(57)【要約】  アンモニア溶液を使用して、化石燃料発電プラントの脱硫済み水蒸気含有煙道ガスから二酸化炭素を除去すると共に、有用な水及び肥料の流れを生産する、主として暑い気候での使用を目的とするシステム及び方法が提供される。
2011502746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化石燃料発電プラントの脱硫済み水蒸気含有煙道ガスから二酸化炭素を除去するシステムであって、
（ａ）水冷却手段及び前記水冷却手段から冷却された循環される水を受け取るように接続された第１のガス冷却器を含む、煙道ガスを冷却し、これによって、煙道ガスから水を凝縮させる第１の煙道ガス冷却段階；
（ｂ）閉鎖回路内において第２の煙道ガス冷却器に接続された冷媒冷却手段を含み、これによって、第２の煙道ガス冷却器は冷媒冷却手段から再循環される冷媒を受け取る、さらに煙道ガスを冷却し、これによって、煙道ガスから水をさらに凝縮させる第２の煙道ガス冷却段階；
（ｃ）他の用途のために、第１及び第２の煙道ガス冷却段階からの凝縮された量に少なくとも等しい量の各水流を、別々に、システムから除去する流出手段；
（ｄ）冷却された脱水済み煙道ガスから二酸化炭素を吸収し、同伴するアンモニアを含む二酸化炭素除去済み煙道ガス流を生産するために、再循環されるアンモニアリッチ溶液を使用する二酸化炭素吸収段階；
（ｅ）二酸化炭素吸収段階から二酸化炭素含有アンモニアリッチ溶液を受け取り、アンモニアリッチ溶液を加熱して、吸収された二酸化炭素をアンモニアリッチ溶液から放出させることによって、同伴するアンモニアを含む二酸化炭素流を生産し、及び二酸化炭素除去済みアンモニアリッチ溶液を二酸化炭素吸収段階に再循環する二酸化炭素再生段階；
（ｆ）長期間の保存のために、システムから二酸化炭素流を除去する手段；
（ｇ）二酸化炭素吸収段階から二酸化炭素除去済み煙道ガス流を受け取り、濃硫酸アンモニウム溶液を生成するアンモニアと硫酸との反応によって、前記二酸化炭素除去済み煙道ガス流からアンモニアを除去し、及び清浄な二酸化炭素除去済み煙道ガス流を生産する硫酸洗浄段階；
（ｈ）他の用途のために、システムから濃硫酸アンモニウム溶液流を除去する流出手段；及び、
（ｉ）硫酸洗浄段階から清浄な煙道ガスを受け取り、大気中に送給する手段
を含んでなる、二酸化炭素除去システム。
【請求項２】
さらに、二酸化炭素吸収段階と硫酸洗浄段階との間に設置された、二酸化炭素除去済み煙道ガスから、同伴されたアンモニアの当初分を回収する水洗浄段階、及び回収したアンモニアを二酸化炭素吸収段階に再循環する手段を含んでなる、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
さらに、二酸化炭素再生手段の後に設置された、二酸化炭素がシステムから除去される前に、同伴されるアンモニアを二酸化炭素流から回収する水洗浄段階、及び回収されたアンモニアを二酸化炭素再生段階に再循環する手段を含んでなる、請求項１又は２記載のシステム。
【請求項４】
第１の煙道ガス冷却器が直接接触ガス冷却器である、請求項１‐３のいずれか１項記載のシステム。
【請求項５】
さらに、二酸化炭素再生段階において、第１の煙道ガス冷却器と水冷却手段との間で接続された熱交換器を含んでなり、第１の煙道ガス冷却器において煙道ガスによって加熱された再循環水を、該熱交換器を通過させて、二酸化炭素含有アンモニアリッチ溶液を加熱し、吸収された二酸化炭素を溶液から放出させる、請求項１‐４のいずれか１項記載のシステム。
【請求項６】
第１の煙道ガス冷却段階における水冷却手段が、再循環水を、（ａ）硫酸洗浄段階によって生産され、大気中に放出される前の清浄な煙道ガス又は（ｂ）環境冷媒に対して非接触熱交換関係に置く熱交換器である、請求項１‐５のいずれか１項記載のシステム。
【請求項７】
第１の煙道ガス冷却段階における水冷却手段が、再循環水を冷却するために清浄な煙道ガス流又は大気を使用する乾式冷却塔である、請求項６項記載のシステム。
【請求項８】
第１の煙道ガス冷却段階における水冷却手段が、再循環水を海水に対して非接触熱交換関係に置く熱交換器である、請求項６項記載のシステム。
【請求項９】
第１の煙道ガス冷却段階における水冷却手段が、電力プラントからの熱によって稼動され、再循環水を冷却し、その熱を環境冷媒に排出するよう作動する吸収チラーである、請求項６項記載のシステム。
【請求項１０】
第２の煙道ガス冷却器が、循環水が通過する熱交換コイル群を含んでなるものである、請求項１‐９のいずれか１項記載のシステム。
【請求項１１】
第２の煙道ガス冷却段階における冷媒冷却手段が、冷媒が、煙道ガスとの熱交換によって蒸発され、環境冷媒との熱交換によって凝縮される冷却剤である機械的チラーである、請求項１‐１０のいずれか１項記載のシステム。
【請求項１２】
第２の煙道ガス冷却段階における冷媒却手段が、電力プラントからの熱によって稼動され、煙道ガスによって加熱された循環冷媒を冷却し、その熱を環境冷媒に排出するよう作動する吸収チラーである、請求項１‐１０のいずれか１項記載のシステム。
