KR20110081216A - 이산화탄소를 정제하고 황산 및 질산을 생성하기 위한 다단 방법 - Google Patents

이산화탄소를 정제하고 황산 및 질산을 생성하기 위한 다단 방법 Download PDF

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KR20110081216A
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sulfuric acid
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닉 조셉 데겐스테인
미니쉬 마헨드라 사흐
라비 쿠마르
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프랙스에어 테크놀로지, 인코포레이티드
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Abstract

이산화탄소로부터 SO2 제거를 통해 형성될 수 있는 NOx-풍부 황산을 사용하는 공정을 통해 이산화탄소가 정제된다. NOx는 NOx-풍부 황산으로부터 스트립핑되거나 탈착된다. 또한, 본 공정에서 질산과 황산이 형성된다.

Description

이산화탄소를 정제하고 황산 및 질산을 생성하기 위한 다단 방법{MULTI-STAGE PROCESS FOR PURIFYING CARBON DIOXIDE AND PRODUCING SULFURIC ACID AND NITRIC ACID}
본 발명은 이산화탄소를 함유하는 연도 가스와 같은 가스상 스트림의 처리, 연도 가스로부터의 불순물 제거 및 유용한 부산물 생성에 관한 것이다.
흔히 자연적으로 발생하거나 인공적인 공정을 통해 생성되는 이산화탄소 스트림을 처리하여 다른 성분을 제거해 이산화탄소를 정제하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 석탄 연소 보일러와 같은 연소 공정은 이산화탄소를 함유하는 연도 가스를 생성시키는데, 예를 들어 정(well)으로부터 석유 또는 가스의 생산을 증진하기 위하여 이산화탄소를 사용하는 유정 또는 가스정 혹은 염수층에서는 이산화탄소를 포획하여 격리하는 것이 바람직할 수도 있다. 그러나 연도 가스는 석유 회수 증진을 위하여 이산화탄소를 사용하거나 격리하기 전에 매우 낮은 수준 아래로 제거해야 하는 SO2 및 NOx와 같은 불순물을 흔히 함유한다. 본 발명은 이와 같은 제거를 달성하기 위한 방법이고, 이러한 방법으로 강산인 황산과 질산을 상업적으로 유용한 양으로 또한 생성한다.
본 발명의 한 양상은 가스상 이산화탄소를 처리하기 위한 방법으로서,
(A) NOx와 이산화황을 또한 포함하고, 적어도 2바의 압력으로 존재하는 이산화탄소의 가스상 공급 스트림을 제공하는 단계;
(B) NOx-풍부 황산을 상기 가스상 공급 스트림 및 단계 (C)에서 탈착된 NO2와 접촉시켜 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NOx를 스트립핑하여 NOx-감소 황산 및 SO2와 NO2를 포함하는 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 형성하는 단계;
(C) 상기 NOx-감소 황산 내 NO를 NO2로 전환하고, 상기 NOx-감소 황산으로부터 상기 NO2를 탈착하여, NOx-희박 황산 및 탈착된 NO2를 형성하는 단계; 및
(D) 탈착된 NO2를 질산 및 NO로 전환함으로써 단계 (B)에서 NOx-풍부 황산과 접촉하는 탈착된 NO2의 양을 제어하고, 상기 질산을 회수하는 단계
를 포함하는 방법이다.
본 발명의 제2 양상은 가스상 이산화탄소를 처리하기 위한 방법으로서,
(A) NOx와 이산화황을 또한 포함하고, 적어도 2바의 압력으로 존재하는 이산화탄소의 가스상 공급 스트림을 제공하는 단계;
(B) NOx-풍부 황산(바람직하게는 단계 (E)에서 형성됨)을 상기 가스상 공급 스트림 및 단계 (C)에서 탈착된 NO2와 접촉시켜 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NOx를 스트립핑하여 NOx-감소 황산 및 SO2와 NO2를 포함하는 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 형성하는 단계;
(C) 상기 NOx-감소 황산 내 NO를 NO2로 전환하고, 상기 NOx-감소 황산으로부터 상기 NO2를 탈착하여, NOx-희박 황산 및 탈착된 NO2를 형성하는 단계;
(D) 탈착된 NO2를 질산 및 NO로 전환함으로써 단계 (B)에서 NOx-풍부 황산과 접촉하는 탈착된 NO2의 양을 제어하고, 상기 질산을 회수하는 단계; 및
(E) 물과 산소를 상기 NOx-증가 가스상 이산화탄소와 반응시켜 NOx-풍부 황산 및 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 형성하는 단계
를 포함하는 방법이다.
본 발명의 또 다른 양상은 가스상 이산화탄소를 처리하기 위한 방법으로서,
(A) NOx와 이산화황을 또한 포함하고, 적어도 2바의 압력으로 존재하는 이산화탄소의 가스상 공급 스트림을 제공하는 단계;
(B) NOx-풍부 황산(바람직하게는 단계 (C) 및 (D) 중 하나 또는 둘 다에서 형성됨)을 상기 가스상 공급 스트림과 접촉시켜 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NOx를 스트립핑하여 NOx-감소 황산 및 SO2와 NO2를 포함하는 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 형성하는 단계;
(C) 물과 산소를 NOx-증가 가스상 이산화탄소와 반응시켜 NOx-풍부 황산 및 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 형성하는 단계; 및
(D) 상기 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소로부터의 NOx를 NOx-감소 황산 및 NOx-희박 황산 (바람직하게는 단계 (B) 또는 (C)에서 각각 형성됨) 중 하나 또는 둘 다에 흡수시켜 NOx-풍부 황산 및 NOx-희박 SO2-고갈 가스상 이산화탄소를 형성하는 단계
를 포함하는 방법이다.
본 발명의 또 다른 양상은 가스상 이산화탄소를 처리하기 위한 방법으로서,
(A) NOx와 이산화황을 또한 포함하고, 적어도 2바의 압력으로 존재하는 이산화탄소의 가스상 공급 스트림을 제공하는 단계;
(B) NOx-풍부 황산(바람직하게는 단계 (E) 및 (F) 중 하나 이상에서 형성됨)을 상기 가스상 공급 스트림 및 단계 (C)에서 탈착된 NO2와 접촉시켜 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NOx를 스트립핑하여 NOx-감소 황산 및 SO2와 NO2를 포함하는 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 형성하는 단계;
(C) 상기 NOx-감소 황산 내 NO를 NO2로 전환하고, 상기 NOx-감소 황산으로부터 상기 NO2를 탈착하여, NOx-희박 황산 및 탈착된 NO2를 형성하는 단계;
(D) 탈착된 NO2를 질산 및 NO로 전환함으로써 단계 (B)에서 NOx-풍부 황산과 접촉하는 탈착된 NO2의 양을 제어하고, 상기 질산을 회수하는 단계;
(E) 물과 산소를 NOx-증가 가스상 이산화탄소와 반응시켜 NOx-풍부 황산 및 SO2-고갈 NOx-함유 이산화탄소를 형성하는 단계; 및
(F) 상기 SO2-고갈 NOx-함유 이산화탄소로부터의 NOx를 상기 NOx-감소 황산 및 상기 NOx-희박 황산 (바람직하게는 단계 (B) 또는 단계 (C)에서 각각 형성됨) 중 하나 또는 둘 다에 흡수시켜 NOx-풍부 황산 및 NOx-희박 SO2-고갈 이산화탄소를 형성하는 단계
를 포함하는 방법이다.
본 발명의 또 다른 양상은 가스상 이산화탄소를 처리하기 위한 방법으로서,
(A) NOx와 이산화황을 또한 포함하고, 적어도 2바의 압력으로 존재하는 이산화탄소의 가스상 공급 스트림을 제공하는 단계;
(B) NOx-풍부 황산(바람직하게는 단계 (D) 및 (E) 중 하나 또는 둘 다에서 형성됨) 내 NO를 NO2로 전환하고, 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NO2를 탈착하여, NOx-희박 황산 및 탈착된 NO2를 형성하는 단계;
(C) 탈착된 NO2를 질산 및 NO로 전환함으로써 단계 (B)에서 NOx-풍부 황산과 접촉하는 탈착된 NO2의 양을 제어하고, 상기 질산을 회수하는 단계;
(D) 물과 산소를 상기 공급 스트림 내 이산화탄소와 반응시켜 NOx-풍부 황산 및 SO2-고갈 NOx-함유 이산화탄소를 형성하는 단계; 및
(E) 상기 SO2-고갈 NOx-함유 이산화탄소로부터의 NOx를 상기 NOx-희박 황산(바람직하게는 단계 (B)에서 형성됨)에 흡수시켜 NOx-풍부 황산 및 NOx-희박 SO2-고갈 이산화탄소를 형성하는 단계
를 포함하는 방법이다.
본 발명의 다른 양상은 다음과 같은 가스상 이산화탄소를 처리하는 데 유용한 장치를 포함한다:
(Ⅰ) 장치로서,
(A) NOx-풍부 황산을 이산화탄소의 가스상 공급 스트림 - NOx와 이산화황을 또한 포함하고, 적어도 2바의 압력으로 존재함 - 및 전환 유닛 (B)에서 탈착된 NO2와 접촉시켜 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NOx를 스트립핑하여 NOx-감소 황산 및 SO2와 NO2를 포함하는 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 형성할 수 있는 스트립핑 유닛;
(B) 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛으로부터 NOx-감소 황산을 수용하는 전환 유닛으로서, 상기 NOx-감소 황산 내 NO를 NO2로 촉매 전환하고, 상기 NOx-감소 황산으로부터 상기 NO2를 탈착하여, NOx-희박 황산 및 탈착된 NO2를 형성할 수 있고, 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛에 탈착된 NO2를 공급하는 전환 유닛; 및
(C) 상기 전환 유닛에 연결되어 상기 전환 유닛으로부터 탈착된 NO2를 수용하고, 상기 수용된 탈착된 NO2를 질산 및 NO로 전환하는 질산 형성 유닛
을 포함하는 장치.
(Ⅱ) 장치로서,
(A) NOx-풍부 황산을 이산화탄소의 가스상 공급 스트림 - NOx와 이산화황을 또한 포함하고, 적어도 2바의 압력으로 존재함 - 및 전환 유닛 (B)에서 탈착된 NO2와 접촉시켜 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NOx를 스트립핑하여 NOx-감소 황산 및 SO2와 NO2를 포함하는 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 형성할 수 있는 스트립핑 유닛;
(B) 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛으로부터 NOx-감소 황산을 수용하는 전환 유닛으로서, 상기 NOx-감소 황산 내 NO를 NO2로 촉매 전환하고, 상기 NOx-감소 황산으로부터 상기 NO2를 탈착하여, NOx-희박 황산 및 탈착된 NO2를 형성할 수 있고, 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛에 탈착된 NO2를 공급하는 전환 유닛;
(C) 상기 전환 유닛에 연결되어 상기 전환 유닛으로부터 탈착된 NO2를 수용하고, 상기 수용된 탈착된 NO2를 질산 및 NO로 전환하는 질산 형성 유닛; 및
(D) 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛으로부터 상기 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 수용하고, 상기 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 물과 산소와 반응시켜 NOx-풍부 황산 및 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 형성하는 반응기
를 포함하는 장치.
(Ⅲ) 장치로서,
(A) NOx-풍부 황산을 이산화탄소의 가스상 공급 스트림 - NOx와 이산화황을 또한 포함하고, 적어도 2바의 압력으로 존재함 - 및 NO2와 접촉시켜 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NOx를 스트립핑하여 NOx-감소 황산 및 SO2와 NO2를 포함하는 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 형성할 수 있는 스트립핑 유닛;
(B) 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛으로부터 NOx-감소 황산을 수용하는 전환 유닛으로서, 상기 NOx-감소 황산 내 NO를 NO2로 촉매 전환하고, 상기 NOx-감소 황산으로부터 상기 NO2를 탈착하여, NOx-희박 황산 및 탈착된 NO2를 형성할 수 있는 전환 유닛;
(C) 상기 전환 유닛에 연결되어 상기 전환 유닛으로부터 탈착된 NO2를 수용하고, 상기 수용된 탈착된 NO2를 질산 및 NO로 전환하는 질산 형성 유닛;
(D) 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛으로부터 상기 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 수용하고, 상기 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 물과 산소와 반응시켜 NOx-풍부 황산 및 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 형성하는 반응기; 및
(E) 상기 반응기에 연결되어 상기 반응기로부터 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 수용하고, 상기 SO2-고갈 NOx-함유 이산화탄소로부터의 NOx를 상기 NOx-감소 황산 및 상기 NOx-희박 황산 중 하나 또는 둘 다에 흡수시켜 NOx-풍부 황산 및 NOx-희박 SO2-고갈 가스상 이산화탄소를 형성하는 흡수기
를 포함하는 장치.
(Ⅳ) 장치로서,
(A) NOx-풍부 황산을 이산화탄소의 가스상 공급 스트림 - NOx와 이산화황을 또한 포함하고, 적어도 2바의 압력으로 존재함 - 및 전환 유닛 (B)에서 탈착된 NO2와 접촉시켜 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NOx를 스트립핑하여 NOx-감소 황산 및 SO2와 NO2를 포함하는 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 형성할 수 있는 스트립핑 유닛;
(B) 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛으로부터 NOx-감소 황산을 수용하는 전환 유닛으로서, 상기 NOx-감소 황산 내 NO를 NO2로 촉매 전환하고, 상기 NOx-감소 황산으로부터 상기 NO2를 탈착하여, NOx-희박 황산 및 탈착된 NO2를 형성할 수 있고, 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛에 탈착된 NO2를 공급하는 전환 유닛;
(C) 상기 전환 유닛에 연결되어 상기 전환 유닛으로부터 탈착된 NO2를 수용하고, 상기 수용된 탈착된 NO2를 질산 및 NO로 전환하는 질산 형성 유닛;
(D) 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛으로부터 상기 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 수용하고, 상기 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 물과 산소와 반응시켜 NOx-풍부 황산 및 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 형성하는 반응기; 및
(E) 상기 반응기에 연결되어 상기 반응기로부터 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 수용하고, 상기 SO2-고갈 NOx-함유 이산화탄소로부터의 NOx를 상기 NOx-감소 황산 및 상기 NOx-희박 황산 중 하나 또는 둘 다에 흡수시켜 NOx-풍부 황산 및 NOx-희박 SO2-고갈 가스상 이산화탄소를 형성하는 흡수기
를 포함하는 장치.
(Ⅴ) 장치로서,
(A) NOx-풍부 황산을 수용하는 전환 유닛으로서, 상기 NOx-풍부 황산 내 NO를 NO2로 촉매 전환하고, 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NO2를 탈착하여, NOx-희박 황산 및 탈착된 NO2를 형성할 수 있는 전환 유닛;
(B) 상기 전환 유닛에 연결되어 상기 전환 유닛으로부터 탈착된 NO2를 수용하고, 상기 수용된 탈착된 NO2를 질산 및 NO로 전환하는 질산 형성 유닛;
(C) 유닛 (A)에서 탈착된 NO2 및 NOx와 이산화황을 함유하는 가스상 이산화탄소를 수용하고, 상기 이산화탄소 내 NOx와 이산화황을 물과 산소 및 상기 탈착된 NO2와 반응시켜 NOx-풍부 황산 및 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 형성하는 반응기; 및
(D) 상기 반응기에 연결되어 상기 반응기로부터 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 수용하고, 상기 SO2-고갈 NOx-함유 이산화탄소로부터의 NOx를 상기 NOx-희박 황산에 흡수시켜 NOx-풍부 황산 및 NOx-희박 SO2-고갈 가스상 이산화탄소를 형성하는 흡수기
를 포함하는 장치.
