KR102346019B1 - 재생을 위해 증기를 사용하는 흡착식 가스 분리 - Google Patents

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Abstract

다성분 유체 혼합물로부터 적어도 제 1 성분을 분리하기 위한, 또는 구체적으로는 연료 연소기에 의해 생성된 연소후 가스 흐름으로부터 적어도 제 1 성분을 분리하기 위한 흡착식 가스 분리 방법 및 시스템이 제공된다. 흡착식 가스 분리 방법 및 시스템은 주변 압력 이하의 압력에서 적어도 하나의 재생 단계 동안에 증기 흐름을 사용한다.

Description

재생을 위해 증기를 사용하는 흡착식 가스 분리
본 기술은 일반적으로 다성분 유체 혼합물의 흡착식 가스 분리를 위한 밥법 및 시스템에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 기술은 연료 연소기에 의해 생성된 연소후 가스 흐름으로부터 제 1 성분을 흡착식으로 가스 분리하기 위한 밥법 및 이를 포함하는 시스템에 관한 것이다.
종래의 흡착식 가스 분리 방법에서, 흡착식 가스 분리기에 있는 흡착제의 재생에 소비되는 에너지는 일반적으로 작동 비용의 큰 부분을 차지하는데, 이는 기술의 넓은 적응 및 실행에 장애를 준다. 종래의 온도 변화 흡착식 가스 분리 방법의 경우, 고순도의 생성물 흐름을 회수하기 위해서는 응축 가능한 가스 흐름, 예컨대 증기 흐름을 재생 흐름으로서 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 종래의 시스템에서 흡착제에 흡착된 하나 이상의 성분을 탈착하기 위해 증기 흐름을 사용하면, 예컨대, 흡착식 가스 분리기 내에서의 증기 흐름의 응축(이 결과, 응축된 증기가 흡착제에 흡착될 수 있음)을 포함한 문제가 생길 수 있으며, 어떤 용례에서는, 고에너지의 증기 흐름을 사용하는 것이 바람직하지 않을 수 있으며, 그렇지 않은 경우 그 증기 흐름은 다른 목적으로 사용될 수 있다. 증기의 응축, 고에너지 증기의 소비 및 작동 비용을 줄이는 흡착식 가스 분리 방법 및 시스템이 요망된다.
본 개시에 따른 다양한 실시 형태에서, 다성분 유체 혼합물로부터 적어도 제 1 성분을 분리하기 위한 흡착식 가스 분리 방법이 제공된다. 일 그러한 실시 형태에서,
적어도 상기 제 1 성분을 포함하는 상기 다성분 유체 혼합물을 공급물 흐름으로서 제 1 임계 압력 이상인 압력에서, 적어도 하나의 컨택터(contactor)에서 적어도 하나의 흡착제를 포함하는 흡착식 가스 분리기 안으로 들여 보내고, 상기 적어도 하나의 컨택터의 제 1 부분에 있는 상기 적어도 하나의 흡착제에 상기 제 1 성분의 적어도 일부분을 흡착하여 상기 공급물 흐름에 대해 상기 제 1 성분이 고갈된 제 1 생성물 흐름을 형성하고, 또한 상기 적어도 하나의 컨택터의 적어도 일부분과 상기 흡착식 가스 분리기로부터 상기 제 1 생성물 흐름을회수하는 단계;
제 1 재생 흐름의 적어도 일부분을 상기 흡착식 가스 분리기 및 상기 적어도 하나의 컨택터의 적어도 일부분 안으로 들여 보내고, 상기 적어도 하나의 흡착제에 흡착되어 있는 상기 제 1 성분의 적어도 일부분을 탈착시켜, 상기 공급물 흐름에 대해 상기 제 1 성분과 제 2 성분 중의 적어도 하나가 농후한 제 2 생성물 흐름을 형성하고, 상기 적어도 하나의 컨택터의 작어도 일부분 및 흡착식 가스 분리기로부터 상기 제 2 생성물 흐름을 회수하며, 제 2 생성물 흐름을 적어도 제 1 응축기 안으로 들여 보내, 제 2 생성물 흐름 내에 있는 상기 제 2 성분의 적어도 일부분을 응축시켜, 정화된 제 2 생성물 흐름의 적어도 일부분 및 제 1 응축물 흐름의 작어도 일부분을 형성하고, 흡착식 가스 분리기의 작어도 일부분과 상기 적어도 하나의 컨택터의 적어도 일부분에서 제 2 임계 압력 이하의 압력으로 압력 감소를 일으키고, 또한 상기 정화된 제 2 생성물 흐름과 상기 제 1 응축물 흐름을 응축 열교환기로부터 회수하는 단계; 및
조질(conditioning) 흐름을 흡착식 가스 분리기 및 상기 적어도 하나의 컥택터의 적어도 일부분 안으로 들여 보내, 적어도 하나의 컨택터의 적어도 일부분의 압력을 상기 제 2 임계 압력 보다 큰 압력으로 증가시켜 제 3 생성물 흐름을 형성하고, 또한 상기 제 3 생성물 흐름을 상기 적어도 하나의 컨택터의 적어도 일부분 및 흡착식 가스 분리기로부터 회수하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
본 개시의 추가 실시 형태에서, 다성분 유체 혼합물로부터 적어도 제 1 성분을 분리하기 위한 흡착식 가스 분리기가 제공된다. 일 그러한 실시 형태에서, 흡착식 가스 분리기는, 제 1 영역, 제 2 영역, 제 3 영역, 제 4 영역, 제 5 영역, 제 6 영역 및 제 7 영역; 및 적어도 하나의 흡착제를 포함하는 적어도 하나의 컨택터를 포함하고, 상기 적어도 하나의 컨택터는 상기 제 1 영역, 제 2 영역, 제 3 영역, 제 4 영역, 제 5 영역, 제 6 영역 및 제 7 영역을 통해 순환하도록 작동할 수 있고, 상기 제 1 영역은 유체 연결되어, 상기 다성분 유체 혼합물을 공급물 흐름으로서 받고, 상기 제 2 영역과 제 6 영역이 유체 연결되어 있고, 상기 제 3 영역과 제 4 영역이 유체 연결되어 있고, 상기 제 5 영역과 제 7 영역은 주변 환경에 유체 연결되어 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 흡착식 가스 분리 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 2a는 본 개시의 다른 실시 형태에 따른 흡착식 가스 분리 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 2b는 본 개시의 추가 실시 형태에 따른 흡착식 가스 분리 방법을 도시하는 흐름도로, 방법의 단계는 도 2a에 있는 흡착식 가스 분리 방법의 것에 대해 대안적인 순서로 있다.
도 3a는 본 개시의 다른 실시 형태에 따른 흡착식 가스 분리 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 3b는 본 개시의 추가 실시 형태에 따른 흡착식 가스 분리 방법을 도시하는 흐름도로, 방법의 단계는 도 3a에 있는 흡착식 가스 분리 방법의 것에 대해 대안적인 순서로 있다.
도 4는 본 개시의 추가 실시 형태에 따른 흡착식 가스 분리 어셈블리의 개략도로, 일 양태에서 도 1의 예시적인 흡착식 가스 분리 방법에 사용될 수 있다.
도 5는 본 개시의 추가 실시 형태에 따른 흡착식 가스 분리 어셈블리의 개략도로, 일 양태에서 도 2a 또는 2b의 예시적인 흡착식 가스 분리 방법에 사용될 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 흡착식 가스 분리 어셈블리의 개략도로, 일 양태에서 도 3a 또는 3b의 예시적인 흡착식 가스 분리 방법에 사용될 수 있다.
도 7은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 흡착식 가스 분리 시스템의 개략도로, 이 시스템은 도 4의 실시 형태에 나타나 있는 바와 같은 예시적인 흡착식 가스 분리 어셈블리, 예시적인 흡착식 가스 분리 어셈블리를 위한 공급물 흐름으로서 연소후 가스 흐름을 생성하기 위한 예시적인 연료 연소기, 및 예시적인 흡착식 가스 분리 어셈블리를 위한 재생 흐름으로서 사용될 수 있는 증기 흐름을 형성하기 위한 예시적인 증기 서브시스템을 포함한다.
도 8은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 흡착식 가스 분리 시스템의 개략도로, 이 시스템은 도 5의 실시 형태에 나타나 있는 바와 같은 예시적인 흡착식 가스 분리 어셈블리, 예시적인 흡착식 가스 분리 어셈블리를 위한 공급물 흐름으로서 연소후 가스 흐름을 생성하기 위한 예시적인 연료 연소기, 및 예시적인 흡착식 가스 분리 어셈블리를 위한 적어도 하나의 재생 흐름으로서 사용될 수 있는 증기 흐름을 형성하기 위한 예시적인 증기 서브시스템을 포함한다.
도 9는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 흡착식 가스 분리 시스템의 개략도로, 이 시스템은 도 5의 실시 형태에 나타나 있는 바와 같은 예시적인 흡착식 가스 분리 어셈블리, 예시적인 실시 형태의 흡착식 가스 분리 어셈블리를 위한 공급물 흐름으로서 연소후 가스 흐름을 생성하기 위한 예시적인 연료 연소기, 및 예시적인 흡착식 가스 분리 어셈블리를 위한 재생 흐름으로서 사용될 수 있는 복수의 증기 흐름을 형성하기 위한 예시적인 증기 서브시스템을 포함한다.
도 10은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 흡착식 가스 분리 시스템의 개략도로, 이 시스템은 도 6의 실시 형태에 나타나 있는 바와 같은 예시적인 흡착식 가스 분리 어셈블리, 예시적인 흡착식 가스 분리 어셈블리를 위한 공급물 흐름으로서 연소후 가스 흐름을 생성하기 위한 예시적인 연료 연소기, 및 예시적인 흡착식 가스 분리 어셈블리를 위한 적어도 하나의 재생 흐름으로서 사용될 수 있는 증기 흐름을 형성하기 위한 예시적인 증기 서브시스템을 포함한다.
도 11은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 흡착식 가스 분리 시스템의 개략도로, 이 시스템은 도 6의 실시 형태에 나타나 있는 바와 같은 예시적인 흡착식 가스 분리 어셈블리, 예시적인 흡착식 가스 분리 어셈블리를 위한 공급물 흐름으로서 연소후 가스 흐름을 생성하기 위한 예시적인 연료 연소기, 및 예시적인 흡착식 가스 분리 어셈블리를 위한 적어도 하나의 재생 흐름으로서 사용될 수 있는 복수의 증기 흐름을 형성하기 위한 예시적인 증기 서브시스템을 포함한다.
도 12a는 도 7, 8 및 10에 있는 예시적인 실시 형태의 흡착식 가스 분리 시스템에 사용될 수 있는 제 1 증기 터빈을 갖는 예시적인 증기 서브시스템의 개략도이다.
도 12b는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 제 1 증기 터빈, 제 2 증기 터빈 및 제 3 증기 터빈을 갖는 예시적인 증기 서브시스템의 개략도로, 이들 증기 터빈은 일 양태에서 도 7, 8 및 10의 실시 형태에 나타나 있는 바와 같은 예시적인 흡착식 가스 분리 시스템에 사용될 수 있다.
도 12c는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 복수의 증기 흐름을 형성하기 위한 제 1 증기 터빈을 갖는 예시적인 증기 서브시스템의 개략도로, 이 증기 터빈은 일 양태에서 도 9 내지 11의 실시 형태에 나타나 있는 바와 같은 예시적인 흡착식 가스 분리 시스템에 사용될 수 있다.
유사한 참조 번호는 도면의 여러 도에 걸쳐 대응하는 부분을 나타낸다.
방법의 일 실시 형태에서, 흡착식 가스 분리 어셈블리에서 다성분 유체 혼합물 또는 흐름(예컨대, 연도 가스 흐름 또는 연료 연소기에 의해 생성되는 연소후 가스 흐름)으로부터 적어도 제 1 성분(예컨대, 이산화탄소, 황 산화물, 또는 질소 산화물)을 분리하기 위한 흡착식 가스 분리 방법이 제공된다. 흡착식 가스 분리 방법은 예컨대 연료 연소기의 연소후 가스 흐름으로부터 이산화탄소를 분리하는데에 특히 적합할 수 있다.
도 1, 2a, 2b, 3a 및 3b는 예시적인 흡착식 가스 분리 어셈블리에 사용될 수 있는 본 개시의 실시 형태에 따른 예시적인 흡착식 가스 분리 방법을 도시하는 흐름도로, 그 흡착식 가스 분리 어셈블리는 예컨대 적어도 하나의 감압 장치에 유체 연결되는 적어도 하나의 흡착식 가스 분리기, 응축 열교환기, 이젝터 및/또는 진공 펌프를 포함한다. 흡착식 가스 분리 어셈블리는 인클로저(enclosure)에 수용되는 적어도 하나의 컨택터를 포함하는 적어도 하나의 흡착식 가스 분리기를 가질 수 있고, 인클로저는 인쿨로저 내에 하나 이상의 영역(예컨대, 흡착 영역, 감압 영역, 예비 재생 영역, 제 1 재생 영역, 제 2 재생 영역, 제 3 재생 영역, 환류 영역, 가압 영역, 제 4 재생 영역 및 조질 영역)을 규정하고 실질적으로 유체 뷴리하는데에 도움을 줄 수 있다. 하나 이상의 영역은 켠택터에 대해 움직이도록 구성될 수 있고(예컨대, 선택적인 영역은 고정식 컨택터를 통해 이동하고 순환될 수 있음) 또는 컨택터에 대해 고정되도록 구성될 수 있고(예컨대, 선택적인 영역은 움직이지 않고 컨택터가 선택적인 영역을 통해 이동하고 순환될 수 있음). 흡착식 가스 분리 어셈블리는 복수의 고정식 또는 가동 흡착식 가스 분리기를 가질 수 있고, 각 흡착식 가스 분리기는 인클로저에 수용되는 적어도 하나의 컨택터를 포함하고, 각 흡착식 가스 분리기는 일 영역을 나타낼 수 있다. 선택적으로, 컨택터는 축선 방향으로 서로 마주하는 제 1 단부와 제 2 단부 사이에서 선택적으로 컨택터의 길이 방향 축선을 따라 배향되어 있는 복수의 실질적으로 평행한 유체 유동 통로를 규정하는 복수의 실질적으로 평행한 벽, 컨택터의 벽 안에 그리고/또는 벽 상에 있는 적어도 하나의 흡착제, 및 선택적으로, 적어도 하나의 흡착제와 직접 접촉하는 복수의 축선 방향으로 실질적으로 연속적인 열전도성 필라멘트를 포함한다. 적절한 흡수제는, 예컨대, 건조제, 활성탄, 흑연, 탄소 분자체(molecular sieve), 활성 알루미나, 분자체, 알루미노포스페이트, 실리코알루미노포스페이트, 제올라이트 흡착제, 이온 교환 제올라이트, 친수성 제올라이트, 소수성 제올라이트, 변성 제올라이트, 천연 제올라이트, 포우저사이트, 클리노프틸로라이트. 모데나이트, 금속 교환 실리코-알루미노포스페이트, 단극 수지, 이극 수지, 방향족 가교 폴리스티렌 매트릭스, 브롬화 방향족 매트릭스, 메타크릴 에스테르 공중합체, 탄소 섬유, 탄소 나노튜브, 나노 재료, 금속염 흡착제, 퍼클로레이트, 옥살레이트, 알칼리 토류 금속 입자, ETS, CTS, 금속 산화물, 지지형 알칼리 카보네이트, 알칼리 촉진형 하이드로탈사이트, 화학 흡착제, 아민, 유기 금속 반응물, 및 금속 유기 프레임워크 흡착제 및 이의 조합물을 포함하되 이에 한정되지 않는다.
도 1을 참조하면, 다성분 유체 혼합물 또는 흐름으로부터 적어도 제 1 성분을 분리하기 위해 본 개시의 일 실시 형태에 따른 예시적인 흡착식 가스 분리 방법(2)이 사용될 수 있고, 이 방법은 흡착 단계(10), 제 1 재생 단계(18a), 응축 단계(18b), 및 조질(conditioning) 단계(24)를 포함한다. 흡착 단계(10), 제 1 재생 단계(18a) 및 조질 단계(24)는 적어도 하나의 흡착식 가스 분리기에서 주기적으로 반복될 수 있다. 선택적으로, 흡착식 가스 분리 방법(2)의 모든 단계는 흡착식 가스 분리 어셈블리에서 실질적으로 동시에 일어날 수 있다. 흡착식 가스 분리 방법(2)은, 흡착식 가스 분리 과정 동안에 응축물의 형성을 줄이고 주변 압력 보다 낮은 압력에서 작동하면서 에너지 소비를 줄이고/줄이거나 작동 비용을 줄이는 것이 바람직한 흡착식 가스 분리 용례에 적합하게 될 수 있다.
흡착 단계(10)는 공급물 흐름(예컨대, 다성분 유체 혼합물 또는 연소후 가스 흐름)을 흡착식 가스 분리 어셈블리, 흡착식 가스 분리기, 흡착식 가스 분리기의 선택적인 흡착 영역 및 컨택터(contactor)의 적어도 일부분의 제 1 단부 안으로 들여 보내 실질적으로 컨택터의 제 2 단부 쪽의 방향으로 흐르게 하고, 선택적인 흡착 영역에서 컨택터의 적어도 일부분에 있는 적어도 하나의 흡착제에 공급물 흐름의 제 1 성분(예컨대, 이산화탄소, 황 산화물, 또는 질소 산화물)의 적어도 일부분을 흡착시키며, 공급물 흐름에 대해 제 1 성분이 적어도 주기적으로 고갈된 제 1 생성물 흐름을 형성하고 또한 선택적으로 컨택터의 제 2 단부, 선택적인 흡착 영역, 흡착식 가스 분리기 및 흡착식 가스 분리 어셈블리로부터 제 1 생성물 흐름을 회수하는 것을 포함한다. 선택적으로, 제 1 생성물 흐름의 적어도 일부분(컨택터의 제 2 단부로부터 나오는 제 1 성분의 대략 브레이크스루)이 컨택터 및 흡착 영역으로부터 회수될 수 있고, 공급물 흐름의 일부분으로서 제 1 생성물 흐름의 적어도 일부분을 흡착 영역과 컨택터 안으로 들여 보냄으로써 주기적으로 재순환될 수 있다. 흡착식 가스 분리 어셈블리가 대략 해수면의 고도에 있을 때, 공급물 흐름은 제 1 임계 온도(예컨대, 약 50℃ 또는 구체적으로 약 40℃ 또는 더 구체적으로는 약 30℃) 이하의 온도 및 제 1 임계 압력(예컨대, 대략 대기압, 또는 약 100 kPa(절대 압력)(여기서는 "kPaabs"라고 함)) 이상의 압력으로 있을 수 있다(대기압은 고도, 위치 및 특정한 흡착식 가스 분리 어셈블리에 대한 주변 조건에 따라 변할 수 있는 것으로 이해할 수 있음). 적어도 하나의 조건이 얻어지면(예컨대, 미리 정해진 시간, 미리 정해진 이벤트에), 컨택터의 제 2 단부 근처의 위치에서, 그 단부에서 또는 그 단부의 뒤에서 미리 정해진 양의 제 1 성분이 제 1 생성물 흐름에서 검출되면, 또는 컨택터의 제 2 단부 근처위 위치에서 또는 그 단부에서 측정되는 미리 정해진 온도가 얻어지면, 흡착 단계(10)가 종료될 수 있다.
제 1 재생 단계(18a)는, 흐름 형태의 제 2 성분(예컨대, 물(여기서는 "H2O"라고 함)을 포함하는 제 1 재생 흐름의 적어도 일부분을 흡착식 가스 분리 어셈블리, 흡착식 가스 분리기, 제 1 재생 영역, 및 선택적으로 컨택터의 제 2 단부 안으로 들여 보내 선택적으로 실질적으로 컨택터의 제 1 단부 쪽의 방향으로 흐르게 하고, 선택적으로 컨택터에 있는 적어도 하나의 흡착제에 제 1 재생 흐름의 제 2 성분의 적어도 일부분을 흡착시키며, 제 1 재생 영역에서 컨택터에 있는 적어도 하나의 흡착제에 흡착되어 있는 제 1 성분의 적어도 일부분을 탈착시키고, 공급물 흐름에 대해 제 1 성분 및/또는 제 2 성분 중의 적어도 하나가 적어도 주기적으로 농후해진 제 2 생성물 흐름을 형성하고, 또한 컨택터, 제 1 재생 영역 및 흡착식 가스 분리기로부터 제 2 생성물 흐름을 회수하는 것을 포함한다.
제 1 재생 단계(18a) 동안에, 흡착식 가스 분리 어셈블리, 흡착식 가스 분리기, 제 1 재생 영역, 및 컨택터의 적어도 일부분 안으로 들어가는 제 1 재생 흐름의 적어도 일부분의 양 또는 부피는, 응축 단계(18b) 동안에 제 2 생성물 흐름 내의 제 2 성분의 응축으로 인해 응축기 또는 응축 열교환기 내의 압력 또는 진공이 대략 제 2 임계 압력(예컨대, 약 70 kPaabs, 구체적으로 약 50kPaabs, 또는 더 구체적으로 약 30kPaabs, 또는 가장 구체적으로 약 20kPaabs) 이하의 압력으로 감소할 수 있도록 해주는 적절한 양 또는 부피를 갖는 제 2 생성물 흐름을 형성하기에 적합한 양 또는 부피로 있을 수 있다. 흡착식 가스 분리 어셈블리 및 흡착식 가스 분리기 안으로 들어가는 제 1 재생 흐름의 적어도 일부분의 압력은 대략 제 1 임계 압력 이하의 또는 구체적으로 대략 제 2 임계 압력 이하의 압력으로 있을 수 있다. 재생 단계(18a) 동안에 흡착식 가스 분리기 및 컨택터의 적어도 일부분의 압력을 감소시키고/감소시키거나 그 감소를 유지하면, 유리하게도, 진공 탈착 기구(mechanism)가 가능하게 되고, 컨택터의 적어도 일부분에서 제 1 재생 흐름 또는 제 2 성분의 응축이 감소하며 또한 엑서지(exergy)가 높은 제 1 재생 흐름에 대한 필요성이 줄어들거나 또는 엑서지가 낮은 제 1 재생 흐름(예컨대, 대략 제 1 임계 압력 이하의 압력으로 있는 증기 흐름)을 사용할 수 있고, 또한 컨택터의 적어도 일부분에 있는 적어도 하나의 흡착제에 흡착되어 있는 적어도 하나의 성분을 탈착시키기 위해 필요한 제 1 재생 흐름의 양 또는 부피를 줄일 수 있다. 선택적으로, 제 1 재생 단계(18a) 동안에, 제 1 재생 흐름의 적어도 일부분은, 흡착식 가스 분리 어셈블리, 흡착식 가스 분리기 또는 컨택터 안으로 들어가기 전에 밸브(예컨대, 스로틀링 밸브) 안으로 들어갈 수 있다.
