JP6153231B2 - 低エミッションタービンシステムにおける二酸化炭素捕捉システム及び方法 - Google Patents

低エミッションタービンシステムにおける二酸化炭素捕捉システム及び方法 Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、低エミッション動力発生又は発電に関する。特に、本発明の実施形態は、低エミッション複合ガスタービンシステム内での効率向上及びコスト削減のために二酸化炭素捕捉を行う方法及び装置に関する。
〔関連出願の説明〕
本願は、２０１１年９月３０日に出願された米国特許仮出願第６１／５４２，０３９号（発明の名称：SYSTEMS AND METHODS FOR CARBON DIOXIDE CAPTURE IN LOW EMISSION COMBINED TURBINE SYSTEMS）、２０１１年３月２２日に出願された米国特許仮出願第６１／４６６，３８４号（発明の名称：LOW EMISSION TURBINE SYSTEMS HAVING A MAIN AIR COMPRESSOR OXIDANT CONTROL APPARATUS AND METHODS RELATED THERETO）、２０１１年９月３０日に出願された米国特許仮出願第６１／５４２，０３０号（発明の名称：LOW EMISSION TURBINE SYSTEMS IMCORPORATING INLET COMPRESSOR OXIDANT CONTROL APPARATUS AND METHODS RELATED THERETO）、２０１１年３月２２日に出願された米国特許仮出願第６１／４６６，３８５号（発明の名称：METHODS FOR CONTROLLING STOICHIOMETRIC COMBUSTION ON A FIXED GEOMETRY GAS TURBINE SYSTEM AND APPARATUS AND SYSTEMS RELATED THERETO ）、２０１１年９月３０日に出願された米国特許仮出願第６１／５４２，０３１号（発明の名称：SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING STOICHIOMETRIC COMBUSTION IN LOW EMISSION TURBINE SYSTEMS）、２０１１年３月２２日に出願された米国特許仮出願第６１／４６６，３８１号（発明の名称：METHODS OF VARYING LOW EMISSION TURBINE GAS RECYCLE CIRCUITS AND SYSTEMS AND APPARATUS RELATED THERETO ）及び２０１１年９月３０日に出願された米国特許仮出願第６１／５４２，０３５号（発明の名称：METHODS OF VARYING LOW EMISSION TURBINE GAS RECYCLE CIRCUITS AND SYSTEMS AND APPARATUS RELATED THERETO）の優先権主張出願であり、これら米国特許仮出願の両方を参照により引用し、これらの記載内容全体を本明細書の一部とする。
本願は、２０１１年９月３０日に出願された米国特許仮出願第６１／５４２，０３６号（発明の名称：SYSTEMS AND METHODS FOR CARBON DIOXIDE CAPTURE IN LOW EMISSION TURBINE SYSTEMS）、２０１１年９月３０日に出願された米国特許仮出願第６１／５４２，０３７号（発明の名称：SYSTEMS AND METHODS FOR CARBON DIOXIDE CAPTURE IN LOW EMISSION TURBINE SYSTEMS）及び２０１１年９月３０日に出願された米国特許仮出願第６１／５４２，０４１号（発明の名称：LOW EMISSION POWER GENERATION SYSTEMS AND METHODS INCORPORATING CARBON DIOXIDE SEPARATION）に関し、これら米国特許仮出願の全てを参照により引用し、これらの記載内容全体を本明細書の一部とする。
本項は、本発明の例示の実施形態と関連している場合のある当該技術分野の種々の態様を紹介するものである。この説明は、本発明の特定の態様の良好な理解を容易にする技術内容の枠組みの提供を助けるものと考えられる。従って、本項は、このような見方で読まれるべきであり、必ずしも本項の記載内容が先行技術である旨の承認として読まれるべきではないことは理解されるべきである。
多くの産油国は、電力需要における強い国内成長を経験しており、石油・原油の貯留層からの石油・原油の回収を向上させるために石油・原油の回収増進（ＥＯＲ）に関心がある。２つの通常のＥＯＲ技術としては、貯留層圧力維持のための窒素（Ｎ2）注入及びＥＯＲ用の混和性フラッディングのための二酸化炭素（ＣＯ2）注入が挙げられる。また、温室効果ガス（ＧＨＧ）エミッションに関する世界的な懸念が存在する。多くの国におけるキャップ・アンド・トレード（cap-and-trade）政策の実施と組み合わさったこの懸念により、ＣＯ2エミッションの減少が、これらの国及び炭化水素産出システムを稼働させている会社にとって優先事項となっている。
ＣＯ2エミッションを減少させる幾つかの対策は、溶剤、例えばアミンを用いた燃料脱炭又は燃焼後捕捉を含む。しかしながら、これら解決策の両方は、費用が高くつく上に発電効率が悪く、その結果、発電量は低く、燃料需要が高く、しかも国内電力需要を満たす上での電気のコストが高い。特に、酸素、ＳＯX及びＮＯX化合物の存在により、アミン溶剤吸収の利用は、極めて問題となっている。別の対策は、複合サイクルにおけるオキシ燃料ガスタービンの使用である（例えば、この場合、ガスタービンブレイトンサイクルからの排（廃）熱は、ランキンサイクルにおいて蒸気を生じさせると共に追加の動力を生じさせるよう捕捉される）。しかしながら、かかるサイクルで動作可能な商業的に入手できるガスタービンは存在せず、高純度酸素を生じさせるのに必要な動力は、プロセスの全体的効率を著しく低下させる。