【請求項１３】
環境冷媒が海水又は大気である請求項１１又は１２記載のシステム。
【請求項１４】
化石燃料発電プラントの脱硫済み水蒸気含有煙道ガスから二酸化炭素を除去する方法であって、
（ａ）第１の煙道ガス冷却段階において、煙道ガスを冷却し、煙道ガスから水を凝縮させる工程；
（ｂ）第２の煙道ガス冷却段階において、煙道ガスをさらに冷却し、煙道ガスから水をさらに凝縮させる工程；
（ｃ）第１及び第２の煙道ガス冷却段階から、水を、別々に、各水流として流出させ、各水流の流量は第１及び第２の煙道ガス冷却段階から凝縮された各量に少なくとも等しいものである工程；
（ｄ）冷却された脱水済み煙道ガスから二酸化炭素をアンモニアリッチ溶液に吸収し、及び同伴するアンモニアを含む二酸化炭素除去済み煙道ガス流を生産する工程；
（ｅ）アンモニアリッチ溶液を加熱し、及び同伴するアンモニアを含む放出二酸化炭素流を生産する工程；
（ｆ）他の二酸化炭素吸収での使用のために、二酸化炭素除去済みアンモニアリッチ溶液を再循環する工程；
（ｇ）長期間の保存のために、システムから二酸化炭素流を除去する工程；
（ｈ）二酸化炭素除去済み煙道ガス流から、この煙道ガス流を硫酸洗浄段階においてスクラビングすることによって、同伴するアンモニアを除去し、及び清浄な二酸化炭素除去済み煙道ガスを生産し、同時に、アンモニアを硫酸と結合させることによって濃硫酸アンモニウム溶液を生成する工程；
（ｉ）他の用途のため、濃硫酸アンモニウム溶液流を硫酸洗浄段階から流出する工程；及び
（ｊ）清浄な煙道ガスを大気中に排出する工程
を包含してなる、二酸化炭素の除去法。
【請求項１５】
硫酸洗浄段階の後の水洗浄段階において、二酸化炭素除去済み煙道ガスをスクラビングすることによって、前記煙道ガスから、同伴するアンモニアの当初分を回収し、回収したアンモニアをアンモニアリッチ溶液に再循環する工程を含んでなる、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
二酸化炭素をプロセスから除去する前の水洗浄段階において、二酸化炭素流をスクラビングすることによって、前記二酸化炭素流から、同伴するアンモニアの当初分を回収し、回収したアンモニアをアンモニアリッチ溶液に再循環する工程を含んでなる、請求項１４又は１５記載の方法。
【請求項１７】
さらに、第１の煙道ガス冷却段階において、煙道ガスから除去された熱を使用して、アンモニアリッチ溶液から吸収された二酸化炭素を放出させる工程を含んでなる、請求項１４‐１６のいずれか１項記載の方法
【請求項１８】
第１の煙道ガス冷却段階において、清浄な二酸化炭素除去済み煙道ガスを使用して、煙道ガスから熱を除去し、これによって、清浄な二酸化炭素除去済み煙道ガス流を、大気中に排出する前に加熱する、請求項１４‐１７のいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
第１及び／又は第２の煙道ガス冷却段階において、煙道ガスから熱を除去するために、環境冷媒を使用する、請求項１４‐１７のいずれか１項記載の方法。
【請求項２０】
第２の煙道ガス冷却段階において煙道ガスから熱を除去するためにヒートポンプを使用し、熱を環境冷媒に排出する、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
第１及び／又は第２の煙道ガス冷却段階において、煙道ガスから熱を除去するために、吸収チラーを使用する、請求項１９項記載の方法
【請求項２２】
環境冷媒が海水又は大気である、請求項２０又は２１記載の方法。
【請求項２３】
煙道ガスが、ガス化石炭又は油を燃焼するガスタービン複合サイクル発電プラントによって発生されたものである、請求項１‐１３のいずれか１項記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は環境保護技術の分野に係り、特に、アンモニア系溶液又はスラリーによって、発電プラント煙道ガスから二酸化炭素を吸収するシステムを使用して、化石燃料発電プラントにおける炭素捕捉法を改善することに係る。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料発電プラントには、建設当初から又は後付装置として、二酸化炭素（CO2）捕捉装置が設置される。極近い将来において大規模での実用を保証する１つの技術は、発電プラントの煙道ガスからCO2を吸収するためにアンモニアリッチ溶液又はスラリーを使用する方法である。
【０００３】
