СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ УГЛЕРОДА И УДАЛЕНИЯ МУЛЬТИЗАГРЯЗНЕНИЙ В ПОТОЧНОМ ГАЗЕ ИЗ ИСТОЧНИКОВ УГЛЕВОДОРОДНОГО ТОПЛИВА И ИЗВЛЕЧЕНИЯ МНОЖЕСТВЕННЫХ ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

1. Способ улавливания и удаления газообразного диоксида углерода, тяжелых металлов, твердых дисперсных частиц, оксидов серы, оксидов азота или их смесей из потока смеси газообразных продуктов горения, содержащий:
а) пропускание указанного потока смеси газообразных продуктов горения через первый аэродинамический реактор первой свободной струей, образованной из первой сжимающейся жидкости, причем указанная первая свободная струя имеет введенные в нее капли первой измельченной жидкости или пара;
b) инкапсулирование указанных металлов или указанных твердых дисперсных частиц в капли первой жидкости и рост указанных капель первой жидкости в первые крупные капли при диффузии, конденсации, соударении, задержании или их комбинации;
с) отделение указанных первых крупных капель от указанного потока смеси газообразных продуктов горения в первом сепараторе газ/жидкость с образованием первой выходящей газовой смеси и первого потока выходящей жидкости;
d) пропускание указанной первой выходящей газовой смеси через второй аэродинамический реактор второй свободной струей, образованной из второй сжимающейся жидкости, причем указанная вторая свободная струя имеет введенные в нее капли второй измельченной жидкости или пара щелочного раствора щелочного металла;
e) взаимодействие указанных капель второй измельченной жидкости или пара указанного щелочного раствора щелочного металла, указанных оксидов серы или указанных оксидов азота и, по меньшей мере, части указанного диоксида углерода с образованием первых продуктов реакции в форме вторых капель;
f) рост указанных вторых капель во вторые крупные капли при диффузии, конденсации, соударении, задержании или их комбинации;
g) отделение указанных вторых крупных капель от указанной первой выходящей газовой смеси во втором сепараторе газ/жидкость с образованием второй выходящей газовой смеси и второго потока выходящей жидкости;
h) обработку указанного второго потока выходящей жидкости посредством декарбонизации, окисления, выпаривания, кристаллизации или их комбинации, в результате чего часть газообразного диоксида углерода и водяного пара высвобождается, и сульфат и нитрат щелочного металла отделяются как твердое вещество;
i) выгрузку указанной второй выходящей газовой смеси.
2. Способ улавливания и удаления газообразного диоксида углерода, тяжелых металлов, твердых дисперсных частиц, оксидов серы, оксидов азота или их смеси из потока смеси газообразных продуктов горения, содержащий:
а) пропускание указанного потока смеси газообразных продуктов горения через первый аэродинамический реактор первой свободной струей, образованной из первой сжимающейся жидкости, причем указанная первая свободная струя имеет введенные в нее капли первой измельченной жидкости или пара;
b) инкапсулирование указанных металлов или указанных твердых дисперсных частиц в капли первой жидкости и рост указанных капель первой жидкости в первые крупные капли при диффузии, конденсации, соударении, задержании или их комбинации;
c) отделение указанных первых крупных капель от указанного потока смеси газообразных продуктов горения в первом сепараторе газ/жидкость с образованием первой выходящей газовой смеси и первого потока выходящей жидкости;
d) пропускание указанной первой выходящей газовой смеси через второй аэродинамический реактор второй свободной струей, образованной из второй сжимающейся жидкости, причем указанная вторая свободная струя имеет введенные в нее капли второй измельченной жидкости или пара щелочного раствора щелочного металла;
е) взаимодействие указанных капель второй измельченной жидкости или пара указанного щелочного раствора щелочного металла, указанных оксидов серы и, по меньшей мере, части указанного диоксида углерода с образованием первых продуктов реакции в форме вторых капель;
f) рост указанных вторых капель во вторые крупные капли при диффузии, конденсации, соударении, задержании или их комбинации;
g) отделение указанных вторых крупных капель от указанной первой выходящей газовой смеси во втором сепараторе газ/жидкость с образованием второй выходящей газовой смеси и второго потока выходящей жидкости;
