(57)【要約】残留汚染物濃度をほぼゼロとし、続いて、CO2を捕捉する燃焼ガスの超清浄化を提供する。直接接触冷却及び冷水によるガスのスクラビングによって、残留汚染物の高除去率を達成する。燃焼ガスの温度を０−２０℃に下げて、最大の凝縮及びガス清浄化作用を達成する。NH3−CO2−H2Oシステムにおけるアンモニア処理溶液又はスラリーを使用するCO2吸収装置(134)において、冷却された清浄な煙道ガスからCO2を捕捉する。当該吸収装置を０−２０℃にて作動させる。吸収装置からのCO2富有溶液の圧力及び温度を上昇させることによって再生を行う。CO2蒸気圧は高く、低濃度のNH3及び水蒸気を含有する加圧CO2ストリームが生成される。高圧CO2ストリームを冷却及び洗浄して、ガスからアンモニア及び水分を回収する。
2008508099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染燃焼ガスを超清浄化するためのシステムであって、
（ａ）ガスストリームを冷却して、前記ガスストリームから水を凝縮させ、かつ前記ガスストリームから汚染物を捕捉及び除去するために、1以上の直接かつ湿式の冷却ステージを持つ冷却サブシステム；
（ｂ）アンモニア処理溶液又はスラリーを使用することによって、前記の冷却されたガスストリームからCO2を吸収するために、1以上のCO2吸収ステージを持つ吸収サブステージ；及び
（ｃ）前記の吸収されかつアンモニアと化合したCO2からCO2を分離するために、1以上のCO2再生ステージを持つ再生サブシステム
を包含することを特徴とする、汚染燃焼ガスの超清浄化システム。
【請求項２】
冷却サブスシステムが、ガスストリームを約０−２０℃に冷却する、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
冷却サブスシステムが、ガスストリームを約０−１０℃に冷却する、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
CO2を、CO2希薄NH3−CO2−H2O溶液又はスラリーにて吸収する、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
CO2希薄溶液又はスラリーが、１.５−４.０の範囲のモル比NH3/CO2を有する、請求項４記載のシステム。
【請求項６】
CO2希薄溶液又はスラリーが、１.５−３.０の範囲のモル比NH3/CO2を有する、請求項４記載のシステム。
【請求項７】
吸収サブシステムが、０−２０℃の範囲の温度で作動する、請求項１記載のシステム。
【請求項８】
吸収サブシステムが、０−１０℃の範囲の温度で作動する、請求項１記載のシステム。
【請求項９】
吸収サブシステムが、CO2富有NH3−CO2−H2O溶液を生成する、請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
CO2富有溶液が、１.０−２.０の範囲のモル比NH3/CO2を有する、請求項９記載のシステム。
【請求項１１】
CO2富有溶液が、１.０−１.５の範囲のモル比NH3/CO2を有する、請求項９記載のシステム。
【請求項１２】
再生サブシステムが、５０−200℃の範囲の温度で作動する、請求項１記載のシステム。
【請求項１３】
再生サブシステムが、100−150℃の範囲の温度で作動する、請求項１記載のシステム。
【請求項１４】
再生サブシステムが、３０−2000 psiの範囲の圧力で作動する、請求項１記載のシステム。
【請求項１５】
再生サブシステムが、150−400 psiの範囲の圧力で作動する、請求項１記載のシステム。
【請求項１６】
汚染燃焼ガスを超清浄化する方法であって、
（ａ）1以上の直接かつ湿式の冷却ステージにてガスストリームを冷却して、前記ガスストリームから水を凝縮させ、かつ前記ガスストリームから汚染物を捕捉及び除去する工程；
（ｂ）1以上のCO2吸収ステージにて、アンモニア処理溶液又はスラリーを使用して、前記の冷却されたガスストリームからCO2を吸収する工程；及び
（ｃ）1以上のCO2再生ステージにて、前記の吸収されかつアンモニアと化合したCO2からCO2を分離する工程；
を包含することを特徴とする、汚染燃焼ガスの超清浄化法。
【請求項１７】