さらに、地球規模の天候変化及び二酸化炭素エミッションの影響に関する懸念が増大している状態で、発電所からの二酸化炭素エミッションを最小限に抑えることに重点が置かれている。ガスタービン複合サイクル発電プラントは、効率が良く、しかも原子力発電又は石炭発電技術と比較すると低コストである。しかしながら、ガスタービン発電プラントの排出物から二酸化炭素を捕捉することは、排出物スタック中の二酸化炭素の濃度が低いこと、処理が必要なガスの量（体積）が大きいこと及び排出物流の圧力が低いことのために費用が極めて高くつく。とりわけこれら要因の全ての結果として、二酸化炭素捕捉のコストが高い。
したがって、減少したコストでのＣＯ2捕捉及び回収方式が組み込まれた低エミッション高効率動力発生プロセスが依然として相当に要望されている。
本明細書において説明する低エミッション動力発生システムでは、典型的な天然ガス複合サイクル（ＮＧＣＣ）プラントにおいて逃がされる低エミッションガスタービンからの排ガスは、これとは異なり、分離されて回収される。本発明の装置、システム及び方法は、２つのガスタービンの排出物流を合流させて再循環させ、それにより動力を効率的に発生させる一方で二酸化炭素を濃縮させて回収する。
本発明のシステム及び方法では、各々が圧縮機、燃焼チャンバ及び膨張機を備えている２つのガスタービンシステムをタンデム状態で作動するよう流体結合され、各システムからの排出物流を合流させる。次に、合流状態の排出物流を冷却し、圧縮し、そして再循環させる。再循環排出物流の一部分を燃焼チャンバのうちの一方に供給して希釈剤として作用させ、それにより燃焼温度及び次の膨張機に入る煙道ガスの温度を制御し又は違ったやり方で加減する。再循環排出物流の他の部分を分離して１つの流れ中にＣＯ2を捕捉して窒素、酸素、アルゴン又はこれらの組み合わせを含む別個の生成物流を生じさせる。次に、ＣＯ2分離器からの生成物流の一部分を同様に他方の燃焼チャンバに供給して希釈剤として作用させ、他方、生成物流の残部は、追加の動力を発生させるため又はシステム内又は外部で別の目的のために使用できる。排ガスをこのように合流させることによって、全体的システム内の各ガスタービンからの燃焼生成物を濃縮し、そしてＣＯ2を容易に捕捉して除去することができ、それにより、より効率的な動力発生が達成される。
本発明の上述の利点及び他の利点は、実施形態の非限定的な例に関する以下の詳細な説明及び図面を参照すると、明らかになろう。
２つの互いに流体結合されたガスタービンシステムを備えていると共にＣＯ2分離方式を備えた複合低エミッション動力発生システムを示す図である。 図１の複合低エミッション動力発生システムの変形例を示す図であり、各タービンからの排出物流をこれら排出物流から熱を回収する前に合流させる仕方を示す図である。 図１の複合低エミッション動力発生システムの変形例を示す図であり、熱を各タービンからの排出物流から別々に回収し、排出物流を熱回収後に合流させる仕方を示す図である。
以下の詳細な説明の項において、本発明の特定の実施形態を好ましい実施形態と関連して説明する。しかしながら、以下の説明が本発明の特定の実施形態又は特定の使用に特有である範囲まで、これは、例示目的にのみ行われ、例示の実施形態についての説明を提供するに過ぎない。したがって、本発明は、以下に説明する特定の実施形態には限定されず、それどころか、本発明は、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲に含まれるあらゆる変形例、改造例及び均等例を含む。
本明細書において用いられる種々の用語について以下に定義する。特許請求の範囲の記載に用いられている用語が以下において定義されていない場合、関連分野における当業者が少なくとも１つの印刷された刊行物又は発行された特許に反映されているようにその用語には最も広い定義が与えられるべきである。
本明細書で用いられている「天然ガス」という用語は、原油井（随伴又は付随ガス）又は地下ガス貯留地層（非随伴ガス）から得られた多成分ガスを意味している。天然ガスの組成及び圧力は、千差万別であると言える。典型的な天然ガス流は、主要成分としてメタン（ＣＨ4）を含み、即ち、天然ガス流の５０ｍｏｌ％以上がメタンである。天然ガス流は、エタン（Ｃ2Ｈ6）、これよりも分子量の高い炭化水素（例えば、Ｃ3〜Ｃ20炭化水素）、１種類又は２種類以上の酸性ガス（例えば、硫化水素）又はこれらの任意の組み合わせを更に含む場合がある。天然ガスは、微量の汚染物質、例えば水、窒素、硫化鉄、蝋、原油又はこれらの任意の組み合わせを更に含む場合がある。
本明細書で用いられる「化学量論的燃焼」という用語は、燃料及び酸化剤を含む所与の量の反応体及び反応体の全体積が生成物を形成するために用いられる場合に反応体を燃焼させることによって生じる所与の量の生成物を含む燃焼反応を意味している。本明細書で用いられる「実質的に化学量論的燃焼」という表現は、約０．９：１〜約１．１：１、より好ましくは約０．９５：１〜約１．０５：１の等量比を有する燃焼反応を意味している。本明細書において、「化学量論的」という用語は、別段の指定がなければ「化学量論的」条件と「実質的に化学量論的」条件の両方を含むことを意味している。
本明細書で用いられる「流（又は流れ）」は、所与の量の流体を意味している。ただし、「流」という用語の使用は、運動中の所与の量の流体（例えば、速度又は質量流量を有する）を意味している。しかしながら、「流」という用語は速度、質量流量又は「流」を包囲する特定形式の導管を必要とするわけではない。