例えば、国際特許出願公開WO 2006/022885（E. Gal）には、一般的な汚染制御装置、例えば、静電集塵器及び煙道ガス脱硫器の下流において、煙道ガスを冷却して、雰囲気飽和温度以下とし、冷水により湿式スクラビングして、一般的な装置によって除去されなかった残留汚染物を除去するチルドアンモニアタイプの方法が記載されている。この方法では、その後、浄化された煙道ガスを、ほぼ大気圧及び０−２０℃の範囲の低温において作動する１以上のCO2吸収器を通過させ、煙道ガス中のガス状CO2をアンモニア溶液と反応させている。CO2吸収器を通過させる前の冷却は、その水分含量及び容積を低減させるものであり、これにより、CO2濃度を増大させ、その捕捉をより効率的なものとする。さらに、吸収器におけるスクラッビング温度が比較的低いため、アンモニア溶液へのCO2の物質移動が促進されると共に、アンモニアの蒸気圧が低減され、このようにして、煙道ガス流へのその蒸発が防止される傾向となる。吸収器からのCO2リッチアンモニア溶液を、ついで、加圧及び加熱して、吸収されたCO2を、アンモニア濃度が低い比較的清浄な加圧CO2ガス流として放出し、このガス流を、さらに、冷式スクラッビング法によって回収する。これにより、アンモニア溶液はCO2希薄となり、他のCO2吸収処理に再循環される。一方、CO2ガス流を、貯蔵又は隔離のため、冷却及びさらに加圧する。方法のより完全な記載については、上述の国際公開パンフレットを参照されたい。
【０００４】
もちろん、炭素捕捉法は、大気中の温室効果ガス濃度の増大を原因とする気候変化の開始を減速させることを目的とするものである。しかし、多くの気候専門家は、いくつかの世界的な温暖化が既に生じており、少なくとも数十年間は続くであろうと認めている。世界的な温暖化による気候の変化の結果には、世界のいくつかの地域において増大している干ばつ、それに伴う水不足も含まれるであろう。さらに、農作物の収穫率を高めるための肥料の必要性が増大するであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明は、化石燃料発電プラントの脱硫済み水蒸気含有煙道ガスから二酸化炭素を除去すると共に、肥料及び水を生産するシステムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このシステムは、
（ａ）水冷却手段及び前記水冷却手段から冷却された循環される水を受け取るように接続された第１のガス冷却器を含む、煙道ガスを冷却し、これによって、煙道ガスから水を凝縮させる第１の煙道ガス冷却段階；
（ｂ）閉鎖回路内において第２の煙道ガス冷却器に接続された冷媒冷却手段を含み、これによって、第２の煙道ガス冷却器は冷媒冷却手段から再循環される冷媒を受け取る、さらに煙道ガスを冷却し、これによって、煙道ガスから水をさらに凝縮させる第２の煙道ガス冷却段階；
（ｃ）他の用途のために、第１及び第２の煙道ガス冷却段階からの凝縮された量に少なくとも等しい量の各水流を、別々に、システムから除去する流出手段；
（ｄ）冷却された脱水済み煙道ガスから二酸化炭素を吸収し、同伴するアンモニアを含む二酸化炭素除去済み煙道ガス流を生産するために、再循環されるアンモニアリッチ溶液を使用する二酸化炭素吸収段階；
（ｅ）二酸化炭素吸収段階から二酸化炭素含有アンモニアリッチ溶液を受け取り、アンモニアリッチ溶液を加熱して、吸収された二酸化炭素をアンモニアリッチ溶液から放出させることによって、同伴するアンモニアを含む二酸化炭素流を生産し、及び二酸化炭素除去済みアンモニアリッチ溶液を二酸化炭素吸収段階に再循環する二酸化炭素再生段階；
（ｆ）長期間の保存のために、システムから二酸化炭素流を除去する手段；
（ｇ）二酸化炭素吸収段階から二酸化炭素除去済み煙道ガス流を受け取り、濃硫酸アンモニウム溶液を生成するアンモニアと硫酸との反応によって、前記二酸化炭素除去済み煙道ガス流からアンモニアを除去し、及び清浄な二酸化炭素除去済み煙道ガス流を生産する硫酸洗浄段階；
（ｈ）他の用途のために、システムから濃硫酸アンモニウム溶液流を除去する流出手段；及び、
（ｉ）硫酸洗浄段階から清浄な煙道ガスを受け取り、大気中に送給する手段
を含んでなる。
【０００７】
場合によっては、二酸化炭素吸収段階と硫酸洗浄段階との間に水洗浄段階を設置して、二酸化炭素除去済み煙道ガス流からアンモニアの当初分を回収して、回収したアンモニアを二酸化炭素吸収段階におけるアンモニア処理溶液に再循環することが必要であるか、又は望ましい。水洗浄段階は、長期間の保存のために二酸化炭素をシステムから除去する前に、二酸化炭素流からアンモニアを回収し、回収したアンモニアを、二酸化炭素再生段階におけるアンモニア処理溶液に再循環するために、二酸化炭素再生工程の後にも設置され得る。
【０００８】
好ましくは、第１の煙道ガス冷却器は直接接触ガス冷却器である。有利には、第１の煙道ガス冷却器において煙道ガスによって加熱された再循環水を、二酸化炭素再生段階における熱交換器を通過させ、これによって、二酸化炭素含有アンモニアリッチ溶液を加熱し、吸収された二酸化炭素を前記溶液から放出させる。二酸化炭素再生段階を通過した後、再循環された水を、第１の煙道ガス冷却段階における水冷却手段を通過させる。
【０００９】