본 발명의 다른 양상은 이산화탄소 스트림의 추가적인 처리를 포함한다. 예를 들어, 본 발명의 또 다른 양상은 가스상 이산화탄소를 처리하기 위한 방법으로서,
(A) NOx와 이산화황을 또한 포함하고, 적어도 2바의 압력으로 존재하는 이산화탄소의 가스상 공급 스트림을 제공하는 단계;
(B) NOx-풍부 황산(바람직하게는 단계 (E) 및 (F) 중 하나 이상에서 형성됨)을 상기 가스상 공급 스트림 및 단계 (C)에서 탈착된 NO2와 접촉시켜 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NOx를 스트립핑하여 NOx-감소 황산 및 SO2와 NO2를 포함하는 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 형성하는 단계;
(C) 상기 NOx-감소 황산 내 NO를 NO2로 전환하고, 상기 NOx-감소 황산으로부터 상기 NO2를 탈착하여, NOx-희박 황산 및 탈착된 NO2를 형성하는 단계;
(D) 탈착된 NO2를 질산 및 NO로 전환함으로써 단계 (B)에서 NOx-풍부 황산과 접촉하는 탈착된 NO2의 양을 제어하고, 상기 질산을 회수하는 단계;
(E) 물과 산소를 NOx-증가 가스상 이산화탄소와 반응시켜 NOx-풍부 황산 및 SO2-고갈 NOx-함유 이산화탄소를 형성하는 단계;
(F) 상기 SO2-고갈 NOx-함유 이산화탄소로부터의 NOx를 상기 NOx-감소 황산 및 상기 NOx-희박 황산 (바람직하게는 단계 (B) 및/또는 단계 (C)에서 각각 형성됨) 중 하나 또는 둘 다에 흡수시켜 NOx-풍부 황산 및 NOx-희박 SO2-고갈 이산화탄소를 형성하는 단계;
(G) NOx-희박 SO2-고갈 이산화탄소를 주위 온도 이하 회수 처리하고, 상기 회수 처리로부터 형성된 적어도 하나의 액체 이산화탄소 생성물 스트림의 팽창을 통해 제공되는 냉각, 바람직하게는 이러한 팽창을 통해 제공되는 냉각만을 이용하여 적어도 하나의 가스상 이산화탄소 생성물 스트림 및 적어도 하나의 가스상 이산화탄소-함유 통기 스트림을 생성하는 단계;
(H) 압력 스윙 흡착 또는 물리적 흡수 또는 화학적 흡수를 통해 통기 스트림을 이산화탄소-풍부 스트림과 이산화탄소-고갈 스트림으로 분리하는 단계; 및
(I) 상기 이산화탄소-풍부 스트림을 상기 이산화탄소-함유 공급 스트림에 재순환시키는 단계
를 포함하는 방법이다.
본 발명의 또 다른 양상은 가스상 이산화탄소를 처리하기 위한 방법으로서,
(A) NOx와 이산화황을 또한 포함하고, 적어도 2바의 압력으로 존재하는 이산화탄소의 가스상 공급 스트림을 제공하는 단계;
(B) 단계 (D) 및 (E) 중 하나 또는 둘 다에서 형성된 상기 NOx-풍부 황산 내 NO를 NO2로 전환하고, 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NO2를 탈착하여, NOx-희박 황산 및 탈착된 NO2를 형성하는 단계;
(C) 탈착된 NO2를 질산 및 NO로 전환함으로써 단계 (B)에서 NOx-풍부 황산과 접촉하는 탈착된 NO2의 양을 제어하고, 상기 질산을 회수하는 단계;
(D) 물과 산소를 상기 공급 스트림 내 이산화탄소 및 탈착된 NO2와 반응시켜 NOx-풍부 황산 및 SO2-고갈 NOx-함유 이산화탄소를 형성하는 단계;
(E) 상기 SO2-고갈 NOx-함유 이산화탄소로부터의 NOx를 상기 NOx-희박 황산(바람직하게는 단계 (B)에서 형성됨)에 흡수시켜 NOx-풍부 황산 및 NOx-희박 SO2-고갈 이산화탄소를 형성하는 단계;
(F) NOx-희박 SO2-고갈 이산화탄소를 주위 온도 이하 회수 처리하고, 상기 회수 처리로부터 형성된 적어도 하나의 액체 이산화탄소 생성물 스트림의 팽창을 통해 제공되는 냉각, 바람직하게는 이러한 팽창을 통해 제공되는 냉각만을 이용하여 적어도 하나의 가스상 이산화탄소 생성물 스트림 및 적어도 하나의 가스상 이산화탄소-함유 통기 스트림을 생성하는 단계;
(G) 압력 스윙 흡착 또는 물리적 흡수 또는 화학적 흡수를 통해 통기 스트림을 이산화탄소-풍부 스트림과 이산화탄소-고갈 스트림으로 분리하는 단계; 및
(H) 상기 이산화탄소-풍부 스트림을 상기 이산화탄소-함유 공급 스트림에 재순환시키는 단계
를 포함하는 방법이다.
본 발명의 또 다른 양상은 가스상 이산화탄소를 처리하기 위한 방법으로서,
(A) NOx와 이산화황을 또한 포함하고, 적어도 2바의 압력으로 존재하는 이산화탄소의 가스상 공급 스트림을 제공하는 단계;
(B) NOx-풍부 황산을 상기 가스상 공급 스트림과 접촉시켜 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NOx를 스트립핑하여 NOx-감소 황산 및 SO2와 NO2를 포함하는 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 형성하는 단계;
(C) 물과 산소를 NOx-증가 가스상 이산화탄소와 반응시켜 NOx-풍부 황산 및 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 형성하는 단계;
(D) 상기 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소로부터의 NOx를 NOx-감소 황산 및 NOx-희박 황산 중 하나 또는 둘 다에 흡수시켜 NOx-풍부 황산 및 NOx-희박 SO2-고갈 가스상 이산화탄소를 형성하는 단계;
(E) NOx-희박 SO2-고갈 이산화탄소를 주위 온도 이하 회수 처리하고, 상기 회수 처리로부터 형성된 적어도 하나의 액체 이산화탄소 생성물 스트림의 팽창을 통해 제공되는 냉각을 이용하여 적어도 하나의 가스상 이산화탄소 생성물 스트림 및 적어도 하나의 가스상 이산화탄소-함유 통기 스트림을 생성하는 단계;
(F) 압력 스윙 흡착 또는 물리적 흡수 또는 화학적 흡수를 통해 통기 스트림을 이산화탄소-풍부 스트림과 이산화탄소-고갈 스트림으로 분리하는 단계; 및
(G) 상기 이산화탄소-풍부 스트림을 상기 이산화탄소-함유 공급 스트림에 재순환시키는 단계
를 포함하는 방법이다.
본 발명의 다른 양상은 다음과 같은 가스상 이산화탄소를 처리하는 데 유용한 장치를 포함한다:
(Ⅰ) 장치로서,
(A) NOx-풍부 황산을 이산화탄소의 가스상 공급 스트림 - NOx와 이산화황을 또한 포함하고, 적어도 2바의 압력으로 존재함 - 및 NO2와 접촉시켜 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NOx를 스트립핑하여 NOx-감소 황산 및 SO2와 NO2를 포함하는 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 형성할 수 있는 스트립핑 유닛;
(B) 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛으로부터 NOx-감소 황산을 수용하는 전환 유닛으로서, 상기 NOx-감소 황산 내 NO를 NO2로 촉매 전환하고, 상기 NOx-감소 황산으로부터 상기 NO2를 탈착하여, NOx-희박 황산 및 탈착된 NO2를 형성할 수 있는 전환 유닛;
(C) 상기 전환 유닛에 연결되어 상기 전환 유닛으로부터 탈착된 NO2를 수용하고, 상기 수용된 탈착된 NO2를 질산 및 NO로 전환하는 질산 형성 유닛;
(D) 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛으로부터 상기 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 수용하고, 상기 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 물과 산소와 반응시켜 NOx-풍부 황산 및 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 형성하는 반응기; 및
(E) 상기 반응기에 연결되어 상기 반응기로부터 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 수용하고, 상기 SO2-고갈 NOx-함유 이산화탄소로부터의 NOx를 상기 NOx-감소 황산 및 상기 NOx-희박 황산 중 하나 또는 둘 다에 흡수시켜 NOx-풍부 황산 및 NOx-희박 SO2-고갈 가스상 이산화탄소를 형성하는 흡수기;
(F) 상기 흡수기에 연결되어 상기 흡수기로부터 상기 NOx-희박 SO2-고갈 이산화탄소를 수용하는 주위 온도 이하 회수 유닛으로서, 상기 회수 유닛에서 형성된 적어도 하나의 액체 이산화탄소 생성물 스트림의 팽창을 통해 제공되는 냉각을 이용하여 적어도 하나의 가스상 이산화탄소 생성물 스트림 및 적어도 하나의 가스상 이산화탄소-함유 통기 스트림을 생성하는, 주위 온도 이하 회수 유닛;
(G) 상기 주위 온도 이하 회수 유닛에 연결되어 상기 주위 온도 이하 회수 유닛으로부터 상기 통기 스트림을 수용하고, 압력 스윙 흡착 또는 물리적 흡수 또는 화학적 흡수를 통해 상기 통기 스트림을 이산화탄소-풍부 스트림과 이산화탄소-고갈 스트림으로 분리하는 통기 스트림 분리 유닛으로서, 상기 통기 스트림 분리 유닛은 상기 이산화탄소-함유 공급 스트림에 연결하여 상기 이산화탄소-풍부 스트림을 상기 이산화탄소-함유 공급 스트림에 공급하는, 통기 스트림 분리 유닛
을 포함하는 장치.
(Ⅱ) 장치로서,
(A) NOx-풍부 황산을 이산화탄소의 가스상 공급 스트림 - NOx와 이산화황을 또한 포함하고, 적어도 2바의 압력으로 존재함 - 및 전환 유닛 (B)에서 탈착된 NO2와 접촉시켜 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NOx를 스트립핑하여 NOx-감소 황산 및 SO2와 NO2를 포함하는 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 형성할 수 있는 스트립핑 유닛;
(B) 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛으로부터 NOx-감소 황산을 수용하는 전환 유닛으로서, 상기 NOx-감소 황산 내 NO를 NO2로 촉매 전환하고, 상기 NOx-감소 황산으로부터 상기 NO2를 탈착하여, NOx-희박 황산 및 탈착된 NO2를 형성할 수 있고, 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛에 탈착된 NO2를 공급하는 전환 유닛;
(C) 상기 전환 유닛에 연결되어 상기 전환 유닛으로부터 탈착된 NO2를 수용하고, 상기 수용된 탈착된 NO2를 질산 및 NO로 전환하는 질산 형성 유닛;
(D) 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛으로부터 상기 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 수용하고, 상기 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 물과 산소와 반응시켜 NOx-풍부 황산 및 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 형성하는 반응기;
(E) 상기 반응기에 연결되어 상기 반응기로부터 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 수용하고, 상기 SO2-고갈 NOx-함유 이산화탄소로부터의 NOx를 상기 NOx-감소 황산 및 상기 NOx-희박 황산 중 하나 또는 둘 다에 흡수시켜 NOx-풍부 황산 및 NOx-희박 SO2-고갈 가스상 이산화탄소를 형성하는 흡수기;
(F) 상기 흡수기에 연결되어 상기 흡수기로부터 상기 NOx-희박 SO2-고갈 이산화탄소를 수용하는 주위 온도 이하 회수 유닛으로서, 상기 회수 유닛에서 형성된 적어도 하나의 액체 이산화탄소 생성물 스트림의 팽창을 통해 제공되는 냉각을 이용하여 적어도 하나의 가스상 이산화탄소 생성물 스트림 및 적어도 하나의 가스상 이산화탄소-함유 통기 스트림을 생성하는, 주위 온도 이하 회수 유닛;
(G) 상기 주위 온도 이하 회수 유닛에 연결되어 상기 주위 온도 이하 회수 유닛으로부터 상기 통기 스트림을 수용하고, 압력 스윙 흡착 또는 물리적 흡수 또는 화학적 흡수를 통해 상기 통기 스트림을 이산화탄소-풍부 스트림과 이산화탄소-고갈 스트림으로 분리하는 통기 스트림 분리 유닛으로서, 상기 통기 스트림 분리 유닛은 상기 이산화탄소-함유 공급 스트림에 연결하여 상기 이산화탄소-풍부 스트림을 상기 이산화탄소-함유 공급 스트림에 공급하는, 통기 스트림 분리 유닛
을 포함하는 장치.
(Ⅲ) 장치로서,
(A) NOx-풍부 황산을 수용하는 전환 유닛으로서, 상기 NOx-풍부 황산 내 NO를 NO2로 촉매 전환하고, 상기 NOx-풍부 황산으로부터 상기 NO2를 탈착하여, NOx-희박 황산 및 탈착된 NO2를 형성할 수 있는 전환 유닛;
(B) 상기 전환 유닛에 연결되어 상기 전환 유닛으로부터 탈착된 NO2를 수용하고, 상기 수용된 탈착된 NO2를 질산 및 NO로 전환하는 질산 형성 유닛;
(C) 유닛 (A)에서 탈착된 NO2 및 NOx와 이산화황을 함유하는 가스상 이산화탄소를 수용하고, 상기 이산화탄소 내 NOx와 이산화황을 물과 산소 및 상기 탈착된 NO2와 반응시켜 NOx-풍부 황산 및 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 형성하는 반응기;
(D) 상기 반응기에 연결되어 상기 반응기로부터 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 수용하고, 상기 SO2-고갈 NOx-함유 이산화탄소로부터의 NOx를 상기 NOx-희박 황산에 흡수시켜 NOx-풍부 황산 및 NOx-희박 SO2-고갈 가스상 이산화탄소를 형성하는 흡수기;
(E) 상기 흡수기에 연결되어 상기 흡수기로부터 상기 NOx-희박 SO2-고갈 이산화탄소를 수용하는 주위 온도 이하 회수 유닛으로서, 상기 회수 유닛에서 형성된 적어도 하나의 액체 이산화탄소 생성물 스트림의 팽창을 통해 제공되는 냉각을 이용하여 적어도 하나의 가스상 이산화탄소 생성물 스트림 및 적어도 하나의 가스상 이산화탄소-함유 통기 스트림을 생성하는, 주위 온도 이하 회수 유닛;
(F) 상기 주위 온도 이하 회수 유닛에 연결되어 상기 주위 온도 이하 회수 유닛으로부터 상기 통기 스트림을 수용하고, 압력 스윙 흡착 또는 물리적 흡수 또는 화학적 흡수를 통해 상기 통기 스트림을 이산화탄소-풍부 스트림과 이산화탄소-고갈 스트림으로 분리하는 통기 스트림 분리 유닛으로서, 상기 통기 스트림 분리 유닛은 상기 이산화탄소-함유 공급 스트림에 연결하여 상기 이산화탄소-풍부 스트림을 상기 이산화탄소-함유 공급 스트림에 공급하는, 통기 스트림 분리 유닛
을 포함하는 장치.
본 발명의 다른 양상은 본원에서 후술하는 실시양태를 포함한다.
본원에서 사용하는 "NOx"는 적어도 NO와 NO2 둘 다를 함유하는 가스상 질소 산화물의 혼합물을 의미한다.