本明細書において開示するシステム及びプロセスの実施形態は、低エミッション電力及び石油・原油の回収増進（ＥＯＲ）又は隔離用途のためのＣＯ2を生じさせるために利用できる。本明細書において開示する実施形態によれば、圧縮酸化剤（代表的には空気）と燃料の混合物を燃焼させ、排ガスを膨張させて動力を発生させる。次に、排ガスを冷却し、圧縮し、そして分離してＣＯ2を捕捉すると共に酸素及び窒素を含む生成物流を生じさせる。ＥＯＲ用途では、ＣＯ2は、通常超臨界条件下で産出油井中に又はこれに隣接して注入される。ＣＯ2は、加圧剤として働くと共に地下原油中に溶かされると、油の粘度を著しく減少させて油が地中を通って取り出しウェルまで迅速に流れることができるようにする。窒素を含む（酸素及びアルゴンも又含む場合が多い）生成物流を用いて追加の動力を発生させることができ、しかもこれを圧力維持用途を含む種々の目的に使用できる。圧力維持用途では、不活性ガス、例えば窒素を圧縮して炭化水素貯留層中に注入し、それにより貯留層中に元の圧力を維持し、石油・原油回収増進を図ることができる。本明細書において開示するシステムの結果として、経済的に効果的なレベルでの動力の発生及び追加のＣＯ2の捕捉が行われる。
本発明の１つ又は２つ以上の実施形態によれば、動力発生システムであって、１種類又は２種類以上の酸化剤を受け入れて圧縮し、それにより圧縮された酸化剤を生じさせるよう構成された第１の圧縮機と、圧縮酸化剤の第１の部分、少なくとも１種類の第１の燃料及び第１の希釈剤を受け入れて燃焼させて第１の排出物流を生じさせるよう構成された第１の燃焼チャンバと、第１の燃焼チャンバから第１の排出物流を受け入れて第１のガス状排出物流を生じさせるよう構成された第１の膨張機とを備えている動力発生システムが提供される。このシステムは、冷却された再循環流を受け入れて圧縮し、それにより圧縮状態の再循環流を生じさせるよう構成された第２の圧縮機と、圧縮酸化剤の第２の部分、少なくとも１種類の第２の燃料及び第２の希釈剤を受け入れて燃焼させ、それにより第２の排出物流を生じさせるよう構成された第２の燃焼チャンバと、第２の燃焼チャンバからの第２の排出物流を受け入れて第２のガス状排出物流を生じさせるよう構成された第２の膨張機とを更に備えている。かかるシステムは、更に、第１及び第２のガス状排出物流を受け入れて冷却し、それにより合流状態の排出物流を生じさせるよう構成された１つ又は２つ以上の排熱回収蒸気発生器と、合流排出物流を受け入れて冷却して冷却状態の再循環流を生じさせるよう構成された冷却ユニットと、圧縮再循環流の一部分を受け入れてこの部分を分離器流出物流及び分離器生成物流に分離するよう構成された分離器とを備えている。
１種類又は２種類以上の酸化剤は、任意の酸素含有流体、例えば周囲空気、酸素富化空気、実質的に純粋な酸素又はこれらの組み合わせを含むのが良い。本発明の１つ又は２つ以上の実施形態では、複合システムに供給される酸化剤の全て又は実質的に全てが全体として第１の圧縮機内で圧縮されてこれにより供給される。次に、第１の圧縮機を出た圧縮酸化剤を２つの流れに分割して圧縮酸化剤の第１の部分が第１の燃焼チャンバに差し向けられ、圧縮酸化剤の第２の部分が第２の燃焼チャンバに差し向けられるようにするのが良い。分割は、等しくても良く、等しくなくても良く、又、分割をプロセスの変化に適合するよう動作中変化させても良い。
第１の燃料と第２の燃料は、同じであっても良く異なっていても良く、各燃料は、天然ガス、付随（随伴）ガス、ディーゼル、燃料油、ガス化石炭、コークス、ナフサ、ブタン、プロパン、エタン、メタン、合成ガス、ケロシン、航空燃料、生物燃料、酸素添加炭化水素原料油、ビチューメン、任意他の適当な炭化水素含有ガス若しくは液体、水素又はこれらの組み合わせを含むのが良い。更に、燃料は、不活性成分を含むのが良く、かかる不活性成分としては、Ｎ2又はＣＯ2が挙げられるが、これらには限定されない。幾つかの実施形態では、燃料は、本明細書において説明するプロセスによって捕捉されるＣＯ2の注入により石油・原油回収増進から利益を得ている炭化水素貯留層によって少なくとも部分的に供給可能である。或る特定の実施形態では、第１及び第２の燃料は、天然ガスを含む。
第１及び第２の燃焼チャンバの各々内における燃焼条件は、リーン（希薄）であっても良く、化学量論的であっても良く、実質的に化学量論的であっても良く、リッチ（濃厚）であっても良い。１つ又は２つ以上の実施形態では、第１及び第２の燃焼チャンバ内における燃焼条件は、化学量論的又は実質的に化学量論的である。第１及び第２の希釈剤を第１及び第２の燃焼チャンバに供給して燃焼温度及び煙道ガスの温度を制御し又は違ったやり方で調節して次の膨張機の材料要件を満たすようにする。しかしながら、第１及び第２の希釈剤の流量は、それぞれの燃焼チャンバ内の化学量論的条件の維持を助け、組成、体積流量の変化又は酸化剤及び燃料流の他のばらつきを加減するのを助けるよう調節可能である。１つ又は２つ以上の実施形態では、第１の燃焼チャンバに供給される第１の希釈剤は、分離器生成物流の少なくとも一部分を含む。同じ又は他の実施形態では、第２の燃焼チャンバに供給される第２の希釈剤は、圧縮再循環流の少なくとも一部分を含む。
幾つかの実施形態では、高圧流は、第１の燃焼チャンバと第２の燃焼チャンバのうちの一方又は両方内で冷却剤として使用できる。かかる実施形態では、蒸気の追加により、システムにおける動力及びサイズの要件が緩和されるが、水再循環ループの追加が必要になる。更に、別の実施形態では、燃焼チャンバの一方又は両方への圧縮酸化剤供給物は、アルゴンを含むのが良い。例えば、酸化剤は、約０．１〜約５．０体積％アルゴン、約１．０〜約４．５体積％アルゴン、約２．０〜約４．０体積％アルゴン、約２．５〜約３．５体積％アルゴン又は約３．０体積％のアルゴンを含むのが良い。
第１及び第２の圧縮機は各々、単一の圧縮機であっても良く、或いは、これら圧縮機は、並列又は直列に作動する２つ又は３つ以上の圧縮機であっても良い。各圧縮機は、単一段のものであっても良く多段のものであっても良い。多段圧縮機では、オプションとして、高い総合圧縮比及び高い総合動力出力を得ることができるよう段間冷却を採用するのが良い。２つ以上の圧縮機を用いてプロセス流を圧縮する場合、圧縮機は、まとめて考えて、本明細書においては、適宜「第１の圧縮機」又は「第２の圧縮機」であると見なされる。各圧縮機は、本発明において説明するプロセスに適した任意形式のものであって良い。かかる圧縮機としては、軸流圧縮機、遠心圧縮機、往復圧縮機又は二軸スクリュー圧縮機及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらには限定されない。１つ又は２つ以上の実施形態では、第１及び第２の圧縮機は、軸流圧縮機である。