第１の煙道ガス冷却段階における水冷却手段は、再循環される水の損失を生じない方法によって、再循環される水を冷却するものでなければならない。このように、第１の煙道ガス冷却段階における水冷却手段は、再循環される水を、清浄な煙道ガス流が大気中に放出される前に硫酸洗浄段階によって生産される清浄な煙道ガス流、又は環境に存在する冷媒、例えば、海水又は大気のいずれかと、非接触熱交換関係に置くような熱交換器である。例えば、水冷却手段は、再循環される水を冷却するために、清浄な煙道ガス流又は大気を使用する乾式冷却塔である。あるいは、第１の煙道ガス冷却段階における水冷却手段は、発電プラントからの熱によってエネルギーが付与され、再循環される水を冷却するように作動し、このような与えられた熱を環境へ放出しない吸収チラーである。
【００１０】
再循環する水を、大気中に放出される前の清浄な煙道ガス流と非接触熱交換関係に置くことは、環境冷媒の加熱を回避できるため及び硫酸洗浄段階後の清浄な煙道ガス流の加熱が排気プルーム分散を助長するため、特に有利である。
【００１１】
第１の煙道ガス冷却器は、好ましくは、直接接触ガス冷却器であるが、第２の煙道ガス冷却器は、冷媒が直接には煙道ガス流と接触しない形式の熱交換器である。従って、第２の煙道ガス冷却器は、再循環する冷媒が通過する熱交換コイル群を含んでなる。
【００１２】
第２の煙道ガス冷却段階における冷媒冷却手段は、冷媒が、煙道ガスとの熱交換によって蒸発し、環境冷媒（例えば、海水又は大気）との熱交換によって凝縮される冷却剤（例えば、アンモニア、CO2又はFreon（登録商標））である機械的チラーであってもよい。あるいは、冷媒冷却手段は、発電プラントからの熱によってエネルギーが付与され、再循環される水又は煙道ガスによって加熱された他の冷媒を冷却し、このような与えられた熱を環境へ放出しない吸収チラーでもよい。
【００１３】
本発明は、さらに、化石燃料発電プラントの脱硫済み水蒸気含有煙道ガスから二酸化炭素を除去する方法を提供するものである。この方法は、
（ａ）第１の煙道ガス冷却段階において、煙道ガスを冷却し、煙道ガスから水を凝縮させる工程；
（ｂ）第２の煙道ガス冷却段階において、煙道ガスをさらに冷却し、煙道ガスから水をさらに凝縮させる工程；
（ｃ）第１及び第２の煙道ガス冷却段階から、水を、別々に、各水流（その流量は第１及び第２の煙道ガス冷却段階から凝縮された各量に少なくとも等しいものである）として流出させる工程；
（ｄ）冷却された脱水済み煙道ガスから二酸化炭素をアンモニアリッチ溶液に吸収し、及び同伴するアンモニアを含む二酸化炭素除去済み煙道ガス流を生産する工程；
（ｅ）アンモニアリッチ溶液を加熱し、及び同伴アンモニアを含む放出二酸化炭素流を生産する工程；
（ｆ）他の二酸化炭素吸収での使用のために、二酸化炭素除去済みアンモニアリッチ溶液を再循環する工程；
（ｇ）長期間の保存のために、システムから二酸化炭素流を除去する工程；
（ｈ）二酸化炭素除去済み煙道ガス流から、この煙道ガス流を硫酸洗浄段階においてスクラビングすることによって、同伴するアンモニアを除去し、及び清浄な二酸化炭素除去済み煙道ガスを生産し、同時に、アンモニアを硫酸と結合させることによって濃硫酸アンモニウム溶液を生成する工程；
（ｉ）他の用途のため、濃硫酸アンモニウム溶液流を硫酸洗浄段階から流出する工程；及び
（ｊ）清浄な煙道ガスを大気中に排出する工程
を包含してなる。
【００１４】
好ましくは、化石燃料発電プラントは、ガス化石炭又は油を燃焼するガスタービン複合サイクル発電プラントである。
【００１５】
本発明の他の態様は、以下の記載及び特許請求の範囲を精読することによって明白になるであろう。
【００１６】
次に、本発明の具体例を図面を参照して記載する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】煙道ガスから特に二酸化炭素を除去する方法を単純化した形で示すフローダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
天然ガス燃焼式発電プラントは、CO2約２−３％のみを含有する比較的清浄な煙道ガス流を生成する。一方、石炭又は油のような燃料を燃焼する発電プラントは、中でも、CO2約１０−１５％を含有する煙道ガスを生成する。世界的には、既に建設された発電所又は近々に建設される予定の発電所の多くは、いくつかの様式又は他の様式の石炭燃焼形である。従って、そのCO2放出を低減することは気候変化の影響を低減することにおいて重要な役割を果たす。
【００１９】
発電プラントの煙道ガスの脱硫は本発明の対象ではないが、図１の左端部分では、煙道ガス流10は脱硫を要求するものと想定されている。含まれる粒子状物質及び亜硫酸／硫酸ミストを除去する静電集塵器（必要であれば：図示されていない）を通過した後、煙道ガス10は脱硫プロセス12に入る。このケースでは、湿式スクラビングプロセスが想定されており、ここでは、粉砕された石灰石（炭酸カルシウム）を低品質水14（例えば、海水）と混合して石灰石スラリー噴霧を生成し、煙道ガスを、この噴霧内を通過させる。反応が生じて、煙道ガス中の二酸化イオウが亜硫酸カルシウム及び二酸化炭素に変換される。ついで、亜硫酸カルシウムは酸化されて、水和硫酸カルシウム（石膏）15となり、建築材料として販売される。