본원에서 사용하는 "산소-연료 연소(oxy-fuel combustion)"는 연소 공정에 연료를 공급하고 적어도 80 부피%의 산소 함량을 갖는 산화제 스트림을 공급하여 연료를 산소와 연소반응시키고, 바람직하게는 연소의 가스상 생성물 중 적어도 일부를 연소 공정에 재순환시키는 것을 의미한다. 산소연료 연소 공정은 이산화탄소가 풍부한 연도 가스 스트림을 발생시킨다.
본원에서 사용하는 "압력 스윙 흡착(pressure swing adsorption)"은 제1 압력에서 고체 흡착제에 가스상 공급 스트림으로부터 생성물, 이 경우에는 이산화탄소를 흡착시키고, 흡착된 생성물이 고갈된 공급 스트림을 제거한 다음, 제1 압력과 상이한 제2 압력에서 생성물을 탈착시키는 것을 의미한다.
본원에서 사용하는 "진공 압력 스윙 흡착(vacuum pressure swing adsorption: VPSA)"은 제2 압력이 주위 압력 이하(subambient pressure)인 압력 스윙 흡착 공정을 의미한다.
본원에서 사용하는 "물리적 흡수(physical absorption)"는 공급 스트림으로부터 이산화탄소를 우선적으로 용해시키는 액체에 공급 스트림을 통과시킴으로써 가스상 공급 스트림으로부터 생성물, 이 경우에는 이산화탄소를 흡수하고, 흡수된 생성물이 고갈된 공급 스트림을 제거한 다음, 예컨대 액체 위의 압력을 감소시키거나 액체로부터 이산화탄소를 스트립핑(stripping)함으로써 액체로부터 이산화탄소를 회수 - 이산화탄소의 액체로의 흡수는 이산화탄소의 화학 반응을 수반하지 않음 - 하는 것을 의미한다.
본원에서 사용하는 "화학적 흡수(chemical absorption)"는 이산화탄소가 우선적으로 반응하는 성분을 함유하는 액체에 공급 스트림을 통과시킴으로써 가스상 공급 스트림으로부터 생성물, 이 경우에는 이산화탄소를 흡수하고, 흡수된 생성물이 고갈된 공급 스트림을 제거한 다음, 예컨대 액체 위의 압력을 감소시키거나 액체로부터 이산화탄소를 스트립핑함으로써 액체로부터 이산화탄소를 회수 - 이산화탄소의 액체로의 흡수는 액체의 성분과 이산화탄소의 화학 반응을 수반함 - 하는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명에 유용한, 연도 가스를 처리하기 위한 방법의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시양태의 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시한 방법의 또 다른 실시양태의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 방법에 유용한 주위 온도 이하 처리 장치의 한 실시양태의 도면이다.
도 5는 본 발명의 방법에 유용한 주위 온도 이하 처리 장치의 또 다른 실시양태의 도면이다.
도 6은 본 발명의 방법에 유용한 주위 온도 이하 처리 장치의 또 다른 실시양태의 도면이다.
도 7은 본 발명의 방법에 유용한 주위 온도 이하 처리 장치의 또 다른 실시양태의 도면이다.
도 8은 본 발명의 방법에 유용한 주위 온도 이하 처리의 또 다른 실시양태의 도면이다.
도 9는 본 발명의 방법에 유용한 주위 온도 이하 처리의 또 다른 실시양태의 도면이다.
도 10은 본 발명에 유용한, 6개의 베드, 3개의 압력 평형화 단계 및 소기 베드를 통한 유동을 갖는 이산화탄소 VPSA 장치의 순환 단계 차트를 도시한다.
도 11은 도 10의 이산화탄소 VPSA 장치의 개략도를 도시한다.
도 12는 도 10 및 11에 도시한 이산화탄소 VPSA 장치의 동작을 위한 밸브 시퀀스를 도시한다.
도 13은 본 발명에 유용한, 5개의 베드, 2개의 압력 평형화 단계 및 소기 베드를 통한 유동을 갖는 이산화탄소 VPSA 장치의 대안적인 순환 단계 차트를 도시한다.
도 14는 본 발명에 유용한, 7개의 베드, 3개의 압력 평형화 단계 및 소기 베드를 통한 유동을 갖는 이산화탄소 VPSA 장치의 또 다른 대안적인 순환 단계 차트를 도시한다.
도 15는 본 발명에 유용한, 6개의 베드, 3개의 압력 평형화 단계 및 직접 혼합을 갖는 이산화탄소 VPSA 장치의 또 다른 대안적인 순환 단계 차트를 도시한다.
도 16은 도 15의 이산화탄소 VPSA 장치의 개략도를 도시한다.
도 17은 도 15 및 16에 도시한 이산화탄소 VPSA 장치의 동작을 위한 밸브 시퀀스를 도시한다.
도 18은 본 발명에 유용한, 5개의 베드, 2개의 압력 평형화 단계 및 직접 혼합을 갖는 이산화탄소 VPSA 장치의 또 다른 순환 단계 차트를 도시한다.
도 19는 본 발명에 유용한, 8개의 베드, 2개의 압력 평형화 단계 및 직접 혼합 - 2개의 베드가 연속적으로 공급되고, 적어도 2개의 베드가 연속적으로 소기하에 있음 - 을 갖는 이산화탄소 VPSA 장치의 또 다른 순환 단계 차트를 도시한다.
도 20은 본 발명에 유용한, 11개의 베드, 2개의 압력 평형화 단계 및 직접 혼합 - 3개의 베드가 연속적으로 공급되고, 2개의 베드가 연속적으로 소기하에 있음 - 을 갖는 이산화탄소 VPSA 장치의 또 다른 순환 단계 차트를 도시한다.
도 21은 본 발명의 방법에서 흡수를 채택하는 데 유용한 처리의 도면이다.
본 발명은 수많은 방식으로 얻을 수 있는 가스상 이산화탄소 스트림의 처리에 유용하다. 특히, 본 발명에 유용한 가스상 이산화탄소 스트림은 연소를 통해 생성된 것, 특히 석탄과 같은 탄화수소 연료의 연소를 통해 생성된 연도 가스 스트림을 포함한다. 본 발명의 다양한 양상은 특히 이러한 연도 가스 스트림을 참조하여 후술하지만 이러한 스트림에 한정하는 의도는 없다.
도 1은 본 발명의 양상을 포함하는 전반적인 연도 가스 처리 공정의 개략도를 도시한다. 이산화탄소-풍부 연도 가스는 석탄 연소 보일러와 같은 연소 공정 및 바람직하게는 석탄 또는 다른 연료가 공기의 산소 함량보다 높은, 즉 산소 20.9 부피%보다 높은, 바람직하게는 50 부피%보다 높은, 더욱 바람직하게는 90 부피%보다 높은 산소 함량을 갖는 가스상 산화제와 연소반응하는 산소-연료 연소 공정으로부터 얻는다.
연도 가스는 바람직하게는 전기 집진기(도 1에서 ESP) 또는 사이클론 또는 백하우스 또는 다른 미립자 제거 장치에서 처리하여 연도 가스로부터 비말 동반된 미립자 물질을 제거한다. 이어서, 연도 가스를 냉각하고, 임의의 응축수를 제거한다.
이어서, 연도 가스를 적어도 2바, 바람직하게는 적어도 20바, 및 일반적으로 20바 내지 40바의 압력으로 압축한다. 오염물(SOx, NOx, 및 Hg)과 수분을 제거하고, 이산화탄소와 대기 가스(O2, N2 및 Ar)를 함유하는 정화된 스트림을 형성하여 주위 온도 이하(subambient-temperature) 처리 스테이지에 공급하고, 이 스테이지는 이산화탄소의 순도를 업그레이드하고, 원하는 높은 이산화탄소 수준(95% 내지 99.9%)을 갖는 생성물 스트림을 생성한다. 주위 온도 이하 처리 스테이지로부터의 통기 스트림은 VPSA(진공 압력 스윙 흡착) 장치와 같은 흡착 또는 흡수 스테이지에 공급하여 추가적인 이산화탄소를 회수한다. 이 스테이지로부터 회수된, 일반적으로 80 부피% 정도 농도의 이산화탄소는 재순환되고, 이산화탄소-풍부 연도 가스의 공급 스트림과 혼합된다. 흡착 또는 흡수 스테이지는 추가로 처리하거나, 대기로 배출하는 폐 스트림을 또한 생성한다.
도 1은 본 발명의 수많은 가능한 응용 중 하나를 예시한다. 도 1에서, 공기 스트림(51)은 공기 분리 장치(31)에서 산소-풍부 스트림(53)과 질소-풍부 스트림(52)으로 분리된다. 산소-풍부 스트림(53)은 바람직하게는 재순환된 연도 가스 스트림(55)과 합쳐진 후 스트림(54)으로서 도시한 연료와 함께 연소 장치(32)(예컨대, 로 또는 보일러)에 공급한다. 장치(32)에서의 연소는 이산화탄소-함유 연도 가스(57)를 생성하는데, 연도 가스의 일부는 재순환될 수도 있고(바람직하게는 높은 산소 함량을 갖는 산화제를 사용하는 연소의 경우), 연도 가스의 일부는 스트림(101)으로서 미립자 물질 제어 장치(1)에 공급된다. 미립자 물질 제어 장치(1)는 필요하다면 재순환 스트림(55) 앞에 또한 위치할 수 있다. 미립자 제거된 연도 가스 스트림(102)은 냉각 장치(2) 및 물 제거 장치(3)에 각각 공급된다. 스트림(103)은 장치(2)로부터 장치(3)로 진행하는 냉각된 연도 가스를 나타내지만, 그 대신 냉각 및 물 제거는 하나의 장치에서 수행할 수 있다. 응축수(104)는 연도 가스로부터 제거한다.
냉각 및 물 제거된 연도 가스 스트림(105)은 복수의 압축 스테이지, 인터쿨러 및 물 녹아웃(knock-out) 드럼을 구비할 수 있는 압축기(4)에 공급된다. 바람직하게는, 연도 가스(105)는 스테이지형 압축 트레인에서 약 25바까지 압축되지만, 본 발명의 방법은 약 2바 내지 이산화탄소 격리에 필요한 압력 범위의 임의의 압력에서 동작할 수 있다. 압축된 스트림(106)은 열 교환기(5)에서 적어도 약 160℃로 가열된다. 원한다면, 연도 가스는 압축되기 전에 가열될 수 있다.
고온 압축된 연도 가스 스트림(107)의 일반적인 특성은 다음의 표에 도시한다.
Figure pct00001
이산화탄소-함유 공급 가스는 바람직하게는 임의의 지점에서 처리하여 수은을 제거할 수도 있다. 예를 들어, 도 1을 다시 참조하면, 압축된 연도 가스(107)는 수은 제거 스테이지(6)에서 스트림(61)으로서 공급되는 황산과 접촉한다. 스트림(61)은 바람직하게는 본 발명의 공정에서 생성되는(스트림(115)으로서 또는 공정의 다른 장소에서 회수되는) 농축된 황산을 포함한다. 농축된 황산은 연도 가스 중에 있는 수은 증기를 산화시키고, 수은 증기와 반응하여 HgSO4를 침전물(62)로서 형성하는데, 침전물은 연도 가스 스트림으로부터 쉽게 분리되고 제거되어 이 경우에는 수은-고갈 공급 스트림(108)을 형성할 수 있다. 일반적으로, 수은 제거 스테이지(6)는 소량의 농축된(예컨대 93 중량%) 황산이 계속해서 또는 간헐적으로 공급되는 용기를 채택하여 연도 가스와 접촉하기 위하여 용기 내에서 순환하는 황산의 양을 유지한다. 스테이지(6)에 유입되어 빠져나가는 연도 가스 스트림의 온도는 바람직하게는 거의 동일하게 유지되어 연도 가스의 수분 함량은 거의 동일하게 유지된다.
공급 스트림(108)은 스테이지(40)에 공급되고, 스테이지에서 NOx와 SO2가 연도 가스로부터 제거되고, 황산(115)과 질산(119)이 후술하는 바와 같이 형성된다. 스테이지(40)는 NOx-희박 SO2-고갈 연도 가스 스트림(111)을 또한 생성하고, 스트림(111)은 주위 온도 이하 처리 스테이지(60)로 공급되고, 주위 온도 이하 처리 스테이지에서 산소, 질소 및 아르곤을 비롯한 가스, 및 존재한다면 NOx 및 CO를 비롯한 가스가 연도 가스로부터 제거된다. 스테이지(60)는 일반적으로 95 부피%보다 높은 이산화탄소 함량을 갖는 고순도 이산화탄소를 함유하는 스트림(100)을 생성한다. 스테이지(60)는 이산화탄소뿐만 아니라 스테이지(60)에서 연도 가스로부터 제거된 다른 가스를 포함하는 통기 가스 스트림(68)을 또한 생성한다. 스트림(68)은 스테이지(70)에 공급되고, 스테이지(70)에서 이산화탄소는 흡착 또는 화학적 흡수 또는 물리적 흡수를 통해 다른 가스로부터 분리된다. 스테이지(70)는 추가로 처리되거나 대기로 배출될 수 있는 폐 가스 스트림(72) 및 재순화되어 스트림(105)(또는 대안으로 스트림(106) 또는 스트림(107))과 조합되는 이산화탄소-함유 생성물 스트림(19)을 생성한다.
이제, 처리 스테이지(40)의 실시양태를 도시하는 도 2를 참조한다.
가스상 NOx-함유 스트림(117)과 이산화탄소-함유 공급 스트림(108)이 NOx 스트립핑 장치(7)에 공급된다. 스트림(108 및 117)은 장치(7)에 함께 공급되기 전에 조합될 수 있거나, 개별 라인으로 장치(7)에 공급될 수 있다. 대안으로, 스트림(117)은 스트림(109)이 반응기(8)에 유입되기 전에 스트림(109)과 조합될 수 있거나, 스트림(117)은 독립적으로 반응기(108)에 공급될 수 있다. 스트림(117)에 의해 공급되는 NOx 재순환의 주요 목적은 반응기(8) 내 연도 가스의 체류 시간이 최소화될 수 있도록 반응기(8) 내 NOx의 농도를 높이는 것이다. 스트립핑 장치(7)에 대한 스트림(117)을 관리하는 데 숨은 목적은 아마도 연도 가스가 농도가 증가된 NOx 환경에 있는 유효 시간을 증가시키는 것이다. 장치(7)에서 150℃ 정도의 온도로 유입되는 공급 가스 스트림은 스트림(120)으로서 공급된 NOx-풍부 황산과 접촉하여, 용해된 NOx를 황산으로부터 스트립핑한다. 스트립핑된 NOx는 장치(7) 내에서 연도 가스와 합쳐져 장치(7)를 빠져나가는 NOx-증가 가스 스트림(109)을 형성한다. NOx-감소 황산의 스트림(112)도 장치(7)를 빠져나간다. 장치(7)에 공급된 스트림들은 컬럼 팩킹 요소 또는 접촉 트레이와 같은 접촉 요소를 사용하거나 단순히 가스를 장치 내 액체에 직접 공급하는 것을 비롯한 유효 가스-액체 접촉을 제공하는 임의의 방식으로 접촉한다.
스트림(120)은 황산을 적어도 50 중량%, 바람직하게는 적어도 70 중량%의 농도로 함유한다. 공급 가스 스트림을 물이 아닌 황산과 접촉시키는 것은, 농축된 황산 생성물의 생성을 가능하게 하고, 이산화탄소를 정제하는 향상된 능력을 제공하기 때문에 바람직하다.