第１及び第２の燃焼チャンバの各々内における酸化剤及び燃料の燃焼により、それぞれ、第１の排出物流及び第２の排出物流が生じる。第１及び第２の排出物流は、燃焼生成物を含み、これらの個々の組成は、各燃焼チャンバ内で用いられる燃料及び酸化剤の組成に応じて様々であろう。１つ又は２つ以上の実施形態では、第１及び第２の排出物流は、蒸発水、ＣＯ2、一酸化炭素（ＣＯ）、酸素（Ｏ2）、窒素（Ｎ2）、アルゴン（Ａｒ）、窒素酸化物（ＮＯX）、硫黄酸化物（ＳＯX）、硫化水素（Ｈ2Ｓ）又はこれらの組み合わせを含む場合がある。
第１の排出物流を第１の膨張機内で膨張させて第１のガス状排出物流を生じさせるのが良く、第２の排出物流を第２の膨張機内で膨張させて第２のガス状排出物流を生じさせるのが良い。第１及び第２の膨張機は各々、単一の膨張機であっても良く、或いは、これら膨張機は、並列又は直列に作動する２つ又は３つ以上の膨張機であっても良い。各膨張機は、単一段のものであっても良く多段のものであっても良い。２つ以上の膨張機を用いて排出物流を膨張させる場合、膨張機は、まとめて考えて、本明細書においては、適宜「第１の膨張機」又は「第２の膨張機」であると見なされる。各膨張機は、本発明において説明するプロセスに適した任意形式のものであって良く、かかる膨張機としては、軸流膨張機、遠心膨張機又はこれらの組み合わせが挙げられるが、これらには限定されない。第１及び第２の排出物流の膨張により、動力が生じ、この動力は、１つ又は２つ以上の圧縮機又は発電機を駆動するために使用できる。本発明の１つ又は２つ以上の実施形態では、第１の膨張機は、共通シャフト又は他の機械的、電気的若しくは他の動力結合手段によって第１の圧縮機に結合されており、第１の圧縮機が第１の膨張機によって少なくとも部分的に駆動されるようになっている。同じ又は他の実施形態では、第２の膨張機は、共通シャフト又は他の機械的、電気的若しくは他の動力結合手段によって第２の圧縮機に結合されており、第２の圧縮機が第２の膨張機によって少なくとも部分的に駆動されるようになっている。他の実施形態では、第１若しくは第２の圧縮機又はこれら両方の圧縮機は、速度増大又は減少装置、例えばギアボックスが設けられているかにかかわらず電気モータに機械的に結合されるのが良い。第１の圧縮機、第１の燃焼チャンバ及び第１の膨張機は、まとめて考慮すると、ブレイトンサイクルとして特徴付け可能である。同様に、第２の圧縮機、第２の燃焼チャンバ及び第２の膨張機も又、ブレイトンサイクルとして特徴付け可能である。
膨張後、第１及び第２のガス状排出物流は、幾つかの実施形態では、排熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）内で冷却されるのが良い。本明細書においては単一のＨＲＳＧについて述べるが、実際には、２つ又は３つ以上のＨＲＳＧが用いられるのが良い。変形例として、第１及び第２のガス状排出物流を冷却し又は熱をこれらガス状排出物流から回収するよう設計された任意の装置、例えば１つ又は２つ以上の熱交換器、再生器、冷却ユニット等をＨＲＳＧに代えて用いることができる。ＨＲＳＧは、第１及び第２の排出物流を受け取ってこれら排出物流中の残留熱を利用して蒸気を発生させるよう構成されているのが良い。ＨＲＳＧにより生じる蒸気は、種々の目的に使用でき、例えば、ランキンサイクルにおいて蒸気タービン発電機を駆動するため又は淡水化のために使用できる。
本発明の１つ又は２つ以上の実施形態では、第１及び第２のガス状排出物流を別々にＨＲＳＧに送り、そしてＨＲＳＧ内で合流させて合流排出物流を生じさせる。他の実施形態では、第１及び第２のガス状排出物流をＨＲＳＧの上流側で合流させても良く、その下流側で合流させても良い。これらガス状排出物流を下流側で合流させる場合、第１及び第２のガス状排出物流の各々を別個のＨＲＳＧ内で冷却し、次にこれらを合流させて合流排出物流を生じさせるのが良い。
本発明の１つ又は２つ以上の実施形態では、合流排出物流を１つ又は２つ以上の冷却ユニットに送るのが良く、かかる１つ又は２つ以上の冷却ユニットは、合流排出物流の温度を減少させて冷却された再循環流を生じさせるよう構成されている。冷却ユニットは、排ガスの温度を減少させるのに適した任意形式の装置であって良く、例えば、例えば直接接触型冷却器、トリム冷却器、機械的冷凍ユニット又はこれらの組み合わせである。幾つかの実施形態では、冷却ユニットは、ＤＣＣである。冷却ユニットは又、水ドロップアウト流を介して排出物流から凝縮水の一部分を除去するよう構成されているのが良い。幾つかの実施形態では、水ドロップアウト流は、オプションとして、追加の蒸気の発生のための水源となるようＨＲＵに送られるのが良い。
幾つかの実施形態では、冷却ユニットを出た冷却再循環流を第２の圧縮機に送って圧縮し、それにより圧縮された再循環流を生じさせるのが良い。排出物流を冷却して圧縮することは、処理されなければならないガスの量が多いこと及び通常ＣＯ2捕捉の高いコストの原因となっている排出物流の圧力が低いことに関連した問題を解決するのに役立ち、かくして、本発明のシステムにおけるＣＯ2捕捉及び回収を効率的にし且つ費用効果を良くする。
第２の圧縮機を出ると、圧縮再循環流を分割するのが良く、圧縮再循環流の第１の部分を上述したように希釈剤として用いることができるよう第２の燃焼チャンバに提供するのが良い。かかる場合、第２の燃焼チャンバに差し向けられなかった圧縮再循環流の第２の部分を１つ又は２つ以上の分離器に送るのが良く、ここで、ＣＯ2と他の地球温暖化ガスを圧縮再循環流から分離する。本明細書においては詳細には説明しないが、当業者には認識されるように、第２の圧縮機と分離器との間に中間加熱、中間冷却又は他のプロセス操作を必要とする場合があり、その結果、再循環流が用いられる特定の分離プロセスについて最適化された条件で分離器に入るようにする。１つ又は２つ以上の実施形態では、例えば、圧縮再循環流が分離器に入る前に圧縮再循環流を冷却するよう冷却ユニットを用いるのが良い。