응축 단계(18b)는, 제 1 응축기 단의 적어도 하나의 감압 장치 및/또는 응축기(예컨대, 응축 열교환기) 안으로 제 2 생성물 흐름을 들여 보내고, 제 2 생성물 흐름 내의 제 2 성분의 적어도 일부분을 응축시키고, 적어도 하나의 응축기 또는 응축 열교환기 및 유체 연결된 장치(예컨대, 흡착식 가스 분리기, 제 1 재생 영역, 컨택터의 적어도 일부분, 및 흡착식 가스 분리기 상류의 장치)에서의 압력 감소 또는 진공이 제 2 임계 압력 이하의 압력으로 되게 하면서, 정화된 제 2 생성물 흐름의 적어도 일부분 및 제 1 응축물 흐름의 적어도 일부분을 형성하며, 그리고 적어도 하나의 응축기 또는 응축 열교환기, 제 1 응축기 단(stage) 및 흡착식 가스 분리 어셈블리로부터 상기 정화된 제 2 생성물 흐름의 적어도 일부분 및 제 1 응축물 흐름의 적어도 일부분을 회수하는 것을 포함한다. 정화된 제 2 생성물 흐름은 공급물 흐름에 대해 제 1 성분이 농후할 것이다. 응축 단계(18b) 동안에, 적어도 하나의 응축기 또는 구체적으로 응축 열교환기를 사용하여 흡착식 가스 분리기 및 컨택터의 적어도 일부분에서 압력을 제 2 임계 압력 이하의 압력으로 감소시킴으로써, 유리하게도, 제 1 재생 단계(18a), 응축 단계(18b) 및 흡착식 가스 분리 방법의 에너지 소비를 줄일 수 있다.
응축 단계(18b) 동안에, 선택적으로, 정화된 제 2 생성물 흐름의 적어도 일부분이 제 1 응축기 단에 있는 적어도 하나의 펌프(예컨대, 이젝터, 진공 펌프, 또는 압축기 입구에서 주변 압력 보다 낮은 압력에서 작동하는 압축기) 및/또는 밸브(예컨대, 역지 밸브) 안으로 들어가, 적어도 하나의 응축기 또는 응축 열교환기 및 유체 연결된 장치(예컨대, 흡착식 가스 분리기, 제 1 재생 영역, 컨택터의 적어도 일부분, 흡착식 가스 분리기 상류의 장치)에서의 압력 감소 또는 진공을 제 2 임계 압력 이하의 압력으로 되게 하고/되게 하거나 그 압력 감소 또는 진공을 유지시키는데에 도움을 줄 수 있다. 선택적으로, 제 1 응축기 단으로부터 회수된 정화된 제 2 생성물 흐름의 적어도 일부분은 적어도 하나의 제 2 응축기 단(각 응축기 단은 응축기 또는 응축 열교환기, 펌프 또는 밸브 중의 적어도 하나를 포함함) 안으로 들어가, 정화된 제 2 생성물 흐름으로부터 제 2 성분을 더 응축시켜 분리시킬 수 있고/있거나 유체 연결된 흡착식 가스 분리기, 제 1 재생 영역 및 컨택터의 적어도 일부분에서 압력 감소 또는 진공을 일으키고/일으키거나 그 압력 감소 또는 진공을 유지시킬 수 있다. 응축 단계(18b)는, 적어도 제 1 응축기 단으로부터 회수된 정화된 제 2 생성물 흐름의 적어도 일부분을 압축기, 예컨대 선택적인 단(stage) 사이의 냉각 또는 중간 냉각기를 갖는 다단 압축기 안으로 들여 보내고, 압축된 제 2 생성물 흐름을 형성하는 정화된 제 2 생성물 흐름의 압력을 증가시키고, 압축된 제 2 생성물 흐름을 압축기로부터 회수하며, 또한 압축된 제 2 생성물 흐름을 압축된 제 2 생성물 흐름의 최종 사용부 또는 최종 사용처에 보내는 것을 선택적으로 포함한다. 선택적으로, 압축된 제 2 생성물 흐름의 적어도 일부분은 압축기로부터 회수되어 원동 유체 흐름으로서 적어도 하나의 이젝터의 고압 포트에 보내져, 이젝터 및 유체 연결된 장치, 예컨대 응축기, 응축 열교환기 및/또는 컨택터의 적어도 일부분에서의 압력을 줄일 수 있다.
조질 단계(24)는, 제 1 임계 압력(예컨대, 약 50℃ 또는 구체적으로 약 40℃ 또는 더 구체적으로는 약 30℃) 이하의 온도 및 제 1 임계 압력(예컨대, 대략 해수면의 고도에서 대략 대기압, 또는 약 100 kPaabs) 이상의 압력에서 조질 흐름(예컨대, 공기 흐름)을 흡착식 가스 분리 어셈블리, 흡착식 가스 분리기, 선택적인 조질 영역, 및 선택적으로 컨택터의 제 2 단부 안으로 들여 보내 선택적으로 실질적으로 컨택터의 제 1 단부 쪽의 방향으로 흐르게 하며, 흡착식 가스 분리기, 선택적인 조질 영역 및 컨택터의 적어도 일부분의 압력을 증가시키고, 컨택터에 있는 적어도 하나의 흡착제의 온도를 제 1 임계 온도 이하의 온도로 감소시키며, 제 3 생성물 흐름을 형성하며 또한 컨택터, 선택적인 조질 영역, 흡착식 가스 분리기 및 흡착식 가스 분리 어셈블리로부터 제 3 생성물 흐름을 회수하는 것을 포함한다.
도 2a를 참조하면, 다성분 유체 혼합물 또는 흐름으로부터 적어도 제 1 성분을 분리하기 위해 본 개시의 일 실시 형태에 따른 예시적인 흡착식 가스 분리 방법(4)이 사용될 수 있고, 이 방법은 흡착 단계(10), 선택적인 감압 단계(12a), 선택적인 가압 단계(12b), 선택적인 예비 재생 단계(14a), 선택적인 환류 단계(14b), 선택적인 제 2 재생 단계(16), 제 1 재생 단계(18a), 응축 단계(18b), 선택적인 제 3 재생 단계(20), 및 조질 단계(24)를 포함한다. 흡착 단계(10), 제 1 재생 단계(18a), 응축 단계(18b) 및 조질 단계(24)는 도 1의 흡착식 가스 분리 방법(2)에사용되고, 위에서 상세히 설명되어 있다. 흡착 단계(10), 선택적인 감압 단계(12a), 선택적인 가압 단계(12b), 선택적인 예비 재생 단계(14a), 선택적인 환류 단계(14b), 선택적인 제 2 재생 단계(16), 제 1 재생 단계(18a), 선택적인 제 3 재생 단계(20), 및 조질 단계(24)는 적어도 하나의 흡착식 가스 분리기에서 주기적으로 반복될 수 있다. 선택적으로, 흡착식 가스 분리 방법(4)의 모든 단계는 흡착식 가스 분리 어셈블리에서 실질적으로 동시에 일어날 수 있다. 흡착식 가스 분리 방법(4)은, 고순도의 생성물 흐름을 회수하고 흡착식 가스 분리 과정 동안에 응축물의 형성을 줄이고, 주변 압력 보다 낮은 압력에서 작동하면서 에너지 소비를 줄이고/줄이거나 작동 비용을 줄이는 것이 바람직한 흡착식 가스 분리 용례에 적합하게 될 수 있다.
선택적인 감압 단계(12a)는, 선택적인 감압 영역을 적어도 하나의 선택적인 가압 영역에 유체 연결하고, 압력 동등화 흐름을 형성하며, 선택적인 감압 영역으로부터 압력 동등화 흐름을 회수하고, 그리고 선택적인 감압 영역의 압력을 제 1 임계 압력 이하의 압력으로 감소시키는 것을 포함한다. 흡착 단계(10)의 종료 또는 선택적인 감압 단계(12a)의 시작 전에, 흡착식 가스 분리기 또는 선택적인 감압 영역의 적어도 일부분을 실질적으로 밀봉하여, 선택적인 감압 영역 안으로의 가스 누출을 줄일 수 있다. 선택적인 감압 단계(12a)의 시작시, 선택적인 감압 영역의 압력은 선택적인 가압 영역의 압력 보다 클 수 있다. 선택적인 감압 영역이 선택적인 가압 영역에 유체 연결되어 있음에 따라, 선택적인 감압 영역 내의 컨택터에 있는 적어도 하나의 흡착제에 흡착된 제 1 성분의 적어도 일부분이 탈착되어, 공급물 흐름에 대해 제 1 성분이 농후할 수 있는 압력 동등화 흐름을 형성할 수 있다. 선택적인 감압 영역과 제 1 컨택터의 제 1 단부가 선택적인 가압 영역과 제 2 컨택터의 제 1 단부에 유체 연결될 수 있는데, 하지만 그럴 필요는 없다.
선택적인 재가압 단계(12b)는, 적어도 하나의 선택적인 가압 영역을 선택적인 감압 영역에 유체 연결하고, 압력 동등화 흐름의 적어도 일부분을 적어도 하나의 선택적인 가압 영역 안으로 들여 보내고, 그리고 적어도 하나의 선택적인 가압 영역의 압력을 제 2 임계 압력 보다 큰 압력으로 증가시키는 것을 포함함다. 압력 동등화 흐름의 적어도 일부분은 적어도 하나의 선택적인 가압 영역 안으로 들어가고, 압력 동등화 흐름에 있는 제 1 성분의 적어도 일부분이 컨택터에 있는 적어도 하나의 흡착제에 흡착될 수 있다. 선택적인 감압 영역과 제 1 컨택터의 제 1 단부가 선택적인 가압 영역과 제 2 컨택터의 제 1 단부에 유체 연결될 수 있는데, 하지만 그럴 필요는 없다.
선택적으로, 선택적인 감압 단계(12a) 동안에, 선택적인 감압 영역은 복수의 선택적인 가압 영역에 유체 연결될 수 있고, 선택적인 가압 영역 각각은 선택적인 가압 단계(12b)를 동시에 또는 순차적으로 수행할 수 있고/있거나 복수의 선택적인 가압 영역을 서로 다른 압력으로 가압할 수 있다. 예컨대, 선택적인 감압 영역이 선택적인 제 1 가압 영역에 유체 연결되고 다음에 선택적인 제 2 가압 영역에 유체 연결될 수 있고, 선택적인 감압 영역이 선택적인 제 1 가압 영역과 선택적인 제 2 가압 영역에 동시에 유체 연결될 수 있으며, 그리고/또는 선택적인 감압 영역이 유체 연결되어 선택적인 제 1 가압 영역의 압력을 제 1 압력으로 증가시킬 수 있고 그런 다음에 선택적인 제 2 가압 영역의 압력을 제 2 압력으로 증가시킬 수 있으며, 여기서 제 1 압력은 제 2 압력 보다 크다. 선택적으로, 복수의 선택적인 감압 영역에서 수행되는 복수의 선택적인 감압 단계(12a) 및/또는 복수의 선택적인 가압 영역에서 수행되는 복수의 선택적인 가압 단계(12b)는 동시에 또는 순차적으로 수행될 수 있다.
선택적인 예비 재생 단계(14a)는, 제 3 임계 압력(예컨대, 제 1 임계 압력 보다 작고, 제 2 임계 압력 이상임) 이상의 압력에서 예비 재생 흐름을 흡착식 가스 분리 어셈블리, 흡착식 가스 분리기, 선택적인 예비 재생 영역, 및 선택적으로 컨택터의 제 2 단부 안으로 들여 보내 선택적으로 실질적으로 컨택터의 제 1 단부 쪽의 방향으로 흐르게 하고, 선택적인 예비 재생 영역 내의 컨택터에 있는 적어도 하나의 흡착제에 흡착되어 있는 제 1 성분의 일부분을 탈착시키고, 공급물 흐름에 대해 제 1 성분이 농후한 환류 흐름을 형성하고, 그리고 선택적인 예비 재생 영역 및 선택적으로 흡착식 가스 분리기로부터 환류 흐름을 회수하는 것을 포함한다. 예비 재생 흐름은, 컨택터에 있는 적어도 하나의 흡착제에 흡착되어 있는 적어도 제 1 성분의 일부분을 탈착시키기에 적절한 온도의 유체 흐름(예컨대, 증기 흐름)일 수 있다. 선택적으로, 예비 재생 흐름은 제 1 및/또는 2 재생 흐름 중의 적어도 일부분일 수 있으며 그리고/또는 선택적으로 제 1 및/또는 2 재생 흐름 보다 큰 압력으로 있을 수 있다.
선택적인 환류 단계(14b)는, 흡착식 가스 분리기, 선택적인 환류 영역 및 선택적으로 상기 선택적인 환류 영역 내에 있는 컨택터의 제 1 단부 안으로 환류 흐름을 선택적으로 들여 보내 선택적으로 실질적으로 컨택터의 제 2 단부 쪽의 방향으로 흐르게 하고, 선택적인 환류 영역 내의 컨택터에 있는 적어도 하나의 흡착제에 환류 흐름내의 제 1 성분의 적어도 일부분을 흡착시키고, 제 4 생성물 흐름을 형성하며, 그리고 선택적으로 컨택터의 제 2 단부, 선택적인 환류 영역 및 흡착식 가스 분리기로부터 제 4 생성물 흐름을 회수하는 것을 포함한다. 선택적으로, 제 4 생성물 흐름은 응축기 또는 응축 열교환기 안으로 들어가(예컨대, 제 1 응축기 단을 응축 단계(18b)에 사용되는 적어도 하나의 응축기 또는 응축 열교환기를 포함하고 제 2 생성물 흐름을 응축함), 흡착식 가스 분리 어셈블리로부터 제 4 생성물 흐름을 회수하기 전에 제 4 생성물 흐름으로부터 제 1 및 2 성분을 분리하여 회수할 수 있다. 환류 단계(14b)의 시작 전에 또는 그 시작 즈음에, 선택적인 환류 영역은, 제 3 임계 압력 이하이고 제 2 임계 압력 이상인 압력으로 있을 수 있다. 환류 단계(14b)의 종료 동안에 또는 그 종료 즈음에, 선택적인 환류 영역의 압력은, 예컨대 제 2 임계 압력 보다 큰 압력 및 제 3 임계 압력 이상인 압력으로 증가될 수 있다.
선택적으로, 예비 재생 단계(14a) 및 환류 단계(14b) 동안에, 선택적인 예비 재생 영역은 선택적인 환류 영역에 유체 연결될 수 있다. 선택적인 예비 재생 단계(14a) 및 선택적인 환류 단계(14b)는 흡착식 가스 분리기로부터 회수된 제 2 생성물 흐름의 순도를 증가시키는데에 유리하게 도움을 줄 수 있다.
선택적인 제 2 재생 단계(16)는, 제 2 재생 흐름을 흡착식 가스 분리 어셈블리, 흡착식 가스 분리기, 선택적인 제 2 재생 영역, 및 선택적으로 컨택터의 제 2 단부 안으로 들여 보내 실질적으로 컨택터의 제 1 단부 쪽의 방향으로 흐르게 하고, 컨택터에 있는 적어도 하나의 흡착제에 제 2 재생 흐름의 제 2 성분의 적어도 일부분을 흡착시키며, 선택적인 제 2 재생 영역 내의 컨택터에 있는 적어도 하나의 흡착제에 흡착되어 있는 제 1 성분의 적어도 일부분을 탈착시키고, 공급물 흐름에 대해 제 1 성분 및/또는 제 2 성분 중의 적어도 하나가 적어도 주기적으로 농후해진 제 5 생성물 흐름을 형성하고, 또한 컨택터, 선택적인 제 2 재생 영역, 흡착식 가스 분리기 및 흡착식 가스 분리 어셈블리로부터 제 5 생성물 흐름을 회수하는 것을 포함한다. 제 5 생성물 흐름의 제 1 부분은 공급물 흐름에 대해 제 1 성분이 농후할 수 있고, 선택적인 제 2 재생 영역, 선택적으로 흡착식 가스 분리기로부터 회수되어, 압축기를 선택적으로 통과하여 제 5 생성물 흐름의 최종 사용부 또는 최종 사용처, 선택적인 가열기 또는 열교환기를 통해 제 3 재생 흐름으로서 선택적인 제 3 재생 영역, 및/또는 응축기 또는 응축 열교환기(예컨대, 응축 단계(18b) 동안에 제 2 생성물 흐름을 응축시키는데에 사용되는 응축 열교환기) 중 적어도 하나의 안으로 들어갈 수 있다. 제 5 생성물 흐름의 제 2 부분은 공급물 흐름에 대해 제 2 성분이 농후할 수 있고, 선택적인 제 2 재생 영역, 흡착식 가스 분리기로부터 선택적으로 회수되어, 응축기 또는 응축 열교환기(예컨대, 응축 단계(18b) 동안에 제 2 생성물 흐름을 응축시키는데에 사용되는 응축 열교환기) 안으로 들어갈 수 있다. 제 2 재생 흐름은 제 2 성분(예컨대, 증기 형태의 H2O)을 포함하는 응축 가능한 가스 흐름일 수 있다. 선택적으로, 제 2 재생 흐름은 제 1 재생 흐름의 일부분일 수 있고, 제 1 재생 흐름의 압력 이상의 압력, 제 2 임계 압력 이상의 압력 및/또는 제 3 임계 압력 이상의 압력으로 있을 수 있다. 선택적인 제 2 재생 단계(16) 동안에, 선택적인 제 2 재생 영역은, 제 1 임계 압력 보다 낮고 제 2 임계 압력 이상이고/이상이거나 제 3 임계 압력 이상인 압력으로 있을 수 있다.
선택적인 제 3 재생 단계(20)는, 제 3 재생 흐름을 흡착식 가스 분리 어셈블리, 흡착식 가스 분리기, 선택적인 제 3 재생 영역, 및 선택적으로 컨택터의 제 1 단부 안으로 들여 보내 실질적으로 컨택터의 제 2 단부 쪽의 방향으로 흐르게 하고, 선택적인 제 3 재생 영역 내의 컨택터에 있는 적어도 하나의 흡착제에 흡착되어 있는 제 2 성분의 적어도 일부분을 탈착시키고, 공급물 흐름에 대해 제 1 또는 2 성분 중의 적어도 하나가 농후해진 제 6 생성물 흐름을 형성하고, 또한 컨택터의 제 2 단부, 선택적인 제 3 재생 영역, 흡착식 가스 분리기로부터 제 6 생성물 흐름을 선택적으로 회수하는 것을 포함한다. 제 3 재생 흐름은 제 1 성분이 농후한 유체 흐름(예컨대, 제 2 생성물 흐름의 적어도 일부분, 정화된 제 2 생성물 흐름의 적어도 일부분, 제 5 생성물 흐름의 적어도 일부분)일 수 있고, 가열기 또는 열교환기 안으로 들어가, 제 3 재생 흐름의 온도를 선택적인 제 3 재생 영역 내의 컨택터에 있는 적어도 하나의 흡착제로부터 제 2 성분을 탈착시키기에 적합한 온도로 증가시킬 수 있다. 선택적인 제 3 재생 영역으로부터 회수된 제 6 생성물 흐름의 제 1 부분은 공급물 흐름에 대해 제 2 성분이 농후할 수 있다. 선택적인 제 3 재생 영역으로부터 회수된 제 6 생성물 흐름의 제 2 부분은 공급물 흐름에 대해 제 1 성분이 농후할 수 있다. 흡착식 가스 분리 어셈블리로부터 제 6 생성물 흐름을 회수하기 전에, 흡착식 가스 분리기로부터 회수된 제 6 생성물은 응축기 또는 응축 열교환기(예컨대, 응축 단계(18b) 동안에 제 2 생성물 흐름을 응축시키는데에 사용되는 응축 열교환기) 안으로 들어가, 제 6 생성물 흐름의 제 2 성분의 적어도 일부분을 회수할 수 있다. 선택적으로, 제 6 생성물 흐름은 제 2 생성물 흐름과 결합되어 제 2 생성물 흐름 및/또는 정화된 제 2 생성물 흐름의 일부분을 형성할 수 있다. 선택적인 제 3 재생 단계(18) 동안에, 선택적인 제 3 재생 영역은 선택적인 제 2 재생 단계(16) 동안에 선택적인 재 2 재생 영역의 압력 이하의 압력일 수 있는데, 하지만 그럴 필요는 없다.
도 2b는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 예시적인 흡착식 가스 분리 방법(5)을 도시하고, 이 방법은 도 2a의 흡착식 가스 분리 방법(4)과 실질적으로 동일한 단계를 포함하는데, 하지만 흡착식 가스 분리 방법(5)에서의 단계 순서는 도 2a의 흡착식 가스 분리 방법(4)과 다르다. 흡착식 가스 분리 방법(5)은 다성분 유체 혼합물 또는 흐름으로부터 적어도 제 1 성분을 분리하기 위해 사용될 수 있으며, 흡착 단계(10), 선택적인 감압 단계(12a), 선택적인 예비 재생 단계(14a), 선택적인 2 재생 단계(16), 제 1 재생 단계(18a), 응축 단계(18b), 선택적인 제 3 재생 단계(20), 선택적인 환류 단계(14b), 선택적인 가압 단계(12b), 및 조질 단계(24)를 포함한다. 흡착 단계(10), 선택적인 감압 단계(12a), 선택적인 예비 재생 단계(14a), 선택적인 2 재생 단계(16), 제 1 재생 단계(18a), 선택적인 제 3 재생 단계(20), 선택적인 환류 단계(14b), 선택적인 가압 단계(12b) 및 조질 단계(24)는 적어도 하나의 흡착식 가스 분리기에서 주기적으로 반복될 수 있다. 선택적으로, 흡착식 가스 분리 방법(5)의 모든 단계는 흡착식 가스 분리 어셈블리에서 실질적으로 동시에 일어날 수 있다. 흡착식 가스 분리 방법(5)은, 고순도의 생성물 흐름을 회수하고 흡착식 가스 분리 과정 동안에 응축물의 형성을 줄이고, 주변 압력 보다 낮은 압력에서 작동하면서 에너지 소비를 줄이고/줄이거나 작동 비용을 줄이는 것이 바람직한 흡착식 가스 분리 용례에 적합하게 될 수 있다.
도 3a를 참조하면, 본 개시의 일 실시 형태에 따른 예시적인 흡착식 가스 분리 방법(6)이, 다성분 유체 혼합물 또는 흐름으로부터 적어도 제 1 성분을 분리하기 위해 사용될 수 있고, 이 방법은 흡착 단계(10), 선택적인 감압 단계(12a), 선택적인 가압 단계(12b), 선택적인 예비 재생 단계(14a), 선택적인 환류 단계(14b), 선택적인 제 2 재생 단계(16), 제 1 재생 단계(18a), 응축 단계(18b), 선택적인 제 4 재생 단계(22), 및 조질 단계(24)를 포함한다. 흡착 단계(10), 선택적인 감압 단계(12a), 선택적인 가압 단계(12b), 선택적인 예비 재생 단계(14a), 선택적인 환류 단계(14b), 선택적인 제 2 재생 단계(16), 제 1 재생 단계(18a), 응축 단계(18b), 및 조질 단계(24)는 도 1의 흡착식 가스 분리 방법(2) 및/또는 도 2a의 흡착식 가스 분리 방법(4)에서 사용되고 위에서 상세히 설명되어 있다. 도 3a의 흡착식 가스 분리 방법(6)은 도 2a의 흡착식 가스 분리 방법(4)과 다른데, 흡착식 가스 분리 방법(6)은 흡착식 가스 분리 방법(4)에서 사용될 수 있는 선택적인 제 3 재생 단계에 대한 대안적인 단계로서 제 4 재생 단계를 선택적으로 사용할 수 있기 때문이다. 또한, 흡착식 가스 분리 방법(6)은 흡착식 가스 분리 과정 동안에 압력 감소 또는 진공의 상당 부분을 일으키기 위해 진공 펌프를 사용할 수 있다. 흡착 단계(10), 선택적인 감압 단계(12a), 선택적인 가압 단계(12b), 선택적인 예비 재생 단계(14a), 선택적인 환류 단계(14b), 선택적인 제 2 재생 단계(16), 제 1 재생 단계(18a), 선택적인 제 4 재생 단계(22), 및 조질 단계(24)는 적어도 하나의 흡착식 가스 분리기에서 주기적으로 반복될 수 있다. 선택적으로, 흡착식 가스 분리 방법(6)의 모든 단계는 흡착식 가스 분리 어셈블리에서 실질적으로 동시에 일어날 수 있다. 흡착식 가스 분리 방법(6)은, 고순도의 생성물 흐름을 회수하고 흡착식 가스 분리 과정 동안에 응축물의 형성을 줄여 에너지 소비 및/또는 작동 비용을 줄이는 것이 바람직한 흡착식 가스 분리 용례에 적합하게 될 수 있다.