스트림(112) 내 NOx-감소 황산은 일반적으로 약 93 중량%의 황산 농도를 갖는다. 더욱 고도로 농축된(즉, 98 중량% 또는 더 높은) 황산이 또한 생성될 수도 있다. 황산에 흡수되어 남아있는 소량의 NOx는 스트림(112)을 장치(10)에 공급함으로써 장치(10)에서 제거되는데, 장치(10)에서 NOx-감소 황산 중 NO는 촉매로 촉진된 산소(스트림(116)으로서 공급됨)와의 반응을 통해 NO2로 전환되고, NO2는 황산으로부터 탈착된다. 유효 촉매 재료는 활성탄으로 포함한다. 탈착은 황산 위의 압력을 감소시키고/거나 황산을 가열함으로써 달성될 수 있다. 이러한 반응은 황산에 남아있는 전체 NOx가 매우 낮은, 심지어 5ppm 미만의 NOx가 될 정도로 수행할 수 있어, 생성된 NO2-희박 황산은 NO2-희박 황산을 상업적으로 판매가능하게 하는 농도와 순도를 갖는다. NOx-희박 황산의 생성물 스트림(115)은 장치(10)로부터 회수된다. NOx-희박 황산의 스트림(113)은 본원에서 기술하는 추가적인 처리를 위하여 장치(10)로부터 또한 회수된다. 그러나 NOx-희박 황산(113)은 도 2에 파선(112')으로 나타낸 바와 같이 장치(10)를 통과하지 않는 NOx-감소 황산(112)일 수 있다. 이러한 시나리오에서 스트림(112)의 적어도 일부는 장치(10)를 우회하여 스트림(113)에 공급된다.
상술한 바와 같이, NO2는 스트립핑 장치(7)에 공급된다. 이 NO2는 바람직하게는, NOx를 함유하고, 장치(10)에서 황산으로부터 NOx를 제거함으로써 생성되는 가스상 스트림(114)으로부터 얻는다. 일부 NOx는 바람직하게는 질산 형성 장치(11)에서 스트림(114)에 있는 NO2의 일부에 물(118)을 첨가하여 질산으로 전환하는 처리를 통해 시스템으로부터 제거된다. 스트림(119)으로서 회수된 질산은 또한 본 발명의 유용한 생성물이다. 질산 형성은 다음의 반응식을 따라 진행된다.
Figure pct00002
장치(11)에 유입되어 질산으로 전환되지 않는 NOx는 상술한 바와 같이 처리되는 스트림(117)을 구성한다.
도 2에 도시한 바와 같이 스트림(114) 전부가 질산 형성 장치(11)에 공급되어, NO2의 일부만이 질산으로 전환되고, 나머지 NO2는 장치(11)로부터 스트림(117)으로서 공급될 수 있지만, 대안으로서, 메인 스트림이 장치(10)로부터 스트립핑 장치(7)에 직접 도달하여, 이러한 메인 스트림으로부터 나뉜 사이드 스트림이 장치(10)에 공급될 수 있는데, 이러한 경우에는 장치(10)에 공급되는 NO2 전부가 질산으로 전환되는 것을 인식하게 될 것이다.
질소를 스트림(119) 내 질산으로서 제거하는 능력은 공정에 유입되는 공급 가스 스트림(107) 내 질소의 양과 균형을 맞추는 능력을 제공한다. 이는 특히 스트립핑 장치(7)가 연도 가스와 같은 이산화탄소로부터 NOx를 제거하기 위한 전체 공정의 일부인 경우 유용하다. 오퍼레이터는 장치(11)에 공급된, 질산으로 전환되는 NOx의 비율을 제어함으로써(예를 들어, 물이 장치(11)에 공급되는 양을 제어함으로써) 또는 메인 스트림이 장치(10)로부터 장치(11)에 공급되고, 사이드 스트림이 장치(11)에 공급되는 상술한 대안에서는 사이드 스트림으로서 전환되는 메인 스트림의 양을 제어함으로써 이러한 균형에 대한 제어를 유지할 수 있다.
이러한 제어를 통해 활성화되는 NOx 순환은 NOx의 수준을 그 다음 스테이지에서 황산의 형성을 촉진할 정도로 충분히 높게 유지하는 한편, 시스템에 유입되는 질소에 대한 배출 수단으로서의 질산을 감소한 시간으로 형성하는 것을 가능하게 한다.
유닛(7)을 나오는 NO2-증가 가스 스트림(109)은 스트림(109) 내에 있는 SO2, 바람직하게는 99% 초과의 SO2를 황산으로 전환하기 위하여 반응기(8)에 공급된다. 물(125)이 또한 반응기(8)에 공급된다. 반응기(8)에서, NOx와 SO2가 자가촉매 반응하여 공급 가스 내 SO2를 SO3로 산화시키고, 이어서 SO3를 물과 조합하여 황산을 형성한다. 화학반응은 이하의 반응식 1, 2 및 3에 도시한다. 도시한 바와 같이, SO2는 NO2와 반응하여 SO3을 형성하고, 이어서 물과 반응하여 황산을 형성한다. NO2가 소모되고, NO2는 SO3과 함께 형성되는 NO의 산화를 통해 재생된다. 이러한 산화를 위한 산소는 공기, 산소-풍부 공기, 또는 O2 함량이 90 부피% 이상인 상업적으로 순수한 산소로서 반응기(8)에 제공될 수 있다. 그러나 스트림(109) 내 가스 및 주위 대기의 O2 수준이 일반적으로 반응 3에 필요한 산화제의 전부를 공급할 정도로 충분히 높기 때문에 산화제의 공급 스트림은 첨가될 필요가 없을 것이다. 반응식 1, 2 및 3으로 표현되는 사이클은 원하는 한, 바람직하게는 가능한 한 많은 SO2가 황산으로 전환될 때까지 계속된다. 99% 초과의 SO2, 심지어 99.9% 초과의 SO2의 전환이 이러한 방식으로 이루어진다.
Figure pct00003
SO2-고갈 가스 스트림(110)을 반응기(8)로부터 얻는다. 이 스트림은 일반적으로 SO2 0.1 부피%보다 훨씬 낮은 SO2를 여전히 함유한다. 스트림(110)은 또한 NOx를 함유한다. NOx-풍부 황산 스트림(121)이 또한 반응기(8)로부터 나온다. 사이드 스트림(122)은 스트림(121)으로부터 취하고, 열 교환기(13)에서 냉각되고, 필요하다면 반응기(8) 내 온도 제어를 유지하기 위하여 반응기(8)로 복귀된다. 나머지 NOx-풍부 황산 스트림(123)은 필요하다면 히터(12)에서 가열되어 장치(7)로 재순환될 수 있다.
높은 수준의 NOx를 여전히 함유하는 스트림(110)은, NOx-희박 황산의 스트림(113)으로서 필요하다면 열 교환기(14)에서 (일반적으로 약 30℃로) 냉각 후 흡수기(9)에 공급된다. 이 단계에서 사용하는 NOx-희박 황산은 적어도 50 중량%, 바람직하게는 적어도 70 중량%의 황산 함량을 갖는다. 물 대신 황산을 사용하는 것은 많은 장점을 제공하는데, 특히 고농축 황산 생성물의 생성을 가능하게 한다. NOx-희박 황산은 바람직하게는 장치(10)(또는 장치(7))로부터 얻는다. 냉각된 NOx-희박 황산(113)은 가스로부터 NOx를 흡수하도록 흡수기(9)에서 스트림(110)으로부터의 SO2-고갈 가스와 접촉한다. 접촉은 바람직하게는 컬럼 팩킹 요소 또는 접촉 트레이와 같은 접촉 요소를 사용하거나 단순히 가스를 장치 내 액체에 직접 공급하는 것을 비롯한 유효 가스-액체 접촉을 제공하는 임의의 방식으로 이루어진다. 생성물 NOx-희박 SO2-고갈 가스 스트림(111)이 흡수기(9)를 나온다. 스트림(111)은 일반적으로 1 내지 10 ppm 이상의 양으로 SO2를 함유한다. 스트림(111)의 NOx 함량은 일반적으로 약 50ppm 이하이다. 이는 연소 장치(32)에서의 발전의 0.02 lb NOx/MMbtu에 대응하고, 이산화탄소-방출 연소 장치에 현재 적용가능한 가장 엄밀한 방출 요건의 약 1/7이다.
NOx-풍부 황산 스트림(124)이 흡수기(9)로부터 또한 회수된다. 이 스트림은 필요하다면 가열될 수 있고, 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같이 스트림 124와 123을 조합함으로써 장치(7)에 재순환될 수 있다.
본 발명의 처리 방식으로 농축된 황산의 생성 및 사용은 많은 부가적인 이점을 갖는데, 그 중 하나는 이산화탄소-함유 가스를 임의의 추가 처리 전에 건조시키는 것이다. 이는, 이산화탄소로부터 불활성 기체를 분리하기 위하여 가스 스트림이 주위 온도 이하 처리 스테이지로 진행하기 전에 임의의 후속 건조에 대한 필요성을 없앤다. 흡수기(9)를 빠져나오는 가스는 일반적으로 -70℃ 미만의 이슬점으로 탈수되어, 이 스트림이 주변 온도 이하 처리 스테이지에 직접 공급될 수 있다.
모든 스테이지의 압력은 적어도 2바, 바람직하게는 20바 내지 40바이어야 한다.
본 발명의 처리 스트림들의 특성은 이하의 표에서 설명한다.
Figure pct00004
Figure pct00005
Figure pct00006
Figure pct00007
Figure pct00008
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Figure pct00017
본 발명의 다양한 양상은 많은 특징이 있고, 많은 장점을 제공한다.
본 방법은 특히 NOx가 황산으로부터 스트립핑되는 스트립핑 장치(7)에서 바람직하게는 통상의 실시보다 높은 온도로 동작한다. 스트립핑 장치(7)에 이용하는 더 높은 온도는 더 높은 농도의 황산의 생성을 가능하게 한다. 장치(7)와 같은 장치의 종래의 실시는 단지 76 중량% 이하의 황산을 생성하는 것을 가능하게 할 수 있다. 이러한 농도를 제한하는 인자는 NOx를 황산 용액으로부터 스트립핑하는 처리의 능력이다. 황산이 더욱 농축됨에 따라 NOx는 더욱 강하게 흡수되고, 따라서 스트립핑을 통해 제거하기가 더욱 어려워진다.
본 발명의 방법은 적어도 다음의 2가지 특징으로 인해 이러한 제한을 극복할 수 있고, 농축된 산을 생성할 수 있다. 장치(7) 내 온도가 높을수록 NOx는 더욱 쉽게 스트립핑될 수 있고, 장치(10)에서의 고온 촉매 NOx 제거 반응은 생성물 산 내 임의의 잔류 NOx를 제거하는 것을 돕는다.
본 발명의 방법으로 생성되는, 일반적으로 93 중량%보다 높은 농도를 나타내는 농축된 황산은 다음과 같은 다른 장점이 있다.
1) 연도 가스 스트림 내 수은은 130℃ 초과의 고온 및 장치(10)에서 형성되고 회수되는 생성물 황산일 수 있는 85 중량% 초과의 농축된 산을 이용하여 산화될 수 있다. 이는 나머지 공정의 상류에서 발생하여 수은이 생성물 산을 오염시키지 않음을 보장한다.
2) (40℃ 정도의 저온에서 동작하는) 흡수기(9)에 공급되는 농축된 산 및 높은 처리 압력은 공정을 빠져나오는 가스 스트림 내 NOx 양을 특유하게 낮은 수준, 즉 50ppm 미만으로 감소시키는 것을 돕는다.
3) 흡수기(9)에 공급되는 농축된 산은 공정을 빠져나오는 가스 스트림의 수분 함량을 매우 낮은 수준으로 효과적으로 감소시킨다. -70℃ 미만의 이슬점은 93 중량% 이상의 황산이 (약 25바에서 동작하는 공정의 경우) 흡수기(9)에서 사용되는 경우 예상할 수 있다. 연도 가스가 불활성 제거를 위하여 추가로 처리되는 경우, 이 케이스는 이산화탄소 격리를 위한 것일 수도 있기 때문에, 이는 연도 가스를 주위 온도 이하 처리 스테이지에서 냉각하기 전에 임의의 후속 건조 흡착제를 사용하는 필요성을 없앨 것이다.
본 발명의 다른 장점은 SO2, NOx 및 Hg가 개별적으로 회수될 수 있다는 점이다. 또한, 추가적인 수익원을 위하여 판매될 수도 있는 충분히 높은 품질의 황산 및 질산이 생성된다. 추가로, 본 발명의 방법은 승압에서 동작하는데, 이는 공정에 수반되는 균일한 반응 속도를 높이는 역할을 하고, 연도 가스 처리에 필요한 장비의 크기를 감소시키는 역할을 한다.
도 2에 도시한 산 스트림과 가스 스트림에 있는 NOx로 이루어진 NOx 순환을 재순환시키는 것은 본 발명의 바람직한 특징이다. 이는 시스템 내 NOx를 농축시키고, 공정의 필수 체류 시간을 상당히 줄이는 역할을 한다. NOx 재순환 순환에 의한 승압 동작과 짧은 체류 시간으로 인해 공정의 장비 크기가 작아질수록 이러한 SOx 및 NOx 제거 전략의 자본 코스트 및 차지하는 범위를 감소시키는 역할을 한다.
본 발명의 방법은 임의의 후속 오염물 제어 장치, 예컨대 선택적 촉매 환원 장치, 수은 흡착제 베드, 또는 물 흡착제 베드를 또한 제거하게 한다. 이는, 연도 가스 처리 동작과 연관된 비용을 상당히 줄이는 역할을 한다.
본 발명의 방법과 연관된 공정 비용은 비교가능한 습식-석회석 기반 탈황 공정에 비해 또한 감소하는데, 본 방법은 판매가능한 농축된 황산 및 질산의 개별 스트림을 제공할 것이기 때문이다. SOx와 NOx가 산으로서 포획되어 판매되는 경우, 석회석의 구매, 수송 및 처리와 연관된 비용은 없애면서 추가적인 수입이 실현될 것이다.
상술한 실시양태 외에 본 발명의 또 다른 실시양태가 또한 실시될 수도 있다. 생성된 산 스트림의 순도가 산 시장에 판매할 정도로 (잔류 NOx에 있어서) 충분히 높지 않은 경우 추가적인 정제 단계가 이용될 수도 있다. 황산으로부터 NOx를 추가로 제거할 필요가 있는 경우 황산으로부터 NOx를 제거하는 데 이용할 수도 있는 수많은 공정이 존재한다는 점은 본 기술분야의 숙련자에게 명백하다. 이러한 공정은 히드라진, H2O2, 술팜산 등의 사용을 포함할 수도 있다.
도면들에 도시한 실시양태는 주어진 한 압력에서 각각 동작하는 각 공정 스테이지에 하나의 장치만을 도시하지만, 단일 압력 또는 복수의 압력에서 동작하는 임의의 스테이지 또는 각 스테이지에 복수의 장치를 구비하는 것은 본 발명의 범위 내에 있다. 복수의 흡수기 및/또는 반응기를 구비하는 것은 NO:NO2 비의 더욱 양호한 제어 및 더욱 완전한 NOx 및/또는 SOx 포획을 가능하게 할 수도 있다. 또한, NOx의 촉매 스트립핑 및/또는 재순환은 단일 흡수기/반응기 내 상이한 위치에서 단계적으로 수행되거나 복수의 흡수기 및/또는 반응기에서 단계적으로 수행될 수 있다.