h) обработку указанного второго потока выходящей жидкости посредством декарбонизации, окисления, выпаривания, кристаллизации или их комбинации, в результате чего первая часть газообразного диоксида углерода и водяного пара высвобождается, и сульфат щелочного металла отделяется как твердое вещество;
i) пропускание указанной второй выходящей газовой смеси через третий аэродинамический реактор третьей свободной струей, образованной из третьей сжимающейся жидкости, причем указанная третья свободная струя имеет введенные в нее капли третьей измельченной жидкости или пара щелочного раствора щелочного металла;
j) взаимодействие указанных капель третьей измельченной жидкости или пара указанного пара щелочного раствора щелочного металла, указанных оксидов азота и, по меньшей мере, части указанного диоксида углерода с образованием вторых продуктов реакции в форме третьих капель;
k) рост указанных третьих капель в третьи крупные капли при диффузии, конденсации, соударении, задержании или их комбинации;
l) отделение указанных третьих крупных капель от указанной второй выходящей газовой смеси в третьем сепараторе газ/жидкость с образованием третьей выходящей газовой смеси и третьего потока выходящей жидкости;
m) обработку указанного третьего потока выходящей жидкости посредством окисления, декарбонизации, охлаждения, выпаривания, кристаллизации или их комбинации, в результате чего вторая часть газообразного диоксида углерода и водяного пара высвобождается, и нитрат щелочного металла отделяется как твердое вещество;
n) выгрузку указанной третьей выходящей газовой смеси.
3. Способ улавливания и удаления газообразного диоксида углерода, тяжелых металлов и микрометаллов, летучей золы, крупных и мелких твердых дисперсных частиц, оксидов азота и серы, монооксида углерода, органических соединений или их смесей из горячего потока смеси газообразных продуктов горения, содержащий:
a) сжатие указанного горячего потока смеси газообразных продуктов горения с получением сжатого горячего потока смеси газообразных продуктов горения;
b) кондиционирование указанного сжатого горячего потока смеси газообразных продуктов горения с удалением крупных твердых дисперсных частиц и крупных частиц летучей золы и снижение их температуры до интервала примерно 250-400°F (121-204°C) с получением кондиционированного потока смеси газообразных продуктов горения;
с) обработку указанного кондиционированного потока смеси газообразных продуктов горения в первом аэродинамическом реакторе, в котором указанный кондиционированный поток смеси газообразных продуктов горения частично пропускается через дозвуковую форсунку свежей струей, выходящей из, по меньшей мере, одной сверхзвуковой форсунки, питаемой сжимающейся жидкостью с тем, чтобы образовать сверхзвуковую свободную струю, которая в сочетании с указанной дозвуковой форсункой действует как струйный насос, причем указанная сверхзвуковая свободная струя имеет введенные в нее капли измельченной жидкости или пара, выходящие из форсунок, связанных с указанной сверхзвуковой свободной струей, и контактирующие с указанным кондиционированным потоком смеси газообразных продуктов горения с образованием турбулентной дозвуковой свободной струи при прохождении через указанную дозвуковую форсунку в реакционную камеру ниже по потоку, в результате чего тяжелые металла и микрометаллы и твердые дисперсные частицы обеспечивают участки зародышеобразования для капсулирования указанных тяжелых металлов и микрометаллов и указанных твердых дисперсных частиц в капли жидкости в условиях соударения, задерживания, конденсации, диффузии или их комбинации с последующим ростом капель с помощью соударения, задерживания, зародышеобразования, конденсации или их комбинации в первые крупные капли жидкости;
d) удаление указанных первых крупных капель жидкости из указанного кондиционированного потока смеси газообразных продуктов горения в первом сепараторе газ/жидкость как первого выходящего потока жидкости, содержащего указанные тяжелые металлы и микрометаллы и указанные твердые дисперсные частицы;
e) удаление указанного первого выходящего потока жидкости для последующей утилизации или физической и химической регенерации;
f) выгрузку первого выходящего газового потока, содержащего оксиды углерода, азота и серы, из указанного первого сепаратора газ/жидкость;