선택적으로, 흡착식 가스 분리 방법(6)의 응축 단계(18b) 동안에, 제 2 생성물 흐름 또는 정화된 제 2 생성물 흐름 중의 적어도 하나가 적어도 하나의 진공 펌프를 포함하는 적어도 하나의 제 1 응축 단 안으로 들어가, 응축기 또는 응축 열교환기, 흡착식 가스 분리기, 및 제 1 재생 영역에서 대략 제 2 임계 압력 이하의 압력으로 압력 감소 또는 진공을 일으킬 수 있다. 정화된 제 2 생성물 흐름은 진공 펌프 및 제 1 응축기 단으로부터 회수되어 압축기 안으로 들어가, 정화된 제 2 생성물 흐름의 압력이 증가되어, 압축된 제 2 생성물 흐름이 형성될 수 있다. 적어도 하나의 진공 펌프는 예컨대 액체 또는 물 링 진공 펌프일 수 있는데, 하지만 그럴 필요는 없다.
선택적인 제 4 재생 단계(22)는, 제 4 재생 흐름을 흡착식 가스 분리 어셈블리, 흡착식 가스 분리기, 선택적인 제 4 재생 영역, 및 선택적으로 컨택터의 제 1 단부 안으로 들여 보내 실질적으로 컨택터의 제 2 단부 쪽의 방향으로 흐르게 하고, 선택적인 제 4 재생 영역 내의 컨택터에 있는 적어도 하나의 흡착제에 흡착되어 있는 제 1 성분의 적어도 일부분을 탈착시키고, 제 7 생성물 흐름을 형성하며, 그리고 컨택터의 제 2 단부, 선택적인 제 4 재생 영역, 흡착식 가스 분리기 및 흡착식 가스 분리 어셈블리로부터 제 7 생성물 흐름을 선택적으로 회수하는 것을 포함한다. 제 4 재생 흐름은 예컨대 공기 흐름, 불활성 가스 흐름, 연소후 가스 흐름, 연도 가스 흐름, 또는 제 1 생성물 흐름일 수 있고, 선택적인 제 4 재생 영역에서의 제 2 성분의 응축 온도 이상의 온도일 수 있으며, 선택적인 제 4 재생 영역에 들어가기 전에 가열기 또는 열교환기 안으로 들어가 제 4 재생 흐름의 온도를 증가시킬 수 있다. 선택적인 제 4 재생 영역으로부터 회수된 제 7 생성물 흐름의 일부분이, 연료 연소기용 산화제 흐름의 일부분으로서, 제 7 생성물 흐름의 온도를 줄이기 위해 선택적인 열교환기를 통해 흡착 단계를 수행하는 흡착 영역, 또는 선택적인 연료 연소기 중 적어도 하나의 안으로 주기적으로 들어갈 수 있다.
도 3b는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 예시적인 흡착식 가스 분리 방법(7)을 도시하고, 이 방법은 도 3a의 흡착식 가스 분리 방법(6)과 실질적으로 동일한 단계를 포함하는데, 하지만 흡착식 가스 분리 방법(7)에서의 단계 순서는 도 3a의 흡착식 가스 분리 방법(6)과 다르다. 흡착식 가스 분리 방법(7)은 다성분 유체 혼합물 또는 흐름으로부터 적어도 제 1 성분을 분리하기 위해 사용될 수 있고, 이 방법은 흡착 단계(10), 선택적인 감압 단계(12a), 선택적인 예비 재생 단계(14a), 선택적인 제 2 재생 단계(16), 제 1 재생 단계(18a), 응축 단계(18b), 선택적인 환류 단계(14b), 선택적인 가압 단계(12b), 선택적인 제 4 재생 단계(22), 및 조질 단계(24)를 포함한다. 흡착 단계(10), 선택적인 감압 단계(12a), 선택적인 예비 재생 단계(14a), 선택적인 제 2 재생 단계(16), 제 1 재생 단계(18a), 선택적인 환류 단계(14b), 선택적인 가압 단계(12b), 선택적인 제 4 재생 단계(22), 및 조질 단계(24)는 적어도 하나의 흡착식 가스 분리기에서 주기적으로 반복될 수 있다. 선택적으로, 흡착식 가스 분리 방법(7)의 모든 단계는 흡착식 가스 분리 어셈블리에서 실질적으로 동시에 일어날 수 있다. 흡착식 가스 분리 방법(7)은, 고순도의 생성물 흐름을 회수하고 흡착식 가스 분리 과정 동안에 응축물의 형성을 줄여 에너지 소비 및/또는 작동 비용을 줄이는 것이 바람직한 흡착식 가스 분리 용례에 적합하게 될 수 있다.
대안적으로, 흡착식 가스 분리 방법은, 흡착 단계(10), 제 1 재생 단계(18), 응축 단계(18b), 조질 단계(12a), 선택적으로 임의의 순서의 선택적인 단계(예컨대, 선택적인 감압 단계(12a), 선택적인 가압 단계(12b), 선택적인 예비 재생 단계(14a), 선택적인 환류 단계(14b), 선택적인 제 2 재생 단계(16), 선택적인 제 3 재생 단계(20) 및 선택적인 제 4 재생 단계(22)) 중의 어느 하나, 및 선택적으로 복수의 감압 및/또는 가압 단계를 포함한다. 예컨대, 실시 형태의 흡착식 가스 분리 방법은 다성분 유체 혼합물 또는 흐름으로부터 적어도 제 1 성분을 분리하기 위해 사용될 수 있고, 이 방법은 흡착 단계(10), 선택적인 감압 단계(12a), 선택적인 가압 단계(12b), 선택적인 예비 재생 단계(14a), 선택적인 환류 단계(14b), 제 1 재생 단계(18a), 응축 단계(18b), 선택적인 제 3 재생 단계(20), 및 조질 단계(24)를 포함하고, 이들 단계는 순차적으로 또한 주기적으로 반복될 수 있다. 예컨대, 실시 형태의 흡착식 가스 분리 방법은 다성분 유체 혼합물 또는 흐름으로부터 적어도 제 1 성분을 분리하기 위해 사용될 수 있고, 이 방법은 흡착 단계(10), 선택적인 감압 단계(12a), 선택적인 예비 재생 단계(14a), 제 1 재생 단계(18a), 응축 단계(18b), 선택적인 제 3 재생 단계(20), 선택적인 환류 단계(14b), 선택적인 가압 단계(12b), 및 조질 단계(24)를 포함하고, 이들 단계는 순차적으로 또한 주기적으로 반복될 수 있다. 예컨대, 실시 형태의 흡착식 가스 분리 방법은 다성분 유체 혼합물 또는 흐름으로부터 적어도 제 1 성분을 분리하기 위해 사용될 수 있고, 이 방법은 흡착 단계(10), 선택적인 감압 단계(12a), 선택적인 가압 단계(12b), 제 1 재생 단계(18a), 응축 단계(18b), 선택적인 제 3 재생 단계(20), 및 조질 단계(24)를 포함하고, 이들 단계는 순차적으로 또한 주기적으로 반복될 수 있다. 예컨대, 실시 형태의 흡착식 가스 분리 방법은 다성분 유체 혼합물 또는 흐름으로부터 적어도 제 1 성분을 분리하기 위해 사용될 수 있고, 이 방법은 흡착 단계(10), 선택적인 감압 단계(12a), 제 1 재생 단계(18a), 응축 단계(18b), 선택적인 제 3 재생 단계(20), 선택적인 가압 단계(12b), 및 조질 단계(24)를 포함하고, 이들 단계는 순차적으로 또한 주기적으로 반복될 수 있다. 예컨대, 실시 형태의 흡착식 가스 분리 방법은 다성분 유체 혼합물 또는 흐름으로부터 적어도 제 1 성분을 분리하기 위해 사용될 수 있고, 이 방법은 흡착 단계(10), 선택적인 감압 단계(12a), 선택적인 가압 단계(12b), 제 1 재생 단계(18a), 응축 단계(18b), 및 조질 단계(24)를 포함하고, 이들 단계는 순차적으로 또한 주기적으로 반복될 수 있다. 예컨대, 실시 형태의 흡착식 가스 분리 방법은 다성분 유체 혼합물 또는 흐름으로부터 적어도 제 1 성분을 분리하기 위해 사용될 수 있고, 이 방법은 흡착 단계(10), 선택적인 감압 단계(12a), 제 1 재생 단계(18a), 응축 단계(18b), 선택적인 가압 단계(12b), 및 조질 단계(24)를 포함하고, 이들 단계는 순차적으로 또한 주기적으로 반복될 수 있다. 예컨대, 실시 형태의 흡착식 가스 분리 방법은 다성분 유체 혼합물 또는 흐름으로부터 적어도 제 1 성분을 분리하기 위해 사용될 수 있고, 이 방법은 흡착 단계(10), 선택적인 감압 단계(12a), 선택적인 가압 단계(12b), 선택적인 예비 재생 단계(14a), 선택적인 환류 단계(14b), 제 1 재생 단계(18a), 응축 단계(18b), 선택적인 제 4 재생 단계(22), 및 조질 단계(24)를 포함하고, 이들 단계는 순차적으로 또한 주기적으로 반복될 수 있다. 예컨대, 실시 형태의 흡착식 가스 분리 방법은 다성분 유체 혼합물 또는 흐름으로부터 적어도 제 1 성분을 분리하기 위해 사용될 수 있고, 이 방법은 흡착 단계(10), 선택적인 감압 단계(12a), 선택적인 예비 재생 단계(14a), 제 1 재생 단계(18a), 응축 단계(18b), 선택적인 환류 단계(14b), 선택적인 가압 단계(12b), 선택적인 제 4 재생 단계(22), 및 조질 단계(24)를 포함하고, 이들 단계는 순차적으로 또한 주기적으로 반복될 수 있다. 예컨대, 실시 형태의 흡착식 가스 분리 방법은 다성분 유체 혼합물 또는 흐름으로부터 적어도 제 1 성분을 분리하기 위해 사용될 수 있고, 이 방법은 흡착 단계(10), 선택적인 감압 단계(12a), 선택적인 가압 단계(12b), 제 1 재생 단계(18a), 응축 단계(18b), 선택적인 제 4 재생 단계(22), 및 조질 단계(24)를 포함하고, 이들 단계는 순차적으로 또한 주기적으로 반복될 수 있다. 예컨대, 실시 형태의 흡착식 가스 분리 방법은 다성분 유체 혼합물 또는 흐름으로부터 적어도 제 1 성분을 분리하기 위해 사용될 수 있고, 이 방법은 흡착 단계(10), 선택적인 감압 단계(12a), 제 1 재생 단계(18a), 응축 단계(18b), 선택적인 가압 단계(12b), 선택적인 제 4 재생 단계(22), 및 조질 단계(24)를 포함하고, 이들 단계는 순차적으로 또한 주기적으로 반복될 수 있다.
도 4는 다성분 유체 혼합물 또는 다성분 유체 흐름으로부터 적어도 제 1 성분(예컨대, 이산화탄소, 황 산화물, 질소 산화물)을 흡착식으로 가스 분리하기 위한 본 개시의 일 실시 형태에 따른 예시적인 흡착식 가스 분리 어셈블리(30)를 도시하는 개략도이다. 흡착식 가스 분리 어셈블리(30)는 선택적인 열교환기, 예컨대, 직접 접촉 냉각기(여기서 "DCC"라고 함) 또는 선택적인 DCC(61), 예시적인 흡착식 가스 분리기(31), 제 1 응축기 단(70) 및 선택적인 압축기(78)를 포함한다. 흡착식 가스 분리기(31)는 컨택터(도 4에는 나타나 있지 않음)를 수용하기 위한 인클로저(도 4에는 나타나 있지 않음)를 포함하고, 그 컨택터는 흡착 영역(42), 제 1 재생 영역(44) 및 조질 영역(46)을 통해 순환하거나 이동한다. 컨택터(도 4에는 나타나 있지 않음)는 예컨대 선택적으로 실질적으로 평행한 벽(길이 방향 축선(39)에 실질적으로 평행함)(도 4에는 나타나 있지 않음) 안에서 그리고/또는 그 벽상에서 적어도 하나의 흡착제(도 4에는 나타나 있지 않음)를 포함하며, 그 벽은 실질적으로 평행한 유체 통로(도 4에는 나타나 있지 않음)를 형성하는데에 도움을 준다. 흡착식 가스 분리기(31), 흡착 영역(42), 제 1 재생 영역(44), 조질 영역(46) 및 컨택터(도 4에는 나타나 있지 않음)는, 길이 방향 축선(39)을 따라 축선 방향으로 서로 마주하는 제 1 단부(40)와 제 2 단부(41)를 가질 수 있다. 흡착 영역(42), 제 1 재생 영역(44), 조질 영역(46)은 실질적으로 밀봉되어 있어, 영역들 사이의 그리고 주변 환경으로부터 흡착식 가스 분리기(31) 안으로의 가스 누출을 줄일 수 있다. 제 1 응축기 단(70)은 응축기, 구체적으로 응축 열교환기(71) 및 선택적인 이젝터(76)를 포함한다. 흡착식 가스 분리 어셈블리(30)는 제 1 응축기 단(70)에 추가로 적어도 하나의 추가적인 응축기 단, 예컨대, 제 2 응축기 단을 선택적으로 포함할 수 있고, 각 응축기 단은, 진공 펌프, 응축기, 응축 열교환기, 이젝터 및 역지 밸브(모두 도 4에는 나타나 있지 않음) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 선택적인 압축기(78)는 예컨대 선택적인 후냉각을 갖는 일단 압축기, 또는 선택적인 단 사이의 냉각 또는 중간 냉각기를 갖는 다단 압축기일 수 있다.
공급물 흐름원, 예컨대, 다성분 유체 혼합물원 또는 다성분 유체 흐름원(모두 도 4에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 공급물 흐름(60)으로서 다성분 유체 흐름이 흡착식 가스 분리 어셈블리(30), 선택적인 DCC(61) 안으로 들어갈 수 있고, 거기서 공급물 흐름(60)은 공급물 흐름(62)으로서 선택적인 DCC(61)로부터 회수될 수 있다. 선택적인 DCC(61)는 유체 연결되어, 공급물 흐름(62)이 선택적으로 제 1 단부(40)를 경유하여 흡착식 가스 분리기(31), 흡착 영역(42) 및 흡착 영역(42) 내의 컨택터(도 4에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 안으로 들어갈 수 있다. 흡착식 가스 분리 어셈블리가 대략 해수면의 고도에 있을 때, 공급물 흐름(62)은 제 1 임계 압력(예컨대, 대략 대기압, 또는 약 100 kPaabs) 이상의 압력일 수 있다. 공급물 흐름(62)은 제 1 임계 온도(예컨대, 약 50℃ 또는 구체적으로 약 40℃ 또는 더 구체적으로는 약 30℃) 이하의 온도일 수 있다. 공급물 흐름(60)이 적어도 하나의 흡착제와 접촉함에 따라, 공급물 흐름(60) 내의 제 1 성분의 적어도 일부분이 흡착 영역(42)에서 컨택터(도 4에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분에 있는 적어도 하나의 흡착제(도 4에는 나타나 있지 않음)에 흡착될 수 있고, 비흡착 성분은 제 1 생성물 흐름(63)을 형성할 수 있다. 주변 환경(도 4에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 선택적으로 흡착식 가스 분리기(31)의 제 2 단부(41)를 경유하여 흡착 영역(42) 및 흡착식 가스 분리 어셈블리(30)로부터 제 1 생성물 흐름(63)을 회수할 수 있다.
어셈블리의 실시 형태에서, 제 1 재생 흐름원, 예컨대, 증기원(모두 4에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 적어도 응축 가능한 성분 또는 제 2 성분(예컨대, 증기 형태의 H2O)을 포함하는 제 1 재생 흐름(65)이 흡착식 가스 분리 어셈블리(30) 안으로 들어가서 선택적으로 흡착식 가스 분리기(31)의 제 2 단부(41)를 경유하여 제 1 재생 영역(44) 및 제 1 재생 영역(44) 내의 컨택터(도 4에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 안으로 들어갈 수 있다. 제 1 재생 흐름(65)은 제 1 재생 영역(44)에 있는 컨택터(도 4에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분에 있는 적어도 하나의 흡착제에 흡착되어 있는 제 1 성분의 적어도 일부분을 탈착할 수 있고, 이 일부분은 제 1 재생 흐름(65)의 적어도 일부분과 함께 제 2 생성물 흐름(66)을 형성할 수 있다. 제 1 재생 영역(44)은 선택적으로 흡착식 가스 분리기(31)의 제 1 단부(40)를 경유하여 유체 연결되어, 제 2 생성물 흐름(66)이 제 1 응축기 단(70)의 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 4에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다.
냉각제원(도 4에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 냉각제 흐름(72)이 흡착식 가스 분리 어셈블리(30), 제 1 응축기 단(70) 및 응축 열교환기(71)의 저온 회로(도 4에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다. 냉각제 흐름(72)은 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 4에는 나타나 있지 않음)로부터 열을 전달하고 흡수하여, 냉각제 흐름(73)을 형성할 수 있다. 냉각제원(도 4에는 나타나 있지 않음)은 유체 연결되어, 응축 열교환기(71)의 저온 회로(도 4에는 나타나 있지 않음)로부터 제 1 응축기 단(70) 및 흡착식 가스 분리 어셈블리(3))를 통해 냉각제 흐름(73)을 회수하여, 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 4에는 나타나 있지 않음)로부터 열을 전달하고 제거한다. 열이 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 4에는 나타나 있지 않음)로부터 전달됨에 따라, 제 2 생성물 흐름(66) 내의 제 2 성분의 적어도 일부분이 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 4에는 나타나 있지 않음)에서 응축될 수 있어, 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 4에는 나타나 있지 않음) 및 유체 연결된 부품(예컨대, 제 1 재생 영역(44), 제 1 재생 영역(44) 내의 컨택터(도 4에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 및 흡착식 가스 분리기(31)의 적어도 일부분)에서 제 2 임계 압력(예컨대, 약 70 kPaabs, 구체적으로 약 50kPaabs, 또는 더 구체적으로 약 30kPaabs, 또는 가장 구체적으로 약 20kPaabs) 이하의 압력으로 압력 감소 또는 진공이 생기게 된다. 응축물 저장부(도 4에는 나타나 있지 않음)가 유체 연결되어, 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 4에는 나타나 있지 않음), 제 1 응축기 단(70) 및 흡착식 가스 분리 어셈블리(30)로부터 응축물 흐름(74)이 회수될 수 있다. 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 4에는 나타나 있지 않음)는 유체 연결되어, 정화된 제 2 생성물 흐름(75)이 선택적인 이젝터(76)의 저압 포트(도 4에는 나타나 있지 않음)를 통해 선택적인 이젝터(76) 안으로 들어갈 수 있다. 선택적인 압축기(78)가 유체 연결되어, 압축된 제 2 생성물 흐름(79)의 적어도 일부분이 원동 유체 흐름(80)으로서 선택적인 이젝터(76)의 고압 포트(도 4에는 나타나 있지 않음)를 통해 선택적인 이젝터(76) 안으로 들어갈 수 있다. 원동 유체 흐름(80)은, 선택적인 이젝터(76) 및 유체 연결된 부품(예컨대, 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 4에는 나타나 있지 않음), 제 1 재생 영역(44), 및 제 1 재생 영역(44) 내의 컨택터(도 4에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 및 흡착식 가스 분리기(31)의 적어도 일부분)에서 압력 감소를 일으키고/일으키거나 그 압력 감소를 유지시키는데에 도움을 줄 수 있다. 선택적인 이젝터(76)에서 원동 유체 흐름(80)은 정화된 제 2 생성물 흐름(75)과 혼합되어, 혼합된 제 2 생성물 흐름(76)을 형성할 수 있다. 제 1 응축기 단(70)의 선택적인 이젝터(76)가 유체 연결되어, 혼합된 제 2 생성물 흐름(76)이 선택적인 압축기(78) 안으로 들어가, 압축된 제 2 생성물 흐름(79)을 형성할 수 있다. 흡착식 가스 분리 어셈블리(30)의 선택적인 압축기(78)가 유체 연결되어, 압축된 제 2 생성물 흐름(79)이 압축된 제 2 생성물 흐름(79)의 최종 사용부(도 4에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다.
조질 흐름원, 예컨대, 주변 환경(도 4에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 조질 흐름(67), 예컨대 주변 공기 흐름이 흡착식 가스 분리 어셈블리(30) 안으로 들어가 선택적으로 흡착식 가스 분리기(31)의 제 2 단부(41)를 경유하여 조질 영역(46) 및 조질 영역(46) 내의 컨택터(도 4에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 안으로 들어갈 수 있다. 조질 흐름(67)은, 제 1 임계 압력(예컨대, 대략 대기압) 이상의 압력 및 제 1 임계 온도 이하의 온도로 있을 수 있다. 조질 흐름(67)은 조질 영역(46) 내의 압력을 제 1 임계 압력 이상의 압력으로 증가시킬 수 있고, 조질 영역(46) 내의 컨택터(도 4에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분에 있는 적어도 하나의 흡착제(도 4에는 나타나 있지 않음)의 온도를 제 1 임계 온도 이하의 온도로 감소시킬 수 있고/있거나 조질 영역(46)에 있는 적어도 하나의 흡착제(도 4에는 나타나 있지 않음)에 흡착되어 있는 적어도 하나의 성분을 탈착시킬 수 있다. 탈착된 성분의 적어도 일부분 및/또는 조질 영역(46) 내 조질 흐름(67)의 적어도 일부분은 제 3 생성물 흐름(68)을 형성할 수 있다. 흡착식 가스 분리기(31)와 흡착식 가스 분리 어셈블리(30)의 조질 영역(46)은 유체 연결되어, 제 3 생성물 흐름(68)이 제 3 생성물 흐름(68)의 최종 사용부(도 4에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다.