도 3에 도시한 본 발명의 또 다른 실시양태에서는 스트립핑 장치(7)를 사용하지 않는다. 이 실시양태는 스트림(120) 내 NOx의 양이 상당량의 스트립핑된 NOx를 연도 가스 스트림(108)에 제공하기에는 너무 적은 경우 유용하다. 이러한 경우, (이 실시양태에서 NOx-농후 황산 스트림으로서 칭할 수도 있는) 스트림(120)은 장치(10)에 직접 보내고, 장치(11)로부터의 스트림(117)뿐만 아니라 스트림(108)은 스트림 117 및 108이 반응기(8)에 유입되기 전에 조합되는지 여부에 관계없이 반응기(8)에 공급된다.
도 3의 또 다른 실시양태에서, 스트립핑 장치(7)의 동작은 스트립핑 장치(7)와 반응기(8) 둘 다의 특징이 단일 용기에서 조합되도록 반응기(8)와 물리적으로 통합될 수 있다. 이러한 경우, 스트림(120)은 장치(10)에 직접 보내고, 장치(11)로부터의 스트림(117)뿐만 아니라 스트림(108)은 스트림 117 및 108이 반응기(8)에 유입되기 전에 조합되는지 여부에 관계없이 반응기(8)에 공급된다.
직접 접촉 중간 냉각기 및 최종 냉각기를 연도 가스의 냉각을 위해 이러한 시스템에 또한 사용할 수도 있다. 직접 접촉 중간 냉각은 간접적으로 냉각될 필요가 있는 대용량의 가스 때문에 유리하다. 물 또는 황산 및/또는 질산을 비롯한 임의의 다른 용액을 이러한 직접 접촉 열 교환 스테이지에 사용할 수도 있다.
산소-연료 연소가 매우 적은 양의 NOx만을 함유하는 연도 가스를 생성하는 경우, NOx를 NO, NO2, 질산, 또는 암모니아의 형태로 공정(예를 들어 장치(7))에 첨가하여 연도 가스로부터의 충분한 SO2 제거를 유지할 필요가 있을 수도 있다. NOx, 질산 또는 암모니아의 첨가는 NOx-풍부 황산에 흡수되는 NOx의 양을 적절한 SO2 제거에 충분한 수준으로 빠르게 구축하도록 공정 개시 동안 또한 필요할 수도 있다.
상술한 바와 같이, NOx-희박 SO2-고갈 연도 가스 스트림(111)은 다른 첨가제와 조합하거나 추가로 정제하여 또 다른 산업적이거나 상업적인 공정에 사용할 수 있다. 예시적인 추가 정제를 후술한다.
주위 온도 이하 처리
NOx-희박 SO2-고갈 연도 가스 스트림(111)은 이산화탄소로부터 O2, N2 및 아르곤뿐만 아니라 존재한다면 NOx 및 CO의 분리를 위해 스테이지(60)로 공급된다. 바람직하게는, 이 스테이지에 이용되는 공정은 주위 온도 이하 처리, 예컨대: 부분 응축 이후 증류; 부분 응축 이후 상 분리; 제1 부분 응축 이후 상 분리, 그 다음 제1 부분 응축으로부터의 가스 스트림의 추가 부분 응축 이후 추가 상 분리를 이용한다.
바람직한 주위 온도 이하 처리의 예가 도 4 내지 9에 도시된다. 먼저, 도 4 내지 7을 참조하면, 스테이지(60) 및 구체적으로는 흡수기(9)로부터의 공급 스트림(111)은 부분적으로 냉각되는 주 열교환기(224)에 도입된 다음, 증류 컬럼(228) 내 상승 증기상을 개시하거나 비등을 생성하는 역할을 하는 리보일러(226)에 도입된다. 이후, 공급 스트림(111)은 스트림(111) 중 이산화탄소를 적어도 부분적으로 액화시키도록 완전히 냉각되는 주 열교환기(224)에 다시 도입된다. 이후, 스트림(111)은 팽창 밸브(230)를 통해 컬럼(228)에 도입되어 컬럼 내 하강 액상을 개시한다.
본 기술분야에 주지된 방식으로, 컬럼(228)은 바람직하게는 구조화 패킹을 구비하여, 패킹을 통해 위로 유동하는 상승 증기상을 액상의 하강 액체 유동과 접촉시킨다. 체 트레이(sieve tray)와 같은 본 기술분야에 공지된 다른 증기-액체 접촉 요소가 사용될 수 있다. 접촉의 결과로, 하강 액체상은 덜 휘발성 성분인 이산화탄소가 더욱 풍부하게 되고, 상승 증기상은 이산화탄소보다 더 휘발성인 불순물이 더욱 풍부하게 된다. 컬럼(228)은 이산화탄소-희박 컬럼 오버헤드 스트림(231) 및 이산화탄소-풍부 액체 컬럼 하부 스트림(244)을 생성한다.
이후, 컬럼(228)으로부터의 컬럼 오버헤드 스트림(231)은 보조 열교환기(232)를 통과하여, 오버헤드 스트림(231) 중 이산화탄소가 적어도 부분적으로 액화된다. 이후, 이산화탄소 오버헤드 스트림(231)은 상 분리기(234)를 통과하여 이산화탄소-고갈 증기 스트림(68) 및 이산화탄소-풍부 액체 스트림(238)을 생성한다. 이산화탄소-풍부 액체 스트림(238)은 팽창 밸브(240)를 통해 팽창된다. 밸브(240)를 통한 팽창은 이산화탄소 오버헤드 스트림(231)의 부분 액화를 위한 냉각을 제공한다. 팽창된 스트림(238) 및 스트림(68)은 보조 열교환기(232) 및 주 열교환기(224)를 통과한다.
스트림(68)은 본원에 기술된 스테이지(70)로 진행한다.
주 열교환기(224)를 통과한 다음 스트림(238)은 스트림(68)과 조합되어 스테이지(70)로 공급되거나, 스트림(238)은 압축기(30)의 적절한 스테이지의 입구로 재순환(도시하지 않음)될 수 있다.
이산화탄소 생성물 스트림(244)은 액체로 컬럼(228)으로부터 추출될 수 있고, 이산화탄소-풍부 액체 컬럼 하부로 구성된다. 이후, 이산화탄소 생성물 스트림(244)은 팽창 밸브(246)에서 팽창되어 공정을 위한 냉각을 발생시킬 수 있으며, 그런 다음, 주 열교환기(224) 내에서 기화되고 생성물 압축기(95)에서 압축되어 이산화탄소 생성물로서 압축된 이산화탄소 스트림(100)을 생성할 수 있다. 생성물 압축기(95)는 단간 냉각을 갖는 다단 압축기일 수 있다.
도 5에 도시된 실시양태에서, 이산화탄소 생성물 스트림(244)은 모두 동일한 압력에서 팽창되지 않고 부(subsidiary)스트림(252 및 254)으로 나뉘고, 적어도 부스트림(252)은 팽창 밸브(256)의 사용에 의해 스트림(254)이 팽창되는 압력 미만의 압력으로 팽창된다. 스트림(252 및 254)은 각각 팽창 밸브(256 및 258)의 사용에 의해 각각의 팽창 압력으로 팽창되며, 각각의 팽창 밸브(256 및 258)는 이러한 목적으로 상이한 오리피스를 갖는다. 이후, 부스트림(252 및 254) 모두가 주 열교환기(224)에서 기화된다. 생성된 저압 부스트림(262)은 생성물 압축기(95)의 입구로 도입된다. 고압 부스트림(264)은 생성물 압축기(95)의 중간 스테이지로 도입된다. 압축된 생성물 스트림(100)이 압축기(95)로부터 회수된다.
도 6에 도시된 실시양태에서, 컬럼 오버헤드 스트림(231)은 단순히 주 열교환기(224)로 진행할 수 있다. 이는 컬럼 오버헤드 스트림(231)으로부터 냉각을 회수한다.
도 7에 도시된 실시양태에서, 밸브(230)를 통한 팽창 이후 공급 스트림(111)은 상 분리기(260)에 도입되어 증기상 스트림(2262) 및 액상 스트림(2264)을 생성한다. 액상 스트림(2264)은 컬럼(228)에 도입되어 이산화탄소 함유 컬럼 하부(244), 및 스트림(2262)과 조합되어 도 4와 관련하여 기술된 본 발명의 실시양태와 함께 기술된 보조 열교환기(232)를 통과할 수 있는 증기상 스트림(231)을 생성한다. 상 분리기(260)는 본 발명의 임의의 실시양태에서 사용될 수 있다.
도 8은 부분 응축 이후 하나의 상 분리 스테이지를 기반으로 하는 주위 온도 이하 처리의 대안적인 구성을 나타낸다. 공급 스트림(111)은 데워지는 냉각 스트림과는 대조적으로 열교환기(224)에서 냉각된다. 공급 스트림(111)은 0℉ 내지 -70℉로 냉각되어 부분적으로 응축된 후, 상 분리기(129)에 공급된다. 90% 초과의 순도(부피 기준), 바람직하게는 95% 초과의 순도를 갖는 이산화탄소 생성물 스트림이 액체 스트림(145)으로 배출된다. 상 분리기(129)로부터의 이산화탄소-희박 스트림이 가스상 스트림(161)으로 회수된다. 액체 스트림(145)은 하나 이상의 팽창 밸브(256)를 통해 팽창된다. 스트림(145)을 2개의 별도 스트림(252 및 254)으로 나누고, 2개의 팽창 밸브(256 및 258)를 통해 상이한 두 압력으로 팽창시키는 것이 유익할 것이다. 이산화탄소 액체 생성물이 팽창되는 압력은 일반적으로 주위 온도 이하 처리 장치로의 공급물(111) 압력보다 50 내지 300 psia 낮다. 생성된 팽창 이산화탄소 생성물 스트림(262 및 264) 및 가스상 스트림(161)은 열교환기(224)를 통해 데워진다. 이후, 이산화탄소-희박 스트림(68)은 흡착 기반 분리 또는 흡수 기반 분리를 위해 장치(70)에 공급된다. 이산화탄소 생성물 스트림(262 및 264)은 본원에 기술된 바와 같이 압축 및 회수될 수 있다.
도 9는 부분 응축 이후 2개의 상 분리 스테이지가 이어지는 주위 온도 이하 처리의 다른 실시양태를 나타낸다. 공급 스트림(111)은 열교환기(224)에서 0℉ 내지 -40℉로 먼저 냉각되어 부분 응축을 야기한 다음 상 분리기(129)로 공급된다. 제1 이산화탄소 생성물이 액체 스트림(153)으로 회수되고 팽창 밸브(256)를 통해 팽창된다. 상 분리기(129)로부터의 증기 스트림(161)이 또 다른 열교환기(2264)에서 -20℉ 내지 -70℉로 추가 냉각되어 부분적으로 응축된다. 이후, 부분 응축된 스트림(161)이 또 다른 상 분리기(139)로 공급된다. 제2 생성물 이산화탄소 스트림은 팽창 밸브(258)를 통해 팽창되는 액체 스트림(155)으로 회수된다. 또한, 이산화탄소-고갈 증기 스트림(163)이 상 분리기(139)로부터 회수된다. 팽창된 제2 이산화탄소 생성물 스트림(155) 및 증기 스트림(163)이 열교환기(2264 및 224)를 통해 데워지고, 팽창된 제1 이산화탄소 생성물 스트림(153)이 열교환기(224)를 통해 데워진다. 이산화탄소-희박 스트림(68) 및 2개의 이산화탄소 생성물 스트림(262 및 264)이 본원에 기술된 바와 같이 추가로 처리된다.
동일한 압력 또는 상이한 두 압력에 있을 수 있는 2개의 스트림, 예컨대 스트림(262 및 264) 또는 1개의 스트림에서 주위 온도 이하 처리로부터 정제된 이산화탄소를 얻는다. 정제된 이산화탄소 스트림 또는 스트림들은 원한다면, 예컨대 다단 압축기(95)에서 500 내지 3000 psia, 바람직하게는 1500 내지 2500 psia의 압력으로 압축될 수 있다. 이러한 압축은 파이프라인 이송 또는 스트림의 다른 배치를 위해 바람직하다. 이산화탄소의 순도는 일반적으로 95% 초과이다. 주위 온도 이하 처리를 이용하여, 스트림(111) 중 함유된 이산화탄소의 60% 내지 93%가 스트림(100) 중 생성물 이산화탄소로 회수된다. 회수의 정도는 스트림(111) 중 이산화탄소 농도에 의존한다. 나머지 이산화탄소는 일반적으로 공급 스트림(111)의 압력에 근접한 압력에 있는 통기 스트림(68)에 함유된다. 통기 스트림(68) 중 이산화탄소의 농도는 일반적으로 25% 내지 40% 범위이다.
스트림(68)의 처리
도 1에 도시된 바와 같이, 이후, 스트림(68)은 흡착에 의해, 또는 물리적 흡수 또는 화학적 흡수에 의해 추가 분리되는 장치(70)로 공급된다. 장치(70)는 15 내지 20 psia의 이산화탄소-풍부 스트림(19) 및 본질적으로 장치(70)에 공급된 스트림(68)의 압력으로 이산화탄소 고갈 스트림(72)을 생성한다. 이산화탄소-풍부 스트림(19)은 재순환하여 연도 가스 스트림(105, 106, 107 또는 108)과 혼합된다. 장치(70)에서의 처리에 의해 통기 스트림(68)으로부터 추가적인 이산화탄소를 회수하고 이를 재순환시킴으로써, 전체적인 이산화탄소 회수율이 96% 내지 99% 범위로 증가될 수 있다. 따라서, 생성물 스트림(100)은 연도 가스 스트림(101) 중 함유된 이산화탄소의 96% 내지 99%를 함유한다.
흡착
이 실시양태에서, 통기 스트림(68)은 진공 압력 스윙 흡착(VPSA) 장치(70)로 진행한다. VPSA 장치는 이산화탄소를 선택적으로 흡착하는 흡착제를 함유하는 다중 베드를 함유한다. VPSA 장치는 15 내지 20 psia의 이산화탄소-풍부 스트림(19) 및 본질적으로 VPSA에 공급된 스트림(68)의 압력으로 이산화탄소 고갈 스트림(72)을 생성한다.
이산화탄소 농도는 장치(70)에서 다중 감압에 의해 증가된 이후, 추가적인 압력 감소에 의해 이산화탄소 생성물을 생성하는 데 이용될 수 있다. 일부 흡착제의 경우, 고압으로부터 저압으로의 감압은 흡착제 베드 중 이산화탄소 농도를 증가시킨다. 공정에서 이 단계는 종래기술에 기술된 다수의 공정 단계를 제거하는 데 이용될 수 있다. 결과적으로, 수 개의 회전 기계(예컨대, 헹굼(rinse) 압축기, 퍼징 압축기, 재순환 압축기) 및 이와 관련된 전력 요건이 제거되어, 작동성이 향상되고 효율이 개선된 공정 및 시스템을 제공할 수 있다.
VPSA 스테이지(70)의 한 실시양태에서, 공정은 소기 베드를 통한 유동(예컨대, 도 10 내지 14 참조)을 제공한다. 이 실시양태를 통한 유동은 다양한 갯수의 베드 및 압력 평형화 단계를 이용하여 달성될 수 있다. 예컨대, 소기 베드를 통한 유동은 6개의 베드 및 3개의 압력 평형화 단계(도 10 내지 14)를 이용하여 달성될 수 있다. 별법으로, 소기 베드를 통한 유동은 5개의 베드 및 2개의 압력 평형화 단계 (도 13), 또는 7개의 베드 및 3개의 압력 평형화 단계(도 14)를 이용하여 달성될 수 있다. 이 공정들 중 임의의 공정 동안 임의의 시점에, 베드는 이하의 단계 카테고리 중 하나에 있을 것이다: 공급, 감압, 소기, 압력 평형화 및 재가압. 또한, 도 14에 도시된 실시양태의 경우, 퍼징 단계가 사이클에 포함될 수 있다.