g) обработку указанного первого выходящего газового потока из указанного первого сепаратора газ/жидкость во втором аэродинамическом реакторе для удаления диоксида серы и части диоксида углерода, причем указанный аэродинамический реактор содержит дозвуковую форсунку, через которую указанный первый выходящий газовый поток пропускается частично сверхзвуковой свободной струей, выходящей из, по меньшей мере, одной сверхзвуковой форсунки, питаемой сжимающейся жидкостью с тем, чтобы образовать сверхзвуковую свободную струю, которая в сочетании с указанной дозвуковой форсункой действует как струйный насос, причем указанная сверхзвуковая свободная струя имеет введенные в нее капли измельченной жидкости или пара щелочного раствора щелочного металла, выходящие из форсунок, связанных с указанной сверхзвуковой свободной струей, и контактирующие с указанным первым выходящим газовым потоком с образованием турбулентной дозвуковой свободной струи при прохождении через указанную дозвуковую форсунку в реакционную камеру ниже по потоку, в результате чего указанный диоксид серы, указанный диоксид углерода и указанный щелочной раствор щелочного металла приводятся в тесный контакт и взаимодействуют с получением продуктов реакции в форме вторых капель жидкости, и указанные вторые капли жидкости растут при диффузии, соударении, задерживании, конденсации или их комбинации во вторые крупные капли жидкости;
h) удаление указанных вторых крупных капель жидкости из указанного первого выходящего газового потока во втором сепараторе газ/жидкость как второго выходящего потока жидкости, содержащего указанные жидкие продукты реакции;
i) обработку указанного второго выходящего потока жидкости фильтрацией, промывкой водой или раствором хлорида металла, причем указанный промывочный раствор отводится для последующей утилизации или физической и химической регенерации;
j) пропускание указанного обработанного второго выходящего потока жидкости в первую смесительную емкость;
k) обработку первой части указанного обработанного второго выходящего потока жидкости из указанной первой смесительной емкости посредством стадий, содержащих декарбонизацию, окисление, выпаривание, кристаллизацию или их комбинацию, в результате чего высвобождается часть газообразного диоксида углерода и водяного пара, и сульфат щелочного металла отделяется как твердое вещество, с рециркулированием выходящего потока жидкости от указанных последовательных декарбонизации, окисления, выпаривания, кристаллизации или их комбинации на обработку в указанной первой смесительной емкости;
l) введение воды и щелочного раствора щелочного металла в указанную первую смесительную емкость;
m) циркулирование второй части указанного второго обработанного выходящего потока жидкости из указанной первой смесительной емкости в указанный второй аэродинамический реактор;
n) конденсирование указанного водяного пара из указанных диоксида углерода и водяного пара с получением газообразного диоксида углерода;
о) выгрузку оставшейся части указанного первого выходящего газового потока в виде второго выходящего газового потока, содержащего оксиды азота и диоксид углерода, из указанного второго сепаратора газ/жидкость;
р) обработку указанного второго выходящего газового потока из указанного второго сепаратора газ/жидкость в третьем аэродинамическом реакторе для удаления указанных оксидов азота и дополнительной части указанного диоксида углерода, причем указанный третий аэродинамический реактор содержит дозвуковую форсунку, через которую указанный второй выходящий газовый поток пропускается частично сверхзвуковой свободной струей, выходящей из, по меньшей мере, одной сверхзвуковой форсунки, питаемой сжимающейся жидкостью с тем, чтобы образовать сверхзвуковую свободную струю, которая в сочетании с указанной дозвуковой форсункой действует как струйный насос, причем указанная сверхзвуковая свободная струя имеет введенные в нее капли измельченной жидкости или пара щелочного раствора щелочного металла, выходящие из форсунок, связанных с указанной сверхзвуковой свободной струей, и контактирующие с указанным вторым выходящим газовым потоком с образованием турбулентной дозвуковой свободной струи при прохождении через указанную дозвуковую форсунку в реакционную камеру ниже по потоку, в результате чего указанные оксиды азота, указанный диоксид углерода и указанный щелочной раствор щелочного металла приводятся в тесный контакт и взаимодействуют с получением продуктов реакции в форме третьих капель жидкости, вырастающих при диффузии, соударении, задерживании, конденсации или их комбинации в третьи крупные капли жидкости;