도 5는 다성분 유체 혼합물 또는 다성분 유체 흐름으로부터 적어도 제 1 성분(예컨대, 이산화탄소, 황 산화물, 질소 산화물)을 흡착식으로 가스 분리하기 위한 본 개시의 일 실시 형태에 따른 예시적인 흡착식 가스 분리 어셈블리(33)의 개략도이다. 흡착식 가스 분리 어셈블리(33)는 선택적인 열교환기, 예컨대, 직접 접촉 냉각기 또는 선택적인 DCC(61), 예시적인 흡착식 가스 분리기(34), 제 1 응축기 단(70) 및 선택적인 압축기(78)를 포함한다. 흡착식 가스 분리기(34)는 컨택터(도 5에는 나타나 있지 않음)를 수용하기 위한 인클로저(도 5에는 나타나 있지 않음)를 포함하고, 그 컨택터는 흡착 영역(42), 선택적인 감압 영여(48), 선택적인 예비 재생 영역(52), 선택적인 제 2 재생 영역(56), 제 1 재생 영역(44), 선택적인 제 3 재생 영역(58), 선택적인 환류 영역(54), 선택적인 가압 영역(50), 및 조질 영역(46)을 통해 순환하거나 이동한다. 컨택터(도 5에는 나타나 있지 않음)는 예컨대 선택적으로 실질적으로 평행한 벽(길이 방향 축선(39)에 실질적으로 평행함)(도 5에는 나타나 있지 않음) 안에서 그리고/또는 그 벽상에서 적어도 하나의 흡착제(도 5에는 나타나 있지 않음)를 포함하며, 그 벽은 실질적으로 평행한 유체 통로(도 5에는 나타나 있지 않음)를 형성하는데에 도움을 준다. 흡착식 가스 분리기(34), 흡착 영역(42), 선택적인 감압 영역(48), 선택적인 예비 재생 영역(52), 선택적인 제 2 재생 영역(56), 제 1 재생 영역(44), 선택적인 제 3 재생 영역(58), 선택적인 환류 영역(54), 선택적인 가압 영역(50), 조질 영역(46) 및 컨택터(도 5에는 나타나 있지 않음)는, 길이 방향 축선(39)을 따라 축선 방향으로 서로 마주하는 제 1 단부(40)와 제 2 단부(41)를 가질 수 있고, 실질적으로 밀봉되어 있어, 영역들 사이의 그리고 주변 환경으로부터 흡착식 가스 분리기(34) 안으로의 가스 누출을 줄일 수 있다. 제 1 응축기 단(70)은 응축기, 구체적으로 응축 열교환기(71) 및 선택적인 이젝터(76)를 포함한다. 흡착식 가스 분리 어셈블리(33)는 제 1 응축기 단(70)에 추가로 적어도 하나의 추가적인 응축기 단, 예컨대, 제 2 응축기 단을 선택적으로 포함할 수 있고, 각 응축기 단은, 진공 펌프, 응축기, 응축 열교환기, 이젝터 및 역지 밸브(모두 도 5에는 나타나 있지 않음) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 선택적인 압축기(78)는 예컨대 선택적인 후냉각을 갖는 일단 압축기, 또는 선택적인 단 사이의 냉각 또는 중간 냉각기를 갖는 다단 압축기일 수 있다.
공급물 흐름원, 예컨대, 다성분 유체 혼합물원 또는 다성분 유체 흐름원(모두 도 5에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 공급물 흐름(60)으로서 다성분 유체 흐름이 흡착식 가스 분리 어셈블리(33), 선택적인 DCC(61) 안으로 들어갈 수 있고, 거기서 공급물 흐름(60)은 공급물 흐름(62)으로서 선택적인 DCC(61)로부터 회수될 수 있다. 선택적인 DCC(61)는 유체 연결되어, 공급물 흐름(62)이 선택적으로 제 1 단부(40)를 경유하여 흡착식 가스 분리기(34) 안으로 들어가 흡착 영역(42) 및 흡착 영역(42) 내의 컨택터(도 5에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 안으로 들어갈 수 있다. 흡착식 가스 분리 어셈블리가 대략 해수면의 고도에 있을 때, 공급물 흐름(62)은 제 1 임계 압력(예컨대, 대략 대기압 또는 약 100 kPaabs) 이상의 압력일 수 있다. 공급물 흐름(62) 내의 제 1 성분의 적어도 일부분이 흡착 영역(42)에서 컨택터(도 5에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분에 있는 적어도 하나의 흡착제(도 5에는 나타나 있지 않음)에 흡착될 수 있고, 비흡착 성분은 제 1 생성물 흐름(63)을 형성할 수 있다. 공급물 흐름(62)은 제 1 임계 온도(예컨대, 약 50℃ 또는 구체적으로 약 40℃ 또는 더 구체적으로는 약 30℃) 이하의 온도일 수 있다. 주변 환경(도 5에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 선택적으로 흡착식 가스 분리기(34)의 제 2 단부(41)를 경유하여 흡착 영역(42) 및 흡착식 가스 분리 어셈블리(30)로부터 제 1 생성물 흐름(63)을 회수할 수 있다.
선택적인 감압 영역(48)은 선택적으로 제 1 단부(40)를 경유해 유체 연결되어, 압력 동등화 흐름(82)이 선택적으로 제 1 단부(40)를 경유해 선택적인 가압 영역(50) 안으로 들어갈 수 있다. 선택적으로, 감압 영역(48)은 유체 연결되어, 압력 동등화 흐름(82)이 선택적으로 제 1 단부(40)를 경유해 복수의 선택적인 가압 영역(도 5에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다. 압력 동등화 흐름(82)이 감압 영역(48)에서 회수됨에 따라, 감압 영역(48) 내의 압력이 감소할 것이다. 압력 동등화 흐름(82)이 가압 영역(50) 안으로 들어감에 따라, 그 가압 영역(50) 내의 압력이 증가할 것이다.
예비 재생 흐름원, 예컨대 증기원(도 5에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 예비 재생 흐름(84), 예컨대 증기 흐름이 흡착식 가스 분리 어셈블리(33) 안으로 들어가 선택적으로 제 2 단부(41)를 경유하여 흡착식 가스 분리기(34), 선택적인 예비 재생 영역(52), 및 선택적인 예비 재생 영역(52) 내의 컨택터(도 5에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 안으로 들어갈 수 있다. 예비 재생 흐름(84)은 선택적으로 제 3 임계 압력(예컨대, 제 1 임계 압력 보다 낮고, 제 2 임계 압력 이상임) 이상인 압력으로 있을 수 있다. 예비 재생 흐름(84)은 선택적인 예비 재생 영역(52)에 있는 컨택터(도 5에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분에 있는 적어도 하나의 흡착제에 흡착되어 있는 제 1 성분의 적어도 일부분을 탈착할 수 있고, 이 일부분은 예비 재생 흐름(84)의 적어도 일부분과 함께 환류 흐름(85)을 형성할 수 있다. 선택적인 예비 재생 영역(52)은 유체 연결되어, 환류 흐름(85)이 선택적으로 제 1 단부(40)를 경유해 선택적인 환류 영역(54) 및 선택적인 환류 영역(54) 내의 컨택터(도 5에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 안으로 들어갈 수 있다. 환류 흐름(85)이 적어도 하나의 흡착제와 접촉함에 따라, 예비 재생 흐름(84) 내의 제 1 성분의 적어도 일부분이 선택적인 환류 영역(54) 내의 컨택터(도 5에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분에 있는 적어도 하나의 흡착제에 흡착될 수 있고, 예비 재생 흐름(84) 내의 비흡착 성분은 제 4 생성물 흐름(86)을 형성할 수 있다. 선택적인 환류 영역(54)은 선택적으로 흡착식 가스 분리기(34)의 제 2 단부(41)를 경유해 유체 연결되어, 제 4 생성물 흐름(86)이 제 4 생성물 흐름(86)의 최종 사용부(도 5에는 나타나 있지 않음) 또는 선택적으로 응축기, 예컨대 응축 열교환기(71) 안으로 들어가, 응축 가능한 성분(예컨대, 물)을 응축시켜 제 4 생성물 흐름(86)으로부터 회수할 수 있다.
어셈블리의 실시 형태에서, 제 2 재생 흐름원, 예컨대, 증기원(둘다 도 5에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 적어도 응축 가능한 성분 또는 제 2 성분(예컨대, 물)을 포함하는 제 2 재생 흐름(88)이 흡착식 가스 분리 어셈블리(33) 안으로 들어가 선택적으로 제 2 단부(41)를 경유해 흡착식 가스 분리기(34), 선택적인 제 2 재생 영역(56), 및 선택적인 제 2 재생 영역(56) 내의 컨택터(도 5에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 안으로 들어갈 수 있다. 제 2 재생 흐름(88)은 선택적인 제 2 재생 영역(56)에 있는 컨택터(도 5에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분에 있는 적어도 하나의 흡착제에 흡착되어 있는 제 1 성분의 적어도 일부분을 탈착할 수 있고, 이 일부분은 제 2 재생 흐름(88)의 적어도 일부분과 함께 제 5 생성물 흐름(89)을 형성할 수 있다. 제 5 생성물 흐름(89)의 제 1 부분은 공급물 흐름(62)에 대해 제 1 성분이 농후할 수 있다. 선택적인 제 2 재생 영역(56)은 선택적으로 흡착식 가스 분리기(34)의 제 1 단부(40)를 경유해 유체 연결되어, 제 5 생성물 흐름(89)의 적어도 일부분(예컨대, 공급물 흐름(62)에 대해 제 1 성분이 농후한 제 1 부분)이 선택적인 압축기(78)의 중간 냉각기(90) 안으로 들어갈 수 있고, 이는 제 5 생성물 흐름(89)의 온도를 적어도 하나의 흡착제를 재생시켜 제 3 재생 흐름(91)을 형성하는데에 적합합 온도로 증가시킬 수 있다. 선택적인 압축기(78)의 중간 냉각기(90)가 유체 연결되어, 제 3 재생 흐름(91)이 선택적으로 제 1 단부(40)를 경유해 흡착식 가스 분리기(34) 안으로 들어가 선택적인 제 3 재생 영역(58), 및 선택적인 제 3 재생 영역(58) 내의 컨택터(도 5에는 나타나 있지 않음)의 일부분 안으로 들어갈 수 있다. 제 3 재생 흐름(91)은 선택적인 제 3 재생 영역(58)에 있는 컨택터(도 5에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분에 있는 적어도 하나의 흡착제에 흡착되어 있는 적어도 하나의 성분, 예컨대 제 2 성분의 적어도 일부분을 탈착할 수 있고, 이 일부분은 제 3 재생 흐름(91)의 적어도 일부분과 함께 제 6 생성물 흐름(92)을 형성할 수 있다. 선택적인 제 3 재생 영역(58)은 선택적으로 흡착식 가스 분리기(34)의 제 2 단부(41)를 경유해 유체 연결되어, 제 6 생성물 흐름(92)이 제 1 응축기 단(70)의 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 5에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다. 선택적으로, 선택적인 제 2 재생 영역(56)이 선택적으로 흡착식 가스 분리기(34)의 제 2 단부(41)를 경유해 유체 연결되어, 제 5 생성물 흐름(89)의 적어도 일부분(예컨대, 공급물 흐름(62)에 대해 제 2 성분이 농후한 제 2 부분)이 제 1 응축기 단(70)의 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 5에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다.
어셈블리의 실시 형태에서, 제 1 재생 흐름원, 예컨대, 증기원(둘다 도 5에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 적어도 응축 가능한 성분 또는 제 2 성분(예컨대, 물)을 포함하는 제 1 재생 흐름(65)이 흡착식 가스 분리 어셈블리(33), 흡착식 가스 분리기(34), 제 1 재생 영역(44), 및 제 1 재생 영역(44) 내의 컨택터(도 5에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 안으로 들어갈 수 있다. 제 1 재생 흐름(65)은 제 1 재생 영역(44)에 있는 컨택터(도 5에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분에 있는 적어도 하나의 흡착제에 흡착되어 있는 제 1 성분의 적어도 일부분을 탈착할 수 있고, 이 일부분은 제 1 재생 흐름(65)의 적어도 일부분과 함께 제 2 생성물 흐름(66)을 형성할 수 있다. 제 1 재생 영역(44)은 선택적으로 흡착식 가스 분리기(34)의 제 1 단부(40)를 경유해 유체 연결되어, 제 2 생성물 흐름(66)이 제 1 응축기 단(70)의 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 5에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다. 냉각제원(도 5에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 냉각제 흐름(72)이 흡착식 가스 분리 어셈블리(33), 제 1 응축기 단(70) 및 응축 열교환기(71) 내의 저온 회로(도 5에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다. 냉각제 흐름(72)은 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 5에는 나타나 있지 않음)로부터 열을 전달하고 흡수하여, 냉각제 흐름(73)을 형성할 수 있다. 냉각제원(도 5에는 나타나 있지 않음)은 유체 연결되어, 제 1 응축기 단(70)의 응축 열교환기(71)의 저온 회로(도 5에는 나타나 있지 않음) 및 흡착식 가스 분리 어셈블리(33)로부터 냉각제 흐름(73)을 회수할 수 있다. 열이 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 5에는 나타나 있지 않음)로부터 전달됨에 따라, 제 2 생성물 흐름(66) 내의 제 2 성분의 적어도 일부분이 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 5에는 나타나 있지 않음)에서 응축될 수 있어, 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 5에는 나타나 있지 않음) 및 유체 연결된 부품(예컨대, 제 1 재생 영역(44), 제 1 재생 영역(44) 내의 컨택터(도 5에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 및 흡착식 가스 분리기(34)의 적어도 일부분)에서 제 2 임계 압력(예컨대, 약 70 kPaabs, 구체적으로 약 50kPaabs, 또는 더 구체적으로 약 30kPaabs, 또는 가장 구체적으로 약 20kPaabs) 이하의 압력으로 압력 감소 또는 진공이 생기게 된다. 응축물 저장부(도 5에는 나타나 있지 않음)가 유체 연결되어, 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 5에는 나타나 있지 않음), 제 1 응축기 단(70) 및 흡착식 가스 분리 어셈블리(33)로부터 응축물 흐름(74)이 회수될 수 있다. 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 5에는 나타나 있지 않음)는 유체 연결되어, 정화된 제 2 생성물 흐름(75)이 선택적인 이젝터(76)의 저압 포트(도 5에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다. 선택적인 압축기(78)가 유체 연결되어, 압축된 제 2 생성물 흐름(79)의 적어도 일부분이 원동 유체 흐름(80)으로서 선택적인 이젝터(76)의 고압 포트(도 5에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다. 원동 유체 흐름(80)은, 선택적인 이젝터(76) 및 유체 연결된 부품(예컨대, 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 5에는 나타나 있지 않음), 제 1 재생 영역(44), 및 제 1 재생 영역(44) 내의 컨택터(도 5에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분)에서 압력 감소를 일으키고/일으키거나 그 압력 감소를 유지시키는데에 도움을 줄 수 있다. 선택적인 이젝터(76)에서 원동 유체 흐름(80)은 정화된 제 2 생성물 흐름(75)과 혼합되어, 정화된 제 2 생성물 흐름(77)을 형성할 수 있다. 제 1 응축기 단(70)의 선택적인 이젝터(76)가 유체 연결되어, 정화된 제 2 생성물 흐름(77)이 선택적인 압축기(78) 안으로 들어가, 압축된 제 2 생성물 흐름(79)을 형성할 수 있다. 흡착식 가스 분리 어셈블리(33)의 선택적인 압축기(78)가 유체 연결되어, 압축된 제 2 생성물 흐름(79)이 압축된 제 2 생성물 흐름(79)에 대한 최종 사용부(도 5에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다.
조질 흐름원, 예컨대, 주변 환경(모두 도 5에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 조질 흐름(67), 예컨대 주변 압력의 주변 공기 흐름이 흡착식 가스 분리 어셈블리(33) 안으로 들어가 선택적으로 제 2 단부(41)를 경유해 조질 영역(46) 및 조질 영역(46) 내의 컨택터(도 5에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 안으로 들어갈 수 있다. 조질 흐름(67)은, 제 1 임계 압력(예컨대, 대략 대기압) 이상의 압력 및 제 1 임계 온도 이하의 온도로 있을 수 있다. 조질 흐름(67)은 조질 영역(46) 내의 압력을 제 1 임계 압력 이상의 압력으로 증가시킬 수 있고, 조질 영역(46) 내의 컨택터(도 5에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분에 있는 적어도 하나의 흡착제(도 5에는 나타나 있지 않음)의 온도를 제 1 임계 온도 이하의 온도로 감소시킬 수 있고/있거나 조질 영역(46) 내의 나머지 성분을 제거할 수 있다. 제거된 성분 및/또는 조질 영역(46) 내의 조질 흐름(67)의 적어도 일부분은 제 3 생성물 흐름(68)을 형성할 수 있다. 조질 영역(46)은 선택적으로 흡착식 가스 분리기(34)의 제 1 단부(40)를 경유해 유체 연결되어, 제 3 생성물 흐름(68)이 제 3 생성물 흐름(68)의 최종 사용부(도 5에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다.
도 6은 다성분 유체 혼합물 또는 다성분 유체 흐름으로부터 적어도 제 1 성분(예컨대, 이산화탄소, 황 산화물, 질소 산화물)을 흡착식으로 가스 분리하기 위한 본 개시의 일 실시 형태에 따른 예시적인 흡착식 가스 분리 어셈블리(36)의 개략도이다. 흡착식 가스 분리 어셈블리(36)는 선택적인 열교환기, 예컨대, 직접 접촉 냉각기 또는 선택적인 DCC(61), 예시적인 흡착식 가스 분리기(37), 제 1 응축기 단(97) 및 선택적인 압축기(78)를 포함한다. 흡착식 가스 분리기(37)는 컨택터(도 6에는 나타나 있지 않음)를 수용하기 위한 인클로저(도 6에는 나타나 있지 않음)를 포함하고, 그 컨택터는 흡착 영역(42), 선택적인 감압 영여(48), 선택적인 예비 재생 영역(52), 선택적인 제 2 재생 영역(56), 제 1 재생 영역(44), 선택적인 환류 영역(54), 선택적인 가압 영역(50), 선택적인 제 4 재생 영역(94), 및 조질 영역(46)을 통해 순환하거나 이동한다. 컨택터(도 6에는 나타나 있지 않음)는 예컨대 선택적으로 실질적으로 평행한 벽(길이 방향 축선(39)에 실질적으로 평행함)(도 6에는 나타나 있지 않음) 안에서 그리고/또는 그 벽상에서 적어도 하나의 흡착제(도 6에는 나타나 있지 않음)를 포함하며, 그 벽은 실질적으로 평행한 유체 통로(도 6에는 나타나 있지 않음)를 형성하는데에 도움을 준다. 흡착식 가스 분리기(37), 흡착 영역(42), 선택적인 감압 영역(48), 선택적인 예비 재생 영역(52), 선택적인 제 2 재생 영역(56), 제 1 재생 영역(44), 선택적인 환류 영역(54), 선택적인 가압 영역(50), 선택적인 제 4 재생 영역(94), 조질 영역(46) 및 컨택터(도 6에는 나타나 있지 않음)는, 길이 방향 축선(39)을 따라 축선 방향으로 서로 마주하는 제 1 단부(40)와 제 2 단부(41)를 가질 수 있고, 실질적으로 밀봉되어 있어, 영역들 사이의 그리고 주변 환경으로부터 흡착식 가스 분리기(37) 안으로의 가스 누출을 줄일 수 있다. 제 1 응축기 단(97)은 진공 펌프(98), 예컨대, 액체 링 진공 펌프, 및 선택적으로 응축기, 구체적으로 응축 열교환기(71)를 포함한다. 흡착식 가스 분리 어셈블리(36)는 제 1 응축기 단(97)에 추가로 적어도 하나의 추가적인 응축기 단, 예컨대, 제 2 응축기 단을 선택적으로 포함할 수 있고, 각 응축기 단은, 진공 펌프, 응축기, 응축 열교환기, 이젝터 및 역지 밸브(모두 도 6에는 나타나 있지 않음) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 선택적인 압축기(78)는 예컨대 선택적인 후냉각을 갖는 일단 압축기, 또는 선택적인 단 사이의 냉각 또는 중간 냉각기를 갖는 다단 압축기일 수 있다.
공급물 흐름원, 예컨대, 다성분 유체 혼합물원 또는 다성분 유체 흐름원(모두 도 6에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 공급물 흐름(60)으로서 다성분 유체 흐름이 흡착식 가스 분리 어셈블리(36), 선택적인 DCC(61) 안으로 들어갈 수 있고, 거기서 공급물 흐름(60)은 공급물 흐름(62)으로서 선택적인 DCC(61)로부터 회수될 수 있다. 선택적인 DCC(61)는 유체 연결되어, 공급물 흐름(62)이 선택적으로 제 1 단부(40)를 경유해 흡착식 가스 분리기(37) 안으로 들어가 흡착 영역(42) 및 흡착 영역(42) 내의 컨택터(도 6에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 안으로 안으로 들어갈 수 있다. 흡착식 가스 분리 어셈블리가 대략 해수면의 고도에 있을 때, 공급물 흐름(62)은 제 1 임계 압력(예컨대, 대략 대기압, 또는 약 100 kPaabs) 이상의 압력일 수 있다. 공급물 흐름(62) 내의 적어도 제 1 성분의 적어도 일부분이 흡착 영역(42)에서 컨택터(도 6에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분에 있는 적어도 하나의 흡착제(도 6에는 나타나 있지 않음)에 흡착될 수 있고, 비흡착 성분은 제 1 생성물 흐름(63)을 형성할 수 있다. 공급물 흐름(62)은 제 1 임계 온도(예컨대, 약 50℃ 또는 구체적으로 약 40℃ 또는 더 구체적으로는 약 30℃) 이하의 온도일 수 있다. 주변 환경(도 6에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 선택적으로 흡착식 가스 분리기(37)의 제 2 단부(41)를 경유해 흡착 영역(42) 및 흡착식 가스 분리 어셈블리(36)로부터 제 1 생성물 흐름(63)을 회수할 수 있다.
선택적인 감압 영역(48)은 선택적으로 제 1 단부(40)를 경유해 유체 연결되어, 압력 동등화 흐름(82)이 선택적으로 제 1 단부(40)를 경유해 선택적인 가압 영역(50) 안으로 들어갈 수 있다. 선택적으로, 감압 영역(48)은 유체 연결되어, 압력 동등화 흐름(82)이 선택적으로 제 1 단부(40)를 경유해 복수의 선택적인 가압 영역(도 6에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다. 압력 동등화 흐름(82)이 감압 영역(48)에서 회수됨에 따러, 감압 영역(48) 내의 압력이 감소할 것이다. 압력 동등화 흐름(82)이 가압 영역(50) 안으로 들어감에 따라, 그 가압 영역(50) 내의 압력이 증가할 것이다.
