレメントは、２つの図中において同様に番号付けされている。システム２００において、イオン溶液は、例えば、水およびアンモニウムイオン、炭酸水素イオン、炭酸イオン、および／またはカルバミン酸イオンを含んでいてもよく、システム２００は、アンモニア系を冷却し得る。また、イオン溶液は、アミンであってもよいことが検討されている。さらに、イオン性溶液は、酵素（例えば、炭酸脱水酵素）またはアミン（例えば、ピペラジン）のいずれかによって、助長されていてもよいことが検討されている。
【００５１】
システム２００において、２０４で示される、吸収装置１３２（および／または１３４）からのＣＯ２リッチ流１５２の第一の部分は、熱交換器１６６中で加熱された後に再生器１６０に供給され、一方、２０２で示される、ＣＯ２リッチ流１５２の第二の部分は、熱交換器１６６を迂回して再生器１６０に直接供給される。部分２０２は、熱交換器１６６を迂回するため、熱交換器１６６を介して通るＣＯ２リッチ流１５２の量は、図１における設計と比較して低減される。熱交換器１６６を通じて流れるＣＯ２リッチ流１５２の量における減少は、流２０２の温度と比べて流２０４の増大された温度をもたらす。高められた温度は、再生器１６０に達する前にＣＯ２リッチ流１５２から放出される予定のＣＯ２の量を増大し得る。流２０４よりも冷たい流２０２は、再生器１６０の頂部付近で導入され、その際、ＣＯ２は圧縮機２０８に放出されるが、一方、相対的により熱い流２０４は、再生器１６０の底部近くに導入される。この設計は、再生器の底部付近で上昇した温度を助長し、その際、リボイラー２０６は熱を供給してＣＯ２リッチ流を再生し、それ故、リボイラーの熱負荷が低減される。
【００５２】
図５には、煙道ガス流中に存在するＣＯ２の量を減らすためのシステム３００が図示されており、実質的に図４のシステム２００と類似しており、同様に番号付けされた同様のエレメントを有している。システム３００は、フラッシュドラム（ガス／液体分離器）３０１を含んでおり、ＣＯ２リッチ流２０４の液体部から気化させたＣＯ２ガスを分離する。３０２で示される、ＣＯ２ガス流は、圧縮機３０４に供給され、該圧縮機は、ＣＯ２ガス流３０２を圧縮して再生器１６０内の圧力を上回る圧力にする（例えば、約１０ｂａｒから約２１ｂａｒに）。圧縮機３０４に基づき温度が増大するＣＯ２ガス流３０２は、再生器の底部付近に導入され、その際、再生器１６０の底部で集積されたＣＯ２リッチ吸収性物質が熱せられる。
【００５３】
流２０４の液体部は、流３０６としてフラッシュドラム３０１を出て、熱交換器３０８に導入され、その際、流２０４は、再生器１６０に導入される前にＣＯ２リーン流１５０により熱せられる。流３０２は、流３０６および２００よりも相対的に熱いこと、かつ流３０６は、流２００よりも相対的に熱いことは予期し得るだろう。結果として、この設計は、再生器１６０の底部付近での増大された温度をさらに助長し、その際、リボイラー２０６は、熱を供給してＣＯ２リッチ流を再生し、それ故、リボイラーの熱負荷が低減される。熱交換器１６６および熱交換器３０８からの熱、ならびに圧縮機３０４によって付与された熱の使用は、システム３００の所内動力において７〜８％ポイントまで減らす。
【００５４】
図６には、煙道ガス流中に存在するＣＯ２の量を減らすためのシステム４００が図示されており、実質的に図５のシステム３００と類似しており、同様に番号付けされた同様のエレメントを有している。システム４００は、ストリップ塔１９４（図１）から除去された過熱されたＣＯ２蒸気を圧縮機３０４へ供給し、流３０２に加えて、再生器１６０の底部に供給される圧縮された流の温度をさらに増大させる。
【００５５】
「第一」、「第二」などの文言は、ここではいかなる順序、数、または重要度を意味するものではなく、１つのエレメントを他のエレメントと区別するために使用されている。個数が指定されていない文言は、ここでは、数の特定を意味しているのではなく、少なくとも１つの照合される項目の存在を意味する。
【００５６】
本発明は、様々な例示された実施形態に関して記載されているが、当業者であれば、本発明の範囲から外れない範囲において、様々な変更が可能であり、かつ同等のものをエレメントとして置き換えることも可能であることは理解できるだろう。さらに、多くの修正が、特定の状況または材料を、本発明の必須の範囲から外れない範囲において、本発明の教示に適合され得る。したがって、本発明は、この発明を実施するために考慮されたベストモードとして開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、請求項に記載された範囲内に入る全ての実施形態を含み得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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