【００２０】
Wellman-Lordプロセスは、本発明での使用が可能な他の脱硫プロセスである。第１に、熱い煙道ガスをスクラビングして、アッシュ、塩化水素、フッ化水素及び三酸化イオウを除去する。冷却後、吸収塔において、ガスを亜硫酸ナトリウムの飽和溶液と共に噴霧する。亜硫酸ナトリウムは二酸化イオウと反応して、濃重亜硫酸ナトリウム溶液を生成し、この溶液を、再生のため、蒸発システムに送給し、ここで、水蒸気処理によって分解し、再循環用の亜硫酸ナトリウムを放出する。放出された二酸化イオウを、元素状イオウ、亜硫酸又は液状二酸化イオウに変換する。この方法の主な利点は、プロセスの間に吸収剤が再生され、連続して再循環されることである。さらに、電力発生用の水蒸気を生成する発電プラントと共に使用する場合には、電力プラントはプロセスにおける使用のための水蒸気源を提供する。
【００２１】
本発明での使用が考えられる他のプロセスは、発電プラントにおける燃焼プロセスの間に、石炭からイオウを除去することである。このプロセスは、加圧流動床燃焼器又はガス化複合サイクルプロセスを使用して行われる。このケースでは、図１に示すような煙道ガスの脱硫は不要であろう。
【００２２】
本発明の具体例を図面を参照して記載するため、煙道ガス10A（如何にして脱硫したかは問題ではない）が、ガス化石炭又は油燃焼式のガスタービン複合サイクル発電プラントから生じたものであり、CO2約１０−１５％を含有するものであると想定する。CO2及び他の大気中のガス以外に、脱硫煙道ガス10Aは残留汚染物のみを含有し、温度４０−７０℃、代表的には約５５℃において水約１５−１８％で水飽和されている。残留汚染物を排除し、煙道ガス10Aを冷却するため、直接接触ガス冷却器（DCC）16を含んでなる第１の煙道ガス冷却段階を通過させ、ここでは、向流式充填床容器において、ほぼ室温（例えば、２５℃）の比較的冷たい水を使用して、煙道ガスを洗浄する。その結果、煙道ガスはほぼ室温に冷却され、過剰の水分が凝縮される。煙道ガス流10Aが許容されるほど清浄であると仮定すると、DCC 16における水（後述するように、CO2再生器44を経由して再循環される）も、許容されるほど清浄であろう。凝縮した水を洗浄水18Aと混合して、わずかに汚染された水流18Bを形成し、これを約５２℃の温度でDCC 16から排出する。水流18Bの温度上昇は、凝縮の熱及び煙道ガスからの熱移動の合わせた影響によるものである。水流20（煙道ガスから凝縮された水の量に少なくとも等しい）は、DCC 16の出口において、主流18Bから分岐されるように図示されている。必要に応じて、例えば、イオン交換樹脂又は太陽蒸留器において精製した後、水20は飲用に適したものであるか、工業用又は農業用に使用される。
【００２３】
DCC 16の作動期間（その間、使用された水は連続して再循環される）の後、煙道ガス10Aから取り出された不純物は、再循環される水の中に徐々に蓄積されることは、当業者にとっては明白であろう。従って、不純物が循環する水のいくらかを、連続して又は定期的に、清浄な水で交換することが必要であろう。これを実施する簡単な方法は、水流20において、煙道ガスから凝縮した量よりもわずかに過剰の量の水を分岐し、生じた水の不足分を、対応する小さな流れの清浄な水を連続して注入することによって補うことである。このような清浄な水として、精製後の水流20の過剰部分を使用することが便利である。
【００２４】
初めに冷却した煙道ガス10Bを、次に、外気温度がガスタービンの効果的な作動にとって高すぎる場合にガスタービンエンジンについて使用される空気入口冷却器と同様に、ラジエータータイプの熱交換器であるガス冷却器24を含んでなる第２の冷却段階に送給する。このタイプのガス冷却器では、冷媒26A, 26Bが熱交換コイル群を通過し、冷媒とガス流10Bとの間には直接の接触は存在しない。
【００２５】
図１に示す本発明の具体例では、チラー30は機械的チラーである。機械的チラーは、主に、冷却剤（Freon（登録商標）、アンモニア、又は二酸化炭素）を、ガス冷却器24（ここでは、冷却剤が、蒸発によって煙道ガスから熱を除去する）と、凝縮器を含んでなる排熱手段28との間の閉鎖回路の内でポンプ送給し、従って、全体としてはヒートポンプとして機能するコンプレッサーを含んでなる。凝縮器は、熱を環境冷媒（例えば、海水又は大気）に排出することによって冷媒を凝縮させる。
【００２６】
あるいは、チラー30は、発電プラントからの熱によって稼動され、煙道ガス流10Bによって加熱された循環水又は他の冷媒26Bを冷却するように機能する吸収タイプの工業用チラーである。加熱された冷媒26Bから吸収チラーによって得られた熱は、熱交換器（その型式は、ガス冷却器24において使用される冷媒のタイプ及び排熱される環境冷媒の性質に左右される）を通って、28において、環境に排出されなければならない。