예비 재생 흐름원, 예컨대 증기원(둘다 도 6에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 예비 재생 흐름(84), 예컨대 증기 흐름이 흡착식 가스 분리 어셈블리(36) 안으로 또한 선택적으로 제 2 단부(41)를 경유해 흡착식 가스 분리기(37) 안으로 들어가 선택적인 예비 재생 영역(52), 및 선택적인 예비 재생 영역(52) 내의 컨택터(도 6에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 안으로 들어갈 수 있다. 예비 재생 흐름(84)은 선택적으로 제 3 임계 압력(예컨대, 제 1 임계 압력 보다 낮고, 제 2 임계 압력 이상임) 이상인 압력으로 있을 수 있다. 예비 재생 흐름(84)은 선택적인 예비 재생 영역(52)에 있는 컨택터(도 6에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분에 있는 적어도 하나의 흡착제에 흡착되어 있는 제 1 성분의 적어도 일부분을 탈착할 수 있고, 이 일부분은 예비 재생 흐름(84)의 적어도 일부분과 함께 환류 흐름(85)을 형성할 수 있다. 선택적인 예비 재생 영역(52)은 유체 연결되어, 환류 흐름(85)이 선택적으로 제 1 단부(40)를 경유해 선택적인 환류 영역(54) 및 선택적인 환류 영역(54) 내의 컨택터(도 6에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 안으로 들어갈 수 있다. 환류 흐름(85)이 적어도 하나의 흡착제와 접촉함에 따라, 예비 재생 흐름(84) 내의 제 1 성분의 적어도 일부분이 선택적인 환류 영역(54) 내의 컨택터(도 6에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분에 있는 적어도 하나의 흡착제에 흡착될 수 있고, 예비 재생 흐름(84) 내의 비흡착 성분은 제 4 생성물 흐름(86)을 형성할 수 있다. 선택적인 환류 영역(54)은 선택적으로 흡착식 가스 분리기(37)의 제 2 단부(41)를 경유해 유체 연결되어, 제 4 생성물 흐름(86)이 제 4 생성물 흐름(86)의 최종 사용부(도 6에는 나타나 있지 않음) 또는 선택적으로 응축기, 예컨대 응축 열교환기(71) 안으로 들어가, 응축 가능한 성분(예컨대, 물)을 응축시켜 제 4 생성물 흐름(86)으로부터 회수할 수 있다.
어셈블리의 실시 형태에서, 제 2 재생 흐름원, 예컨대, 증기원(둘다 도 6에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 적어도 응축 가능한 성분 또는 제 2 성분(예컨대, 물)을 포함하는 제 2 재생 흐름(88)이 흡착식 가스 분리 어셈블리(36), 흡착식 가스 분리기(37), 선택적인 제 2 재생 영역(56), 및 선택적인 제 2 재생 영역(56) 내의 컨택터(도 6에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 안으로 들어갈 수 있다. 제 2 재생 흐름(88)은 선택적인 제 2 재생 영역(56)에 있는 컨택터(도 6에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분에 있는 적어도 하나의 흡착제에 흡착되어 있는 제 1 성분의 적어도 일부분을 탈착할 수 있고, 이 일부분은 제 2 재생 흐름(88)의 적어도 일부분과 함께 제 5 생성물 흐름(89)을 형성할 수 있다. 제 5 생성물 흐름(89)의 제 1 부분은 공급물 흐름(62)에 대해 제 1 성분이 농후할 수 있다. 선택적인 제 2 재생 영역(56)은 선택적으로 흡착식 가스 분리기(37)의 제 1 단부(40)를 경유해 유체 연결되어, 제 5 생성물 흐름(89)의 적어도 일부분(예컨대, 공급물 흐름(62)에 대해 제 1 성분이 농후한 제 1 부분)이 진공 펌프(98), 선택적으로 압축기(78) 및/또는 제 1 응축기 단(97)의 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 6에는 나타나 있지 않음) 중 적어도 하나의 안으로 들어갈 수 있다. 선택적으로, 제 2 재생 영역(56)은 선택적으로 흡착식 가스 분리기(37)의 제 1 단부(40)를 경유해 유체 연결되어, 제 5 생성물 흐름(89)의 적어도 일부분(예컨대, 공급물 흐름(62)에 대해 제 2 성분이 농후한 제 2 부분)이 제 1 응축기 단(97) 및 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 6에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다.
어셈블리의 실시 형태에서, 제 1 재생 흐름원, 예컨대, 증기원(둘다 도 6에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 적어도 응축 가능한 성분 또는 제 2 성분(예컨대, 물)을 포함하는 제 1 재생 흐름(65)이 흡착식 가스 분리 어셈블리(36), 흡착식 가스 분리기(37), 제 1 재생 영역(44), 및 제 1 재생 영역(44) 내의 컨택터(도 6에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 안으로 들어갈 수 있다. 제 1 재생 흐름(65)은 제 1 재생 영역(44)에 있는 컨택터(도 6에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분에 있는 적어도 하나의 흡착제에 흡착되어 있는 제 1 성분의 적어도 일부분을 탈착할 수 있고, 이 일부분은 제 1 재생 흐름(65)의 적어도 일부분과 함께 제 2 생성물 흐름(66)을 형성할 수 있다. 제 1 재생 영역(44)은 선택적으로 흡착식 가스 분리기(37)의 제 1 단부(40)를 경유해 유체 연결되어, 제 2 생성물 흐름(66)이 제 1 응축기 단(97)의 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 6에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다. 냉각제원(도 6에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 냉각제 흐름(72)이 흡착식 가스 분리 어셈블리(36), 제 1 응축기 단(70) 및 응축 열교환기(71)의 저온 회로(도 6에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다. 냉각제 흐름(72)은 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 6에는 나타나 있지 않음)로부터 열을 전달하고 흡수하여, 냉각제 흐름(73)을 형성할 수 있다. 냉각제원(도 6에는 나타나 있지 않음)은 유체 연결되어, 응축 열교환기(71)의 저온 회로(도 6에는 나타나 있지 않음), 제 1 응축기 단(97), 및 흡착식 가스 분리 어셈블리(36)로부터 냉각제 흐름(73)을 회수할 수 있다. 열이 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 6에는 나타나 있지 않음)로부터 전달됨에 따라, 제 2 생성물 흐름(66) 내의 제 2 성분의 적어도 일부분이 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 6에는 나타나 있지 않음)에서 응축될 수 있다. 응축물 저장부(도 6에는 나타나 있지 않음)가 유체 연결되어, 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 6에는 나타나 있지 않음), 제 1 응축기 단(97) 및 흡착식 가스 분리 어셈블리(36)로부터 응축물 흐름(74)이 회수될 수 있다. 진공 펌프(98)가 유체 연결되어, 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 6에는 나타나 있지 않음)로부터 정화된 제 2 생성물 흐름(75)을 회수할 수 있다. 진공 펌프(98)는, 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 6에는 나타나 있지 않음) 및 유체 연결된 부품(예컨대, 제 1 재생 영역(44), 제 1 재생 영역(44) 내의 컨택터(도 6에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분, 및 흡착식 가스 분리기(37)의 적어도 일부분)에서 제 2 임계 압력(예컨대, 약 70 kPaabs, 구체적으로 약 50kPaabs, 또는 더 구체적으로 약 30kPaabs, 또는 가장 구체적으로 약 20kPaabs) 이하의 압력으로 압력 감소 또는 진공을 일으킬 수 있다. 진공 펌프(98)는 유체 연결되어, 정화된 제 2 생성물 흐름(99)이 선택적인 압축기(78) 안으로 들어가, 압축된 제 2 생성물 흐름(79)을 형성할 수 있다. 선택적인 압축기(78) 및 흡착식 가스 분리 어셈블리(36)가 유체 연결되어, 압축된 제 2 생성물 흐름(79)이 압축된 제 2 생성물 흐름(79)에 대한 최종 사용부(도 6에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다.
어셈블리의 실시 형태에서, 제 4 재생 흐름원은 예컨대 열교환기, 가스 흐름을 가열하기 위한 가열기, 연료 연소기(모두 도 6에는 나타나 있지 않음)를 통해 유체 연결되어, 제 4 재생 흐름(95)(예컨대, 공기 흐름(도 6에는 나타나 있지 않음)), 불활성 가스 흐름(도 6에는 나타나 있지 않음), 연소후 가스 흐름(도 6에는 나타나 있지 않음) 또는 제 1 생성물 흐름(63)이 제 4 재생 영역(94) 내의 제 2 성분의 응축 온도 이상인 온도에서 흡착식 가스 분리 어셈블리(36)를 안으로 또한 선택적으로 제 1 단부(40)를 경유해 흡착식 가스 분리기(37) 안으로 들어가 제 4 재생 영역(94) 및 제 4 재생 영역(94) 내의 컨택터(도 6에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 안으로 들어갈 수 있다. 제 4 재생 흐름(95)은 제 4 재생 영역(94)에 있는 컨택터(도 6에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분에 있는 적어도 하나의 흡착제에 흡착되어 있는 제 2 성분의 적어도 일부분을 탈착할 수 있고, 이 일부분은 제 4 재생 흐름(95)의 적어도 일부분과 함께 제 7 생성물 흐름(96)을 형성할 수 있다. 제 4 재생 영역(94)은 선택적으로 흡착식 가스 분리기(37)의 제 1 단부(40)를 통해 유체 연결되어, 제 7 생성물 흐름(96)이 제 7 생성물 흐름(96)의 최종 사용부(도 6에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다.
조질 흐름원, 예컨대, 주변 환경(도 6에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 조질 흐름(67), 예컨대 주변 압력의 주변 공기 흐름이 흡착식 가스 분리 어셈블리(36) 안으로 선택적으로 제 2 단부(41)를 경유해 흡착식 가스 분리기(37) 안으로 들어가 조질 영역(46) 및 조질 영역(46) 내의 컨택터(도 6에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 안으로 들어갈 수 있다. 조질 흐름(67)은, 제 1 임계 압력(예컨대, 대략 대기압) 이상의 압력 및 제 1 임계 온도 이하의 온도로 있을 수 있다. 조질 흐름(67)은 조질 영역(46) 내의 압력을 제 1 임계 압력 이상의 압력으로 증가시킬 수 있고, 조질 영역(46) 내의 컨택터(도 6에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분에 있는 적어도 하나의 흡착제(도 6에는 나타나 있지 않음)의 온도를 제 1 임계 온도 이하의 온도로 감소시킬 수 있고/있거나 조질 영역(46) 내의 나머지 성분을 제거할 수 있다. 제거된 성분 및/또는 조질 영역(46) 내의 조질 흐름(67)의 적어도 일부분은 제 3 생성물 흐름(68)을 형성할 수 있다. 조질 영역(46)은 선택적으로 흡착식 가스 분리기(37)의 제 1 단부(40)를 통해 유체 연결되어, 제 3 생성물 흐름(68)이 제 3 생성물 흐름의 최종 사용부(도 6에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다.
도 4, 5 및 6을 참조하면, 대안적인 실시 형태에서, 흡착식 가스 분리 어셈블리(30), 흡착식 가스 분리 어셈블리(33), 및 흡착식 가스 분리 어셈블리(36)는, 적어도 하나의 컨택터를 더 포함하는 복수의 흡착식 가스 분리기(복수의 흡착식 가스 분리기는 복수의 정지 영역을 통해 이동 또는 순환하도록 구성되어 있음), 또는 적어도 하나의 컨택터를 더 포함하는 적어도 하나의 흡착식 가스 분리기(적어도 하나의 흡착식 가스 분리기 및 적어도 하나의 컨택터는 고정되어 있도록 구성되어 있고 복수의 영역이 적어도 하나의 컨택터를 통해 이동하거나 순환함)를 포함할 수 있다.
방법의 다른 실시 형태에서, 흡착식 가스 분리 시스템에서 다성분 유체 혼합물 또는 흐름(예컨대, 연료 연소기에 의해 발생된 연도 가스 흐름 또는 연소후 가스 흐름)으로부터 적어도 제 1 성분(예컨대, 이산화탄소, 황 산화물, 질소 산화물)를 분리하기 위한 통합형 흡착식 가스 분리 방법이 제공된다. 이 통합형 흡착식 가스 분리 방법은, 예컨대, 병합 사이클 발전소에서 연료 연소기의 연소후 가스 흐름으로부터 이산화탄소를 분리하는데에 특히 적합할 수 있다.
일 실시 형태에서, 통합형 흡착식 가스 분리 방법은, 연소 과정, 증기 과정, 및 다성분 유체 혼합물 또는 흐름(예컨대, 연료 연소기에 의해 발생된 연도 가스 흐름 또는 연소후 가스 흐름)으로부터 적어도 제 1 성분(예컨대, 이산화탄소, 황 산화물, 질소 산화물)를 분리하기 위한 여기서 설명한 실시 형태의 흡착식 가스 분리 과정을 포함한다. 연료 연소기는 기체 연료 연소기, 액체 연료 연소기 및/또는 고체 연료 연소기와 같은(이제 한정되지 않음) 어떤 적절한 유형의 연료 연소 장치라도 포함할 수 있다. 일 특정한 실시 형태에서, 연료 연소기는 가스 터빈 연소기, 병합 사이클 가스 터빈 연소기, 액체 연료(예컨대, 오일/등유/디젤/가솔린 및 다른 액체 연료로 점화되는) 연소기, 석탄 점화 연소기(석탄 점화 발전소와 같은 석탁 연료 연소기의 고체형, 분말형, 기화형 또는 다른 형태를 포함함), 바이오매스 고체 및/또는 액체 연료 연쇼기, 증기 발생기/보일러 연소기, 및 공정 가열 연소기(공정 유체 및/또는 가스를 가열하기 위해 제련소 및/또는 산업 공정에서 사용될 수 있음) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 증기 과정을 사용하여, 증기 발생기에서 적어도 하나의 고압 증기 흐름을 생성할 수 있고, 그 증기 발생기는 열교환기, 보일러, 열회수 증기 발생기(여기서 "HRSG"라고 함) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 증기 과정은, 고압 증기 흐름을, 흡착식 가스 분리 방법의 일 실시 형태를 위한 적어도 하나의 재생 흐름으로서 도입되어 사용될 수 있는 적어도 하나의 증기 흐름으로 팽창시키는 것을 더 포함할 수 있다.
통합형 흡착식 가스 분리 방법의 실시 형태에서, 연료 흐름 및 산화제 흐름이 연료 연소기에서 연소되어, 적어도 제 1 성분을 포함하는 적어도 연도 가스 흐름 또는 연소후 가스 흐름을 생성하며, 연소후 가스 흐름의 적어도 일부분은 연료 연소기로부터 회수되어, 일 실시 형태의 흡착식 가스 분리 방법 및 일 실시 형태의 흡착식 가스 분리 어셈블리를 위한 공급물 흐름 또는 선택적으로 제 4 재생 흐름으로서 사용될 수 있다. 연소후 가스 흐름의 적어도 일부분은 또한 여기서 설명하는 증기 과정을 위한 열원 또는 열공급원로서 사용될 수 있다. 연소 과정은, 연료 흐름을 연료 연소기 안으로 들여 보내고, 산화제 흐름을 통합형 흡착식 가스 분리 시스템 및 연료 연소기 안으로 들여 보내고, 연료 흐름과 산화제 흐름을 혼합하여 혼합된 산화제 및 연료 흐름을 형성하며, 그 혼합된 산화제 및 연료 흐름을 연소시키고, 적어도 제 1 성분을 포함하는 연소후 가스 혼합물 또는 연소후 가스 흐름을 생성하며 그리고 연료 연소기로부터 연소후 가스 흐름을 회수하는 것을 포함한다. 선택적으로, 연소후 가스 흐름이 공급물 흐름 및/또는 제 4 재생 흐름으로서 일 실시 형태의 흡착식 가스 분리 과정 및 일 실시 형태의 흡착식 가스 분리 어셈블리에 들어가기 전에, 연소후 가스 흐름은 연료 연소기로부터 회수되어 적어도 하나의 연소후 배출 저감 장치(예컨대, 미립자 집결기, 연도 가스 탈황기) 안으로 들어가 미립자 및/또는 황 산화물의 레벨을 낮출 수 있다. 또한, 선택적으로, 연소후 가스 흐름이 공급물 흐름 및/또는 제 4 재생 흐름으로서 일 실시 형태의 흡착식 가스 분리 과정 및 일 실시 형태의 흡착식 가스 분리 어셈블리에 들어가기 전에, 연소후 가스 흐름은 연료 연소기 또는 적어도 하나의 연소후 배출 저감 장치로부터 회수되어 적어도 하나의 열교환 장치(예컨대, 직접 접촉 냉각기, 가스-가스 열교환기, 가스-액체 열교환기) 안으로 들어가 연소후 가스 흐름의 온도를 어떤 온도(예컨대, 제 1 임계 온도 이하의 온도)로 낮출 수 있다. 선택적으로, 조질 단계 동안에 형성되고 회수되는 제 3 생성물 흐름 및/또는 흡착식 가스 분리 방법의 제 4 재생 단계 동안에 형성되고 회수되는 제 7 생성물 흐름이 연료 흐름과의 연소를 위해 연료 연소기 안으로 들어가는 산화제 흐름의 적어도 일부분을 형성하기 위해 도입될 수 있고, 이는 연소후 가스 흐름의 제 1 성분의 농도를 유리하게 증가시킬 수 있다.
통합형 흡착식 가스 분리 방법의 실시 형태에서, 증기 과정은 일 실시 형태의 흡착식 가스 분리 방법을 위한 재생 흐름 및/또는 예비 재생 흐름 중의 적어도 하나로서 사용되는 적어도 하나의 증기 흐름을 형성할 수 있다. 일 예시적인 증기 과정은, 연료 연소기로부터 회수된 연소후 가스 흐름의 적어도 일부분을 증기 서브시스템 및 적어도 하나의 증기 발생기(예컨대, 열교환기, 보일러, 열회수 증기 발생기) 안으로 들여 보내고, 적어도 물 및/또는 응축물 흐름을 포함하는 공급수 흐름을 선택적으로 통합형 흡착식 가스 분리 시스템, 증기 서브시스템, 및 적어도 하나의 증기 발생기 안으로 들여 보내고, 연소후 가스 흐름의 적어도 일부분의 열을 증기 발생기 및 공급수 흐름에 전달하고, 공급수 흐름을 고압 증기 흐름으로 전환시키며, 적어도 하나의 증기 발생기로부터 연소후 가스 흐름의 적어도 일부분을 회수하고, 그리고 적어도 하나의 증기 발생기로부터 고압 증기 흐름을 회수하는 것을 포함한다. 공급수 흐름, 물 흐름, 응축물 흐름 및 고압 증기 흐름은 적어도 제 2 성분(예컨대, 물)을 포함할 수 있다. 고압 증기 흐름은 예컨대 약 1,000 kPaabs 이상 또는 구체적으로 약 2,000 kPaabs 이상 또는 더 구체적으로 약 3,000 kPaabs 이상의 압력일 수 있다.
통합형 흡착식 가스 분리 방법의 일 실시 형태에서, 증기 과정은, 적어도 하나의 증기 발생기로부터 회수된 적어도 하나의 고압 증기 흐름을 공급물 흐름으로서 적어도 하나의 증기 터빈(예컨대, 고압 증기 터빈) 안으로 들여 보내고, 적어도 하나의 고압 증기 흐름을 제 1 증기 터빈에서 팽창시켜, 적어도 하나의 중간 압력 증기 흐름, 적어도 하나의 저압 증기 흐름, 적어도 하나의 매우 낮은 압력의 증기 흐름 및/또는 적어도 하나의 초저압 증기 흐름 중의 적어도 하나를 형성하고, 그리고 제 1 증기 터빈으로부터 적어도 하나의 중간 압력 증기 흐름, 적어도 하나의 저압 증기 흐름, 적어도 하나의 매우 낮은 압력의 증기 흐름 및/또는 적어도 하나의 초저압 증기 흐름 중의 적어도 하나를 회수하는 것을 포함한다. 제 1 증기 터빈은, 일단 증기 터빈, 또는 예컨대 고압단, 선택적인 중간압 단, 저압단, 선택적인 매우 낮은 압력의 단, 및 선택적인 초저압 단을 더 포함하는 다단 증기 터빈을 포함할 수 있다. 저압 증기 흐름은 예컨대 600 kPaabs 이하 또는 구체적으로 400 kPaabs 이하 또는 더 구체적으로 200 kPaabs 이하의 압력일 수 있다. 매우 낮은 압력의 증기 흐름은 예컨대 300 kPaabs 이하 또는 구체적으로 200 kPaabs 이하 또는 더 구체적으로 100 kPaabs 이하 또는 가장 구체적으로 70 kPaabs 이하의 압력일 수 있다. 초저압 증기 흐름은 예컨대 110 kPaabs 이하 또는 구체적으로 70 kPaabs 이하 또는 더 구체적으로 50 kPaabs 이하 또는 가장 구체적으로 30 kPaabs 이하의 압력일 수 있다. 선택적으로, 증기 과정은 고압 증기 흐름을 제 1 증기 터빈에서 팽창시키고 그 제 1 증기 터빈에 기계적으로 연결되어 있는 적어도 하나의 기계 장치(예컨대, 전력을 생산하는 발전기)에 동력을 공급하는 것을 더 포함한다.
증기 터빈의 공급물 흐름은 증기 터빈의 단(예컨대, 고압 단, 중간압 단, 저압 단, 매우 낮은 압력의 단, 및 초저압 단)의 내부에 들어가 복수의 압력으로 팽창될 수 있다. 복수의 압력을 갖는 증기 터빈의 단으로부터 복수의 증기 흐름이 회수될 수 있다. 예컨대, 공급물 흐름이 증기 터빈에 들어가 팽창될 수 있고, 제 1 증기 흐름이 제 1 압력에서 증기 터빈의 초저압 단으로부터 회수될 수 있고, 제 2 증기 흐름이 제 2 압력에서 증기 터빈의 초저압 단으로부터 회수될 수 있고, 제 1 압력은 제 2 압력 보다 크거나 작다.
통합형 흡착식 가스 분리 방법의 일 실시 형태에서, 적어도 하나의 증기 흐름이 제 1 임계 압력 보다 낮은 압력에서 다단 증기 터빈의 단 사이에서 그리고/또는 증기 터빈의 단 내부에서 회수되어, 일 실시 형태의 흡착식 가스 분리 방법을 위한 예비 재생 흐름, 제 1 재생 흐름 및/또는 제 2 재생 흐름 중의 적어도 하나로서 도입되고 또한 하나 이상의 증기 터빈, 예컨대 제 2 증기 터빈을 위한 공급물 흐름으로서 선택적으로 사용될 수 있다. 제 1 임계 압력 보다 낮은 복수의 압력을 갖는 증기 터빈의 단 내부에서 복수의 증기 흐름이 회수되어, 일 실시 형태의 흡착식 가스 분리 방법을 위한 예비 재생 흐름, 제 1 재생 흐름 및/또는 제 2 재생 흐름 중의 적어도 하나로서 도입되고 또한 하나 이상의 증기 터빈, 예컨대 제 2 증기 터빈을 위한 공급물 흐름으로서 선택적으로 사용될 수 있다.