１つ又は２つ以上の分離器で採用されるＣＯ2分離プロセスは、圧縮再循環ガスを分離し、その結果、ＣＯ2を含む分離器流出物流及び窒素を含む分離器生成物流を生じさせるよう設計された任意適当なプロセスであって良い。幾つかの実施形態では、生成物流は、酸素、アルゴン又はこれら両方を更に含む場合がある。排ガスの成分を分離することにより、排出物中の種々の成分を種々の仕方で取り扱うことができる。理想的には、分離プロセスは、排出物中の地球温暖化ガスの全て、例えば流出物流中のＣＯ2、ＣＯ、ＮＯX、ＳＯX等を隔離し、排出物成分の残部、例えば窒素、酸素及びアルゴンを生成物流中に残す。しかしながら、実際には、分離プロセスは、生成物流から地球温暖化ガスの全てを引き出すことはできず、幾つかの非地球温暖化ガスが流出物流中に残存する場合がある。
所望の結果を達成するよう設計された任意適当な分離プロセスを利用することができる。１つ又は２つ以上の実施形態では、分離プロセスは、酸素不敏感性プロセスである。かかる分離プロセスの例としては、高温炭酸カリウム（「ホットポット（hot pot）」）分離プロセス、アミン分離、分子ふるい分離、メンブレン分離、吸着反応速度論的分離、制御凍結ゾーン分離及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらには限定されない。幾つかの実施形態では、分離器は、ホットポット分離プロセスを利用する。本発明の１つ又は２つ以上の実施形態では、分離プロセスは、高い圧力状態で（即ち、周囲よりも高い圧力状態で）作用し、生成物流を加圧状態に保つよう構成されている。このようにプロセスに加わる圧力を維持することにより、小型の分離機器の採用が可能であり、分離効率を向上させることができ、しかも生成物流からの一層多くのエネルギーの取り出しが可能である。幾つかの実施形態では、ＣＯ2分離プロセスは、生成物流の出口圧力若しくは出口温度又はこれら両方を最大にするよう選択されると共に構成されている。
分離器流出物流は、種々の用途に使用できる。例えば、流出物流を石油・原油回収増進（ＥＯＲ）のために炭化水素貯留中に注入することができ又は炭素隔離又は貯蔵のために貯留層に差し向けることができる。流出物流は又、販売することができ、逃がすことができ又は焼尽させることができる。
１つ又は２つ以上の実施形態では、分離器生成物流は、窒素を含み、オプションとして、酸素又はアルゴン（又はこれら両方）を更に含む。分離器生成物流を分割するのが良く、生成物流の第１の部分を上述したように希釈剤として用いることができるよう第１の燃焼チャンバに提供することができる。かかる場合、第１の燃焼チャンバに差し向けられなかった分離器生成物流の第２の部分を第３の膨張機に差し向けるのが良い。１つ又は２つ以上の実施形態では、第３の膨張機は、分離器生成物流を受け入れてかかるガスをほぼ周囲圧力状態で出力するよう構成されているのが良い。当業者であれば理解されるように、第３の膨張機は、動力を発生させ、発生した動力は、上述したシステム内に又は外部に位置する任意形態の１つ又は２つ以上の圧縮機又は発電機を少なくとも部分的に駆動するために用いられるのが良い。
１つ又は２つ以上の実施形態では、生成物流は、膨張後に１つ又は２つ以上の排熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）を通過するのが良い。１つ又は２つ以上のＨＲＳＧは、生成物流中の残留熱を利用して水蒸気を発生させるよう構成されているのが良い。１つ又は２つ以上のＨＲＳＧにより生じる水蒸気は、種々の目的に使用でき、例えば、ランキンサイクル中の蒸気タービン発電機を駆動するため又は淡水化のために使用できる。さらに、１つ又は２つ以上のＨＲＳＧを出る生成物流中に残留熱が残っている場合、システムは、この熱を非蒸気作業流体に伝達するよう構成された１つ又は２つ以上の熱交換器を更に備えているのが良い。かかる実施形態では、非蒸気作業流体は、オプションとして、ランキンサイクル中の膨張機を駆動するために使用されるのが良い。
分離器生成物流は、全体として又は部分的に種々の用途に使用できる。例えば、生成物流を圧力維持のために炭化水素貯留層中に注入することができる。また、生成物流を販売することでき又は逃がすことができる。１つ又は２つ以上の実施形態では、圧力維持が実行可能なオプションでない場合（又は、生成物流の一部分だけが圧力維持に必要な場合）、生成物流を膨張又は別の方法で冷却し、そして本明細書において説明するシステム中の冷凍手段となるよう用いることができる。例えば、冷却状態の生成物流は、冷凍作用をもたらしてシステム内の１つ又は２つ以上の圧縮機の吸い込み温度を減少させ又はシステム内の１つ又は２つ以上の冷却ユニット内で用いられる水を冷やすよう使用できる。
他の実施形態では、生成物流の全て又は一部が圧力維持に用いられない場合、その代わりに、生成物流を加熱して追加の動力をシステム内のどこか他の場所で使えるよう又は販売できるよう生じさせることができる。生成物流を加熱する幾つかの方法としては、熱交換器内での排出物流と生成物流の公差型交換又は追加の熱を生成物流に供給するための補助燃焼器の使用が挙げられる。追加の燃焼器の使用に当たり、追加の燃料が必要になることは理解されよう。炭素含有燃料を燃焼器内に用いる場合、追加のＣＯ2が発生し、かかる追加のＣＯ2は、生成物流からは回収できないであろう。したがって、幾つかの実施形態では、燃焼器内で用いられる燃料は、非炭素系燃料源、例えば水素であるのが良い。補助燃焼器の必要とする酸化剤は、別個の酸化剤流を経て供給するのが良く、或いは、酸化剤の追加の供給源が不要であるように十分な酸化剤が生成物流中に存在するのが良い。分離器生成物流を加熱する他の考えられる方法としては、生成物流を加熱するためにＨＲＵ内に加熱コイルを用いること、触媒を用いて生成物流中に存在するＣＯを燃焼させること又は冷却のために生成物流を用いた結果として提供される加熱（即ち、生成物流が冷却作用を他の流れ又は装置に提供したときに、流れそれ自体が加熱されること）が挙げられる。