【００２７】
上述のチラー設備を使用する場合、煙道ガスを５℃に冷却してストリーム10Cとして排出し、ストリーム10Cは、ブースターファン36によって凝縮された後、CO2吸収器34に導入される。
【００２８】
ガス冷却器24に入る前の温度約２５℃の煙道ガス10Bは、なお、相当量の水蒸気を含有している。従って、煙道ガス流10B中の水の量を、CO2吸収器／再生器システム34/44における水バランスに影響を及ぼさないような低レベルまで、さらに低減する必要がある。このような低減は、５℃では、煙道ガス10B中の水蒸気のほとんどが凝縮して、水流32として除去されるため、ガス冷却器24において達成される。わずかの処理の後（又は処理することなく）、水32は廃棄されるか、又は工業用又は農業用として使用される。
【００２９】
比較的乾燥した（水分０.８％）、冷却され及びエネルギーが付与された煙道ガス10Dは、ほぼ大気圧で作動する１以上のCO2吸収器34を通過し、ここで、煙道ガス中のガス状CO2は、アンモニア化溶液又はスラリーと反応し、結果としてアンモニア化溶液又はスラリーによって吸収される。CO2が除去された煙道ガス流10Eは、後述するように、大気中に放出される前に処理される。一方、CO2リッチアンモニア溶液40Aを、ポンプ42によって、吸収器34からCO2再生システム44に送給して、ここで、CO2リッチアンモニア溶液を加熱して、吸収されたCO2を、低濃度のアンモニアを含有する比較的清浄な加圧されたCO2ガス流45として放出する。再生システム44を通過させた後、CO2希薄アンモニア溶液40Bを、さらに乾燥させるため、CO2吸収器34に再循環する。有利には（ただし、必ずしも必須ではない）、CO2ガス流45における低濃度のアンモニアを、スクラバー46において水洗浄法によって回収し、再生器44に再循環する。その後、浄化したCO2ガス流47を、保存及び廃棄のため、冷却し、さらに加圧できる（図示していない）。
【００３０】
炭素捕捉システムの有利な態様は、再生システム44において、吸収されたCO2をアンモニア化溶液から放出するために必要な熱の少なくとも一部がDCC 16から供給されることである。既に述べたように、冷却水流18Bは温度約５２℃でDCC 16から排出される。水20を排出した後、残った水流18Cを、再生システム44における熱交換器22を通過させ、ここでは、アンモニア化溶液を加熱することによってCO2を放出することを促進する。再生システム44によって要求される熱の全てをDCC 16から供給することはできず、このようなケースでは、再生システム44において、補助ヒーター（図示されていない）が必要であろう。その熱の大部分を再生システムに付与した後、水は約３５℃となり、DCC 16での再使用される前に、再度周囲温度に冷却されるように、ストリーム18Dとして、乾式冷却塔48に再循環される。
【００３１】
図１の具体例では、開放冷却塔（通常、パワー再生スキームにおいて使用される）が大気中に多量の水を蒸発させるため、乾式冷却塔48が使用されている。これは、水の節約が重要であるような状況では望ましいものではなく、本発明の目的（短期間の供給が求められる部位に付加的な水を提供するために、発電プラントの煙道ガスを利用する）を無効にするようなものであろう。
【００３２】
次に、CO2吸収器34から排出された後の煙道ガスの経路に話を戻すと、当業者であれば、煙道ガス10Eは、必然的に、CO2吸収器34においてアンモニアによって汚染されていることが理解できるであろう。図１の具体例では、このアンモニアは２段階法で除去される。初めに、煙道ガス流10E（NH3約5000 ppmを含有する）をスクラバー48において水洗浄プロセスに供して、アンモニアの大部分を回収して、吸収器34に再循環する。これによって、スクラバー48から排出される煙道ガス流10Fにおけるアンモニア濃度を約200 ppmに低減させる。第２に、煙道ガス流10Fを、硫酸洗浄スクラバー50を通過させ、スクラバー50から排出される煙道ガス流10Gにおけるアンモニア濃度を約２ppmに低減させる。システムのこの段階によって、煙道ガス流10Gは充分の浄化されており、煙突を介して大気中に放出される。
【００３３】
酸洗浄は、比較的少量の硫酸をスクラバー50の底部から頂部にポンプ52を介して連続して循環させる単独型のプロセスである。スクラバーでは、硫酸は煙道ガス中のアンモニアと結合して、反応：
H2SO4＋２NH3＝(NH4)2SO4
によって硫酸アンモニウムを生成する。スクラバーを循環する硫酸の量及び濃度は適宜制御されるため、スクラバーの底部における硫酸アンモニウム溶液は、完全に高度の濃縮されており、硫酸アンモニウム３０％又は４０％以下を含有する。図示されているように、