q) удаление указанных третьих крупных капель жидкости из указанного второго выходящего газового потока в третьем сепараторе газ/жидкость как третьего выходящего потока жидкости, содержащего указанные жидкие продукты реакции;
r) обработку указанного третьего выходящего потока жидкости фильтрацией, промывкой водой или раствором хлорида металла, причем выходящий промывочный раствор удаляется для последующей утилизации или физической и химической регенерации;
s) пропускание указанных отфильтрованных жидких продуктов реакции из указанного третьего выходящего потока во вторую смесительную емкость;
t) циркулирование первой части указанной отфильтрованной жидкости из указанного третьего выходящего потока в указанный третий аэродинамический реактор;
u) обработку второй части указанных отфильтрованных жидких продуктов реакции из указанного третьего выходящего потока из указанной второй смесительной емкости посредством окисления, декарбонизации, охлаждения, выпаривания, кристаллизации или их комбинации, в результате чего высвобождаются газообразный диоксид углерода и водяной пар, и нитрат щелочного металла отделяется как твердое вещество, с рециркулированием остальной части жидкого продукта в указанную вторую смесительную емкость;
v) введение воды и щелочного раствора щелочного металла в указанную вторую смесительную емкость;
w) конденсирование указанного водяного пара из указанных газообразного диоксида углерода и водяного пара с получением газообразного диоксида углерода; и
x) выгрузку оставшейся части указанного второго выходящего потока как третьего выходящего газового потока.
4. Способ по п.2, где капли жидкости или пара на стадии (a) содержат раствор хлорида щелочного металла.
5. Способ по п.2, где щелочной раствор щелочного металла на стадии (d) содержит раствор гидроксида калия и карбоната-бикарбоната калия, и сульфат щелочного металла на стадии (h) содержит сульфат калия.
6. Способ по п.2, где щелочной раствор щелочного металла на стадии (i) содержит раствор гидроксида калия и карбоната-бикарбоната калия, и нитрат щелочного металла на стадии (m) содержит нитрат калия.
7. Способ по п.2, где сжимающаяся жидкость на стадиях (a), (d) и (i) содержит пар, воздух или газ.
8. Способ по п.2, дополнительно содержащий обработку указанного потока смеси газообразных продуктов горения до указанного первого аэродинамического реактора потоком свободных радикалов, получаемых фотолизом пероксида водорода, газообразного хлора, газообразного диоксида хлора, воды или их комбинации, и введение второго потока указанных первых свободных радикалов посредством указанных первых капель измельченной жидкости или пара на стадии (a) для окисления ртути до солей ртути и других микрометаллов до их соответствующих солей.
9. Способ по п.8, где третий поток указанных свободных радикалов вводится посредством указанных вторых капель измельченной жидкости или пара на стадии (d) для окисления газообразного монооксида углерода и паров органических соединений до газообразного диоксида углерода и водяного пара.
10. Способ по п.9, где четвертый поток указанных свободных радикалов вводится посредством указанных третьих капель измельченной жидкости или пара на стадии (i) для окисления газообразного оксида азота до газообразного диоксида азота, газообразного монооксида углерода до газообразного диоксида углерода и следов паров органических соединений до газообразного диоксида углерода и водяного пара.
11. Способ по п.2, где указанный первый выходящий поток жидкости дополнительно подвергается следующим стадиям отделения ртутьсодержащих загрязнений, содержащим:
a) удаление нерастворимых частиц из указанного выходящего потока жидкости, дающее фильтрат, содержащий растворимые ртутьсодержащие загрязнении;
b) пропускание указанного фильтрата через адсорбционный слой активированного угля с получением углем обработанного фильтрата;
c) высаждение солей ртути из указанного углем обработанного фильтрата щелочным раствором, способным образовывать нерастворимую соль с ртутью.
12. Способ по п.11, дополнительно содержащий экстрагирование указанных нерастворимых частиц кислотным раствором с получением растворимых солей ртути.