次に図を参照すると、図１は、燃焼後のＣＯ2の分離及び捕捉を可能にするよう構成された動力発生システム１００を示している。少なくとも１つの実施形態では、動力発生システム１００は、共通シャフト１０８又は他の機械的、電気的又は他の動力結合手段を介して第１の膨張機１０６に結合された第１の圧縮機１１８を有するのが良く、それにより第１の膨張機１０６により生じた機械的エネルギーの一部分が第１の圧縮機１１８を駆動することができるようになっている。第１の膨張機１０６は、他の用途のためにも、例えば別の圧縮機、発電機等に動力供給するために動力を発生させることができる。第１の圧縮機１１８及び第１の膨張機１０６は、それぞれ標準型ガスタービンの圧縮機側端部及び膨張機側端部を形成することができる。しかしながら、他の実施形態では、第１の圧縮機１１８及び第１の膨張機１０６は、システム内の個別化されたコンポーネントであっても良い。
システム１００は、圧縮酸化剤１１４の第１の部分と混合される第１の燃料流１１２を燃焼させるよう構成された第１の燃焼チャンバ１１０を更に備えているのが良い。１つ又は２つ以上の実施形態では、第１の燃料流１１２は、任意適当な炭化水素ガス又は液体であって良く、例えば天然ガス、メタン、エタン、ナフサ、ブタン、プロパン、合成ガス、ディーゼル、ケロシン、航空燃料、石炭由来燃料、生物（バイオ）燃料、ビチューメン、酸素添加炭化水素原料油又はこれらの組み合わせを含む。第１の燃料流１１２は、水素を更に含むのが良い。第１の燃焼チャンバ１１０に供給される圧縮酸化剤１１４の第１の部分は、第１の燃焼チャンバ１１０に流体結合されると共に供給物酸化剤１２０を圧縮するようになった第１の圧縮機１１８から導き出されたものであるのが良い。本明細書の説明では供給物酸化剤１２０が周囲空気であることが前提とされているが、酸化剤は、任意適当な酸素含有ガスであって良く、例えば空気、酸素に富む空気、実質的に純粋な酸素又はこれらの組み合わせである。１つ又は２つ以上の実施形態では、第１の圧縮機１１８、第１の燃焼チャンバ１１０及び第１の膨張機１０６は、まとめて考慮すると、開放ブレイトンサイクルとして特徴付けできる。
第１の排出物流１１６が第１の燃料流１１２と圧縮酸化剤１１４の第１の部分の燃焼の生成物として生じ、そして第１の膨張機１０６の入口に差し向けられる。少なくとも１つの実施形態では、第１の燃料流１１２は、主として、天然ガスであるのが良く、それにより、蒸発水、ＣＯ2、ＣＯ、酸素、窒素、窒素酸化物（ＮＯX）及び硫黄酸化物ＳＯXの体積部分を含む放出物１１６が生じる。幾つかの実施形態では、未燃焼燃料１１２又は他の化合物の僅かな部分も又、燃焼平衡限度に起因して放出物１１６中に存在する場合がある。第１の排出物流１１６が第１の膨張機１０６を通って膨張すると、第１の排出物流は、第１の圧縮機１１８又は他の設備を駆動する機械的動力を発生させると共に第１のガス状排出物流１２２を生じさせる。
動力発生システム１００は、共通シャフト１８８又は他の機械的、電気的又は他の動力結合手段を介して第２の膨張機１７０に結合された第２の圧縮機１８０を更に備えているのが良く、それにより第２の膨張機１７０により生じた機械的エネルギーの一部分が第２の圧縮機１８０を駆動することができるようになっている。第２の膨張機１７０は、他の用途のためにも、例えば別の圧縮機、発電機等に動力供給するために動力を発生させることができる。第２の圧縮機１８０及び第２の膨張機１７０は、それぞれ標準型ガスタービンの圧縮機側端部及び膨張機側端部を形成することができる。しかしながら、他の実施形態では、第２の圧縮機１８０及び第２の膨張機１７０は、システム内の個別化されたコンポーネントであっても良い。
システム１００は、圧縮酸化剤１１４の第２の部分と混合される第２の燃料流１５２を燃焼させるよう構成された第２の燃焼チャンバ１５０を更に備えているのが良い。１つ又は２つ以上の実施形態では、第２の燃料流１５２は、任意適当な炭化水素ガス又は液体であって良く、例えば天然ガス、メタン、エタン、ナフサ、ブタン、プロパン、合成ガス、ディーゼル、ケロシン、航空燃料、石炭由来燃料、生物（バイオ）燃料、ビチューメン、酸素添加炭化水素原料油又はこれらの組み合わせを含む。第２の燃料流１５２は、水素を更に含むのが良い。第２の燃焼チャンバ１５０に供給される圧縮酸化剤１１４の第２の部分は、第２の燃焼チャンバ１５０に流体結合された第１の圧縮機１１８から導き出されたものであるのが良い。１つ又は２つ以上の実施形態では、第２の圧縮機１８０、第２の燃焼チャンバ１５０及び第２の膨張機１７０は、まとめて考慮すると、開放ブレイトンサイクルとして特徴付けできる。
第２の排出物流１５６が第２の燃料流１５２と圧縮酸化剤１１４の第２の部分の燃焼の生成物として生じ、そして第２の膨張機１７０の入口に差し向けられる。少なくとも１つの実施形態では、第２の燃料流１５２は、主として、天然ガスであるのが良く、それにより、蒸発水、ＣＯ2、ＣＯ、酸素、窒素、窒素酸化物（ＮＯX）及び硫黄酸化物ＳＯXの体積部分を含む第２の放出物１５６が生じる。幾つかの実施形態では、未燃焼の第２の燃料１５２又は他の化合物の僅かな部分も又、燃焼平衡限度に起因して放出物１５６中に存在する場合がある。第２の排出物流１５６が第２の膨張機１７０を通って膨張すると、第２の排出物流は、第２の圧縮機１８０又は他の設備を駆動する機械的動力を発生させると共に第２のガス状排出物流１７２を生じさせる。
第１及び第２のガス状排出物流１２２，１７２は、第１の膨張機１０６及び第２の膨張機１７０から排熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）１２６に差し向けられ、このＨＲＳＧは、ガス状排出物流１２２，１７２中の残留熱を用いて蒸気１３０及び合流排出物流１３２を生じさせる。ＨＲＳＧ１２６により生じる蒸気１３０は、種々の用途を有し、例えば、蒸気タービン発電機をランキンサイクルで駆動することによって追加の動力を生じさせるため又は淡水化のために使用できる。