硫酸アンモニウムはストリーム54において排出され、最少の処理の後、肥料としての使用に適するものである。もちろん、酸洗浄プロセスにおいて、硫酸は徐々に消費され、従って、補給ライン56を介して、スクラバー50に追加量のアンモニアを連続して注入することが必要である。スクラバー52における蒸発による水の損失は、スクラバーの入口における煙道ガス10Fは温度がわずかに５℃であるため、非常に少ない。従って、清浄な煙道ガス10Gも約５℃であり、硫酸と共にスクラバーに注入されるべき補充の水の量は非常に少ない。
【００３４】
アンモニア回収の非効率性によるシステムからのアンモニアの損失及び硫酸アンモニウムの生成におけるその使用は、もちろん、CO2吸収器／再生器段階34/44への補充アンモニアの注入によって補償されなければならない。
【００３５】
吸収器を通過する間に煙道ガスに同伴されるアンモニアを、硫酸スクラバー50のみで除去するプロセスが予想される。このケースでは、より多くの量の硫酸アンモニウム溶液が生成される場合には、スクラバー50では、比例して、より多量の硫酸が必要となり、硫酸及びアンモニアの補充が増大する。
【００３６】
既に述べたように、冷却塔（乾燥型又は開放型）は、冷却効果を得るために大気に左右されるため、流体を周囲温度又はそれよりも多少高い温度に冷却できるに過ぎない。従って、暑い環境（空気の温度が恒常的に３５℃を超える）では、冷却塔を使用するよりもむしろ、水流18Dを、場所的に可能であれば海水に対して熱交換状態に置くことができる。
【００３７】
乾式冷却塔48に代わる他のものは、発電プラントからの熱によって稼動され、DCC 16での使用に許容される温度に水18Dを冷却する他の吸収タイプのチラーである。このチラーも環境への排熱を必要とする。
【００３８】
水流18Dを冷却するために環境冷媒を使用することに代わる環境的に好ましいものとして、約３５℃の水流18Dから、大気中に排出される前の清浄な煙道ガス流10G（初期には５℃である）に熱を移動させるために、乾式冷却塔48又は他の好適な熱交換器が使用される。清浄な煙道ガス流の使用は、図１において、矢印10Gの左方に延長する点線によって示されている。このようなプロセスにおける初期の段階から清浄な煙道ガス流への煙道ガス熱の移動は、環境冷媒（海水等）への排熱の必要性を回避し、排気プルームにおける清浄な煙道ガスのより迅速な分散を可能にする。プルームは、その低水蒸気含量のため目に見えない。
【００３９】
上述のプロセスの特性は、特に下記のとおりである。
【００４０】
（ａ）プロセスから排出されうる水の量及び質は、
−ガス化石炭燃焼式GTCC発電プラント（他のタイプの石炭燃焼式発電プラントとは対照的に）を使用して、煙道ガス流10の不純物含量を最少とし、これにより、脱硫後、DCC 16に入る煙道ガス流10Aを充分に清浄なものとして、許容されるほど清浄な水排出物20を促進させること；
−過剰な水をDCC 16から脱硫プロセス12にフィードバックする従来技術の方法を回避し、代わって、海水のような低品質の水を脱硫プロセスにおいて使用して、これによって、ストリーム20において排出するために比較的清浄な水を形成すること；
−それぞれ、DCC 16及びガス冷却器24への導入以前に、水流18A及び冷媒流16Aを冷却する「ゼロ蒸発（水損失無し）」法を使用すること
によって、最高となる。
【００４１】
（ｂ）本発明は、プロセスによって生成される有用な肥料の量を最高とする。これは、プロセスの終わりにおいて、独立段階として（すなわち、プロセスにおける前の段階とのリンクは、煙道ガス流10Fを前のプロセス段階から受け取るためであり、循環酸洗浄は前のプロセス段階から分離されている）、硫酸洗浄50を使用することによって達成される。
【００４２】
（ｃ）CO2除去プロセスのエネルギー効率が増大され、その環境影響は、
−CO2再生器においてDCC 16からの熱を使用すること；
−DCC 16に入る前に水を冷却し、対応して、排気プルーム拡散を助長するように清浄な煙道ガスを加熱するために、冷却された清浄な煙道ガス10Gを使用すること
によって低減される。
【００４３】
本発明を単に実施例によって説明したが、特許請求の範囲に記載する発明の範囲内において、変更をなすことができる。このように、本発明の精神及び範囲は、上述の実施例として示した具体例に限定されるものではない。明細書（特許請求の範囲及び図面を含む）に開示された各特徴は、特に述べない限り、同じ、同等又は同様の目的を達成する他の特性によって交換される。
【００４４】
別途、明確に要求しない限り、明細書及び特許請求の範囲を通して、用語「含んでなる」等は、排他的な意味に対向する包括的意味、すなわち、「含むが、限定されない」の意味で解釈されなければならない。
【図１】
2011502746.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成22年8月23日(2010.8.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼ガスからCO2を除去する方法であって、
