JP2015529545A - 酸素燃焼プロセスから生成される酸性化合物の制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
この特許出願は、2012年6月28日に出願され、かつ、「Method for Controlling Acidic Compounds Produced from Oxy−Combustion Processes」という名称の米国仮特許出願第61/665886号に対して優先権を主張しており、かつ、それの国際出願である。この特許出願の全文を、その全体が本明細書に完全に記載されているかのように、引用により本明細書に含める。
1.発明の分野
本発明は、一般に排出制御の分野に関し、特に様々なガス状酸化合物及び/又はガス状酸先駆化合物(例えば、SOx、NOx等)から1回以上の燃焼後段階中又は燃焼後プロセス中に(例えば圧縮工程及び/又は冷却工程中に)生成される、酸素燃焼の様々な液体系酸性化合物を制御し、処理し及び/又は軽減させるための新規かつ有用な方法及び/又はシステムに関する。一実施形態では、本発明は、このような1種以上の液体系酸化合物を燃焼ガスに再循環させる及び/又は酸素燃焼発電システムの排出制御及び/又は燃焼ガスガス処理装置の一つ以上に再循環させる方法及び/又はシステムに関する。
良く知られているように、電力を生成させるために石炭を使用することには、様々な欠点がある。このような欠点の一つは、二酸化炭素、温室効果ガスの排出、深刻化する地球温暖化の問題を増すと考えられるガスの生成である。これを考慮して、地球規模の気候の問題に対処する一つの方法として、炭素の捕捉、利用又は貯蔵(CCUS)を使用するために様々な技術が開発されている。このような問題に関連して、酸素燃焼を含めて炭素捕捉のための様々な技術が研究されている。
本発明は、一般に排出制御の分野に関し、特に様々なガス状酸化合物及び/又はガス状酸先駆化合物(例えば、SOx、NOx等)から1回以上の燃焼後段階中又は燃焼後プロセス中に(例えば圧縮工程及び/又は冷却工程中に)生成される、酸素燃焼の様々な液体系酸性化合物を制御し、処理し及び/又は軽減させるための新規かつ有用な方法及び/又はシステムに関する。一実施形態では、本発明は、このような1種以上の液体系酸化合物を燃焼排ガスに再循環させる及び/又は酸素燃焼発電システムの排出制御及び/又は燃焼排ガス処理装置の一つ以上に再循環させる方法及び/又はシステムに関する。
ここで使用するときに、用語「排出物」は、ガス状燃焼排出物のみならず、得られた燃焼排ガスを処理し又は浄化するために使用される様々なプロセス中に生成される液体その他の排出物を含むと広く解釈すべきである。さらに、本発明を酸素燃焼に関して説明するが、本発明はこれに限定されない。むしろ、本発明の方法及び/又はシステムは、どのような状況でも利用でき、燃焼排ガスから1種以上の液体系酸化合物及び/又は酸性廃水を生じさせるために縮合された様々なガス状酸廃棄物及び/又はガス状酸前駆体廃棄物(例えば、SOx、NOx等)から生成される液体系酸性化合物をそれ自体処理及び/又は除去する必要がある。
102 酸素燃焼プロセス
104 燃焼排ガスダクト
106 燃焼排ガス処理部
108 燃焼排ガスダクト
110 ろ過及び一次圧縮ユニット
112 燃焼排ガスダクト
114 二次圧縮ユニット
122 コールドボックス部
126 凝縮及び圧送部
128 導管/パイプ
130 導管/パイプ
132 燃焼排ガスダクト
200 システム
228a 廃棄物流
228b 廃棄物流
300 システム
400 システム
Claims (33)
- 酸素燃焼プロセス中に生成された1種以上の酸性化合物を処理するための方法であって、次の工程:
(i)少なくとも1種の炭素質燃料の酸素燃焼の結果として燃焼排ガス流を生成させ、ここで、該燃焼ガス流は、ガス状酸化合物及び/又はガス状酸前駆体化合物の少なくとも1種を含有し;
(ii)少なくとも1個の燃焼排ガス処理装置を使用することによって該燃焼排ガス流を処理してその中に存在する少なくとも1種のガス状酸化合物及び/又はガス状酸前駆体化合物の少なくとも一部を除去し;