冷却工程を、０−２０℃の範囲の温度で行う、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
冷却工程を、０−１０℃の範囲の温度で行う、請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
CO2を、CO2希薄NH3−CO2−H2O溶液又はスラリーにて吸収する、請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
CO2希薄溶液又はスラリーが、１.５−４.０の範囲のモル比NH3/CO2を有する、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
CO2希薄溶液が、１.５−３.０の範囲のモル比NH3/CO2を有する、請求項１９記載の方法。
【請求項２２】
NH3−CO2−H2O溶液又はスラリー中の化学種が、水に溶解した形である、請求項１９記載の方法。
【請求項２３】
NH3−CO2−H2O溶液又はスラリー中の化学種を、炭酸アンモニウム（(NH4)2CO3）、及び炭酸水素アンモニウム（NH4HCO3）の塩を有する溶解又は懸濁化固体を含有するように濃縮する、請求項１６記載の方法。
【請求項２４】
吸収工程を、０−２０℃の範囲の温度で行う、請求項１６記載の方法。
【請求項２５】
吸収工程を、０−１０℃の範囲の温度で行う、請求項１６記載の方法。
【請求項２６】
吸収工程が、CO2富有NH3−CO2−H2O溶液を生成する、請求項１６記載の方法。
【請求項２７】
CO2富有溶液が、１.０−２.０の範囲のモル比NH3/CO2を有する、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
CO2富有溶液が、１.０−１.５の範囲のモル比NH3/CO2を有する、請求項２６記載の方法。
【請求項２９】
再生工程を、５０−200℃の範囲の温度で行う、請求項１６載の方法。
【請求項３０】
再生工程を、100−150℃の範囲の温度で行う、請求項１６記載の方法。
【請求項３１】
再生工程を、３０−2000 psiの範囲の圧力で行う、請求項１６記載の方法。
【請求項３２】
再生工程を、150−400 psiの範囲の圧力で行う、請求項１６載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、CO2の捕捉及び再生を伴う燃焼ガスの超清浄化のためのシステム及び方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
今日、世界で使用されるエネルギーの多くは、炭素及び水素を含有する燃料、例えば、石炭、石油及び天然ガスの燃焼によるものである。炭素及び水素に加えて、これらの燃料は、酸素、水分及び汚染物、例えば、灰分、イオウ、窒素化合物、塩素、水銀及び他の微量元素を含有する。燃焼の間に放出される汚染物の有害な作用についての認識が、発電所、精油所、及び他の産業プロセスからの放出に関する厳しい制限の引き金になっている。汚染物の放出ほぼゼロを達成し、CO2の放出を低減させるため、このようなプラントのオペレーターに対して、ますます圧力がかかっている。
【０００３】
従来技術では、燃焼ガスからの汚染物の放出を低減することを目的とする各種のプロセス及び技術が教示されている。粒状物質を捕捉するためには、代表的には、バグハウス、電気集塵装置及び湿式スクラバーが使用されており、酸化イオウ、HCl及びHFの放出を低減するためには、各種の化学的プロセスが使用されており、NOxの放出を低減するためには、NOx低減プロセスが使用され、燃焼ガスから水銀又は他の微量元素を捕捉するためのプロセスが開発されつつある。
【０００４】
ここ２０−３０年間で重大な進歩がなされ、今日のプラントは、過去のものよりもより清浄であり、環境に対して安全である。しかし、粒状物質、特に細かい、２.５μ以下のサイズの粒状物（PM2.5）、酸化イオウ、酸ミスト及び水銀は、低濃度であっても、ヒトの健康に対して有害であり、制御が必要であることが認識されるようになっている。
【０００５】
残留放出物の制御は、現在でも、課題であり、現存する技術では、有害な汚染物の最後の数％を捕捉するためのコストが非常に高い。
【０００６】
