JP2018532584A - 動力発生サイクルから燃焼生成物を除去するためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
動力生産サイクルを実行するステップと、
動力生産サイクルからCO2、SOx、およびNOxを含有する生成物流を第1の直接接触冷却塔に導くステップと、
第1の直接接触冷却塔中のCO2、SOx、およびNOxを含有する生成物流を第1の向流循環水性液体流と接触させるステップと、
水性液体流の存在下で生成物流中のSO2とNO2との間の反応を介して第1の直接接触冷却塔中の生成物流中に存在するSO2の少なくとも一部を除去するステップと、
第1の直接接触冷却塔からCO2およびNOxを含有するリサイクル流を取り出すステップと、
CO2およびNOxを含有するリサイクル流の少なくとも一部を動力生産サイクルに戻すステップと
を含み得る。
CO2およびNOxを含有するリサイクル流の少なくとも一部を第2の直接接触冷却塔中に導くステップと、
第2の直接接触冷却塔中のCO2およびNOxを含有するリサイクル流を第2の向流循環水性液体流と接触させ、NO2と水との間の反応を介して第2の直接接触冷却塔中のCO2およびNOxを含有するリサイクル流からNO2の少なくとも一部を除去するステップと、
第2の直接接触冷却塔からCO2を含有する流れを取り出すステップと
をさらに含み得る。
そのようなシステムは、本明細書に記載の方法による使用に適していると記載される任意の要素を含み得る。
1つまたは複数の実施形態では、本開示によるシステムは、以下の、
動力サイクルの構成要素からCO2、SOx、およびNOxを含有する動力サイクル生成物流を送達するように構成された伝達要素と、
SO2の少なくとも一部がそこから除去されかつCO2およびNOxを含有するリサイクル流が第1の直接接触冷却塔から出力されるような反応条件下で動力サイクルの構成要素からCO2、SOx、およびNOxを含有する動力サイクル生成物流を受け取るように構成された第1の直接接触冷却塔と、
第1の直接接触冷却塔から液体流を受け取りかつ第1の直接接触冷却塔に液体流の少なくとも一部を再循環させるように構成された、第1の直接接触冷却塔と流体連通する第1の再循環ポンプと、
CO2およびNOxを含有するリサイクル流の少なくとも一部を動力サイクルの構成要素に送達するように構成された伝達要素と
を含み得る。
これらの反応は、硫酸生産のための鉛室法の機構としてよく理解されている。さらに、反応は以下のように記述され得る:式Gは気相であり、速度論的に支配される;式Hは気相であり、平衡は高速速度論によって支配される;式Iは液相であり、速度論的に支配される;式Jは液相であり、平衡は高速速度論によって支配される;式Kは気相であり、平衡は高速速度論によって支配される;式Lは水相での溶解であり、これは十分に速いプロセスであるように接触器内で設計され得る。
炭素質燃料の酸素燃焼を利用して完全復熱式の、遷移臨界二酸化炭素ブレイトン動力サイクルに動力を供給する動力発生システムに関して評価を行った。この構成は、様々な態様において、隔離および/またはパイプライン準備圧力でCO2を本質的に捕捉する。燃焼燃料中の硫黄および窒素の濃度が低い態様では、最小限の後処理ステップを用いてCO2を捕捉できる。したがって、サイクルから放出されたCO2を、追加の後処理をほとんどまたは全く伴わずに、所望のモル純度でCO2パイプラインに排気できる。しかしながら、燃料が高い濃度の硫黄および窒素を含有する場合、ならびに/またはシステムへの空気の侵入が比較的高い場合、燃焼温度およびプラントの高温端での高温は、燃料および任意の他の酸化可能な化合物を酸化し、かつプロセス設備を保護するために、および指定されたCO2パイプラインの純度レベルを満たすために除去されなければならないNOxおよび/またはSOxなどの酸性ガスを生成し得る。
Claims (22)
- 動力サイクル生成物流から酸性ガスを除去するための方法であって、
動力生産サイクルを実行することと、
前記動力生産サイクルから第1の直接接触冷却塔中にCO2、SOx、およびNOxを含有する生成物流を導くことと、
前記第1の直接接触冷却塔中のCO2、SOx、およびNOxを含有する前記生成物流を第1の向流循環水性液体流と接触させることと、
前記水性液体流の存在下で前記生成物流中のSO2とNO2との間の反応を介して前記第1の直接接触冷却塔中の前記生成物流中に存在するSO2の少なくとも一部を除去することと、
CO2およびNOxを含有するリサイクル流を前記第1の直接接触冷却塔から取り出すことと、
CO2およびNOxを含有する前記リサイクル流の少なくとも一部を前記動力生産サイクル中に戻すことと
を含む、方法。 - 前記第1の向流循環水性液体流がH2SO4を含む、請求項1に記載の方法。
- CO2、SOx、およびNOxを含有する前記生成物流がCO2、SOx、およびNOxを含有する前記生成物流の全質量に基づいて少なくとも10ppmのNOxを含有する、請求項1に記載の方法。