통합형 흡착식 가스 분리 방법의 일 실시 형태에서, 증기 과정은, 제 1 증기 터빈으로부터 회수된 적어도 하나의 저압 증기 흐름의 적어도 일부분을 공급물 흐름으로서 제 2 증기 터빈(예컨대, 저압 증기 터빈) 안으로 들여 보내고, 공급물 흐름 또는 저압 증기 흐름을 제 2 증기 터빈에서 팽창시켜, 적어도 하나의 매우 낮은 압력의 증기 흐름을 형성하고 그리고 제 2 증기 터빈으로부터 적어도 하나의 매우 낮은 압력의 증기 흐름을 회수하는 것을 선택적으로 포함한다. 선택적으로, 증기 과정은, 공급물 흐름 또는 적어도 하나의 저압 증기 흐름을 제 2 증기 터빈에서 팽창시키고 그 제 2 증기 터빈에 기계적으로 연결되어 있는 적어도 하나의 기계 장치(예컨대, 전력을 생산하는 발전기)에 동력을 공급하는 것을 더 포함하고, 그 기계 장치는 공급물 흐름 또는 저압 증기 흐름의 에너지를 유리하게 이용할 수 있으며(그렇지 않으면 그 공급물 흐름 또는 저압 증기 흐름은 배출될 수 있음), 그 결과, 일 실시 형태의 흡착식 가스 분리 방법을 위한 적어도 하나의 예비 재생 흐름 및/또는 재생 흐름을 형성하면서, 흡착식 가스 분리 과정의 작동 비용을 벌충한다. 선택적으로, 증기 과정은, 공급물 흐름 또는 적어도 하나의 저압 증기 흐름을 제 2 증기 터빈에서 팽창시키고 매우 낮은 압력을 갖는 복수의 증기 흐름을 형성하며 그리고 제 2 증기 터빈으로부터 매우 낮은 압력을 갖는 복수의 증기 흐름을 회수하는 것을 포함한다. 선택적으로, 제 2 증기 터빈으로부터 회수되는 매우 낮은 압력을 갖는 복수의 증기 흐름은 서로 다른 압력일 수 있다.
통합형 흡착식 가스 분리 방법의 일 실시 형태에서, 적어도 하나의 증기 흐름(예컨대, 매우 낮은 압력을 갖는 증기 흐름)의 적어도 일부분이 제 2 증기 터빈(예컨대, 저압 증기 터빈)으로부터 회수되고, 일 실시 형태의 통합형 흡착식 가스 분리 방법을 위한 적어도 하나의 예비 재생 흐름 및/또는 재생 흐름(예컨대, 일 실시 형태의 흡착식 가스 분리 방법을 위한 예비 재생 흐름, 제 1 재생 흐름, 및/또는 제 2 재생 흐름 중의 적어도 하나)으로서 사용되고 도입될 수 있다. 선택적으로, 매우 낮은 압력의 증기 흐름 및/또는 초저압 증기 흐름 중의 적어도 하나는 선택적으로 다른 압력에서 제 2 증기 터빈으로부터 회수되어, 일 실시 형태의 흡착식 가스 분리 방법을 위한 적어도 하나의 예비 재생 흐름 및/또는 재생 흐름으로서 사용되고 도입될 수 있으며, 또한 하니 이상의 증기 터빈, 예컨대 제 3 증기 터빈을 위한 공급물 흐름으로서 선택적으로 사용되고 도입될 수 있다.
통합형 흡착식 가스 분리 방법의 일 실시 형태에서, 선택적으로 증기 과정은, 제 2 증기 터빈으로부터 회수된 적어도 하나의 매우 낮은 압력의 증기 흐름의 적어도 일부분을 공급물 흐름으로서 제 3 증기 터빈(예컨대, 매우 낮은 압력의 증기 터빈) 안으로 들여 보내고, 공급물 흐름 또는 매우 낮은 압력의 증기 흐름을 제 3 증기 터빈에서 팽창시켜, 적어도 하나의 초저압 증기 흐름을 형성하고 그리고 제 3 증기 터빈으로부터 적어도 하나의 초저압 증기 흐름을 회수하는 것을 포함한다. 선택적으로, 증기 과정은, 공급물 흐름 또는 적어도 하나의 매우 낮은 압력의 증기 흐름을 제 3 증기 터빈에서 팽창시키고 그 제 3 증기 터빈에 기계적으로 연결되어 있는 적어도 하나의 기계 장치(예컨대, 전력을 생산하는 발전기)에 동력을 공급하는 것을 더 포함하고, 그 기계 장치는 매우 낮은 압력의 증기 흐름의 에너지를 유리하게 이용할 수 있으며(그렇지 않으면 그 증기 흐름은 배출될 수 있음), 그 결과, 흡착식 가스 분리 과정의 작동 비용을 벌충한다. 선택적으로, 적어도 하나의 매우 낮은 압력의 증기 흐름은 제 3 증기 터빈에서 팽창되어 복수의 초저압 증기 흐름을 형성할 수 있고, 제 3 증기 터빈으로부터 복수의 초저압 증기 흐름을 회수하고, 제 3 증기 터빈에 의해 팽창되어 그 터빈으로부터 회수된 복수의 증기 흐름은 서로 다른 압력으로 있다.
통합형 흡착식 가스 분리 방법의 일 실시 형태에서, 적어도 하나의 증기 흐름(예컨대, 초저압 증기 흐름)의 적어도 일부분이 제 3 증기 터빈(예컨대, 매우 낮은 압력의 증기 터빈)으로부터 회수되고, 일 실시 형태의 흡착식 가스 분리 방법을 위한 적어도 하나의 예비 재생 흐름 및/또는 재생 흐름(예컨대, 일 실시 형태의 흡착식 가스 분리 방법을 위한 예비 재생 흐름, 제 1 재생 흐름, 및/또는 제 2 재생 흐름 중의 적어도 하나)으로서 사용되고 도입될 수 있다.
증기 대 재생 흐름 비는, 적어도 하나의 재생 흐름이 생길 수 있는 적어도 하나의 제 1 증기 터빈에서의 팽창을 위해 도입되어 사용되는 모든 증기 흐름의 총 양 또는 질량에 대한, 흡착식 가스 분리 방법을 위한 적어도 하나의 재생 흐름(예컨대, 예비 재생 흐름, 제 1 재생 흐름, 및/또는 제 2 재생 흐름)으로서 도입되어 사용되는 모든 증기 흐름의 총 양 또는 질량을 말하는 것으로, 백분율로 표시될 수 있다. 증기 대 재생 흐름 비는 식(1)에 나타나 있는 바와 같이 계산될 수 있다.
r = ( m2 ÷ m1) x 100
여기서,
r = 증기 대 재생 흐름 비,
m2 = 흡착식 가스 분리 방법을 위한 적어도 하나의 재생 흐름으로서 도입되는 모든 증기 흐름의 총 질량,
m1 = 적어도 하나의 재생 흐름이 생길 수 있는 적어도 하나의 제 1 증기 터빈에 도입되는 모든 증기 흐름의 총 질량.
통합형 흡착식 가스 분리 방법의 일 실시 형태에서, 통합형 흡착식 가스 분리 방법을 위한 증기 대 재생 흐름 비는 약 60%이하, 구체적으로 약 50%이하, 또는 더 구체적으로는 약 40%이하, 또는 가장 구체적으로는 약 30%이하이다.
통합형 흡착식 가스 분리 방법의 일 실시 형태에서, 선택적으로 증기 과정은, 저압 증기 흐름의 적어도 일부분, 매우 낮은 압력을 갖는 증기 흐름의 적어도 일부분 또는 초저압 증기 흐름의 적어도 일부분 중의 적어도 하나를 제 1 증기 터빈, 제 2 증기 터빈 및/또는 제 3 증기 터빈 중의 적어도 하나로부터 회수하고, 저압 증기 흐름의 적어도 일부분, 매우 낮은 압력을 갖는 증기 흐름의 적어도 일부분 또는 초저압 증기 흐름의 적어도 일부분 중의 적어도 하나를 적어도 하나의 응축기 또는 응축 열교환기 안으로 들여 보내고, 적어도 하나의 응축물 흐름을 회수하며 그리고 응축물 흐름을 공급수 흐름의 적어도 일부분으로서 적어도 하나의 증기 발생기 안으로 재순환시키는 것을 포함한다.
통합형 흡착식 가스 분리 방법의 일 실시 형태에서, 선택적으로 증기 과정은, 저압 증기 흐름, 매우 낮은 압력을 갖는 증기 흐름 또는 초저압 증기 흐름 중의 적어도 하나의 적어도 일부분을 제 1 증기 터빈, 제 2 증기 터빈 또는 제 3 증기 터빈 중의 적어도 하나로부터 회수하고, 저압 증기 흐름, 매우 낮은 압력을 갖는 증기 흐름 또는 초저압 증기 흐름 중의 적어도 하나의 적어도 일부분을 선택적으로 물 흐름 및/또는 응축물 흐름과 함께 재압축기 안으로 들여 보내고, 일 실시 형태의 통합형 흡착식 가스 분리 방법을 위한 적어도 하나의 예비 재생 흐름 및/또는 재생 흐름(예컨대, 일 실시 형태의 통합형 흡착식 가스 분리 방법을 위한 예비 재생 흐름, 제 1 재생 흐름, 및/또는 제 2 재생 흐름 중의 적어도 하나)으로서 사용되고 도입될 수 있는 증기 흐름을 형성하는 것을 포함한다.
도 7은 다성분 유체 혼합물 또는 흐름으로부터 적어도 제 1 성분을 흡착식으로 가스 분리하기 위한 본 개시의 일 실시 형태에 따른 예시적인 흡착식 가스 분리 시스템(100)의 개략도이다. 흡착식 가스 분리 시스템(100)은, 연료 연소기(114), 증기 서브시스템(120), 및 도 4에 도시되어 있는 실시 형태의 흡착식 가스 분리 어셈블리(30)를 포함한다. 연료 연소기(114)는 가스 터빈 연소기, 병합 사이클 가스 터빈 연소기, 액체 연료(예컨대, 오일/등유/디젤/가솔린 및 다른 액체 연료로 점화되는) 연소기, 석탄 점화 연소기(석탄 점화 발전소와 같은 석탁 연료 연소기의 고체형, 분말형, 기화형 또는 다른 형태를 포함함), 바이오매스 고체 및/또는 액체 연료 연소기, 증기 발생기/보일러 연소기, 및 공정 가열 연소기(공정 유체 및/또는 가스를 가열하기 위해 제련소 및/또는 산업 공정에서 사용될 수 있음) 중의 적어도 하나일 수 있다. 증기 서브시스템(120)은 증기 발생기(122)(예컨대, 열교환기, 보일러 또는 열회수 증기 발생기) 및 증기 터빈 어셈블리(130)를 더 포함할 수 있다.
연료원(도 7에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 연료 흐름(110)이 흡착식 가스 분리 시스템(100) 및 연료 연소기(114) 안으로 들어갈 수 있다. 산화제원(도 7에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 산화제 흐름(112)이 흡착식 가스 분리 시스템(100) 및 연료 연소기(114) 안으로 들어갈 수 있고, 거기서 산화제 흐름(112)과 연료 흐름(110)이 혼합되고 연소되어 연소후 가스 흐름(116)을 생성할 수 있다. 연료 연소기(114)가 유체 연결되어, 연소후 가스 흐름(116)이 증기 서브시스템(120) 및 증기 발생기(122)의 고온 회로(도 7에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다. 연소후 가스 흐름(116)은 열을 증기 발생기(122)의 저온 회로(도 7에는 나타나 있지 않음)에 전달할 수 있다. 증기 발생기(122)의 고온 회로(도 7에는 나타나 있지 않음)와 증기 서브시스템(120)이 유체 연결되어, 연소후 가스 흐름(116)이 공급물 흐름(60)으로서 흡착식 가스 분리 어셈블리(30)와 선택적인 DCC(61) 안으로 들어갈 수 있다.
공급수원(도 7에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 공급수 흐름(124), 예컨대 물 및/또는 응축물 흐름이 흡착식 가스 분리 시스템(100), 증기 서브시스템(120), 및 증기 발생기(122)의 저온 회로(도 7에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있고, 거기서 공급수 흐름(124)은 고압 증기 흐름 또는 HP 증기 흐름(126)으로 전환될 수 있다. 증기 발생기(122)의 저온 회로(도 7에는 나타나 있지 않음) 가 유체 연결되어, HP 증기 흐름(126)이 증기 터빈 어셈블리(130) 안으로 들어갈 수 있다.
도 12a 및 12b를 참조하면, 일 실시 형태에서, 예시적인 증기 터빈 어셈블리(130)는, 적어도 매우 낮은 압력의 증기 흐름 또는 VLP 증기 흐름(65)을 형성하기 위해, 도 12a에 도시되어 있는 바와 같은 단일 증기 터빈을 갖거나 또는 도 12b에 도시디어 있는 바와 같은 복수의 증기 터빈을 가질 수 있다. 증기 터빈은 일단 또는 다단 증기 터빈일 수 있다. 선택적으로, 다단 증기 터빈이 유체 연결되어 단 사이에서 적어도 하나의 증기 흐름을 회수할 수 있다. 예컨대, 고압 단, 중간압 단, 저압 단 및 매우 낮은 압력의 단을 포함하는 다단 증기 터빈이 유체 연결되어, 중간압 단과 저압 단 사이에서 적어도 하나의 증기 흐름을 회수할 수 있고/있거나 저압 단과 매우 낮은 압력의 단 사이에서 적어도 하나의 증기 흐름을 회수할 수 있다. 선택적으로, 증기 터빈이 유체 연결되어, 증기 터빈의 한 단으로부터 복수의 증기 흐름을 회수할 수 있고, 서로 다른 압력을 갖는 복수의 흐름이 회수될 수 있다.
도 12a에서, 일 실시 형태에 따른 예시적인 증기 터빈 어셈블리(130)는 제 1 증기 터빈(140), 예컨대, 고압 단, 중간압 단, 저압 단 및 매우 낮은 압력의 단을 더 포함하는 다단 증기 터빈을 포함할 수 있다. 증기 발생기(122)가 유체 연결되어, HP 증기 흐름(126)이 공급물 흐름으로서 증기 터빈 어셈블리(130)와 제 1 증기 터빈(140) 안으로 들어갈 수 있고, 거기서 HP 증기 흐름(126)이 팽창되어 적어도 VLP 증기 흐름(138)을 형성할 수 있고, 또한 선택적으로 초저압 증기 흐름 또는 ULP 증기 흐름(136)을 형성할 수 있다. 제 1 증기 터빈(140) 및 증기 터빈 어셈블리(130)은 유체 연결되어, VLP 증기 흐름(138)이 적어도 하나의 재생 흐름, 예컨대 제 1 재생 흐름, 선택적으로 예비 재생 흐름 또한 선택적으로 제 2 재생 흐름으로서 흡착식 가스 분리 어셈블리 및 흡착식 가스 분리기 안으로 들어갈 수 있다. 증기 터빈 어셈블리(130)의 제 1 증기 터빈(140)이 유체 연결되어, ULP 증기 흐름(136)이 예컨대 응축기(도 12a에는 나타나 있지 않음)에 들어갈 수 있다.
도 12b에서, 다른 실시 형태에 따른 예시적인 증기 터빈 어셈블리(130)는 제 1 증기 터빈(142), 제 2 증기 터빈(144)(예컨대, 매우 낮은 압력의 증기 터빈), 및 선택적으로 제 3 증기 터빈(146)(예컨대, 초저압 증기 터빈)을 포함할 수 있다. 제 1 증기 터빈(142)은 고압 단, 중간압 단, 및 저압 단을 더 포함하는 다단 증기 터빈일 수 있다. 증기 발생기(122)가 유체 연결되어, HP 증기 흐름(126)이 공급물 흐름으로서 증기 터빈 어셈블리(130)와 제 1 증기 터빈(142) 안으로 들어갈 수 있고, 거기서 HP 증기 흐름(126)이 팽창되어 적어도 저압 증기 흐름 또는 LP 증기 흐름(150), 및 선택적으로 매우 낮은 압력의 증기 흐름 또는 VLP 증기 흐름(134)을 형성할 수 있다. 제 1 증기 터빈(142)이 유체 연결되어, LP 증기 흐름(150)이 공급물 흐름으로서 제 2 증기 터빈(144) 안으로 들어갈 수 있고, 거기서 LP 증기 흐름(150)이 팽창되어 VLP 증기 흐름(138) 및 선택적으로 VLP 증기 흐름(152)을 형성할 수 있다. 제 1 증기 터빈(142)과 증기 터빈 어셈블리(130)가 유체 연결되어, VLP 증기 흐름(134)이 예컨대 응축기(도 12b에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다. 제 2 증기 터빈(144)과 증기 터빈 어셈블리(130)가 유체 연결되어, VLP 증기 흐름(138)이 적어도 하나의 재생 흐름, 예컨대 제 1 재생 흐름, 선택적으로 예비 재생 흐름 또한 선택적으로 제 2 재생 흐름으로서 흡착식 가스 분리 어셈블리및 흡착식 가스 분리기 안으로 들어갈 수 있다. 선택적으로, 제 2 증기 터빈(144)이 유체 연결되어, VLP 증기 흐름(152)이 공급물 흐름으로서 제 3 증기 터빈(146) 안으로 들어갈 수 있고, 거기서 VLP 증기 흐름(152)이 팽창되어 초저압 증기 흐름 또는 ULP 증기 흐름(136)을 형성할 수 있다. 제 3 증기 터빈(146)과 증기 터빈 어셈블리(130)가 유체 연결되어, ULP 증기 흐름(136)이 예컨대 응축기(도 12b에는 나타나 있지 않음)에 들어갈 수 있다. 선택적으로, 제 1 증기 터빈(142), 제 2 증기 터빈(144) 및 제 3 증기 터빈(146)은 어떤 수의 단이라도 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 시스템의 일 실시 형태에서, 증기 서브시스템(120)의 증기 터빈 어셈블리(130)는 유체 연결되어, VLP 증기 흐름(138)이 제 1 재생 흐름(65)으로서 흡착식 가스 분리 어셈블리(30) 안으로 선택적으로 제 2 단부(41)를 경유해 흡착식 가스 분리기(31) 및 제 1 재생 영역(44) 안으로 들어갈 수 있다. 증기 서브시스템(120)의 증기 터빈 어셈블리(130) 및 흡착식 가스 분리 시스템(100)이 유체 연결되어, ULP 증기 흐름(136) 및 선택적으로 VLP 증기 흐름(134)이 예컨대 응축기(도 7에는 나타나 있지 않음)에 들어갈 수 있다.
시스템의 일 실시 형태에서, 조질 흐름원, 예컨대, 주변 환경(도 7에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 조질 흐름(67), 예컨대 주변 공기 흐름이 흡착식 가스 분리 시스템(100)과 흡착식 가스 분리 어셈블리(30) 안으로 또한,선택적으로 제 2 단부(41)를 경유해 흡착식 가스 분리기(31) 안으로 들어가 조질 영역(46) 및 조질 영역(46) 내의 컨택터(도 7에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 안으로 들어갈 수 있다. 조질 영역(46)은 선택적으로 흡착식 가스 분리기(31)의 제 1 단부(40)를 경유해 유체 연결되어, 연료 연소기(114) 안으로 들어가는 산화제 흐름, 예컨대 산화제 흐름(112)의 적어도 일부분으로서 제 3 생성물 흐름(68)이 연료 연소기(114) 안으로 들어갈 수 있다.
냉각제원(도 7에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 냉각제 흐름(72)이 흡착식 가스 분리 시스템(100), 흡착식 가스 분리 어셈블리(30), 제 1 응축기 단(70) 및 응축 열교환기(71)의 저온 회로(도 7에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다. 냉각제원(도 7에는 나타나 있지 않음)은 유체 연결되어, 응축 열교환기(71)의 저온 회로(도 7에는 나타나 있지 않음), 제 1 응축기 단(70), 흡착식 가스 분리 어셈블리(30) 및 흡착식 가스 분리 시스템(100)으로부터 냉각제 흐름(73)이 회수될 수 있다. 응축물 저장부(도 7에는 나타나 있지 않음)가 유체 연결되어, 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 7에는 나타나 있지 않음), 제 1 응축기 단(70), 흡착식 가스 분리 어셈블리(30) 및 흡착식 가스 분리 시스템(100)으로 부터 응축물 흐름(74)이 회수될 수 있다.
주변 환경(도 7에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 제 1 생성물 흐름(63)이 선택적으로 흡착식 가스 분리기(31)의 제 2 단부(41)를 경유해 흡착 영역(42), 흡착식 가스 분리 어셈블리(30) 그리고 선택적인 연도 가스 스택(도 7에는 나타나 있지 않음)을 경유해 흡착식 가스 분리 시스템(100)으로부터 회수될 수 있다.
흡착식 가스 분리 어셈블리(30)와 흡착식 가스 분리 시스템(100)의 선택적인 압축기(78)가 유체 연결되어, 압축된 제 2 생성물 흐름(79)이 예컨대 그 압축된 제 2 생성물 흐름(79)의 최종 사용부(도 7에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다.
도 8은 다성분 유체 혼합물 또는 흐름으로부터 적어도 제 1 성분을 흡착식으로 가스 분리하기 위한 본 개시의 일 실시 형태에 따른 예시적인 흡착식 가스 분리 시스템(102)의 개략도이다. 흡착식 가스 분리 시스템(102)은 연료 연소기(114), 증기 서브시스템(120), 및 도 5에 도시되어 있는 실시 형태의 흡착식 가스 분리 어셈블리(33)를 포함한다. 연료 연소기(114)는 가스 터빈 연소기, 병합 사이클 가스 터빈 연소기, 액체 연료(예컨대, 오일/등유/디젤/가솔린 및 다른 액체 연료로 점화되는) 연소기, 석탄 점화 연소기(석탄 점화 발전소와 같은 석탁 연료 연소기의 고체형, 분말형, 기화형 또는 다른 형태를 포함함), 바이오매스 고체 및/또는 액체 연료 연쇼기, 증기 발생기/보일러 연소기, 및 공정 가열 연소기(공정 유체 및/또는 가스를 가열하기 위해 제련소 및/또는 산업 공정에서 사용될 수 있음) 중의 적어도 하나일 수 있다. 증기 서브시스템(120)은 증기 발생기(122)(예컨대, 열교환기, 보일러 또는 열회수 증기 발생기) 및 증기 터빈 어셈블리(130)를 더 포함할 수 있다.
연료원(도 8에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 연료 흐름(110)이 흡착식 가스 분리 시스템(102) 및 연료 연소기(114) 안으로 들어갈 수 있다. 산화제원(도 8에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 산화제 흐름(112)이 흡착식 가스 분리 시스템(102) 및 연료 연소기(114) 안으로 들어갈 수 있고, 거기서 산화제 흐름(112)과 연료 흐름(110)이 혼합되고 연소되어 연소후 가스 흐름(116)을 생성할 수 있다. 연료 연소기(114)가 유체 연결되어, 연소후 가스 흐름(116)이 증기 서브시스템(120) 및 증기 발생기(122)의 고온 회로(도 8에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다. 연소후 가스 흐름(116)은 열을 증기 발생기(122)의 저온 회로(도 8에는 나타나 있지 않음)에 전달할 수 있다. 증기 발생기(122)의 고온 회로(도 8에는 나타나 있지 않음)와 증기 서브시스템(120)이 유체 연결되어, 연소후 가스 흐름(116)이 공급물 흐름(60)으로서 흡착식 가스 분리 어셈블리(30)와 선택적인 DCC(61) 안으로 들어갈 수 있다.