(iii)工程(ii)からの燃焼排ガス流の少なくとも一部に少なくとも1回の圧縮工程及び/又は冷却工程を施してその中に存在する少なくとも1種の追加のガス状酸化合物及び/又はガス状酸前駆体化合物を除去し、ここで、該圧縮工程及び/又は冷却工程は、少なくとも1種の追加のガス状酸化合物及び/又はガス状酸前駆体化合物の除去の結果として生成された液体系酸性廃棄物流並びに酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流を生じさせ;
(iv)該液体系酸性廃棄物流の少なくとも一部を処理又は中和のために工程(II)の少なくとも1個の燃焼排ガス処理装置に再循環させ;そして
(v)該酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流に二酸化炭素回収を施して該酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流中に存在する二酸化炭素の大部分を回収してから、残留する酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流の一部を大気に放出すること
を含む方法。 - 前記酸素燃焼プロセスが炭素ベース酸素燃焼プロセスである、請求項1に記載の方法。
- 前記酸素燃焼プロセスが低硫黄石炭ベース酸素燃焼プロセスである、請求項1に記載の方法。
- 工程(ii)が、湿式排煙脱硫プロセス、乾式排煙脱硫プロセス、スプレードライスクラビングプロセス、商業的品質の硫酸を回収するように設計された湿式硫酸プロセス、燃焼排ガスから二酸化硫黄、窒素酸化物及び粒子状物質を除去するように設計されたSNOX排煙脱硫プロセス、直接接触冷却器−研磨スクラバープロセス又はそれらの2つ以上の任意の組み合わせからから選択される1個以上の装置によりSOxを除去することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記液体系酸性廃棄物流のpHが約−1〜約3.5の間である、請求項1に記載の方法。
- 工程(iii)において除去される1種以上の追加のガス状酸化合物及び/又はガス状酸前駆体化合物の量が、工程(iii)の前の燃焼排ガス流中に存在する1種以上のガス状酸化合物及び/又はガス状酸前駆体化合物の総量の少なくとも約50質量%である、請求項1に記載の方法。
- 前記工程(iii)で除去される少なくとも1種の追加のガス状酸化合物及び/又はガス状酸前駆体化合物が、SOx、NOx、フッ化水素、塩化水素、臭化水素、二酸化炭素、硫黄系酸、塩酸、フッ化水素酸、臭化水素酸、硝酸、炭酸又はこれらのいずれか2種以上の混合物から選択される、請求項1に記載の方法。
- 工程(iv)が、工程(iii)からの液体系酸性廃棄物流の少なくとも50質量%を前記工程(ii)の少なくとも1個の燃焼排ガス処理装置にその中で処理又は中和するために再循環させることを含む、請求項1に記載の方法。
- 工程(iv)が、工程(iii)からの液体系酸性廃棄物流の少なくとも90質量%を前記工程(ii)の少なくとも1個の燃焼排ガス処理装置にその中で処理又は中和するために再循環させることを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記方法が、工程(iii)から液体系酸性廃棄物流の残りの部分を、少なくとも1個のバイパス又はオーバーフローラインを介して少なくとも1個の排水処理プロセスに送ることをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 酸素燃焼プロセス中に生成された1種以上の酸性化合物を処理するための方法であって、次の工程:
(a)少なくとも1種の炭素質燃料の酸素燃焼の結果として燃焼排ガス流を生成させ、ここで、該燃焼ガス流は、ガス状酸化合物及び/又はガス状酸前駆体化合物の少なくとも1種を含有し;
(b)少なくとも1個の燃焼排ガス処理装置を使用することによって該燃焼排ガス流を処理してその中に存在する少なくとも1種のガス状酸化合物及び/又はガス状酸前駆体化合物の少なくとも一部を除去し;