13. Способ по п.12, дополнительно содержащий обработку указанных растворимых солей ртути щелочным раствором, способным образовывать нерастворимую соль с ртутью.
14. Способ по п.11, дополнительно содержащий экстрагирование указанных нерастворимых частиц щелочным раствором с получением оксидов или гидроксидов металлов первой группы.
15. Способ по п.11, дополнительно содержащий экстрагирование указанных нерастворимых частиц окислительным раствором с получением окисленных продуктов металлов второй группы.
16. Способ по п.11, дополнительно содержащий экстрагирование указанных нерастворимых частиц азотной кислотой с получением растворимых урановых соединений с последующей обработкой указанных растворимых урановых соединений щелочным раствором с получением твердых урановых соединений.
17. Способ по п.11, дополнительно содержащий экстрагирование указанных нерастворимых частиц карбонатом с получением карбонатов металлов.
18. Способ по п.11, дополнительно содержащий экстрагирование указанных нерастворимых частиц органическим растворителем с получением металлоорганических комплексов.
19. Способ по п.2, дополнительно содержащий стадии пропускания указанного обработанного второго выходящего потока жидкости со стадии (h) через первый деминерализационный слой ионообменной смолы с удалением ионов селена.
20. Способ по п.2, где щелочной раствор щелочного металла на стадиях (d) и (i) содержит раствор гидроксида натрия и карбоната-бикарбоната натрия, сульфат щелочного металла на стадии (h) содержит сульфат натрия, и нитрат щелочного металла на стадии (m) содержит нитрат натрия, и дополнительно содержит следующие стадии:
а) объединение части указанных второго и третьего выходящих потоков в смесительной емкости;
b) введение солевого раствора в указанную смесительную емкость;
с) подачу раствора из указанной смесительной емкости в бассейн водорослей;
d) введение посевных организмов в указанный бассейн водорослей;
е) обработку указанного бассейна водорослей солнечным светом или искусственным светом с ускорением роста водорослевой взвеси;
f) собирание указанной водорослевой взвеси из указанного бассейна водорослей;
g) ферментирование указанной водорослевой взвеси с получением биодизельного топлива.
21. Способ по п.2, где щелочной раствор щелочного металла на стадиях (d) и (i) содержит раствор гидроксида натрия и карбоната-бикарбоната натрия, сульфат щелочного металла на стадии (h) содержит сульфат натрия, и нитрат щелочного металла на стадии (m) содержит нитрат натрия, и дополнительно содержит следующие стадии:
а) объединение части указанных второго и третьего выходящих потоков в смесительной емкости;
b) введение солевого раствора в указанную смесительную емкость;
с) подачу раствора из указанной смесительной емкости в бассейн водорослей;
d) введение посевных организмов в указанный бассейн водорослей;
е) обработку указанного бассейна водорослей солнечным светом или искусственным светом с ускорением роста водорослевой взвеси;
f) собирание указанной водорослевой взвеси из указанного бассейна водорослей;
g) ферментирование указанной водорослевой взвеси с получением этанольного топлива.
22. Способ по п.2, где процесс получения метанола дополнительно содержащий следующие стадии:
a) взаимодействие указанного газообразного диоксида углерода, высвободившегося на стадиях (h) и (m), с газообразным водородом и паром в реакторе сдвиговой конверсии с получением газообразного монооксида углерода и водяного пара;
b) взаимодействие указанного газообразного монооксида углерода с дополнительным водородом в реакторе синтеза метанола с получением метанола.
23. Способ по п.22, дополнительно содержащий стадию взаимодействия указанного метанола с теплом и газообразным водородом в установке крекинга этилена с образованием газообразного этилена.
24. Способ по п.23, дополнительно содержащий стадию взаимодействия указанного газообразного этилена с водой и водородом в реакторе синтеза этанола с получением этанола.
25. Способ по п.23, дополнительно содержащий стадию взаимодействия указанного газообразного этилена с газообразным хлором в реакторе с получением этилендихлорида.
26. Способ по п.22, дополнительно содержащий стадию взаимодействия указанного метанола в реакторе синтеза бензина с получением бензина.
27. Способ по п.25, дополнительно содержащий стадию взаимодействия указанного этилендихлорида с газообразным этиленом с получением винилхлорида.