加えて、ここ数年では、大気中におけるCO2（温暖化ガスである）の蓄積に関する関心が増大している。大気中のCO2濃度の迅速な増大は、燃料、例えば、石炭、石油及びガスの増大する使用（毎年、何十億トンものCO2を大気中に放出する）によるものである。
【０００７】
CO2の放出の低減は、エネルギーの利用効率を改善すること、低炭素濃度燃料に切り替えること、又は代替の、CO2中性エネルギー源を使用することによって達成される。しかし、エネルギー技術における重要なブレークスルーがなければ、CO2放出燃料は、今後も、主要なエネルギー源であり続けるであろう。その結果、地球の温暖化の傾向を逆転させるために、CO2を捕捉及び分離するための低コストで、エネルギー消費の少ないプロセスが必要である。
【０００８】
CO2を捕捉するための当分野における技術の現状は、汚れた、低圧、低CO2濃度の、酸素を含有するガスについての操作には適していない。一般的に利用できるCO2捕捉技術は、エネルギー大量消費性であり、高コストである。仮に適用されたとしても、エネルギー利用コストの上に、されに重い対価を積み重ねるものであろう。
【０００９】
燃焼後CO2捕捉に関して現在利用できる好適なプロセスは、CO2と反応させるために、モノエタノールアミン（MEA）又は類似のアミンを使用するアミンプロセスである。MEAプロセスは、高捕捉率を達成でき、金属イオン封鎖用の濃縮CO2ストリームを生成できる。しかし、この方法は、下記の事項を含むいくつかの課題を有している：
‐MEA剤は高価であり、酸素及びCO2雰囲気において劣化する。
‐MEAは腐食性であり、比較的希薄な性状でのみ使用される。
‐MEAとCO2との反応は、高度に発熱性である。
‐再生がエネルギー大量消費性である。
‐プロセスが熱及び補助電力の大量消費性である。
【００１０】
アミンプロセス及びシステムのコストは非常に高く、CO2を捕捉するためにアミンシステムを備えた発電設備のネットの電力アウトプットは非常に低減される。
【００１１】
CO2の放出を含むすべての放出がほぼゼロである燃料のクリーン燃焼を達成するためには、低コスト、低エネルギープロセスに関して、
‐残留汚染物を捕捉する、
‐CO2を捕捉し、金属イオン封鎖用に濃縮及び高圧形でCO2を放出する、
との要求がある。
【００１２】
従って、当分野では、現在の課題及び短所を克服するために、新たなシステム及び方法を開発することが前進であると考えられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、一般的な空気汚染制御システムの下流で、燃焼ガスから、残留物、例えば、SO2、SO3、HCl、HF及び粒状物質（PM2.5を含む）の放出を、効果的にかつコスト的にも有効に低減するための一体的方法及びシステムに関する。さらに、本発明のシステムは、CO2を濃縮された形及び高圧で捕捉及び金属イオン封鎖に送給することによって、CO2の放出を低減させる。本発明の目的は、比較的簡単であり、低コストの薬剤を利用でき、新たな廃棄ストリームを発生させず、最も重要なこととして、低コスト及び低エネルギー消費であるプロセスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、湿式の方法及びシステムに関するものであり、これによって、一般的な空気汚染制御装置及びシステムの下流で、飽和燃焼ガスを、その周囲飽和温度よりもはるかに低い温度に冷却する。冷却を、専用の容器において冷水との直接接触によって達成する。ガスと液との直接接触（飽和ガスからの水分の大量凝縮との組合せ）は、非常に有効な湿式スクラバーである。任意に、ガス中の酸性化学種の捕捉を増大させるために、直接接触冷却器に、アルカリ性物質、例えば、炭酸ナトリウム又はアンモニウムを添加できる。低温への直接冷却は、１以上の冷却ステージで達成される。直接接触冷却器からの連続流出は、直接接触冷却器における、捕捉された汚染物の蓄積を防止する。
【００１５】
好適な１具体例では、冷却された水は、有効な機械的蒸気圧縮によって、０‐２０℃、又は０‐１０℃の範囲の低温に、さらに冷却を行う冷却塔（ここで、水自体が冷媒として使用される）において発生される。
【００１６】