合流排出物１３２を少なくとも１つの冷却ユニット１３４に送るのが良く、かかる少なくとも１つの冷却ユニットは、合流排出物１３２の温度を減少させて冷却された排出物流１４０を生じさせるよう構成されている。１つ又は２つ以上の実施形態では、冷却ユニット１３４は、本明細書では、直接接触型冷却器（ＤＣＣ）であると見なされるが、任意適当な冷却装置、例えば直接接触型冷却器、トリム冷却器、機械的冷凍ユニット又はこれらの組み合わせであっても良い。冷却ユニット１３４は又、水ドロップアウト流１３６を経て凝縮水の一部分を除去するよう構成されているのが良い。
１つ又は２つ以上の実施形態では、冷却再循環流１４０を冷却ユニット１３４に流体結合された第２の圧縮機１８０に差し向けるのが良い。第２の圧縮機１８０は、冷却再循環流１４０の圧力を増大させ、それにより圧縮された再循環流１８２を生じさせるよう構成されているのが良い。第２の圧縮機１８０を出ると、圧縮再循環流１８２を分割するのが良く、圧縮再循環流１８２の一部分が第２の燃焼チャンバ１５０に差し向けられ、ここで、この部分は、第２の燃焼チャンバ１５０内の燃焼条件を調節する希釈剤として働くのが良い。
１つ又は２つ以上の実施形態では、第２の燃焼チャンバに差し向けられなかった圧縮再循環流１８２の残りの部分は、分離器１６２に差し向けられる。分離器１６２は、圧縮再循環流１８２を、ＣＯ2を含む分離器流出物流１６６及び一般に窒素を含み、場合によっては、酸素及び／又はアルゴンを更に含む分離器生成物流１６４に分離するよう設計された種々の分離プロセスのうちの任意のものを採用することができる。例えば、分離器１６２は、化学分離プロセス、例えば高温炭酸カリウム（「ホットポット」）分離、アミン分離又は分子ふるいを用いた分離を利用して圧縮再循環流１８２を分離するよう設計されているのが良い。他の分離プロセスとしては、メンブレンを用いた物理的分離、又は吸着反応速度論的分離又は制御凍結ゾーン分離のようなプロセスが挙げられる。幾つかの実施形態では、上述の分離方法の組み合わせを使用することができる。
１つ又は２つ以上の実施形態では、分離器１６２を出た生成物流１６４の一部分をそらして再循環生成物流１８４として第１の燃焼チャンバ１１０に差し向けるのが良い。このように、再循環生成物流１８４は、第１の燃焼チャンバ１１０内の燃焼条件を調節する希釈剤として役立ち得る。生成物流１６４の残部は、追加の動力発生のために使用できる。例えば、生成物流１６４は、第３の膨張機１９０に差し向けるのが良い。第３の膨張機１９０により生じる動力は、種々の目的のために、例えば排気物圧縮機１４２又は１つ若しくは２つ以上の追加の圧縮機（図示せず）を少なくとも部分的に駆動するため又は発電機を駆動するために使用できる。幾つかの実施形態では、生成物流を圧力維持のために貯留層中に注入する場合、膨張機１９０は、パイプライン又は噴射圧縮機を駆動するよう用いられるのが良い。
１つ又は２つ以上の実施形態では、膨張機１９０を出た膨張後の生成物流１９２を追加の動力発生のために熱回収ユニット（図示せず）に差し向けるのが良い。生成物流１９２は、流出物流１６６と同様、これ又種々の用途に使用でき、かかる用途としては、圧力維持、追加の動力発生、貯蔵又は逃がしが挙げられる。
１つ又は２つ以上の実施形態では、ＣＯ2分離プロセスは、生成物流１６４の温度又は圧力を最大にするよう構成されているのが良い。分離器流出物流１６６は、種々の下流側の用途のために、例えば、石油・原油回収増進（ＥＯＲ）のために炭化水素貯留層中への注入、炭素隔離、貯蔵又は販売のために使用できる。流出物流１６６は又、逃がされても良く、焼尽されても良い。
次に図２を参照すると、システム２００として具体化されると共に説明される図１の動力発生システム１００の変形構成例が示されている。したがって、図２は、図１を参照すると最も良く理解できる。図２のシステム２００では、第１のガス状排出物流１２２と第２のガス状排出物流１７２をＨＲＳＧ１２６の上流側で合流させて合流排出物流１３２を生じさせる。次に、合流排出物流１３２をＨＲＳＧ１２６に差し向けて合流排出物１３２を冷却すると共に蒸気１３０を生じさせ、システムの残部は、図１を参照して上述したように作動する。
次に図３を参照すると、システム３００として具体化されると共に説明される図１の動力発生システム１００の変形構成例が示されている。図３のシステム３００では、ガス状排出物流の各々を合流前に別々に冷却する。具体的に説明すると、第１のガス状排出物流１２２をＨＲＳＧ１２６内で冷却し、第２のガス状排出物流１７２を追加のＨＲＳＧ３２６内で冷却する。第１及び第２のガス状排出物流１２２，１７２は、それぞれ、ＨＲＳＧ１２６，３２６を出て、これら第１及び第２のガス状排出物流をＨＲＳＧの下流側で合流させて合流排出物１３２を生じさせる。システムの残部は、図１を参照して上述したように作動する。
本発明は、種々の改造及び変形形態で実施できるが、上述の例示の実施形態は、例示として示されているに過ぎない。本明細書において説明した実施形態の特徴又は形態はどれも任意他の実施形態と又は多数の他の実施形態（実行可能な程度まで）組み合わせ可能であり、かかる全ての組み合わせは、本発明の範囲に含まれるものである。更に、本発明は、本明細書に開示した特定の実施形態に限定されるものではないことが理解されるべきである。確かに、本発明は、特許請求の範囲に記載された真の精神及び範囲に属する全ての変形例、改造例及び均等例を含む。

Claims (20)

  1. 動力発生システムであって、
    １種類又は２種類以上の酸化剤を受け入れて圧縮し、それにより圧縮された酸化剤を生じさせるよう構成された第１の圧縮機と、
    前記圧縮酸化剤の第１の部分、少なくとも１種類の第１の燃料及び第１の希釈剤を別々に受け入れて実質的に化学量論的に燃焼させて第１の排出物流を生じさせるよう構成された第１の燃焼チャンバと、
    前記第１の燃焼チャンバから前記第１の排出物流を受け入れて第１のガス状排出物流を生じさせるよう構成された第１の膨張機と、
    冷却された再循環流を受け入れて圧縮し、それにより圧縮状態の再循環流を生じさせるよう構成された第２の圧縮機であって、前記冷却された再循環流は前記第１のガス状排出物流の少なくとも一部を含む、第２の圧縮機と、