- CO2、SOx、およびNOxを含有する前記生成物流中のNOx濃度が、CO2、SOx、およびNOxを含有する前記生成物流中のNOxの50質量%未満が前記第1の直接接触冷却塔中でHNO3に変換されるような範囲内に制御される、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の直接接触冷却塔から取り出されるCO2およびNOxを含有する前記リサイクル流が、前記第1の直接接触冷却塔中に導入されるCO2、SOx、およびNOxを含有する前記生成物流中に存在するNOxの少なくとも90質量%を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の直接接触冷却塔から取り出されるCO2およびNOxを含有する前記リサイクル流が実質的にSO2を含まないか、またはCO2およびNOxを含有する前記リサイクル流の全質量に基づいて50ppm未満の量でSO2を含有する、請求項1に記載の方法。
- CO2、SOx、およびNOxを含有する前記生成物流中の前記NOx濃度が前記第1の直接接触冷却塔から上流にNOxを添加することによって調整される、請求項1に記載の方法。
- NOxが前記第1の直接接触冷却塔から上流の燃焼器中の燃料および酸化剤と窒素源を組み合わせることによって前記第1の直接接触冷却塔から上流に添加される、請求項7に記載の方法。
- NOxが前記第1の直接接触冷却塔から上流のCO2、SOx、およびNOxを含有する前記生成物流に直接添加される、請求項7に記載の方法。
- 前記第1の直接接触冷却塔から上流のCO2、SOx、およびNOxを含有する前記生成物流に直接添加されるNOxがアンモニアから生成される、請求項9に記載の方法。
- CO2、SOx、およびNOxを含有する前記生成物流中の前記NOx濃度が、前記第1の直接接触冷却塔から液体生成物流を受け取りかつ前記第1の直接接触冷却塔中に前記液体生成物流を再循環させるように構成された第1の再循環ポンプからの排出フローを増加するまたは減少することによって調整される、請求項1に記載の方法。
- CO2およびNOxを含有する前記リサイクル流中のNOxの少なくとも一部が前記動力生産サイクル中に戻される、請求項1に記載の方法。
- CO2およびNOxを含有する前記リサイクル流が前記動力生産サイクル中に戻される再循環作動流体流と純CO2生成物流とに分割される、請求項1に記載の方法。
- CO2およびNOxを含有する前記リサイクル流の少なくとも一部を第2の直接接触冷却塔中に導くことと、
前記第2の直接接触冷却塔中のCO2およびNOxを含有する前記リサイクル流を第2の向流循環水性液体流と接触させることと、
NO2と水との間の反応を介して前記第2の直接接触冷却塔中のCO2およびNOxを含有する前記リサイクル流からNO2の少なくとも一部を除去することと、
CO2を含有する流れを前記第2の直接接触冷却塔から取り出すことと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記第2の向流循環水性液体流がHNO3を含む、請求項14に記載の方法。
- 前記第2の直接接触冷却塔中にCO2およびNOxを含有する前記リサイクル流を導く前にCO2およびNOxを含有する前記リサイクル流にO2を添加することをさらに含む、請求項14に記載の方法。
- 前記第2の直接接触冷却塔中にCO2およびNOxを含有する前記リサイクル流の少なくとも一部を導く前に、CO2およびNOxを含有する前記リサイクル流が前記動力生産サイクル中で圧縮機を利用して圧縮される、請求項14に記載の方法。
- CO2およびNOxを含有する前記リサイクル流が前記動力生産サイクル中に戻される再循環部分と前記第2の直接接触冷却塔に導かれる純生成部分とに分割される、請求項14に記載の方法。
- 動力サイクル生成物流から酸性ガスを除去するためのシステムであって、
動力サイクルの構成要素からCO2、SOx、およびNOxを含有する動力サイクル生成物流を送達するように構成された伝達要素と、
SO2の少なくとも一部がそこから除去されかつCO2およびNOxを含有するリサイクル流が前記第1の直接接触冷却塔から出力されるような反応条件下で前記動力サイクルの前記構成要素からCO2、SOx、およびNOxを含有する前記動力サイクル生成物流を受け取るように構成された第1の直接接触冷却塔と、
前記第1の直接接触冷却塔から液体流を受け取りかつ前記第1の直接接触冷却塔に前記液体流の少なくとも一部を再循環させるように構成された、前記第1の直接接触冷却塔と流体連通する第1の再循環ポンプと、
前記動力サイクルの構成要素にCO2およびNOxを含有する前記リサイクル流の少なくとも一部を送達するように構成された伝達要素と
を含む、システム。 - CO2およびNOxを含有する前記リサイクル流中のNO2の少なくとも一部がそこから除去されかつCO2を含有する流れが前記第2の直接接触冷却塔から出力されるような反応条件下で前記第1の直接接触冷却塔からCO2およびNOxを含有する前記リサイクル流の少なくとも一部を受け取るように構成された第2の直接接触冷却塔と、
前記第2の直接接触冷却塔から液体流を受け取りかつ前記第2の直接接触冷却塔に前記液体流の少なくとも一部を再循環させるように構成された、前記第2の直接接触冷却塔と流体連通する第2の再循環ポンプと
をさらに含む、請求項19に記載のシステム。 - 前記第2の直接接触冷却塔から上流にかつ前記第1の直接接触冷却塔から下流に位置するO2入力をさらに含む、請求項19に記載のシステム。
- 前記第2の直接接触冷却塔から上流にかつ前記第1の直接接触冷却塔から下流に位置する圧縮機をさらに含む、請求項19に記載のシステム。
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