本発明によれば、ガスの冷却は、実質的に、その水分含量を低減させる。冷却された低水分含量のガスは、比較的小さい容積及び比較的高いCO2含量を有し、これにより、CO2の有効な捕捉を容易かつ低コストのものとする。
【００１７】
本発明は、さらに、物質移動及び燃焼ガスからのガス状CO2のCO2希薄アンモニア処理溶液との反応（CO2富有アンモニア処理溶液を生成する）を包含する。本発明によれば、吸収反応は、ほぼ大気圧及び低温、好ましくは、０−２０℃又は０−１０℃の範囲の温度で作動されるCO2吸収器において行われる。低温は、CO2の溶液への物質移動を増大させ、一方、アンモニアの蒸気圧を実質的に低減させ、そのガスストリームへの蒸発を防止する。要求される捕捉効率に応じて、１又はそれ以上のCO2吸収ステージが使用される。
【００１８】
さらに、本発明によれば、CO2吸収器からのCO2富有溶液の圧力は、高圧ポンプによって、３０−2000 psiの範囲に上昇され、５０−200℃の範囲の温度、好ましくは、100−150℃の範囲の温度に加熱される。上記の条件下では、CO2は溶液から分離し、比較的清浄かつ高圧のガスストリームとなる。高圧CO2ガスストリームは、低濃度のアンモニア及び水蒸気を含有し、これらは、CO2ガスストリームの冷洗浄によって回収される。
【００１９】
再生反応は吸熱性である。しかし、反応の熱は低く、プロセスの全体的な熱消費は比較的小さい。さらに、高圧再生は、アンモニア及び水の蒸発を最少とし、これによって、プロセスで消費されるエネルギーを最少とする。また、プラントの全体効率に対するCO2捕捉の影響をさらに低減させるため、CO2の再生に、低グレードの熱が使用される。CO2を捕捉するために吸収器において使用されるCO2希薄溶液は、約１.５−４.０の範囲、好ましくは、１.５−３.０の範囲のモルNH3/CO2比を有する。再生のために送給されるCO2富有溶液は、１.０−２.０の範囲、好ましくは、１.０−１.５の範囲のモル比NH3/CO2を有する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、燃焼ガスからの残留汚染物の高効率、低コスト捕捉と共に、CO2の高効率、低コスト捕捉及び再生の利点を有する。低温吸収及び高圧再生は、プロセス及びシステムの効果的な作動に重要である。簡単で、低コストで及び有効なシステムは、他の清浄化及びCO2捕捉法を越える顕著な利点を有し、汚染物の発生ほぼゼロの目的を達成するための現実的な進歩である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の上記の及び他の利点は、添付図面を参照して示す下記の記載から明白にあるであろう。
【００２２】
本発明によれば、ガスストリームから大部分の汚染物（CO2を含む）除去するためのプロセス及びシステムが提供される。これらのガスは、代表的には、石炭、液体燃料、ガス状燃料及び有機廃棄物の燃焼又はガス化によるものである。汚染物としては、例えば、SO2、SO3、HCl、HF、CO2、粒状物質（PM2.5を含む）、水銀及び他の揮発性物質の残渣が含まれる。汚染物の高除去効率は、ガスの飽和及びその断熱飽和温度以下、好ましくは、０−２０℃、又はできれば０−１０℃への効果的な冷却によって達成される。微細粒子及び酸ミストは、水の凝縮のための核サイトである。このように、実質的にすべての微細粒子及び酸ミストが、ガスストリームから除去される。低温は、SO2、SO3、HCl、HF、水銀及び他の揮発性物質の低蒸気圧雰囲気を創生し、さらに、これら物質は冷水中に凝集する。
【００２３】
煙道ガスの冷却は、CO2のCO2希薄アンモニア処理溶液又はスラリーへの効果的な捕捉を可能にする。CO2の吸収は、低温、好ましくは、０−２０℃又は０−１０℃で行われる。吸着剤は、溶液又はスラリーの温度及び圧力を、それぞれ、５０−200℃の範囲及び３０−2000 psiに上昇させることによって再生される。吸収の際の低温及び再生の際の高圧のため、CO2の高捕捉率、低エネルギー消費及び蒸発による低アンモニア損失が達成される。
【００２４】
CO2の吸収は、水性NH3−CO2−H2Oシステムにおいて生ずる。システムにおいて、アンモニアはアンモニウムイオンHN4+の形又は溶解分子NH3の形で存在しうる。CO2は、炭酸イオン（CO32-）、炭酸水素イオン（HCO3-）の形で、又は溶解分子CO2の形で存在しうる。溶液のCO2吸収能力及び存在する化学種の形は、アンモニア濃度、モル比NH3/CO2及び温度及び圧力に左右される。