（ａ）CO2リッチガス流を周囲温度以下に冷却し、前記冷却を複数の冷却段階で行い；
（ｂ）CO2希薄アンモニア溶液を使用して、冷却したCO2リッチガス流からCO2を吸収し、これによって、CO2希薄ガス流及びCO2リッチアンモニア溶液を生成し；
（ｃ）CO2リッチアンモニア溶液を加熱して、CO2リッチアンモニア溶液からCO2を放出させ、これによって、工程（ｂ）のためのCO2希薄アンモニア溶液を提供し；及び
（ｄ）ここで、前記工程（ａ）における少なくとも１つの冷却段階において、工程（ｂ）からのCO2希薄ガス流を使用して、CO2リッチガス流を冷却し、これによって、CO2希薄ガス流を加熱し、CO2希薄ガス流の大気中への分散を改善することを含んでなる、CO2の除去法。
【請求項２】
工程（ｃ）において、CO2リッチアンモニア溶液を流体によって加熱するものであり、さらに、工程（ｃ）の後、流体を使用してCO2希薄ガス流を加熱し、これによって、CO2希薄ガス流の大気中への拡散をさらに改善し、流体を冷却することを含んでなる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
冷却された流体を使用して、CO2リッチガス流を冷却し、これによって、流体を加熱する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
工程（ｃ）において、加熱された流体を使用して、CO2リッチアンモニア溶液を加熱する、請求項３記載の方法。
【請求項５】
乾式冷却塔において、冷却された流体がCO2リッチガス流を冷却する、請求項３記載の方法。
【請求項６】
さらに、水洗浄段階において、CO2希薄煙道ガス流をスクラビングすることによって、CO2希薄煙道ガス流から、同伴するアンモニアの当初分を回収し；及び酸洗浄段階において、CO2希薄煙道ガス流をスクラビングすることによって、CO2希薄煙道ガス流から、同伴するアンモニアの他の部分を回収することを含んでなる、請求項１記載の方法。
【請求項７】
CO2希薄煙道ガス流からの同伴するアンモニアの回収において、水洗浄段階を酸洗浄段階よりも前に行う、請求項６項記載の方法。
【請求項８】
酸洗浄段階において硫酸を使用し、これによって、アンモニアと硫酸との結合によって濃縮硫酸アンモニウムを提供する、請求項６項記載の方法。
【請求項９】
工程（ｂ）を少なくとも１つの吸収段階で行い、水洗浄段階において回収されたアンモニアを吸収カラムに提供し、酸洗浄段階において回収されたアンモニアをプロセスから除去する、請求項６項記載の方法。
【請求項１０】
CO2リッチ煙道ガスが、ガス化石炭又は油を燃焼するガスタービン複合サイクル発電プラントから発生されたものであり、さらに、第１及び第２の煙道ガス冷却段階から、プロセス外の各種の用途のために、水を排出することを含んでなる、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
海水を使用する工程（ａ）の前に、CO2リッチ煙道ガスを脱硫することを含んでなる、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
第１及び第２の煙道ガス冷却段階から、プロセス外の各種の用途のために、水を別々に排出することを含んでなる、請求項１１記載の方法
【請求項１３】
燃焼ガスからCO2を除去する方法であって、
（ａ）CO2リッチガス流を周囲温度以下に冷却し、前記冷却を複数の冷却段階で行い；
（ｂ）CO2希薄アンモニア溶液を使用して、冷却したCO2リッチガス流からCO2を吸収し、これによって、CO2希薄ガス流及びCO2リッチアンモニア溶液を生成し；
（ｃ）CO2リッチアンモニア溶液を加熱して、CO2リッチアンモニア溶液からCO2を放出させ、これによって、工程（ｂ）のためのCO2希薄アンモニア溶液を提供し；
（ｄ）水洗浄段階において、CO2希薄煙道ガス流をスクラビングすることによって、CO2希薄煙道ガス流から、同伴するアンモニアの当初分を回収し；
（ｅ）酸洗浄段階において、CO2希薄煙道ガス流をスクラビングすることによって、CO2希薄煙道ガス流から、同伴するアンモニアの他の部分を回収すること
を含んでなる、CO2の除去法。
【請求項１４】
CO2希薄煙道ガス流からの同伴するアンモニアの回収において、水洗浄段階を酸洗浄段階よりも前に行う、請求項１３項記載の方法。
【請求項１５】
酸洗浄段階において硫酸を使用し、これによって、アンモニアと硫酸との結合によって濃縮硫酸アンモニウムを提供する、請求項１３項記載の方法。
【請求項１６】
工程（ｂ）を少なくとも１つの吸収段階で行い、水洗浄段階において回収されたアンモニアを吸収カラムに提供し、酸洗浄段階において回収されたアンモニアをプロセスから除去する、請求項１３項記載の方法。
【国際調査報告】
2011502746.tif 000004
2011502746.tif 000005
2011502746.tif 000006