28. Способ по п. 27, дополнительно содержащий стадию взаимодействия указанного винилхлорида с дополнительным газообразным этиленом с получением поливинилхлорида.
29. Устройство удаления твердых дисперсных загрязнений и газообразных веществ из загрязненного газового потока и извлечения желаемых побочных продуктов из указанного загрязненного газового потока, причем указанное устройство содержит:
a) первый аэродинамический реактор, имеющий:
(i) первую впускную секцию, имеющую первый выпускной патрубок;
(ii) первую реакционную камеру, имеющую первый впускной конец и первый выпускной конец, причем указанная первая реакционная камера имеет первый впускной конец, соединенный с указанным первым выпускным патрубком указанной первой впускной секции;
(iii) первую форсунку, соединенную с указанным первым выпускным патрубком указанной первой впускной секции;
(iv) по меньшей мере, одну вторую форсунку, расположенную в указанной первой впускной секции, создающую первую свободную струю сжимающейся жидкости с пропусканием и созданием турбулентной смеси указанного загрязненного газового потока и пропусканием указанной первой свободной струи через указанную первую форсунку с образованием второй свободной струи в указанной первой реакционной камере;
(v) по меньшей мере, одну первую форсунку, измельчающую жидкость или пар, связанную с, по меньшей мере, одной из указанных, по меньшей мере, одной второй форсункой и указанной первой форсункой указанного первого аэродинамического реактора;
b) первый сепаратор газ/жидкость, соединенный с указанным первым выпускным концом указанной первой реакционной камеры для отделения указанных твердых дисперсных загрязнений от указанного загрязненного газового потока с получением первых отделенных газообразных веществ;
c) второй аэродинамический реактор, сообщающийся с указанными первыми отделенными газообразными веществами, причем указанный второй аэродинамический реактор имеет:
(i) вторую впускную секцию, имеющую второй выпускной патрубок;
(ii) вторую реакционную камеру, имеющую второй впускной конец и второй выпускной конец, причем указанная вторая реакционная камера имеет второй впускной конец, соединенный с указанным вторым выпускным патрубком указанной второй впускной секции;
(iii) третью форсунку, соединенную с указанным вторым выпускным патрубком указанной второй впускной секции;
(iv) по меньшей мере, одну четвертую форсунку, расположенную в указанной второй впускной секции, создающую третью свободную струю сжимающейся жидкости с пропусканием и созданием турбулентной смеси указанных первых отделенных газообразных веществ и пропусканием указанной третьей свободной струи через указанную третью форсунку с образованием четвертой свободной струи в указанной второй реакционной камере;
(v) по меньшей мере, одну вторую форсунку, измельчающую жидкость или пар, связанную с, по меньшей мере, одной из указанных, по меньшей мере, одной четвертой форсункой и указанной третьей форсункой указанного второго аэродинамического реактора; и
d) второй сепаратор газ/жидкость, соединенный с указанным вторым выпускным концом указанной второй реакционной камеры для отделения жидких побочных продуктов от указанных первых отделенных газообразных веществ с получением вторых отделенных газообразных веществ.
30. Устройство по п.29, где указанная, по меньшей мере, одна вторая форсунка содержит сверхзвуковую форсунку.
31. Устройство по п.29, где указанная первая свободная струя сжимающейся жидкости содержит пар, воздух или газ.
32. Устройство по п.29, где указанная первая реакционная камера указанного первого аэродинамического реактора содержит первую часть с увеличенным поперечным сечением на ее впускном конце.
33. Устройство по п.29, где указанная, по меньшей мере, одна четвертая форсунка содержит сверхзвуковую форсунку.
34. Устройство по п.29, где указанная третья свободная струя сжимающейся жидкости содержит пар, воздух или газ.
35. Устройство по п.29, где указанная вторая реакционная камера указанного второго аэродинамического реактора содержит вторую часть с увеличенным поперечным сечением на ее впускном конце.
36. Устройство по п. 29, дополнительно содержащее по меньшей мере, третий аэродинамический реактор и третий сепаратор газ/жидкость, соединенные последовательно.