【００２５】
HN3/CO2の高モル比は、アンモニアの蒸気圧を増大させ、蒸発によるアンモニアのロスを生ずる。NH3/CO2の低モル比は、CO2の蒸気圧を増大させ、その捕捉効率を低減させる。吸収に関するNH3/CO2の最適モル比は、１.０−４.０の範囲、好ましくは、１.５−３.０の範囲である。高温はアンモニア及びCO2の両方の蒸気圧を増大させる。その結果、吸収器は最低の実用温度、好ましくは、０−２０℃の温度範囲、又はできれば、０−１０℃の温度範囲で作動されなければならない。
【００２６】
高濃度及びより低い温度では、溶解限度に達し、固体粒子が沈殿する。これらの固体粒子は、代表的には、高NH3/CO2比については、炭酸アンモニウム（(NH4)2CO3）の形であり、低NH3/CO2比については、炭酸水素アンモニウム（NH4HCO3）の形である。
【００２７】
低温スラリーに関する物質移動及び吸収反応は下記のとおりである：
CO2（ガス）→  CO2（水溶液）
CO2（水溶液）＋  H2O  →  H+ ＋ HCO3-
(NH4)2CO3（固体）  →  ２NH4+ ＋ CO32-
H+ ＋ CO32-  →  HCO3-
HCO3- ＋ NH4+  →  NH4HCO3（固体）
上記反応において、ガスから捕捉されたCO2は、炭酸アンモニウムを炭酸水素アンモニウムに転化する。上記反応は可逆性であり、CO2は、高温において、液相からストリップされる。
【００２８】
操作条件に応じて、下記のような、不要の副反応が生ずる：
NH4+ ＋ CO32-  →  NH3（ガス）＋ HCO3-
NH4+ ＋ HCO3-  →  NH3（ガス）＋CO2（ガス）＋H2O
上記反応により、ガス相へのNH3の放出が生ずる。吸収器におけるより低い温度及びより低いNH3/CO2比は、これら不要の反応を抑制する。しかし、再生の間及び高温では、ガス状のアンモニアが形成される。液相からアンモニアが消失することを防止するため（及び他の理由により）、再生器は、高圧及び溶液におけるアンモニアの溶解度が非常に高く、ガス状アンモニアの放出が非常に低い条件下で作動されるようになっている。
【００２９】
図１は、ガスの清浄化及び冷却、CO2のCO2希薄アンモニア処理溶液への吸収及びCO2富有溶液からのCO2の再生を包含する一体的プロセスの概略図である。ストリーム102は、残留汚染物、CO2及び不活性ガス種を含有する燃焼又は工業プロセスからのガスストリームである。ガスのCO2濃度は、代表的には、石炭燃焼については１０−１５％であり、天然ガス燃焼については３−４％である。サブシステム130は、一連の一般的な空気汚染制御プロセス（ガス源に応じて、粒状物質捕集器、NOx及びSO2コントロール、酸ミスト捕捉装置等を包含しうる）である。システムで集められた汚染物は、ストリーム112に排出される。一般的な清浄化装置の下流のストリーム104は、一般的なシステムによって集められなかった残留汚染物を含有する。このストリームは、代表的には、飽和された水であり、４０−７０℃の温度範囲である。サブシステム132は、１以上の一連の直接接触冷却器（DOC）であり、ここで、ガスを洗浄及びスクラブし、残留汚染物を捕捉し、水分含量を低下させるために、冷却塔及びチラー（図示していない）において発生された冷水が使用される。ストリーム114は、捕捉されたすべての残留汚染物を排出するためのサブシステム132からの排出液である。
【００３０】
ストリーム106は、CO2吸収器におけるCO2の捕捉に適する冷却ガスである。サブシステム134はCO2吸収器を表し、要求される除去効率及びプラントの操作条件に応じて一連の吸収ステージを包含する。低CO2含量を持つ清浄なガスであるストリーム108が大気中に放出される。ストリーム124は、再生器であるサブシステム136からの冷却CO2希薄アンモニア溶液である（吸収器においてCO2を吸収するために、吸収剤として使用される）。得られたストリーム120は、再生のために送給されるCO2富有アンモニア処理溶液である。
【００３１】