    前記圧縮酸化剤の第２の部分、少なくとも１種類の第２の燃料及び第２の希釈剤を別々に受け入れて燃焼させ、それにより第２の排出物流を生じさせるよう構成された第２の燃焼チャンバであって、前記第２の希釈剤は、二酸化炭素を含む前記圧縮状態の再循環流の少なくとも一部を含む、第２の燃料チャンバと、
    前記第２の燃焼チャンバからの前記第２の排出物流を受け入れて第２のガス状排出物流を生じさせるよう構成された第２の膨張機と、
    前記第１及び前記第２のガス状排出物流を受け入れて冷却し、それにより合流状態の排出物流を生じさせるよう構成された排熱回収蒸気発生器と、
    前記合流排出物流を受け入れて冷却して冷却状態の再循環流を生じさせるよう構成された冷却ユニットと、
    前記圧縮再循環流の一部分を受け入れて該部分を分離器流出物流及び分離器生成物流に分離するよう構成された分離器と、を備え、
    前記第１の希釈剤は、前記分離器生成物流の少なくとも一部を含む、
    ことを特徴とする動力発生システム。
  2. 前記分離器生成物流は、窒素、酸素、アルゴン又はこれらの組み合わせを含む、
    請求項１記載の動力発生システム。
  3. 前記分離器流出物流は、二酸化炭素を含む、
    請求項１記載の動力発生システム。
  4. 前記分離器は、高温炭酸カリウム分離、アミン分離、分子ふるい分離、メンブレン分離、吸着反応速度論的分離、制御凍結ゾーン分離又はこれらの組み合わせから選択された分離プロセスを利用する、
    請求項１記載の動力発生システム。
  5. 前記分離器生成物流の少なくとも一部分を受け入れて膨張させるよう構成された第３の膨張機を更に備えている、
    請求項１記載の動力発生システム。
  6. 前記第３の膨張機に差し向けられた前記分離器生成物流の前記部分を受け入れて加熱するよう構成された生成物加熱ユニットを更に備えている、
    請求項５記載の動力発生システム。
  7. 前記第３の膨張機に差し向けられた前記分離器生成物流の前記部分を受け入れて冷却するよう構成された生成物冷却ユニットを更に備えている、
    請求項５記載の動力発生システム。
  8. 前記分離器に差し向けられた前記圧縮再循環流の前記部分を受け入れて冷却するよう構成された分離器冷却ユニットを更に備えている、
    請求項１記載の動力発生システム。
  9. 動力を発生させる方法であって、
    １種類又は２種類上の酸化剤を第１の圧縮機内で圧縮して圧縮された酸化剤を生じさせるステップと、
    前記圧縮酸化剤の第１の部分、少なくとも１種類の第１の燃料及び第１の希釈剤を第１の燃焼チャンバに別々に供給するステップと、
    前記圧縮酸化剤の前記第１の部分及び前記少なくとも１種類の第１の燃料を前記第１の燃焼チャンバ内で実質的に化学量論的に燃焼させて第１の排出物流を生じさせるステップと、
    前記第１の排出物流を第１の膨張機内で膨張させて第１のガス状排出物流を生じさせるステップと、
    冷却された再循環流を第２の圧縮機内で圧縮して圧縮された再循環流を生じさせるステップであって、前記冷却された再循環流は前記第１のガス状排出物流の少なくとも一部を含む、ステップと、
    前記圧縮酸化剤の第２の部分、少なくとも１種類の第２の燃料及び第２の希釈剤を第２の燃焼チャンバに別々に供給するステップであって、前記第２の希釈剤は、二酸化炭素を含む前記圧縮状態の再循環流の少なくとも一部を含む、ステップと、
    前記圧縮酸化剤の前記第２の部分及び前記少なくとも１種類の第２の燃料を前記第２の燃焼チャンバ内で燃焼させて第２の排出物流を生じさせるステップと、
    前記第２の排出物流を第２の膨張機で膨張させて第２のガス状排出物流を生じさせるステップと、
    前記第１及び前記第２のガス状排出物流から熱を回収するステップと、
    前記第１及び前記第２のガス状排出物流を合流させて合流状態の排出物流を生じさせるステップと、
    前記合流排出物流を冷却して前記冷却再循環流を生じさせるステップと、
    前記圧縮再循環流の少なくとも一部分を分離して流出物流及び生成物流を生じさせるステップと、を備え、
    前記第１の希釈剤は、前記分離器生成物流の少なくとも一部を含む、
    ことを特徴とする方法。
  10. 熱が１つ又は２つ以上の排熱回収蒸気発生器内で前記第１のガス状排出物流、前記第２のガス状排出物流又はこれら両方から回収される、
    請求項９記載の方法。
  11. 前記第１及び前記第２のガス状排出物流は、前記第１及び前記第２のガス状排出物流から熱を回収する前に合流させられる、
    請求項９記載の方法。
  12. 前記第１及び前記第２のガス状排出物流は、前記第１及び前記第２のガス状排出物流から熱を回収した後に合流させられる、
    請求項９記載の方法。
  13. 前記合流排出物流は、直接接触型冷却器内で冷却される、
    請求項９記載の方法。
  14. 前記生成物流は、窒素、酸素、アルゴン又はこれらの組み合わせを含む、
    請求項９記載の方法。
  15. 前記流出物流は、二酸化炭素を含む、
    請求項９記載の方法。
  16. 前記圧縮再循環流の前記少なくとも一部分は、高温炭酸カリウム分離、アミン分離、分子ふるい分離、メンブレン分離、吸着反応速度論的分離、制御凍結ゾーン分離又はこれらの組み合わせから選択されたプロセスを利用して分離される、
    請求項９記載の方法。
  17. 前記生成物流の少なくとも一部分を膨張させて動力を発生させるステップを更に備えている、
    請求項９記載の方法。
  18. 前記生成物流の前記少なくとも一部分を膨張に先立って加熱するステップを更に備えている、
    請求項１７記載の方法。
  19. 前記生成物流の前記少なくとも一部分を膨張に先立って冷却するステップを更に備えている、
    請求項１７記載の方法。
  20. 前記圧縮再循環流の前記少なくとも一部分を分離前に冷却するステップを更に備えている、
    請求項９記載の方法。
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