(c)工程(b)からの燃焼排ガス流の少なくとも一部に少なくとも1回の圧縮工程及び/又は冷却工程を施してその中に存在する少なくとも1種の追加のガス状酸化合物及び/又はガス状酸前駆体化合物を除去し、ここで、該圧縮工程及び/又は冷却工程は、少なくとも1種の追加のガス状酸化合物及び/又はガス状酸前駆体化合物の除去の結果として生成された液体系酸性廃棄物流並びに酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流を生じさせ;
(d)該液体系酸性廃棄物流の少なくとも一部を処理又は中和のために工程(b)の少なくとも1個の燃焼排ガス処理装置に再循環させ;
(e)該酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流に少なくとも1回の追加の排出制御及び/又は燃焼排ガス処理技術を施し;そして
(f)該酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流に二酸化炭素回収を施して該酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流中に存在する二酸化炭素の大部分を回収してから、残留する酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流の一部を大気に放出すること
を含む方法。 - 前記酸素燃焼プロセスが炭素ベース酸素燃焼プロセスである、請求項11に記載の方法。
- 前記酸素燃焼プロセスが低硫黄石炭ベース酸素燃焼プロセスである、請求項11に記載の方法。
- 工程(b)が、湿式排煙脱硫プロセス、乾式排煙脱硫プロセス、スプレードライスクラビングプロセス、商業的品質の硫酸を回収するように設計された湿式硫酸プロセス、燃焼排ガスから二酸化硫黄、窒素酸化物及び粒子状物質を除去するように設計されたSNOX排煙脱硫プロセス、直接接触冷却器−研磨スクラバープロセス又はそれらの2つ以上の任意の組み合わせからから選択される1個以上の装置によりSOxを除去することを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記液体系酸性廃棄物流のpHが約−1〜約3.5の間である、請求項11に記載の方法。
- 工程(c)において除去される1種以上の追加のガス状酸化合物及び/又はガス状酸前駆体化合物の量が、工程(c)の前の燃焼排ガス流中に存在する1種以上のガス状酸化合物及び/又はガス状酸前駆体化合物の総量の少なくとも約50質量%である、請求項11に記載の方法。
- 前記工程(c)で除去される少なくとも1種の追加のガス状酸化合物及び/又はガス状酸前駆体化合物が、SOx、NOx、フッ化水素、塩化水素、臭化水素、二酸化炭素、硫黄系酸、塩酸、フッ化水素酸、臭化水素酸、硝酸、炭酸又はこれらのいずれか2種以上の混合物から選択される、請求項11に記載の方法。
- 工程(d)が、工程(c)からの液体系酸性廃棄物流の少なくとも50質量%を前記工程(b)の少なくとも1個の燃焼排ガス処理装置にその中で処理又は中和するために再循環させることを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記方法が、工程(c)から液体系酸性廃棄物流の残りの部分を、少なくとも1個のバイパス又はオーバーフローラインを介して少なくとも1個の排水処理プロセスに送ることをさらに含む、請求項11に記載の方法。
- 前記工程(e)の少なくとも1回の追加の放出制御及び/又は燃焼排ガス処理技術が水銀捕捉プロセスによる水銀捕捉を含む、請求項11に記載の方法。
- 酸素燃焼プロセス中に生成された1種以上の酸性化合物を処理するための方法であって、次の工程:
(I)少なくとも1種の炭素質燃料の酸素燃焼の結果として燃焼排ガス流を生成させ、ここで、該燃焼ガス流は、ガス状酸化合物及び/又はガス状酸前駆体化合物の少なくとも1種を含有し;
(II)少なくとも1個の燃焼排ガス処理装置を使用することによって該燃焼排ガス流を処理してその中に存在する少なくとも1種のガス状酸化合物及び/又はガス状酸前駆体化合物の少なくとも一部を除去し;