再生器であるサブシステム136は、高圧及び高温で作動され、シングル又は一連の再生反応器でなる。再生器に供給されるアンモニア処理溶液の圧力は、CO2富有及び高圧のストリーム122を生ずるように、高圧ポンプ138を使用することによって上昇される。代表的には、ストリーム122の圧力は、CO2の早過ぎる蒸発を防止するため、再生器圧力よりも高い５０−2500 psiの範囲である。加熱器140においてストリーム126を加熱することによって、熱が再生器に提供される。再生器における高圧及び高温のため、高圧のガス状CO2であるストリーム110が放出される。高圧再生器が、主なコスト及びエネルギー的利点を有する。高圧CO2を発生させるために、高価な電力の代わりに、低品質熱エネルギーを使用する。
【００３２】
図２は、任意に、ガス中の残留熱を利用するための廃熱回収熱交換器240を包含する冷却及び清浄化サブシステムの概略図である。ストリーム202中の残留熱を、熱交換器240において、冷却媒体ストリーム220及び222へ熱を移動させることによって抽出できる。ついで、熱は、CO2再生のために下流側で使用される。
【００３３】
容器242は、断熱的にガスを冷却及び飽和するために使用される湿式直接接触スクラバーである。ガスが、例えば、石炭又は石油燃焼発電所からのガスのように、高濃度の酸化学種を含有する場合には、煙道ガスの脱硫のために、反応器242を使用する。酸吸収剤、例えば、石灰でなるストリーム226を容器242に添加し、例えば、石膏のような生成物でなるストリーム224を取り出す。補給用の水でなるストリーム227を、直接接触冷却器（DCC）244から容器242に添加する。補給用ストリームは、直接接触冷却器において集められたすべての汚染物を含有する。これらの汚染物は、排出ストリーム224にてシステムから除去される。石炭焚きボイラーにおけるガスストリーム202は、代表的には、100−200℃の範囲の温度であり、ガスストリーム204は、代表的には、８０−100℃の範囲の温度であり、ガスストリーム206は、代表的には、水飽和されており、４０−７０℃の温度範囲にある。
【００３４】
図２では、直接接触冷却及び清浄化の２つのステージ、すなわち、容器244及び246が図示されている。直接接触冷却器の実際の数は、それより多くてもよく、資本コスト、エネルギー効率及び清浄化効率に関する要求の最適化に左右される。
【００３５】
ガスストリーム206を、DCC 244において、正に、ストリーム230の冷却水温度に冷却する。冷却水でなるストリーム230の温度は、周囲の条件及び冷却塔250の作動及びプロセス条件に左右される。冷却塔250は、周囲温度よりもわずかに低い又はわずかに高い温度を持つ湿式タイプのもの、又は周囲温度よりも高い温度を持つドライタイプのものである。周囲空気でなるストリーム212は、システムのための熱シンクを提供し、熱はストリーム214（水ストリーム228から熱を吸収する）において拒絶される。得られた冷却された水ストリーム230は、代表的には、２５−４０℃の範囲の温度であり、得られたDCC 244からの冷却された燃焼ガスストリームは、約１−３℃高い温度である。捕捉された酸性化学種を中和するため、例えば、炭酸アンモニウム又はナトリウムのようなアルカリ性物質がDCC 244に添加される。アルカリ性物質は、補給水でなるストリーム225において添加される。
【００３６】
より清浄な、より低温のストリーム208がDCC 246（冷却のために、より冷たい水でなるストリーム234が使用される点を除いて、DCC 244と同様である）流入する。ストリーム234は、チラー248（好ましくは、その冷媒として水を使用する機械的蒸気圧縮機である）によって冷却されたチルド水である。冷却水ストリーム234は０−３℃程度であり、その結果、DCC 246から出るストリーム210は、０−１０℃程度の温度又はそれよりも数度高い温度となる。ガスストリームから吸収された熱は、水ストリーム232を介してDCC 246から除去される。DCC 246では、さらに、凝縮及び汚染物の捕捉が生ずる。これらの汚染物は、システムから容器242に排出される（排出ストリームは図示されていない）。
【００３７】
図２に示す冷却及び清浄化サブシステムの生成物であるガスストリーム210は、より低い温度であり、低水分含量を有し、実質的に、粒状物質、酸性又は揮発性化学種を含有しない。
【００３８】