대안적인 다른 실시양태에서, 최종 감압 단계(DPf) 중에 생성되는 이산화탄소 생성물은 소기하의 또 다른 베드를 통과하지 않는다. 오히려, 이 스트림은 소기 베드로부터의 스트림과 직접 혼합된다. 바람직하고 예시적인 한 실시양태에서, 이는 6개의 베드 및 3개의 압력 평형화 단계(도 15 내지 17)를 갖는 이산화탄소 VPSA 장치를 사용하여 달성될 수 있다. 다른 실시양태에서, 이는 5개의 베드 및 2개의 압력 평형화 단계(도 18)를 갖는 이산화탄소 VPSA 장치를 사용하여 달성될 수 있다. 이 공정들 중 임의의 공정 동안 임의의 시점에, 베드는 이하의 단계 카테고리 중 하나에 있을 것이다: 공급, 감압, 소기, 압력 평형화 및 재가압.
관통 유동과 직접 혼합의 조합 또한 이용될 수 있다. 이러한 실시양태에서, 감압 단계(DPf) 중에 생성되는 스트림의 일부는 소기하의 베드를 통해 유동하고 나머지는 소기하의 베드에서 배출되는 스트림과 직접 혼합된다.
증가된 플랜트 용량이 바람직한 실시양태에는, 도 19 및 20에 도시된 실시양태가 이용될 수 있다. 더욱 구체적으로, 도 19는 2개의 압력 평형화 및 8개의 베드가 직접 혼합과 함께 이용되는 본 발명의 실시양태에 대한 순환 단계 차트를 도시한다. 이 실시양태에서, 2개의 베드는 연속적으로 공급되고 2개 이상의 베드는 연속적으로 소기하에 있다. 이러한 구성은 플랜트의 용량 증가를 가능케 할 것으로 기대된다. 도 20은 2개의 압력 평형화 및 11개의 베드가 직접 혼합과 함께 이용되는 본 발명의 실시양태에 대한 순환 단계 차트를 도시한다. 이 실시양태에서, 3개의 베드는 연속적으로 공급되고 2개의 베드는 연속적으로 소기 하에 있다. 이러한 구성은 또한 플랜트의 용량 증가를 가능케 할 것으로 기대된다. 이 공정들 중 임의의 공정 동안 임의의 시점에, 베드는 이하의 단계 카테고리 중 하나에 있을 것이다: 공급, 감압, 소기, 압력 평형화 및 재가압.
임의의 실시양태에서, 각각의 베드는 바람직하게는 둘 이상의 흡착제 층으로 패킹된다. 베드 중 공급 단부를 향한 흡착제 층(즉, 물-선택성 흡착제 층)의 유형 및 크기는 임의의 잔류 수분이 주(즉, 이산화탄소-선택성) 흡착제 층의 성능을 저하시키지 않도록 공급 스트림 중 수분을 제거하도록 선택된다. 물-선택성 흡착제 층은 또한 바람직하게는 공급 스트림으로부터의 불순물(예컨대, 미량의 황 또는 중질 탄화수소 화합물)을 그러한 불순물이 존재하는 정도로 제거할 수 있다. 충분한 수분이 제거된 이후 공급 스트림으로부터 이산화탄소를 선택적으로 흡착하기 위해 제2 주 흡착제 층(즉, 이산화탄소-선택성 흡착제 층)이 사용된다.
제1 흡착제 층(즉, 물-선택성 흡착제 층)의 경우, 활성화된 알루미나, 실리카 겔 또는 제올라이트 분자체와 같은 흡착제가 바람직하다. 이들 흡착제는 예시적인 것이며, 충분한 수분을 제거할 수 있는 다른 흡착제가 또한 본 발명에 따라 사용하기에 적합하다. 이러한 흡착제(들)의 바람직한 특성은 높은 파열 강도 능력, 높은 내마모성(attrition resistance), 큰 벌크 밀도, 낮은 입자간 공극, 높은 열 용량, 큰 열 전도도, 낮은 압력 강하 및 액체수 중 안정성을 포함한다.
물-선택성 흡착제 층 이후의 주 흡착제 층(즉, 이산화탄소-선택성 흡착제 층)은 바람직하게는 이하의 특성: 높은 선택성, 큰 작업 용량, 빠른 반응속도(kinetics) 및 낮은 흡착열을 갖는다. 이러한 흡착제의 전형적인 예는 NaY, HY, NaX, 실리카 겔 및 활성탄을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 주 흡착제 층(즉, 이산화탄소-선택성 층)의 바람직한 다른 물리적 특성은 높은 파열 강도, 높은 내마모성, 큰 벌크 밀도, 낮은 입자간 공극, 높은 열 용량, 큰 열 전도도 및 공급 및 소기 단계 중 낮은 압력 강하를 포함한다.
당업자는 흡착제의 특성을 만족하는 한, 두 흡착제 모두를 함유하는 복합 혼합 층이 본 발명에 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
이제 도 10 내지 12를 참조하면, 6개의 베드(A1 내지 A6)를 갖고 소기 베드를 통해 유동하는 10개의 단계를 이용하여 농후화(enriched) 이산화탄소를 생성하는 본 발명의 제1 실시양태가 도시된다. 공정 단계는 다음을 포함한다:
1. 공급 단계. 약 100 내지 500 psia의 고압(예컨대, 약 375 psia)에서 이산화탄소를 함유하는 공급 스트림(68)을 이산화탄소 VPSA 장치에 공급한다. 사전설정된 시간 이후, 또는 베드로부터 공급물(68)상에 이산화탄소 돌파(breakthrough) 이후, 공급 단계를 종료한다.
2. 병류( CoC ) 감압 1( DP1 ). 공급 단계가 종료되어 이제 높은 공급 압력(예컨대, 100 내지 500 psia)에 있는 이산화탄소 VPSA 베드를 공급물 유동과 동일한 방향(도 10에 도시됨) 또는 반대 방향(도 10에 도시되지 않음)으로 중간 압력(예컨대, 80 내지 400 psia)으로 감압한다.
3. 병류( CoC ) 감압 2( DP2 ). 이제 특정 중간 압력(예컨대, 80 내지 400 psia)에 있는 이산화탄소 VPSA 베드를 공급물 유동과 동일한 방향(도 10에 도시됨) 또는 반대 방향(도 10에 도시되지 않음)으로 더 낮은 압력(예컨대, 60 내지 300 psia)으로 추가 감압한다.
4. 병류( CoC ) 감압 3( DP3 ). 이제 특정 중간 압력(예컨대, 60 내지 300 psia)에 있는 이산화탄소 VPSA 베드를 공급물 유동과 동일한 방향(도 10에 도시됨) 또는 반대 방향(도 10에 도시되지 않음)으로 더 낮은 압력(예컨대, 50 내지 200 psia)으로 추가 감압한다.
5. 최종 감압( DPf ). 이제 단계 4를 시작할 때보다 낮은 압력(약 50 내지 200 psia)에 있는 이산화탄소 VPSA 베드를 공급물 유동과 동일한 방향(도 10에 도시됨) 및/또는 반대 방향(도 10에 도시되지 않음)으로 주위 압력에 근접한 압력(약 20 psia)으로 추가 감압한다.
도 10의 화살표(즉, DPf로부터 소기하의 베드로의 화살표)에 의해 도시된 바와 같이, 이 단계(DPf)로부터의 스트림은 소기하의 베드를 통해 (예컨대, 도 10에서: 각각의 순환 단계에 대하여 베드 1에서 베드 6으로, 베드 2에서 베드 1로, 베드 3에서 베드 2로, 베드 4에서 베드 3으로, 베드 5에서 베드 4로 또는 베드 6에서 베드 5로) 유동한다.
6. 소기. 이제 주위 압력에 근접한(약 20 psia) 이산화탄소 VPSA 베드를 공급물 유동과 동일한 방향(도 10에 도시되지 않음) 또는 반대 방향(도 10에 도시됨)으로 사전설정된 낮은 압력, 주위 압력 이하(약 1 내지 12 psia)로 소기시킨다. 도 10에 도시되고 상기 단계 5(DPf)의 설명에 기술된 바와 같이, 이 베드는 DPf 단계에서 또 다른 베드로부터의 가스를 수용한다. 소기하의 베드로부터의 가스는 이산화탄소 생성물 스트림을 구성한다.
7. 향류 ( CcC ) 압력 평형화 3( PE3 ). 소기된 베드를 이제 공급물 유동과 동일한 방향(도 10에 도시되지 않음) 또는 반대 방향(도 10에 도시됨)으로 단계 4(DP3)에서 생성된 가스의 압력 범위(즉, 약 50 내지 200 psia)로 압력 평형화한다. 이 단계는 VPSA 시스템 내에서 단계 4로부터의 이산화탄소를 보유함으로써 이산화탄소 회수를 증가시킨다. 이는 이산화탄소를 폐 스트림으로 보낼 필요성을 제거함으로써 이산화탄소 손실을 최소화한다.
8. 향류 ( CcC ) 압력 평형화 2( PE2 ). 단계 7에서 압력 평형화된 베드를 이제 공급물 유동과 동일한 방향(도 10에 도시되지 않음) 또는 반대 방향(도 10에 도시됨)으로 단계 3(DP2)에서 생성된 가스의 압력 범위(즉, 약 60 내지 300 psia)로 압력 평형화한다. 이 단계는 VPSA 시스템 내에서 단계 3으로부터의 이산화탄소를 보유함으로써 이산화탄소 회수를 증가시킨다. 이는 이산화탄소를 폐 스트림으로 보낼 필요성을 제거함으로써 이산화탄소 손실을 최소화한다.
9. 향류 ( CcC ) 압력 평형화 1( PE1 ). 단계 8에서 압력 평형화된 베드를 공급물 유동과 동일한 방향(도 10에 도시되지 않음) 또는 반대 방향(도 10에 도시됨)으로 단계 2(DP1)에서 생성된 가스의 압력 범위(즉, 약 80 내지 400 psia)로 추가 압력 평형화한다. 이 단계는 VPSA 시스템 내에서 단계 2로부터의 이산화탄소를 보유함으로써 이산화탄소 회수를 더 증가시킨다. 이는 이산화탄소를 폐 스트림으로 보낼 필요성을 제거함으로써 이산화탄소 손실을 최소화한다.
10. 재가압 ( FeRP ). 압력-평형화된 베드를 공급 가스에 의해 또는 단계 1에서 또 다른 베드로부터 발생된 유출물(즉, 공급 유출물) 일부에 의해 공급 압력(100 내지 500 psia)으로 재가압한다. 공급 압력으로의 재가압 이후, 이 베드는 이제 다시 단계 1로 돌아갈 준비가 된다.
기술된 10-단계 공정은 이산화탄소 VPSA 장치 중 1개의 베드의 1사이클에 대한 것이다. 이러한 소기 베드를 통해 유동하는 실시양태에 대한 상기 10 단계는 단계 1로의 공급물 유입과 단계 1로부터의 공급물-유출이 연속되도록 장치의 다른 베드와 순환 방식으로 수행된다. 또한, 소기 단계(번호 6)는 연속적이도록 설계된다. 이는 진공 펌프가 연속적으로 동작하는 것을 보장하며, 이산화탄소 VPSA 장치로의 공급물 유입이 중단되지 않는 것을 보장한다. 핵심 공정 단계의 연속성을 유지하기 위해 상술된 실시양태에는 6개의 흡착 베드가 사용된다.
예시적인 대응 하드웨어 및 도 10에 도시된 사이클에 대응하는 이산화탄소 VPSA 공정의 개략적인 유동이 도 11에 도시된다. 도 11의 다양한 밸브가 도 12에 도시된 방식으로 동작하여, 상술한 바와 같은 6-베드 공정의 10 단계를 수행할 수 있다. 도시된 압력 및 단계 지속시간은 단지 예시를 위한 것임을 이해해야 한다. 당업자는 압력 및 단계 지속시간의 다른 조합이 이용될 수 있음을 이해할 것이다.
상술한 바로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 이에 따라 본 발명은 하나 이상의 이산화탄소-선택성 흡착제를 고압으로부터 저압으로 감압시키는 것에 의존하여 베드 중 이산화탄소 농도를 증가시킨다. 이산화탄소 농도의 증가 이후, 추가 압력 감소에 의해 이산화탄소 생성물을 생성한다. 이는, 일부 흡착제의 경우, 고압으로부터 저압으로의 압력 감소가 흡착제 상의 이산화탄소 농도를 증가시킨다는 인식을 기반으로 하여 가능하게 되었다.
도 10 내지 12에 도시되고 기술된 실시양태에서, 최종 감압(단계 번호 5, DPf) 중에 생성되는 가스는 도 10의 순환 단계 차트의 화살표에 의해 도시된 바와 같이 소기하의 베드를 통해 유동한다.
소기 베드를 통한 최종 감압 가스 스트림(DPf) 유동을 이용하는 대안적인이고 추가의 예시적인 실시양태가 도 13 및 14에 도시된다.
이제 도 13을 참조하면, 5개의 베드 및 2개의 압력 평형화 단계를 이용하는 8-단계 공정에 대한 순환 단계 차트가 도시된다. 이들 순환 단계는 단계 DP3 및 PE3가 제거되었다는 점을 제외하고는, 도 10에 대해 상술한 단계와 유사하게 수행된다. 더욱 구체적으로, 도 13의 순환 단계는 다음을 포함한다:
1. 공급 단계. 약 100 내지 500 psia의 고압(예컨대, 약 375 psia)에서 이산화탄소를 함유하는 공급 스트림(68)을 이산화탄소 VPSA 장치(70)에 공급한다. 사전설정된 시간 이후, 또는 베드로부터 공급물(68) 상에 이산화탄소 돌파 이후, 공급 단계를 종료한다.
2. 병류( CoC ) 감압 1( DP1 ). 공급 단계가 종료되어 이제 높은 공급 압력(예컨대, 100 내지 500 psia)에 있는 이산화탄소 VPSA 베드를 공급물 유동과 동일한 방향(도 13에 도시됨) 또는 반대 방향(도 13에 도시되지 않음)으로 중간 압력(예컨대, 80 내지 400 psia)으로 감압한다.
3. 병류( CoC ) 감압 2( DP2 ). 이제 특정 중간 압력(예컨대, 80 내지 400 psia)에 있는 이산화탄소 VPSA 베드를 공급물 유동과 동일한 방향(도 13에 도시됨) 또는 반대 방향(도 13에 도시되지 않음)으로 더 낮은 압력(예컨대, 60 내지 300 psia)으로 추가 감압한다.
4. 최종 감압( DPf ). 이제 단계 4를 시작할 때보다 낮은 압력(약 50 내지 200 psia)에 있는 이산화탄소 VPSA 베드를 공급물 유동과 동일한 방향(도 13에 도시됨) 및/또는 반대 방향(도 13에 도시되지 않음)으로 주위 압력에 근접한 압력(약 20 psia)으로 추가 감압한다.
도 13의 화살표(즉, DPf로부터 소기하의 베드로의 화살표)에 의해 도시된 바와 같이, 이 단계(DPf)로부터의 스트림은 소기하의 베드를 통해 (예컨대, 도 13에서: 각각의 순환 단계에 대하여 베드 1에서 베드 5로, 베드 2에서 베드 1로, 베드 3에서 베드 2로, 베드 4에서 베드 3으로 또는 베드 5에서 베드 4로) 유동한다.