공급수원(도 8에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 공급수 흐름(124), 예컨대 물 및/또는 응축물 흐름이 흡착식 가스 분리 시스템(102), 증기 서브시스템(120), 및 증기 발생기(122)의 저온 회로(도 8에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있고, 거기서 공급수 흐름(124)은 고압 증기 흐름 또는 HP 증기 흐름(126)으로 전환될 수 있다. 증기 발생기(122)의 저온 회로(도 8에는 나타나 있지 않음) 가 유체 연결되어, HP 증기 흐름(126)이 증기 터빈 어셈블리(130) 안으로 들어갈 수 있다.
시스템의 일 실시 형태에서, 증기 서브시스템(120)의 증기 터빈 어셈블리(130)는 유체 연결되어, VLP 증기 흐름(138)이 제 1 재생 흐름(65), 예비 재생 흐름(84) 및 제 2 재생 흐름(88) 중의 적어도 하나로서, 흡착식 가스 분리 어셈블리(33) 안으로 또한 선택적으로 제 2 단부(41)를 경유해 흡착식 가스 분리기(34) 안으로 들어가 제 1 재생 영역(44), 선택적으로 예비 재생 영역(52) 및 선택적으로 제 2 재생 영역(56) 안으로 들어갈 수 있다. 증기 서브시스템(120)의 증기 터빈 어셈블리(130) 및 흡착식 가스 분리 시스템(102)이 유체 연결되어, ULP 증기 흐름(136) 및 선택적으로 VLP 증기 흐름(134)이 예컨대 응축기(도 8에는 나타나 있지 않음)에 들어갈 수 있다.
시스템의 일 실시 형태에서, 조질 흐름원, 예컨대, 주변 환경(도 8에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 조질 흐름(67), 예컨대 주변 공기 흐름이 흡착식 가스 분리 시스템(102), 흡착식 가스 분리 어셈블리(33) 안으로 또한 선택적으로 제 2 단부(41)를 경유해 흡착식 가스 분리기(34) 안으로 들어가 조질 영역(46) 및 조질 영역(46) 내의 컨택터(도 8에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 안으로 들어갈 수 있다. 조질 영역(46)은 선택적으로 흡착식 가스 분리기(34)의 제 1 단부(40)를 통해 유체 연결되어, 연료 연소기(114) 안으로 들어가는 산화제 흐름, 예컨대 산화제 흐름(112)의 적어도 일부분으로서 제 3 생성물 흐름(68)이 연료 연소기(114) 안으로 들어갈 수 있다.
냉각제원(도 8에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 냉각제 흐름(72)이 흡착식 가스 분리 시스템(102), 흡착식 가스 분리 어셈블리(33), 제 1 응축기 단(70) 및 응축 열교환기(71)의 저온 회로(도 8에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다. 냉각제원(도 8에는 나타나 있지 않음)은 유체 연결되어, 응축 열교환기(71)의 저온 회로(도 8에는 나타나 있지 않음), 제 1 응축기 단(70), 흡착식 가스 분리 어셈블리(33) 및 흡착식 가스 분리 시스템(102)으로부터 냉각제 흐름(73)이 회수될 수 있다. 응축물 저장부(도 8에는 나타나 있지 않음)가 유체 연결되어, 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 8에는 나타나 있지 않음), 제 1 응축기 단(70), 흡착식 가스 분리 어셈블리(33) 및 흡착식 가스 분리 시스템(102)으로 부터 응축물 흐름(74)이 회수될 수 있다.
주변 환경(도 8에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 제 1 생성물 흐름(63)이 선택적으로 흡착식 가스 분리기(34)의 제 2 단부(41)를 경유해 흡착 영역(42), 흡착식 가스 분리 어셈블리(33), 및 선택적인 연도 가스 스택(도 8에는 나타나 있지 않음)을 경유해 흡착식 가스 분리 시스템(102)으로부터 회수될 수 있다.
흡착식 가스 분리 어셈블리(33)와 흡착식 가스 분리 시스템(102)의 선택적인 압축기(78)가 유체 연결되어, 압축된 제 2 생성물 흐름(79)이 예컨대 그 압축된 제 2 생성물 흐름(79)의 최종 사용부(도 8에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다.
선택적인 환류 영역(54)은 선택적으로 흡착식 가스 분리기(34)의 제 2 단부(41)를 경유해 유체 연결되어, 제 4 생성물 흐름(86)이 제 4 생성물 흐름(86)의 최종 사용부(도 8에는 나타나 있지 않음) 및 선택적으로 응축기, 예컨대, 응축 열교환기(71) 안으로 들어가, 응축 가능한 성분(예컨대, 물)을 응축시켜 제 4 생성물 흐름(86)으로부터 회수할 수 있다.
도 9는 다성분 유체 혼합물 또는 흐름으로부터 적어도 제 1 성분을 흡착식으로 가스 분리하기 위한 본 개시의 일 실시 형태에 따른 예시적인 흡착식 가스 분리 시스템(104)의 개략도이다. 흡착식 가스 분리 시스템(104)은 연료 연소기(114), 증기 서브시스템(121), 및 도 5에 도시되어 있는 실시 형태의 흡착식 가스 분리 어셈블리(33)를 포함한다. 연료 연소기(114)는 가스 터빈 연소기, 병합 사이클 가스 터빈 연소기, 액체 연료(예컨대, 오일/등유/디젤/가솔린 및 다른 액체 연료로 점화되는) 연소기, 석탄 점화 연소기(석탄 점화 발전소와 같은 석탁 연료 연소기의 고체형, 분말형, 기화형 또는 다른 형태를 포함함), 바이오매스 고체 및/또는 액체 연료 연쇼기, 증기 발생기/보일러 연소기, 및 공정 가열 연소기(공정 유체 및/또는 가스를 가열하기 위해 제련소 및/또는 산업 공정에서 사용될 수 있음) 중의 적어도 하나일 수 있다. 증기 서브시스템(121)은 증기 발생기(122)(예컨대, 열교환기, 보일러 또는 열회수 증기 발생기) 및 증기 터빈 어셈블리(130)를 더 포함할 수 있다.
연료원(도 9에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 연료 흐름(110)이 흡착식 가스 분리 시스템(104) 및 연료 연소기(114) 안으로 들어갈 수 있다. 산화제원(도 9에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 산화제 흐름(112)이 흡착식 가스 분리 시스템(104) 및 연료 연소기(114) 안으로 들어갈 수 있고, 거기서 산화제 흐름(112)과 연료 흐름(110)이 혼합되고 연소되어 연소후 가스 흐름(116)을 생성할 수 있다. 연료 연소기(114)가 유체 연결되어, 연소후 가스 흐름(116)이 증기 서브시스템(121) 및 증기 발생기(122)의 고온 회로(도 9에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다. 연소후 가스 흐름(116)은 열을 증기 발생기(122)의 저온 회로(도 9에는 나타나 있지 않음)에 전달할 수 있다. 증기 발생기(122)의 고온 회로(도 9에는 나타나 있지 않음)와 증기 서브시스템(121)이 유체 연결되어, 연소후 가스 흐름(116)이 공급물 흐름(60)으로서 흡착식 가스 분리 어셈블리(30)와 선택적인 DCC(61) 안으로 들어갈 수 있다.
공급수원(도 9에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 공급수 흐름(124), 예컨대 물 및/또는 응축물 흐름이 흡착식 가스 분리 시스템(104), 증기 서브시스템(121), 및 증기 발생기(122)의 저온 회로(도 9에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있고, 거기서 공급수 흐름(124)은 고압 증기 흐름 또는 HP 증기 흐름(126)으로 전환될 수 있다. 증기 발생기(122)의 저온 회로(도 9에는 나타나 있지 않음) 가 유체 연결되어, HP 증기 흐름(126)이 증기 터빈 어셈블리(132) 안으로 들어갈 수 있다.
도 12c를 참조하면, 시스템의 일시 형태에서, 예시적인 증기 터빈 어셈블리(132)는 제 1 증기 터빈(148), 예컨대, 예컨대, 고압 단, 중간압 단, 및 저압 단을 더 포함하는 다단 증기 터빈을 포함할 수 있다. 증기 발생기(122)는 유체 연결되어, HP 증기 흐름(126)이 공급물 흐름으로서 증기 터빈 어셈블리(132) 및 제 1 증기 터빈(148) 안으로 들어갈 수 있고, 거기서 HP 증기 흐름(126)이 팽창되어 복수의 매우 낮은 압력의 증기 흐름, 예컨대, VLP 증기 흐름(154), VLP 증기 흐름(156), 및 VLP 증기 흐름(158), 그리고 선택적으로 VLP 증기 흐름(134)을 형성할 수 있다. 제 1 증기 터빈(148)은 유체 연결되어 단일 단, 예컨대 저압 단으로부터 복수의 증기 흐름을 회수할 수 있고, 적어도 제 1 증기 흐름은 제 1 압력으로 있고, 제 2 증기 흐름은 제 2 압력으로 있고, 제 1 압력은 제 2 압력 보다 작거나 클 수 있다. 예컨대, VLP 증기 흐름(154), VLP 증기 흐름(156), 및 VLP 증기 흐름(158)은 제 1 증기 터빈(148)의 저압 단으로부터 선택적으로 회수될 수 있고, VLP 증기 흐름(154)은 제 1 압력으로 있고, VLP 증기 흐름(156)은 제 2 압력으로 있고, 그리고 VLP 증기 흐름(158)은 제 3 압력으로 있으며, 제 1 압력은 제 2 압력 보다 크고 제 2 압력은 제 3 압력 보다 크다. VLP 증기 흐름(154)은 선택적으로 예비 재생 흐름(84)으로서 사용될 수 있고, VLP 증기 흐름(156)은 선택적으로 제 2 재생 흐름(88)으로서 사용될 수 있으며, VLP 증기 흐름(158)은 선택적으로 제 1 재생 흐름(65)으로서 사용될 수 있다. 선택적으로, 다단 증기 터빈이 유체 연결되어 단 사이에서 적어도 하나의 증기 흐름을 회수할 수 있다. 예컨대, 고압 단, 중간압 단, 저압 단 및 매우 압력의 단을 포함하는 다단 증기 터빈이 유체 연결되어, 중간압 단과 저압 단 사이에서 그리고/또는 저압 단과 매우 낮은 압력의 단 사이에서 적어도 하나의 증기 흐름을 회수할 수 있다. 선택적으로, 증기 터빈이 유체 연결되어 증기 터빈의 한 단으로부터 복수의 증기 흐름을 회수할 수 있고, 복수의 흐름 각각은 실질적으로 동일한 압력을 가질 수 있다.
시스템의 일 실시 형태에서, 증기 서브시스템(121)의 증기 터빈 어셈블리(132)는 유체 연결되어, VLP 증기 흐름(154)이 예비 재생 흐름(84)으로서 흡착식 가스 분리 어셈블리(33) 안으로 그리고 선택적으로 제 2 단부(41)를 경유해 흡착식 가스 분리기(34) 안으로 들어가 예비 재생 영역(52) 안으로 들어갈 수 있고, VLP 증기 흐름(156)이 제 2 재생 흐름(88)으로서 흡착식 가스 분리 어셈블리(33) 안으로 그리고 선택적으로 제 2 단부(41)를 경유해 흡착식 가스 분리기(34) 안으로 들어가 제 2 재생 영역(56) 안으로 들어갈 수 있고, VLP 증기 흐름(158)이 제 1 재생 흐름(65)으로서 흡착식 가스 분리 어셈블리(33) 안으로 그리고 선택적으로 제 2 단부(41)를 경유해 흡착식 가스 분리기(34) 안으로 들어가 제 1 재생 영역(44) 안으로 들어갈 수 있고, VLP 증기 흐름(134)은 예컨대 응축기(도 9에는 나타나 있지 않음)에 들어갈 수 있다.
시스템의 일 실시 형태에서, 조질 흐름원, 예컨대, 주변 환경(도 9에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 조질 흐름(67), 예컨대 주변 공기 흐름이 흡착식 가스 분리 시스템(104), 흡착식 가스 분리 어셈블리(33) 안으로 그리고 선택적으로 제 2 단부(41)를 경유해 흡착식 가스 분리기(34) 안으로 들어가 조질 영역(46) 및 조질 영역(46) 내의 컨택터(도 9에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 안으로 들어갈 수 있다. 조질 영역(67)은, 선택적으로 흡착식 가스 분리기(34)의 제 1 단부(40)를 경유해 유체 연결되어, 연료 연소기(114) 안으로 들어가는 산화제 흐름, 예컨대 산화제 흐름(112)의 적어도 일부분으로서 제 3 생성물 흐름(68)이 연료 연소기(114) 안으로 들어갈 수 있다.
냉각제원(도 9에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 냉각제 흐름(72)이 흡착식 가스 분리 시스템(104), 흡착식 가스 분리 어셈블리(33), 제 1 응축기 단(70) 및 응축 열교환기(71) 내의 저온 회로(도 9에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다. 냉각제원(도 9에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 제 1 응축기 단(70)의 응축 열교환기(71)의 저온 회로(도 9에는 나타나 있지 않음), 흡착식 가스 분리 어셈블리(33) 및 흡착식 가스 분리 시스템(104)으로부터 냉각제 흐름(73)을 회수할 수 있다. 응축물 저장부(도 9에는 나타나 있지 않음)가 유체 연결되어, 제 1 응축기 단(70)의 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 9에는 나타나 있지 않음), 흡착식 가스 분리 어셈블리(33) 및 흡착식 가스 분리 시스템(104)으로부터 응축물 흐름(74)을 회수할 수 있다.
주변 환경(도 9에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 흡착 영역(42), 선택적으로 제 2 단부(41), 흡착식 가스 분리기(34), 흡착식 가스 분리 어셈블리(33), 및 흡착식 가스 분리 시스템(104), 그리고 선택적인 연도 가스 스택(도 9에는 나타나 있지 않음)을 통해 흡착 영역(42) 내의 컨택터(도 9에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분으로부터 제 1 생성물 흐름(63)을 회수할 수 있다.
흡착식 가스 분리 어셈블리(33) 및 흡착식 가스 분리 시스템(104)의 선택적인 압축기(78)가 유체 연결되어, 압축된 제 2 생성물 흐름(79)이 예컨대 압축된 제 2 생성물 흐름(79)의 최종 사용부(도 9에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다.
선택적인 환류 영역(54)은 선택적으로 흡착식 가스 분리기(34)의 제 2 단부(41)를 경유해 유체 연결되어, 제 4 생성물 흐름(86)이 제 4 생성물 흐름(86)의 최종 사용부(도 9에는 나타나 있지 않음) 또는 선택적으로 응축기, 예컨대 응축 열교환기(71) 안으로 들어가, 응축 가능한 성분(예컨대, 물)을 응축시켜 제 4 생성물 흐름(86)으로부터 회수할 수 있다.
도 10은 다성분 유체 혼합물 또는 흐름으로부터 적어도 제 1 성분을 흡착식으로 가스 분리하기 위한 본 개시의 일 실시 형태에 따른 예시적인 흡착식 가스 분리 시스템(106)의 개략도이다. 흡착식 가스 분리 시스템(106)은 연료 연소기(114), 증기 서브시스템(120), 및 도 6에 도시되어 있는 실시 형태의 흡착식 가스 분리 어셈블리(36)를 포함한다. 연료 연소기(114)는 가스 터빈 연소기, 병합 사이클 가스 터빈 연소기, 액체 연료(예컨대, 오일/등유/디젤/가솔린 및 다른 액체 연료로 점화되는) 연소기, 석탄 점화 연소기(석탄 점화 발전소와 같은 석탁 연료 연소기의 고체형, 분말형, 기화형 또는 다른 형태를 포함함), 바이오매스 고체 및/또는 액체 연료 연쇼기, 증기 발생기/보일러 연소기, 및 공정 가열 연소기(공정 유체 및/또는 가스를 가열하기 위해 제련소 및/또는 산업 공정에서 사용될 수 있음) 중의 적어도 하나일 수 있다. 증기 서브시스템(120)은 증기 발생기(122)(예컨대, 열교환기, 보일러 또는 열회수 증기 발생기) 및 증기 터빈 어셈블리(130)를 더 포함할 수 있다.
연료원(도 10에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 연료 흐름(110)이 흡착식 가스 분리 시스템(106) 및 연료 연소기(114) 안으로 들어갈 수 있다. 산화제원(도 10에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 산화제 흐름(112)이 흡착식 가스 분리 시스템(108) 및 연료 연소기(114) 안으로 들어갈 수 있고, 거기서 산화제 흐름(112)과 연료 흐름(110)이 혼합되고 연소되어 연소후 가스 흐름(116)을 생성할 수 있다. 연료 연소기(114)가 유체 연결되어, 연소후 가스 흐름(116)이 증기 서브시스템(120) 및 증기 발생기(122)의 고온 회로(도 10에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다. 연소후 가스 흐름(116)은 열을 증기 발생기(122)의 저온 회로(도 10에는 나타나 있지 않음)에 전달할 수 있다. 증기 발생기(122)의 고온 회로(도 9에는 나타나 있지 않음)와 증기 서브시스템(120)이 유체 연결되어, 연소후 가스 흐름(116)이 공급물 흐름(60)으로서 흡착식 가스 분리 어셈블리(36)와 선택적인 DCC(61) 안으로 들어갈 수 있다.
공급수원(도 10에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 공급수 흐름(124), 예컨대 물 및/또는 응축물 흐름이 흡착식 가스 분리 시스템(106), 증기 서브시스템(120), 및 증기 발생기(122)의 저온 회로(도 10에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있고, 거기서 공급수 흐름(124)은 고압 증기 흐름 또는 HP 증기 흐름(126)으로 전환될 수 있다. 증기 발생기(122)의 저온 회로(도 10에는 나타나 있지 않음)가 유체 연결되어, HP 증기 흐름(126)이 증기 터빈 어셈블리(130) 안으로 들어갈 수 있다.
시스템의 일 실시 형태에서, 증기 터빈 어셈블리(130)와 증기 서브시스템(120)이 유체 연결되어, VLP 증기 흐름(138)이 제 1 재생 흐름(65), 예비 재생 흐름(84) 및 제 2 재생 흐름(88) 중의 적어도 하나로서, 흡착식 가스 분리 어셈블리(36)와 흡착식 가스 분리기(37) 안으로 그리고 선택적으로 제 2 단부(41)를 경유해 흡착식 가스 분리기(37) 안으로 들어가 제 1 재생 영역(44), 선택적으로 예비 재생 영역(52) 및 선택적으로 제 2 재생 영역(56) 안으로 들어갈 수 있다. 증기 서브시스템(120)의 증기 터빈 어셈블리(130) 및 흡착식 가스 분리 시스템(102)이 유체 연결되어, ULP 증기 흐름(136) 및 선택적으로 VLP 증기 흐름(134)이 예컨대 응축기(도 10에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다.
시스템의 일 실시 형태에서, 조질 흐름원, 예컨대, 주변 환경(도 10에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 조질 흐름(67), 예컨대 주변 공기 흐름이 흡착식 가스 분리 시스템(106)과 흡착식 가스 분리 어셈블리(36) 안으로 그리고 선택적으로 제 2 단부(41)를 경유해 흡착식 가스 분리기(37) 안으로 들어가 조질 영역(46) 및 조질 영역(46) 내의 컨택터(도 10에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 안으로 들어갈 수 있다. 조질 영역(67)은, 선택적으로 흡착식 가스 분리기(37)의 제 1 단부(40)를 경유해 유체 연결되어, 연료 연소기(114) 안으로 들어가는 산화제 흐름, 예컨대 산화제 흐름(112)의 적어도 일부분으로서 제 3 생성물 흐름(68)이 연료 연소기(114) 안으로 들어갈 수 있다.
시스템의 일 실시 형태에서, 제 4 재생 증기 흐름원, 예컨대 연료 연소기(114)가 유체 연결되어, 연소후 가스 흐름(116)의 일부분이 제 4 재생 흐름(95)으로서, 흡착식 가스 분리 어셈블리(36) 안으로 그리고 선택적으로 제 1 단부(40)를 경유해 흡착식 가스 분리기(37) 안으로 들어가 제 4 재생 영역(94), 및 제 4 재생 영역(94) 내의 컨택터(도 10에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 안으로 들어갈 수 있다. 제 4 재생 흐름(95)은 제 4 재생 영역(94) 내의 제 2 성분의 응축 온도 이상의 온도일 수 있다. 선택적으로, 증기 서브시스템(120)의 증기 발생기(122)의 고온 회로(도 10에는 나타나 있지 않음)가 유체 연결되어, 연소후 가스 흐름(116)의 일부분 또는 공급물 흐름(60)의 일부분이 제 4 재생 흐름(95)으로서, 흡착식 가스 분리 어셈블리(36) 안으로 그리고 선택적으로 제 1 단부(40)를 경유해 흡착식 가스 분리기(37) 안으로 들어가 제 4 재생 영역(94), 및 제 4 재생 영역(94) 내의 컨택터(도 10에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 안으로 들어갈 수 있다. 대안적으로, 제 4 재생 흐름원, 예컨대 열교환기 또는 가스 흐름 가열용 가열기(모두 도 10에는 나타나 있지 않음)가 유체 연결되어, 제 4 재생 영역(94) 내의 제 2 성분의 응축 온도 이상의 온도인 제 4 재생 흐름(95), 예컨대 공기 흐름(도 10에는 나타나 있지 않음)이 흡착식 가스 분리 시스템(106)와 흡착식 가스 분리 어셈블리(36) 안으로 그리고,선택적으로 제 1 단부(40)를 경유해 흡착식 가스 분리기(37) 안으로 들어가 제 4 재생 영역(94), 및 제 4 재생 영역(94) 내의 컨택터(도 10에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 안으로 들어갈 수 있다. 제 4 재생 영역(94), 흡착식 가스 분리기(37)는 선택적으로 제 2 단부(41)를 경유해 유체 연결되어, 연료 연소기(114) 안으로 들어가는 산화제 흐름, 예컨대 산화제 흐름(112) 및 제 3 생성물 흐름(68)의 적어도 일부분으로서 제 7 생성물 흐름(96)이 연료 연소기(114) 안으로 들어갈 수 있다.
냉각제원(도 10에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 냉각제 흐름(72)이 흡착식 가스 분리 시스템(106), 흡착식 가스 분리 어셈블리(36), 제 1 응축기 단(97) 및 응축 열교환기(71) 내의 저온 회로(도 10에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다. 냉각제원(도 10에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 응축 열교환기(71)의 저온 회로(도 10에는 나타나 있지 않음), 제 1 응축기 단(97), 흡착식 가스 분리 어셈블리(36) 및 흡착식 가스 분리 시스템(106)으로부터 냉각제 흐름(73)을 회수할 수 있다. 응축물 저장부(도 10에는 나타나 있지 않음)가 유체 연결되어, 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 10에는 나타나 있지 않음), 제 1 응축기 단(97), 흡착식 가스 분리 어셈블리(36) 및 흡착식 가스 분리 시스템(106)으로부터 응축물 흐름(74)을 회수할 수 있다.
일 실시 형태에서, 주변 환경(도 10에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 선택적으로 흡착식 가스 분리기(37)의 제 2 단부(41)를 경유해 흡착 영역(42), 흡착식 가스 분리 어셈블리(36)로부터 그리고 선택적인 연도 가스 스택(도 10에는 나타나 있지 않음)을 경유해 흡착식 가스 분리 시스템(106)으로부터 제 1 생성물 흐름(63)을 회수할 수 있다.