(III)工程(II)からの燃焼排ガス流に少なくとも1回の圧縮工程及び/又は冷却工程を施してその中に存在する少なくとも1種の追加のガス状酸化合物及び/又はガス状酸前駆体化合物を除去し、ここで、該圧縮工程及び/又は冷却工程は、少なくとも1種の追加のガス状酸化合物及び/又はガス状酸前駆体化合物の除去の結果として生成された液体系酸性廃棄物流並びに酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流を生じさせ;
(IV)該液体系酸性廃棄物流の少なくとも一部を処理又は中和のために工程(II)の少なくとも1個の燃焼排ガス処理装置に再循環させ;
(V)該酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流に少なくとも1回の追加の排出制御及び/又は燃焼排ガス処理技術を施し;そして
(VI)該酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流に二酸化炭素回収を施して該酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流中に存在する二酸化炭素の大部分を回収してから、残留する酸枯渇又は酸希薄燃焼排ガス流の一部を大気に放出する
ことを含み、該液体系酸性廃棄物流は、少なくとも2つの液体系酸性廃棄物流に別れ、その後、それぞれの分離された液体系廃棄物流の一部を、工程(II)の少なくとも1個の燃焼排ガス処理装置にその中での処理又は中和のために再循環させる方法。 - 前記酸素燃焼プロセスが炭素ベース酸素燃焼プロセスである、請求項21に記載の方法。
- 前記酸素燃焼プロセスが低硫黄石炭ベース酸素燃焼プロセスである、請求項21に記載の方法。
- 工程(II)が、湿式排煙脱硫プロセス、乾式排煙脱硫プロセス、スプレードライスクラビングプロセス、商業的品質の硫酸を回収するように設計された湿式硫酸プロセス、燃焼排ガスから二酸化硫黄、窒素酸化物及び粒子状物質を除去するように設計されたSNOX排煙脱硫プロセス、直接接触冷却器−研磨スクラバープロセス又はそれらの2つ以上の任意の組み合わせからから選択される1個以上の装置によりSOxを除去することを含む、請求項21に記載の方法。
- 前記液体系酸性廃棄物流のpHが約−1〜約3.5の間である、請求項21に記載の方法。
- 工程(III)において除去される1種以上の追加のガス状酸化合物及び/又はガス状酸前駆体化合物の量が、工程(III)の前の燃焼排ガス流中に存在する1種以上のガス状酸化合物及び/又はガス状酸前駆体化合物の総量の少なくとも約50質量%である、請求項21に記載の方法。
- 前記工程(III)で除去される少なくとも1種の追加のガス状酸化合物及び/又はガス状酸前駆体化合物が、SOx、NOx、フッ化水素、塩化水素、臭化水素、二酸化炭素、硫黄系酸、塩酸、フッ化水素酸、臭化水素酸、硝酸、炭酸又はこれらのいずれか2種以上の混合物から選択される、請求項21に記載の方法。
- 工程(IV)が、工程(III)からの液体系酸性廃棄物流の少なくとも50質量%を前記工程(ii)の少なくとも1個の燃焼排ガス処理装置にその中で処理又は中和するために再循環させることを含む、請求項21に記載の方法。
- 前記方法が、工程(III)から液体系酸性廃棄物流の残りの部分を、少なくとも1個のバイパス又はオーバーフローラインを介して少なくとも1個の排水処理プロセスに送ることをさらに含む、請求項21に記載の方法。
- 前記工程(V)の少なくとも1回の追加の放出制御及び/又は燃焼排ガス処理技術が水銀捕捉プロセスによる水銀捕捉を含む、請求項21に記載の方法。
- 前記少なくとも2つの液体系酸性廃棄物流の少なくとも1つが低pH流であり、該少なくとも2つの液体系酸性廃棄物流の少なくとも1つが高pH流である、請求項21に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの低pH液体系酸性廃棄物流が約1未満のpHを有する、請求項31に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの高pH液体系酸性廃棄物流が少なくとも約3のpHを有する、請求項31に記載の方法。
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