5. 소기. 이제 주위 압력에 근접한(약 20 psia) 이산화탄소 VPSA 베드를 공급물 유동과 동일한 방향(도 13에 도시되지 않음) 또는 반대 방향(도 13에 도시됨)으로 사전설정된 낮은 압력, 주위 압력 이하(약 1 내지 12 psia)로 소기시킨다. 도 13에 도시되고 상기 단계 4(DPf)의 설명에 기술된 바와 같이, 이 베드는 DPf 단계에서 DPf 단계 지속시간 동안 또 다른 베드로부터의 가스를 수용한다. 소기하의 베드로부터의 가스는 이산화탄소 생성물 스트림을 구성한다.
6. 향류 ( CcC ) 압력 평형화 2( PE2 ). 소기된 베드를 이제 공급물 유동과 동일한 방향(도 13에 도시되지 않음) 또는 반대 방향(도 13에 도시됨)으로 단계 3(DP2)에서 생성된 가스의 압력 범위(즉, 약 60 내지 300 psia)로 압력 평형화한다. 이 단계는 VPSA 시스템 내에서 단계 3으로부터의 이산화탄소를 보유함으로써 이산화탄소 회수를 증가시킨다. 이는 이산화탄소를 폐 스트림으로 보낼 필요성을 제거함으로써 이산화탄소 손실을 최소화한다.
7. 향류 ( CcC ) 압력 평형화 1( PE1 ). 단계 6에서 압력 평형화된 베드를 공급물 유동과 동일한 방향(도 13에 도시되지 않음) 또는 반대 방향(도 13에 도시됨)으로 단계 1(DP1)에서 생성된 가스의 압력 범위(즉, 약 80 내지 400 psia)로 추가 압력 평형화한다. 이 단계는 VPSA 시스템 내에서 단계 2로부터의 이산화탄소를 보유함으로써 이산화탄소 회수를 더 증가시킨다. 이는 이산화탄소를 폐 스트림으로 보낼 필요성을 제거함으로써 이산화탄소 손실을 최소화한다.
8. 재가압 ( FeRP ). 압력-평형화된 베드를 공급 가스에 의해 또는 단계 1에서 다른 베드로부터 발생된 유출물(즉, 공급 유출물) 일부에 의해 공급 압력(100 내지 500 psia)으로 재가압한다. 공급 압력으로의 재가압 이후, 이 베드는 이제 다시 단계 1로 돌아갈 준비가 된다.
기술된 8-단계 공정은 이산화탄소 VPSA 장치 중 1개의 베드의 1사이클에 대한 것이다. 이러한 소기 베드를 통해 유동하는 실시양태에 대한 상술한 8 단계는 단계 1로의 공급물 유입과 단계 1로부터의 공급물-유출이 연속되도록 장치의 다른 베드와 순환 방식으로 수행된다. 또한, 소기 단계(번호 5)는 연속적이도록 설계된다. 이는 진공 펌프가 연속적으로 동작하는 것을 보장하며, 이산화탄소 VPSA 장치로의 공급물이 중단되지 않는 것을 보장한다. 핵심 공정 단계의 연속성을 유지하기 위해 상술된 실시양태에는 5개의 흡착 베드가 사용된다.
이제 도 14를 참조하면, 7개의 베드 및 3개의 압력 평형화 단계를 이용하는 11-단계 공정에 대한 순환 단계 차트가 도시된다. 이들 순환 단계는 최종 감압 단계(DPf)와 소기 단계 사이에 추가 단계(Rf)가 포함된다는 점을 제외하고는 도 10에 대해 상술된 단계와 유사한 방식으로 수행된다. 더욱 구체적으로, 도 14의 순환 단계는 다음을 포함한다:
1. 공급 단계. 약 100 내지 500 psia의 고압(예컨대, 약 375 psia)에서 이산화탄소를 함유하는 공급 스트림(68)을 이산화탄소 VPSA 장치(70)에 공급한다. 사전설정된 시간 이후, 또는 베드로부터 공급물(68) 상에 이산화탄소 돌파 이후, 공급 단계를 종료한다.
2. 병류( CoC ) 감압 1( DP1 ). 공급 단계가 종료되어 이제 높은 공급 압력(예컨대, 100 내지 500 psia)에 있는 이산화탄소 VPSA 베드를 공급물 유동과 동일한 방향(도 14에 도시됨) 또는 반대 방향(도 14에 도시되지 않음)으로 중간 압력(예컨대, 80 내지 400 psia)으로 감압한다.
3. 병류( CoC ) 감압 2( DP2 ). 이제 특정 중간 압력(예컨대, 80 내지 400 psia)에 있는 이산화탄소 VPSA 베드를 공급물 유동과 동일한 방향(도 14에 도시됨) 또는 반대 방향(도 14에 도시되지 않음)으로 더 낮은 압력(예컨대, 60 내지 300 psia)으로 추가 감압한다.
4. 병류( CoC ) 감압 3( DP3 ). 이제 특정 중간 압력(예컨대, 60 내지 300 psia)에 있는 이산화탄소 VPSA 베드를 공급물 유동과 동일한 방향(도 14에 도시됨) 또는 반대 방향(도 14에 도시되지 않음)으로 더 낮은 압력(예컨대, 50 내지 200 psia)으로 추가 감압한다.
5. 최종 감압( DPf ). 이제 단계 4를 시작할 때보다 낮은 압력(약 50 내지 200 psia)에 있는 이산화탄소 VPSA 베드를 공급물 유동과 동일한 방향(도 14에 도시됨) 및/또는 반대 방향(도 14에 도시되지 않음)으로 주위 압력에 근접한 압력(약 20 psia)으로 추가 감압한다.
6. 수용 퍼징 ( Rf ). DPf(예컨대, 도 14의 베드 1)에 의해 생성된 스트림을, DPf가 완료되었지만 아직 소기하에 있지 않은 또 다른 베드(예컨대, 도 14의 베드 7)에 공급한다. 이 시간(Rf 단계의 지속시간) 동안, 유출물(예컨대, 도 14의 베드 7)은 이산화탄소 생성물로서 탱크(442)로 유동한다. 베드 1의 나머지 DPf 시간 동안, 가스는 소기하의 베드(예컨대, 도 14의 베드 7)를 통해 유동한다.
7. 소기. 이제 주위 압력에 근접한(약 20 psia) 이산화탄소 VPSA 베드를 공급물 유동과 동일한 방향(도 14에 도시되지 않음) 또는 반대 방향(도 14에 도시됨)으로 사전설정된 낮은 압력, 주위 압력 이하(약 1 내지 12 psia)로 소기시킨다. 도 14에 도시된 바와 같이, 이 베드(베드 1)는 DPf 단계에서 또 다른 베드(베드 2)로부터의 가스를 수용한다. 소기하의 베드로부터의 가스는 이산화탄소 생성물 스트림의 적어도 일부를 구성한다.
8. 향류 ( CcC ) 압력 평형화 3( PE3 ). 소기된 베드를 이제 공급물 유동과 동일한 방향(도 14에 도시되지 않음) 또는 반대 방향(도 14에 도시됨)으로 단계 4(DP3)에서 생성된 가스의 압력 범위(즉, 약 50 내지 200 psia)로 압력 평형화한다. 이 단계는 VPSA 시스템 내에서 단계 4로부터의 이산화탄소를 보유함으로써 이산화탄소 회수를 증가시킨다. 이는 이산화탄소를 폐 스트림으로 보낼 필요성을 제거함으로써 이산화탄소 손실을 최소화한다.
9. 향류 ( CcC ) 압력 평형화 2( PE2 ). 단계 7에서 압력 평형화된 베드를 이제 공급물 유동과 동일한 방향(도 14에 도시되지 않음) 또는 반대 방향(도 14에 도시됨)으로 단계 3(DP2)에서 생성된 가스의 압력 범위(즉, 약 60 내지 300 psia)로 압력 평형화한다. 이 단계는 VPSA 시스템 내에서 단계 3으로부터의 이산화탄소를 보유함으로써 이산화탄소 회수를 증가시킨다. 이는 이산화탄소를 폐 스트림으로 보낼 필요성을 제거함으로써 이산화탄소 손실을 최소화한다.
10. 향류 ( CcC ) 압력 평형화 1( PE1 ). 단계 9에서 압력 평형화된 베드를 공급물 유동과 동일한 방향(도 14에 도시되지 않음) 또는 반대 방향(도 14에 도시됨)으로 단계 2(DP1)에서 생성된 가스의 압력 범위(즉, 약 80 내지 400 psia)로 추가 압력 평형화한다. 이 단계는 VPSA 시스템 내에서 단계 2로부터의 이산화탄소를 보유함으로써 이산화탄소 회수를 더 증가시킨다. 이는 이산화탄소를 폐 스트림으로 보낼 필요성을 제거함으로써 이산화탄소 손실을 최소화한다.
11. 재가압 ( FeRP ). 압력-평형화된 베드를 공급 가스에 의해 또는 단계 1에서 또 다른 베드로부터 발생된 유출물(즉, 공급 유출물) 일부에 의해 공급 압력(100 내지 500 psia)으로 재가압한다. 공급 압력으로의 재가압 이후, 이 베드는 이제 다시 단계 1로 돌아갈 준비가 된다.
기술된 11-단계 공정은 이산화탄소 VPSA 장치 중 1개의 베드의 1사이클에 대한 것이다. 이러한 소기 베드를 통해 유동하는 실시양태에 대한 상술한 11 단계는 단계 1로의 공급물 유입과 단계 1로부터의 공급물-유출이 연속되도록 장치의 다른 베드와 순환 방식으로 수행된다. 또한, 소기 단계(번호 7)는 연속적이도록 설계된다. 이는 진공 펌프가 연속적으로 동작하는 것을 보장하며, 이산화탄소 VPSA 장치로의 공급물이 중단되지 않는 것을 보장한다. 핵심 공정 단계의 연속성을 유지하기 위해 상술된 실시양태에는 7개의 흡착 베드가 사용된다.
도 15 내지 17을 참조하면, 6개의 베드(A1 내지 A6)를 갖고 DPf 단계 및 소기 단계로부터의 이산화탄소 가스의 직접 혼합과 함께 10개의 단계를 이용하여 최종 이산화탄소-농후화 가스를 생성하는 본 발명의 실시양태가 도시된다. 공정 단계는 다음을 포함한다:
1. 공급 단계. 고압(예컨대, 약 375 psia)에서 이산화탄소를 함유하는 공급 스트림(68)을 이산화탄소 VPSA 장치(70)에 공급한다. 사전설정된 시간 이후, 또는 베드로부터 공급물(68) 상에 이산화탄소 돌파 이후, 공급 단계를 종료한다.
2. 병류( CoC ) 감압 1( DP1 ). 공급 단계가 종료되어 이제 높은 공급 압력(예컨대, 100 내지 500 psia)에 있는 이산화탄소 VPSA 베드를 공급물 유동과 동일한 방향(도 15에 도시됨) 또는 반대 방향(도 15에 도시되지 않음)으로 중간 압력(예컨대, 80 내지 400 psia)으로 감압한다.
3. 병류( CoC ) 감압 2( DP2 ). 이제 특정 중간 압력(예컨대, 80 내지 400 psia)에 있는 이산화탄소 VPSA 베드를 공급물 유동과 동일한 방향(도 15에 도시됨) 또는 반대 방향(도 15에 도시되지 않음)으로 더 낮은 압력(예컨대, 60 내지 300 psia)으로 추가 감압한다.
4. 병류( CoC ) 감압 3( DP3 ). 이제 특정 중간 압력(예컨대, 60 내지 300 psia)에 있는 이산화탄소 VPSA 베드를 공급물 유동과 동일한 방향(도 15에 도시됨) 또는 반대 방향(도 15에 도시되지 않음)으로 더 낮은 압력(예컨대, 50 내지 200 psia)으로 추가 감압한다.
5. 최종 감압( DPf ). 이제 단계 4를 시작할 때보다 낮은 압력(약 50 내지 200 psia)에 있는 이산화탄소 VPSA 베드를 공급물 유동과 동일한 방향(도 15에 도시되지 않음) 및/또는 반대 방향(도 15에 도시됨)으로 주위 압력에 근접한 압력(약 20 psia)으로 추가 감압시켜 도 16에 도시된 이산화탄소 생성물(438)을 생성한다. 이 스트림은 이산화탄소 생성물(스트림(19))의 일부를 구성할 수 있다.
6. 소기. 이제 주위 압력에 근접한(약 20 psia) 이산화탄소 VPSA 베드를 공급물 유동과 동일한 방향(도 15에 도시되지 않음) 또는 반대 방향(도 15에 도시됨)으로 사전설정된 낮은 압력, 주위 압력 이하(약 1 내지 12 psia)로 소기시킨다. 소기하의 베드로부터의 가스(도 16의 스트림(436))은 이산화탄소 생성물 스트림(스트림(19))의 일부를 구성한다. 임의로, 스트림(436)은 탱크(442)로 진행하기 전에 송풍기(도시하지 않음)를 사용하여 추가 압축될 수 있다.
7. 향류 ( CcC ) 압력 평형화 3( PE3 ). 소기된 베드를 이제 공급물 유동과 동일한 방향(도 15에 도시되지 않음) 또는 반대 방향(도 15에 도시됨)으로 단계 4(DP3)에서 생성된 가스의 압력 범위(즉, 약 50 내지 200 psia)로 압력 평형화한다. 이 단계는 VPSA 시스템 내에서 단계 4로부터의 이산화탄소를 보유함으로써 이산화탄소 회수를 증가시킨다. 이는 이산화탄소를 폐 스트림으로 보낼 필요성을 제거함으로써 이산화탄소 손실을 최소화한다.
8. 향류 ( CcC ) 압력 평형화 2( PE2 ). 단계 7에서 압력 평형화된 베드를 이제 공급물 유동과 동일한 방향(도 15에 도시되지 않음) 또는 반대 방향(도 15에 도시됨)으로 단계 3(DP2)에서 생성된 가스의 압력 범위(즉, 약 60 내지 300 psia)로 압력 평형화한다. 이 단계는 VPSA 시스템 내에서 단계 3으로부터의 이산화탄소를 보유함으로써 이산화탄소 회수를 증가시킨다. 이는 이산화탄소를 폐 스트림으로 보낼 필요성을 제거함으로써 이산화탄소 손실을 최소화한다.
9. 향류 ( CcC ) 압력 평형화 1( PE1 ). 단계 8에서 압력 평형화된 베드를 공급물 유동과 동일한 방향(도 15에 도시되지 않음) 또는 반대 방향(도 15에 도시됨)으로 단계 2(DP1)에서 생성된 가스의 압력 범위(즉, 약 80 내지 400 psia)로 추가 압력 평형화한다. 이 단계는 VPSA 시스템 내에서 단계 2로부터의 이산화탄소를 보유함으로써 이산화탄소 회수를 더 증가시킨다. 이는 이산화탄소를 폐 스트림으로 보낼 필요성을 제거함으로써 이산화탄소 손실을 최소화한다.
10. 재가압 ( FeRP ). 압력-평형화된 베드를 공급 가스에 의해 또는 단계 1에서 또 다른 베드로부터 발생된 유출물(즉, 공급 유출물) 일부에 의해 공급 압력(100 내지 500 psia)으로 재가압한다. 공급 압력으로의 재가압 이후, 이 베드는 이제 다시 단계 1로 돌아갈 준비가 된다.