흡착식 가스 분리 어셈블리(36)와 흡착식 가스 분리 시스템(106)의 선택적인 압축기(78)가 유체 연결되어, 압축된 제 2 생성물 흐름(79)이 예컨대 압축된 제 2 생성물 흐름(79)의 최종 사용부(도 10에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다.
선택적인 환류 영역(54)은 선택적으로 흡착식 가스 분리기(37)의 제 2 단부(41)를 경유해 유체 연결되어, 제 4 생성물 흐름(86)이 제 4 생성물 흐름(86)의 최종 사용부(도 10에는 나타나 있지 않음) 또는 선택적으로 응축기, 예컨대 응축 열교환기(71) 안으로 들어가, 응축 가능한 성분(예컨대, 물)을 응축시켜 제 4 생성물 흐름(86)으로부터 회수할 수 있다.
도 11은 다성분 유체 혼합물 또는 흐름으로부터 적어도 제 1 성분을 흡착식으로 가스 분리하기 위한 본 개시의 일 실시 형태에 따른 예시적인 흡착식 가스 분리 시스템(108)의 개략도이다. 흡착식 가스 분리 시스템(108)은 연료 연소기(114), 증기 서브시스템(121), 및 도 6에 도시되어 있는 실시 형태의 흡착식 가스 분리 어셈블리(36)를 포함한다. 연료 연소기(114)는 가스 터빈 연소기, 병합 사이클 가스 터빈 연소기, 액체 연료(예컨대, 오일/등유/디젤/가솔린 및 다른 액체 연료로 점화되는) 연소기, 석탄 점화 연소기(석탄 점화 발전소와 같은 석탁 연료 연소기의 고체형, 분말형, 기화형 또는 다른 형태를 포함함), 바이오매스 고체 및/또는 액체 연료 연쇼기, 증기 발생기/보일러 연소기, 및 공정 가열 연소기(공정 유체 및/또는 가스를 가열하기 위해 제련소 및/또는 산업 공정에서 사용될 수 있음) 중의 적어도 하나일 수 있다. 증기 서브시스템(121)은 증기 발생기(122)(예컨대, 열교환기, 보일러 또는 열회수 증기 발생기) 및 증기 터빈 어셈블리(132)를 더 포함할 수 있다.
연료원(도 11에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 연료 흐름(110)이 흡착식 가스 분리 시스템(108) 및 연료 연소기(114) 안으로 들어갈 수 있다. 산화제원(도 11에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 산화제 흐름(112)이 흡착식 가스 분리 시스템(108) 및 연료 연소기(114) 안으로 들어갈 수 있고, 거기서 산화제 흐름(112)과 연료 흐름(110)이 혼합되고 연소되어 연소후 가스 흐름(116)을 생성할 수 있다. 연료 연소기(114)가 유체 연결되어, 연소후 가스 흐름(116)이 증기 서브시스템(121) 및 증기 발생기(122)의 고온 회로(도 11에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다. 연소후 가스 흐름(116)은 열을 증기 발생기(122)의 저온 회로(도 11에는 나타나 있지 않음)에 전달할 수 있다. 증기 발생기(122)의 고온 회로(도 11에는 나타나 있지 않음)와 증기 서브시스템(121)이 유체 연결되어, 연소후 가스 흐름(116)이 공급물 흐름(60)으로서 흡착식 가스 분리 어셈블리(36)와 선택적인 DCC(61) 안으로 들어갈 수 있다.
공급수원(도 11에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 공급수 흐름(124), 예컨대 물 및/또는 응축물 흐름이 흡착식 가스 분리 시스템(108), 증기 서브시스템(121), 및 증기 발생기(122)의 저온 회로(도 11에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있고, 거기서 공급수 흐름(124)은 고압 증기 흐름 또는 HP 증기 흐름(126)으로 전환될 수 있다. 증기 발생기(122)의 저온 회로(도 11에는 나타나 있지 않음) 가 유체 연결되어, HP 증기 흐름(126)이 증기 터빈 어셈블리(132) 안으로 들어갈 수 있다.
도 12c를 참조하면, 시스템의 일시 형태에서, 예시적인 증기 터빈 어셈블리(132)는 제 1 증기 터빈(148), 예컨대, 고압 단, 중간압 단, 및 저압 단을 더 포함하는 다단 증기 터빈을 포함할 수 있다. 증기 발생기(122)는 유체 연결되어, HP 증기 흐름(126)이 공급물 흐름으로서 증기 터빈 어셈블리(132) 및 제 1 증기 터빈(148) 안으로 들어갈 수 있고, 거기서 HP 증기 흐름(126)이 팽창되어 복수의 매우 낮은 압력의 증기 흐름, 예컨대, VLP 증기 흐름(154), VLP 증기 흐름(156), 및 VLP 증기 흐름(158), 그르고 선택적으로 VLP 증기 흐름(134)을 형성할 수 있다. 제 1 증기 터빈(148)은 유체 연결되어 단일 단, 예컨대 저압 단으로부터 복수의 증기 흐름을 회수할 수 있고, 적어도 제 1 증기 흐름은 제 1 압력으로 있고, 제 2 증기 흐름은 제 2 압력으로 있고, 제 1 압력은 제 2 압력 보다 작거나 클 수 있다. 예컨대, VLP 증기 흐름(154), VLP 증기 흐름(156), 및 VLP 증기 흐름(158)은 제 1 증기 터빈(148)의 저압 단으로부터 선택적으로 회수될 수 있고, VLP 증기 흐름(154)은 제 1 압력으로 있고, VLP 증기 흐름(156)은 제 2 압력으로 있고, 그리고 VLP 증기 흐름(158)은 제 3 압력으로 있으며, 제 1 압력은 제 2 압력 보다 크고 제2 압력은 제 3 압력 보다 크다. VLP 증기 흐름(154)은 예비 재생 흐름(84)으로서 사용될 수 있고, VLP 증기 흐름(156)은 제 2 재생 흐름(88)으로서 사용될 수 있으며, VLP 증기 흐름(158)은 제 1 재생 흐름(65)으로서 사용될 수 있다.
시스템의 일 실시 형태에서, 증기 터빈 어셈블리(132)와 증기 서브시스템(121)은 유체 연결되어, VLP 증기 흐름(154)이 예비 재생 흐름(84)으로서 흡착식 가스 분리 어셈블리(36) 안으로 그리고 선택적으로 제 2 단부(41)를 경유해 흡착식 가스 분리기(37) 안으로 들어가 예비 재생 영역(52) 안으로 들어갈 수 있고, VLP 증기 흐름(156)이 제 2 재생 흐름(88)으로서 흡착식 가스 분리 어셈블리(36) 안으로 그리고 선택적으로 제 2 단부(41)를 경유해 흡착식 가스 분리기(37) 안으로 들어가 제 2 재생 영역(56) 안으로 들어갈 수 있고, VLP 증기 흐름(158)이 제 1 재생 흐름(65)으로서 흡착식 가스 분리 어셈블리(36) 안으로 그리고 선택적으로 제 2 단부(41)를 경유해 흡착식 가스 분리기(37) 안으로 들어가 제 1 재생 영역(44) 안으로 들어갈 수 있고, VLP 증기 흐름(134)은 예컨대 응축기(도 11에는 나타나 있지 않음)에 들어갈 수 있다.
시스템의 일 실시 형태에서, 조질 흐름원, 예컨대, 주변 환경(도 11에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 조질 흐름(67), 예컨대 주변 공기 흐름이 흡착식 가스 분리 시스템(108)과 흡착식 가스 분리 어셈블리(36) 안으로 그리고 선택적으로 제 2 단부(41)를 경유해 흡착식 가스 분리기(37) 안으로 들어가 조질 영역(46) 및 조질 영역(46) 내의 컨택터(도 11에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 안으로 들어갈 수 있다. 조질 영역(46)은 선택적으로 흡착식 가스 분리기(37)의 제 1 단부(40)를 경유해 유체 연결되어, 연료 연소기(114) 안으로 들어가는 산화제 흐름, 예컨대 산화제 흐름(112)의 적어도 일부분으로서 제 3 생성물 흐름(68)이 연료 연소기(114) 안으로 들어갈 수 있다.
시스템의 실시 형태에서, 제 4 재생 흐름원, 예컨대, 연료 연소기(114)가 유체 연결되어, 연소후 가스 흐름(116)의 일부분이 제 4 재생 흐름(95)으로서 흡착식 가스 분리 어셈블리(36) 안으로 그리고 선택적으로 흡착식 가스 분리기(37)의 제 1 단부(40)를 경유해 제 4 재생 영역(94) 및 제 4 재생 영역(94) 내의 컨택터(도 11에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 안으로 들어갈 수 있다. 제 4 재생 흐름(95)은 제 4 재생 영역(94)에 있는 제 2 성분의 응축 온도 이상의 온도일 수 있다. 선택적으로, 증기 발생기(122)의 고온 회로(도 11에는 나타나 있지 않음) 및 증기 서브시스템(120)은 유체 연결되어, 연소후 가스 흐름(116)의 일부분 또는 공급물 흐름(60)의 일부분이 제 4 재생 흐름(95)으로서 흡착식 가스 분리 어셈블리(36) 안으로 그리고 선택적으로 제 2 단부(41)를 경유해 흡착식 가스 분리기(37) 안으로 들어가 제 4 재생 영역(94) 및 제 4 재생 영역(94) 내의 컨택터(도 11에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 안으로 들어갈 수 있다. 대안적으로, 제 4 재생 흐름원은 예컨대 열교환기 또는 가스 흐름 가열용 가열기(모두 도 11에는 나타나 있지 않음)가 유체 연결되어, 제 4 재생 영역(94) 내의 제 2 성분의 응축 온도 이상의 온도인 제 4 재생 흐름(95), 예컨대 공기 흐름(도 11에는 나타나 있지 않음)이 흡착식 가스 분리 시스템(106)과 흡착식 가스 분리 어셈블리(36) 안으로 그리고 선택적으로 제 2 단부(41)를 경유해 흡착식 가스 분리기(37) 안으로 들어가 제 4 재생 영역(94), 및 제 4 재생 영역(94) 내의 컨택터(도 11에는 나타나 있지 않음)의 적어도 일부분 안으로 들어갈 수 있다. 제 4 재생 영역(94)은 선택적으로 흡착식 가스 분리기(37)의 제 2 단부(41)를 경유해 유체 연결되어, 연료 연소기(114) 안으로 들어가는 산화제 흐름, 예컨대 산화제 흐름(112) 및 제 3 생성물 흐름(68)의 적어도 일부분으로서 제 7 생성물 흐름(96)이 연료 연소기(114) 안으로 들어갈 수 있다.
냉각제원(도 11에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 냉각제 흐름(72)이 흡착식 가스 분리 시스템(108), 흡착식 가스 분리 어셈블리(36), 제 1 응축기 단(97) 및 응축 열교환기(71)의 저온 회로(도 11에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다. 냉각제원(도 11에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 응축 열교환기(71)의 저온 회로(도 11에는 나타나 있지 않음), 제 1 응축기 단(97), 흡착식 가스 분리 어셈블리(36) 및 흡착식 가스 분리 시스템(108)으로부터 냉각제 흐름(73)을 회수할 수 있다. 응축물 저장부(도 11에는 나타나 있지 않음)가 유체 연결되어, 응축 열교환기(71)의 고온 회로(도 11에는 나타나 있지 않음), 제 1 응축기 단(97), 흡착식 가스 분리 어셈블리(36) 및 흡착식 가스 분리 시스템(108)으로부터 응축물 흐름(74)을 회수할 수 있다.
일 실시 형태에서, 주변 환경(도 11에는 나타나 있지 않음)이 유체 연결되어, 선택적으로 흡착식 가스 분리기(37)의 제 2 단부(41)를 경유해 흡착 영역(42), 가스 분리 어셈블리(36)로부터 그리고 선택적인 연도 가스 스택(도 11에는 나타나 있지 않음)을 경유해 흡착식 가스 분리 시스템(108)으로부터 회수될 수 있다.
흡착식 가스 분리 어셈블리(36)와 흡착식 가스 분리 시스템(108)의 선택적인 압축기(78)가 유체 연결되어, 압축된 제 2 생성물 흐름(79)이 예컨대 그 압축된 제 2 생성물 흐름(79)의 최종 사용부(도 11에는 나타나 있지 않음) 안으로 들어갈 수 있다.
선택적인 환류 영역(54)은 선택적으로 흡착식 가스 분리기(37)의 제 2 단부(41)를 경유해 유체 연결되어, 제 4 생성물 흐름(86)이 제 4 생성물 흐름(86)의 최종 사용부(도 11에는 나타나 있지 않음) 또는 선택적으로 응축기, 예컨대 응축 열교환기(71) 안으로 들어가, 응축 가능한 성분(예컨대, 물)을 응축시켜 제 4 생성물 흐름(86)으로부터 회수할 수 있다.
여기서 설명된 예시적인 실시 형태는 포괄적인 것이 아니고 또는 기술의 범위를 개시된 바로 그 형태에 한정하고자 하는 것이 아니다. 실시 형태는 다른 당업자가 본 기술의 교시를 이해할 수 있도록 기술의 원리 및 그의 응용과 실제적인 사용을 설명하기 위해 선택되고 설명된 것이다.
전술한 개시에 비추어 볼 때 당업자에게 명백한 바와 같이, 본 기술의 범위를 벗어남이 없이 본 기술의 실행에 있어 많은 변경 및 수정이 가능하다. 따라서, 본 기술의 범위는 이하의 청구 범위로 규정되는 사항에 따라 해석되어야 한다.

Claims (59)

  1. 다성분 유체 혼합물로부터 적어도 제 1 성분을 분리하기 위한 흡착식 가스 분리 방법으로서,
    (a) 적어도 상기 제 1 성분을 포함하는 상기 다성분 유체 혼합물을 공급물 흐름으로서 제 1 임계 압력 이상인 압력에서, 적어도 하나의 컨택터(contactor)에 있는 적어도 하나의 흡착제와 적어도 하나의 컨택터의 흡착 영역을 포함하는 흡착식 가스 분리기 안으로 들여 보내고, 상기 적어도 하나의 컨택터의 상기 흡착 영역에 있는 적어도 하나의 흡착제에 상기 제 1 성분의 적어도 일부분을 흡착하여 상기 공급물 흐름에 대해 상기 제 1 성분이 고갈된 제 1 생성물 흐름을 형성하고, 또한 상기 제 1 생성물 흐름을 상기 적어도 하나의 컨택터로부터 회수하는 단계;
    (b) 제 2 성분을 포함하는 제 2 재생 흐름을 상기 흡착식 가스 분리기 및 상기 적어도 하나의 컨택터의 제 1 재생 영역 안으로 들여 보내고, 제 2 재생 흐름의 상기 제 2 성분의 적어도 일부분을 상기 적어도 하나의 흡착제에 흡착하고, 상기 적어도 하나의 흡착제에 흡착되어 있는 상기 제 1 성분의 적어도 일부분을 탈착시켜, 상기 공급물 흐름에 대해 상기 제 1 성분과 제 2 성분 중의 적어도 하나가 농후한 제 5 생성물 흐름을 형성하며, 그리고 상기 적어도 하나의 컨택터의 제 2 재생 영역으로부터 상기 제 5 생성물 흐름을 회수하는 단계;
    (c) 상기 제 2 성분을 갖는 제 1 생성물 흐름을 적어도 상기 흡착식 가스 분리기와 상기 적어도 하나의 컨택터의 제 1 재생 영역 안으로 들여 보내고, 상기 제 1 재생 영역에서 상기 적어도 하나의 흡착제에 흡착되어 있는 상기 제 1 성분의 적어도 일부분을 탈착시켜, 상기 공급물 흐름에 대해 상기 제 1 성분과 제 2 성분 중의 적어도 하나가 농후한 제 2 생성물 흐름을 형성하고, 상기 적어도 하나의 컨택터의 제 1 재생 영역 및 흡착식 가스 분리기로부터 상기 제 2 생성물 흐름을 회수하며, 제 2 생성물 흐름의 적어도 일부분을 적어도 제 1 응축기 안으로 들여 보내, 제 2 생성물 흐름 내에 있는 상기 제 2 성분의 적어도 일부분을 응축시켜, 정화된 제 2 생성물 흐름과 제 1 응축물 흐름을 형성하고, 상기 제 1 응축기를 상기 흡착식 가스 분리기에 유체 연결하며, 상기 적어도 하나의 컨택터의 적어도 상기 제 1 재생 영역에서 제 2 임계 압력 이하의 압력으로 압력 감소를 일으키고, 또한 상기 정화된 제 2 생성물 흐름과 상기 제 1 응축물 흐름을 상기 응축기로부터 회수하는 단계; 및
    (d) 조질(conditioning) 흐름을 상기 적어도 하나의 컥택터의 조질 영역 안으로 들여 보내, 상기 적어도 하나의 컨택터의 상기 조질 영역의 압력을 상기 제 2 임계 압력 보다 큰 압력으로 증가시켜 제 3 생성물 흐름을 형성하고, 또한 상기 제 3 생성물 흐름을 상기 적어도 하나의 컨택터로부터 회수하는 단계를 포함하는, 흡착식 가스 분리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    단계(a) 후에 그리고 단계(d) 전에, 상기 적어도 하나의 컨택터의 감압 영역을 적어도 하나의 컨택터의 가압 영역에 유체 연결하여 상기 적어도 하나의 컨택터의 감압 영역의 압력을 상기 제 1 임계 압력 보다 작은 압력으로 감소시키고 또한 적어도 하나의 컨택터의 상기 가압 영역의 압력을 상기 제 2 임계 압력 보다 큰 압력으로 증가시키는 단계를 더 포함하는, 흡착식 가스 분리 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    단계(c) 전에, 적어도 예비 재생 흐름을 상기 흡착식 가스 분리기 및 상기 적어도 하나의 컨택터의 예비 재생 영역 안으로 들여 보내고, 상기 적어도 하나의 컨택터의 상기 예비 재생 영역에서 적어도 하나의 흡착제에 흡착되어 있는 제 1 성분의 일부분을 탈착시켜, 상기 공급물 흐름에 대해 상기 제 1 성분이 농후한 환류 흐름을 형성하고, 이 환류 흐름을 상기 적어도 하나의 컨택터로부터 회수하고, 상기 환류 흐름을 적어도 하나의 컨택터의 환류 영역 안으로 들여 보내며, 적어도 하나의 컨택터의 상기 환류 영역에서 적어도 하나의 성분의 적어도 일부분을 상기 적어도 하나의 흡착제에 흡착시켜 제 4 생성물 흐름을 형성하며, 그리고 제 4 생성물 흐름을 상기 적어도 하나의 컨택터의 상기 환류 영역으로부터 회수하는 단계를 더 포함하는, 흡착식 가스 분리 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    제 3 임계 압력 이상의 압력에서 상기 예비 재생 흐름을 상기 흡착식 가스 분리기 및 적어도 하나의 컨택터의 상기 예비 재생 영역 안으로 들여 보내는 단계를 더 포함하고, 상기 제 3 임계 압력은 상기 제 2 임계 압력 이상인, 흡착식 가스 분리 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 컨택터의 상기 환류 영역 내의 압력은, 상기 환류 흐름을 들여 보내기 바로 전에 제 3 임계 압력 보다 작고, 상기 제 3 임계 압력은 상기 제 2 임계 압력 이상인, 흡착식 가스 분리 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 예비 재생 흐름은 상기 공급물 흐름에 대해 상기 제 2 성분이 농후한, 흡착식 가스 분리 방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 예비 재생 흐름은 상기 제 1 재생 흐름의 적어도 일부분을 포함하는, 흡착식 가스 분리 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계(c) 후에 제 3 재생 흐름을 상기 적어도 하나의 컨택터의 상기 제 3 재생 영역 안으로 들여 보내고, 상기 적어도 하나의 흡착제에 흡착되어 있는 상기 제 2 성분의 적어도 일부분을 탈착시켜 제 6 생성물 흐름을 형성하고, 또한 상기 적어도 하나의 컨택터의 상기 제 3 재생 영역으로부터 상기 제 6 생성물 흐름을 회수하는 단계를 더 포함하는, 흡착식 가스 분리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    단계(d) 전에 제 4 재생 흐름을 상기 적어도 하나의 컨택터의 상기 제 4 재생 영역 안으로 들여 보내고, 적어도 하나의 컨택터의 상기 제 4 재생 영역에서 상기 적어도 하나의 흡착제에 흡착되어 있는 상기 제 2 성분의 적어도 일부분을 탈착시켜 제 7 생성물 흐름을 형성하고, 또한 상기 적어도 하나의 컨택터의 상기 제 4 재생 영역으로부터 상기 제 7 생성물 흐름을 회수하는 단계를 더 포함하는, 흡착식 가스 분리 방법.
  10. 제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계(a) 전에, 상기 제 1 성분을 포함하는 상기 다성분 유체 혼합물을 증기 발생기 안으로 들여 보내고, 물 흐름을 상기 증기 발생기 안으로 들여 보내고, 상기 다성분 유체 혼합물의 열을 상기 증기 발생기에 전달하여 상기 물 흐름을 고압 증기 흐름으로 전환시키고, 다성분 유체 혼합물과 고압 증기 흐름의 적어도 일부분을 상기 증기 발생기로부터 회수하며, 상기 고압 증기 흐름을 제 1 증기 터빈 안으로 들여 보내 상기 고압 증기 흐름을 제 1 증기 터빈에서 팽창시켜 적어도 하나의 저압 증기 흐름을 형성하고, 또한 상기 제 1 증기 터빈으로부터 상기 적어도 하나의 저압 증기 흐름을 회수하며, 그리고 상기 제 1 재생 흐름 또는 예비 재생 흐름의 적어도 일부분으로서 상기 적어도 하나의 저압 증기 흐름을 사용하는 단계를 더 포함하고, 상기 고압 증기 흐름의 압력은 1,000 kPaabs 이상이고, 상기 저압 증기 흐름의 압력은 600 kPaabs 이하인, 흡착식 가스 분리 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다성분 유체 혼합물은 연료 연소기에 의해 생성되는 연소후 가스 흐름을 포함하는, 흡착식 가스 분리 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계(c)에서, 압력 감소는 상기 제 1 응축기 및/또는 펌프 중의 적어도 하나에 의해 일어나는, 흡착식 가스 분리 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계(c)에서, 상기 정화된 제 2 생성물 흐름을 펌프와 밸브 중의 적어도 하나의 안으로 들여 보내, 상기 적어도 하나의 컨택터의 제 1 재생 영역에서의 압력을 제 2 임계 압력 이하의 압력으로 유지시키고, 또한 상기 펌프와 밸브 중의 적어도 하나로부터 상기 정화된 제 2 생성물 흐름을 회수하는 단계를 더 포함하는, 흡착식 가스 분리 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 정화된 제 2 생성물 흐름을 제 2 응축기 안으로 들여 보내고, 상기 정화된 제 2 생성물 흐름으로부터 상기 제 2 성분을 응축시키며 또한 상기 제 2 응축기로부터 상기 정화된 제 2 생성물 흐름을 회수하는 단계를 더 포함하는, 흡착식 가스 분리 방법.
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