図３は、CO2捕捉及び再生サブシステムの概略図である。ストリーム302は、図２におけるストリーム210と同様に、清浄かつ冷却されたガスストリームである。このストリームはCO2吸収器350に流入し、ここで、CO2が、１.５−４.０、好ましくは、１.５−３.０の範囲のモル比NH3/CO2を有する、冷却されたCO2希薄溶液又はスラリーでなるストリーム324によって吸収される。吸収器の規格及び使用する吸収ステージの数に応じた、ストリーム302中のCO2の90％以上が捕捉されて、CO2枯渇ガスストリーム304が生成される。ストリーム304における残留アンモニアは、容器356において、冷水又は冷たい、わずかに酸性の溶液でなるストリーム338によって洗浄される。ストリーム338は、熱交換器368において冷却される。冷却、清浄化及びCO2の捕捉の結果、システムから排出されるガスストリーム306は、主に、窒素、酸素及び低濃度のCO2及びH2Oを含有する。
【００３９】
ストリーム324は、再生器からのCO2希薄溶液であり、この溶液は、再生式熱交換器354において、さらに、熱交換器362においてチルド水によって冷却される。この溶液は、吸収器350においてCO2を捕捉し、吸収器から、１.０−２.０の範囲のモル比NH3/CO2を持つ、好ましくは、１.０−１.５の範囲のモル比NH3/CO2を持つCO2富有ストリームでなるストリーム312として排出される。好適な１具体例では、ストリーム312は、溶解した又は懸濁した炭酸水素アンモニウムを高濃度で含有する。ストリーム312の一部は、任意に、吸収器に再循環され、一方、残余でなるストリーム314は、高圧ポンプ360によって加圧されて、高圧のアンモニア処理溶液ストリーム316を生成する。ストリーム316は、再生式熱交換器354において、再生器352の底部で排出されたストリーム320の一部でなる、再生器からの熱いCO2希薄ストリームでなるストリーム322と熱交換することによって加熱される。
【００４０】
再生式熱交換器354からのCO2富有ストリームでなるストリーム318は、さらに、ボイラーから又は他の源からの廃熱にて加熱される。このストリームは、１以上の再生ステージを有する再生器352に流入する。再生器には、さらに、熱交換器364（ストリーム330を加熱する）から熱が供給される。各種の源からシステムに供給された熱は、再生器の温度を、CO2ストリーム308の所望圧力及びコスト最適化条件に応じて、５０−150℃又はそれ以上に上昇させる。温度が高ければ高いほど、溶液から発生するCO2ストリーム308の圧力は高くなる。圧力が高ければ高いほど、ストリーム308のアンモニア及び水蒸気含量は低くなる。低温度及び高濃縮CO2ストリームを発生させるため、ストリーム308を、直接接触容器358において、熱交換器366からの冷水でなるストリーム336にて洗浄及び冷却する。容器358おける過剰の水及び捕捉されたNH3は、再生器352に戻され、一方、残余でなるストリーム334は、冷却され、洗浄チャンバーの容器358に再循環される。
【００４１】
本発明を、説明のためのいくつかの具体例に従って詳述したが、これら具体例は、いずれの態様においても、限定するためではなく、むしろ説明を目的とするものである。このように、本発明は、本明細書に含まれる記載から当業者によって想起される多数の変更が可能である。このようなすべての変更又は他の変更も、請求の範囲及びその均等物によって定義される本発明の範囲及び精神に包含されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】一般的な空気汚染制御システムの下流で、燃焼ガスから残留汚染物及びCO2を捕捉するための一体的システム（該システムは、ガス清浄化、CO2吸収及びCO2再生を包含する）の概略図である。
【図２】ガスの冷却及び残留汚染物の厳格な清浄化のためのサブシステムの概略図である。
【図３】CO2捕捉及び再生サブシステム（低温で作動するCO2吸収器及び中位の温度及び高温で作動するCO2再生器を包含する）の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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