도 15에 추가 도시된 바와 같이, 이산화탄소 생성물(19)은 생성물 탱크(442)로 공급되는 스트림(438(단계 6) 및 436(단계 7))로부터의 이산화탄소로 형성된다. 생성물(19)은 약 80 몰% 이상의 이산화탄소 순도 수준을 가질 것으로 기대된다.
기술된 10-단계 공정은 이산화탄소 VPSA 장치 중 1개의 베드의 1사이클에 대한 것이다. 이러한 직접 혼합 실시양태에 대한 상술한 10 단계는 단계 1로의 공급물 유입과 단계 1로부터의 공급물-유출이 연속되도록 장치의 다른 베드와 순환 방식으로 수행된다. 또한, 소기 단계(번호 6)는 연속적이도록 설계된다. 이는 진공 펌프가 연속적으로 동작하는 것을 보장하며, 이산화탄소 VPSA 장치로의 공급물이 중단되지 않는 것을 보장한다. 핵심 공정 단계의 연속성을 유지하기 위해 상술된 실시양태에는 6개의 흡착 베드가 사용된다.
예시적인 대응 하드웨어 및 도 15에 도시된 사이클에 대응하는 이산화탄소 VPSA 공정의 개략적인 유동이 도 16에 도시된다. 도 16의 다양한 밸브가 도 17에 도시된 방식으로 작동하여, 상술한 바와 같은 6-베드 공정의 10 단계를 수행할 수 있다. 도시된 압력 및 단계 지속시간은 단지 예시를 위한 것임을 이해해야 한다. 당업자는 압력 및 단계의 다른 조합이 이용될 수 있음을 이해할 것이다.
도 15 내지 17에 도시되고 본원에 기술된 실시양태에서, 최종 감압 단계(DPf) 중에 생성되는 가스는 단계 번호 6으로부터의 소기된 가스와 혼합된다.
소기 베드에 의해 생성된 가스와 최종 감압 가스 스트림(DPf)의 직접 혼합을 이용하는 또 다른 예시적인 실시양태가 도 18에 도시된다.
이제 도 18을 참조하면, 5개의 베드 및 2개의 압력 평형화 단계를 이용하는 8-단계 공정에 대한 순환 단계 차트가 도시된다. 이들 순환 단계는 단계 DP3 및 PE3가 제거되었다는 점을 제외하고는, 도 15에 대해 상술된 단계와 유사한 방식으로 수행된다. 더욱 구체적으로, 도 18의 순환 단계는 다음을 포함한다:
1. 공급 단계. 약 100 내지 500 psia의 고압(예컨대, 약 375 psia)에서 이산화탄소를 함유하는 공급 스트림(68)을 이산화탄소 VPSA 장치(70)에 공급한다. 사전설정된 시간 이후, 또는 베드로부터 공급물(68) 상에 이산화탄소 돌파 이후, 공급 단계를 종료한다.
2. 병류( CoC ) 감압 1( DP1 ). 공급 단계가 종료되어 이제 높은 공급 압력(예컨대, 100 내지 500 psia)에 있는 이산화탄소 VPSA 베드를 공급물 유동과 동일한 방향(도 18에 도시됨) 또는 반대 방향(도 18에 도시되지 않음)으로 중간 압력(예컨대, 80 내지 400 psia)으로 감압한다.
3. 병류( CoC ) 감압 2( DP2 ). 이제 특정 중간 압력(예컨대, 80 내지 400 psia)에 있는 이산화탄소 VPSA 베드를 공급물 유동과 동일한 방향(도 18에 도시됨) 또는 반대 방향(도 18에 도시되지 않음)으로 더 낮은 압력(예컨대, 60 내지 300 psia)으로 추가 감압한다.
4. 최종 감압( DPf ). 이제 단계 4를 시작할 때보다 낮은 압력(약 50 내지 200 psia)에 있는 이산화탄소 VPSA 베드를 공급물 유동과 동일한 방향(도 18에 도시되지 않음) 및/또는 반대 방향(도 18에 도시됨)으로 주위 압력에 근접한 압력(약 20 psia)으로 추가 감압시켜 이산화탄소 생성물(438)을 생성한다. 이 스트림은 이산화탄소 생성물(스트림(19))의 일부를 구성할 수 있다.
5. 소기. 이제 주위 압력에 근접한(약 20 psia) 이산화탄소 VPSA 베드를 공급물 유동과 동일한 방향(도 18에 도시되지 않음) 또는 반대 방향(도 18에 도시됨)으로 사전설정된 낮은 압력, 주위 압력 이하(약 1 내지 12 psia)로 소기시킨다. 소기하의 베드로부터의 가스(도 16의 스트림(36a))는 이산화탄소 생성물 스트림(스트림(19))의 일부를 구성한다. 임의로, 스트림(436)은 탱크(442)로의 진행 이전에 송풍기(도시하지 않음)를 사용하여 추가 압축될 수 있다.
6. 향류 ( CcC ) 압력 평형화 2( PE2 ). 소기된 베드를 이제 공급물 유동과 동일한 방향(도 18에 도시되지 않음) 또는 반대 방향(도 18에 도시됨)으로 단계 3(DP2)에서 생성된 가스의 압력 범위(즉, 약 60 내지 300 psia)로 압력 평형화한다. 이 단계는 VPSA 시스템 내에서 단계 3으로부터의 이산화탄소를 보유함으로써 이산화탄소 회수를 증가시킨다. 이는 이산화탄소를 폐 스트림으로 보낼 필요성을 제거함으로써 이산화탄소 손실을 최소화한다.
7. 향류 ( CcC ) 압력 평형화 1( PE1 ). 단계 6에서 압력 평형화된 베드를 공급물 유동과 동일한 방향(도 18에 도시되지 않음) 또는 반대 방향(도 18에 도시됨)으로 단계 2(DP1)에서 생성된 가스의 압력 범위(즉, 약 80 내지 400 psia)로 추가 압력 평형화한다. 이 단계는 VPSA 시스템 내에서 단계 2로부터의 이산화탄소를 보유함으로써 이산화탄소 회수를 더 증가시킨다. 이는 이산화탄소를 폐 스트림으로 보낼 필요성을 제거함으로써 이산화탄소 손실을 최소화한다.
8. 재가압 ( FeRP ). 압력-평형화된 베드를 공급 가스에 의해 또는 단계 1에서 또 다른 베드로부터 발생된 유출물(즉, 공급 유출물) 일부에 의해 공급 압력(100 내지 500 psia)으로 재가압한다. 공급 압력으로의 재가압 이후, 이 베드는 이제 다시 단계 1로 돌아갈 준비가 된다.
이산화탄소 생성물 스트림(19)은 생성물 탱크(442)의 스트림(438(단계 4) 및 436(단계 5))로부터의 이산화탄소로 형성된다.
기술된 8-단계 공정은 이산화탄소 VPSA 장치 중 1개의 베드의 1사이클에 대한 것이다. 이러한 직접 혼합 실시양태에 대한 상술한 8 단계는 단계 1로의 공급물-유입과 단계 1로부터의 공급물-유출이 연속되도록 장치의 다른 베드와 순환 방식으로 수행된다. 또한, 소기 단계(번호 5)는 연속적이도록 설계된다. 이는 진공 펌프가 연속적으로 동작하는 것을 보장하며, 이산화탄소 VPSA 장치로의 공급물이 중단되지 않는 것을 보장한다. 핵심 공정 단계의 연속성을 유지하기 위해 상술된 실시양태에는 5개의 흡착 베드가 사용된다.
또한, 더 많은 양의 이산화탄소 및 이에 따른 더 큰 플랜트 용량을 생성하도록 본 발명이 수정될 수 있는 것으로 기대된다. 예컨대, 누군가는 (유동화 또는 이송 제한으로 인해) 단일 진공 트레인(train) 또는 단일 용기에 의해 취급될 수 있는 것 보다 큰 공급 유량을 처리할 필요가 있거나 이를 원할 수 있다. 그러한 상황에서, 공정 단계는 항상 2개 이상의 베드가 공급되고 2개 이상의 베드가 소기 하에 있도록 구성될 수 있다. 이러한 예시적인 단계 차트 및 구성이 도 19 및 20에 도시된다. 별법으로, 또는 추가적으로, 다중 트레인이 이용될 수 있다.
흡수
스테이지(70)가 셀렉솔(selexol) 및 렉티솔(rectisol)과 같은 용매를 사용한 물리적 흡수를 이용하는 경우, 주위 온도 이하 처리 스테이지(60)의 바로 하류에 배치될 수 있다. 이러한 물리적 흡수 장치로부터의 이산화탄소-고갈 스트림은 일반적으로 수분이 없을 것이다. 물리적 흡수 장치는 스테이지(60)로부터의 통기 스트림(68)을 처리하여 이산화탄소-풍부 스트림(19) 및 이산화탄소-희박 스트림(72)을 생성한다.
스테이지(70)가 알킬-치환된 아민, 암모니아 또는 탄산칼륨의 수용액과 같은 반응물 스트림을 사용한 화학적 흡수를 이용하는 경우, 스트림(68)은, 가스상 스트림(68)이 알킬아민, 암모니아 또는 탄산칼륨의 수용액과 접촉하여 가스상 스트림으로부터의 이산화탄소를 수성 스트림에 흡수하고, 이어서 생성된 이산화탄소-농후화 수성 스트림으로부터 이산화탄소가 스트립핑되는 공지된 임의의 방법에 의해 처리되는 화학 흡수 시스템(70)으로 진행한다.
도 21은 물리적 흡수 및 화학적 흡수 기반 이산화탄소 분리 시스템에 적용가능한 흐름도를 나타낸다. 이산화탄소-함유 스트림(68)이 하부로부터 흡수기(501)에 도입된다. 용매의 스트림(505) (이 용어는 물리적 흡수 및 화학적 흡수 공정에 대해 각각 이용됨)이 상부로부터 흡수기(501)에 공급된다. 용매는 공급 스트림으로부터 이산화탄소를 흡수한다. 생성된 이산화탄소-함유 스트림(510)은 이산화탄소-희박 용매(520)로부터의 열 회수에 의해 열교환기(512)에서 가열된다. 가열된 이산화탄소-함유 스트림(513)이 스트리퍼(503)에 공급된다. 임의로, 스트리퍼는 리보일러(530)를 통한 열 공급에 의해 하부로부터 가열된다. 이산화탄소-풍부 스트림(19)이 스트리퍼(503)의 상부로부터 회수된다. 이산화탄소-희박 용매(520)는 열교환기(512) 및 그 다음 냉각기(523)에서 냉각되고 스트림(505)으로서 흡수기(501)로 재순환한다.

Claims (53)

  1. 가스상 이산화탄소를 처리하기 위한 방법으로서,
    (A) NOx와 이산화황을 또한 포함하고, 적어도 2바의 압력으로 존재하는 이산화탄소의 가스상 공급 스트림을 제공하는 단계;
    (B) NOx-풍부 황산을 상기 가스상 공급 스트림 및 단계 (C)에서 탈착된 NO2와 접촉시켜 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NOx를 스트립핑하여 NOx-감소 황산 및 SO2와 NO2를 포함하는 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 형성하는 단계;
    (C) 상기 NOx-감소 황산 내 NO를 NO2로 전환하고, 상기 NOx-감소 황산으로부터 상기 NO2를 탈착하여, NOx-희박 황산 및 탈착된 NO2를 형성하는 단계; 및
    (D) 탈착된 NO2를 질산 및 NO로 전환함으로써 단계 (B)에서 NOx-풍부 황산과 접촉하는 탈착된 NO2의 양을 제어하고, 상기 질산을 회수하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 NOx-풍부 황산은 NOx를 상기 NOx-희박 황산에 흡수시킴으로써 형성하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 NOx-풍부 황산은 NOx를 상기 NOx-감소 황산에 흡수시킴으로써 형성하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 NOx-희박 황산으로부터 생성물 황산을 회수하는 단계를 더 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이산화탄소의 가스상 공급 스트림은 연소를 통해 형성하는 방법.
  6. 가스상 이산화탄소를 처리하기 위한 방법으로서,
    (A) NOx와 이산화황을 또한 포함하고, 적어도 2바의 압력으로 존재하는 이산화탄소의 가스상 공급 스트림을 제공하는 단계;
    (B) NOx-풍부 황산을 상기 가스상 공급 스트림 및 단계 (C)에서 탈착된 NO2와 접촉시켜 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NOx를 스트립핑하여 NOx-감소 황산 및 SO2와 NO2를 포함하는 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 형성하는 단계;
    (C) 상기 NOx-감소 황산 내 NO를 NO2로 전환하고, 상기 NOx-감소 황산으로부터 상기 NO2를 탈착하여, NOx-희박 황산 및 탈착된 NO2를 형성하는 단계;
    (D) 탈착된 NO2를 질산 및 NO로 전환함으로써 단계 (B)에서 NOx-풍부 황산과 접촉하는 탈착된 NO2의 양을 제어하고, 상기 질산을 회수하는 단계; 및
    (E) 물과 산소를 상기 NOx-증가 가스상 이산화탄소와 반응시켜 NOx-풍부 황산 및 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 형성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    단계 (E)에서 형성된 NOx-풍부 황산은 상기 가스상 공급 스트림과 단계 (B)에서 접촉하는 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 NOx-풍부 황산은 NOx를 상기 NOx-희박 황산에 흡수시킴으로써 형성하는 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 NOx-풍부 황산은 NOx를 상기 NOx-감소 황산에 흡수시킴으로써 형성하는 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 NOx-희박 황산으로부터 생성물 황산을 회수하는 단계를 더 포함하는 방법.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 이산화탄소의 가스상 공급 스트림은 연소를 통해 형성하는 방법.
  12. 가스상 이산화탄소를 처리하기 위한 방법으로서,
    (A) NOx와 이산화황을 또한 포함하고, 적어도 2바의 압력으로 존재하는 이산화탄소의 가스상 공급 스트림을 제공하는 단계;
    (B) NOx-풍부 황산을 상기 가스상 공급 스트림과 접촉시켜 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NOx를 스트립핑하여 NOx-감소 황산 및 SO2와 NO2를 포함하는 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 형성하는 단계;
    (C) 물과 산소를 NOx-증가 가스상 이산화탄소와 반응시켜 NOx-풍부 황산 및 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 형성하는 단계; 및
    (D) 상기 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소로부터의 NOx를 NOx-감소 황산 및 NOx-희박 황산 중 하나 또는 둘 다에 흡수시켜 NOx-풍부 황산 및 NOx-희박 SO2-고갈 가스상 이산화탄소를 형성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    단계 (C) 및 (D) 중 하나 또는 둘 다에서 형성된 NOx-풍부 황산은 상기 가스상 공급 스트림과 단계 (B)에서 접촉하는 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    단계 (C) 및 (D) 둘 다에서 형성된 NOx-풍부 황산은 상기 가스상 공급 스트림과 단계 (B)에서 접촉하는 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    NOx는 단계 (B)에서 형성된 NOx-감소 황산에 단계 (D)에서 흡수되는 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    NOx는 단계 (C)에서 형성된 NOx-희박 황산에 단계 (D)에서 흡수되는 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 NOx-희박 황산으로부터 생성물 황산을 회수하는 단계를 더 포함하는 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 이산화탄소의 가스상 공급 스트림은 연소를 통해 형성하는 방법.
  19. 가스상 이산화탄소를 처리하기 위한 방법으로서,
    (A) NOx와 이산화황을 또한 포함하고, 적어도 2바의 압력으로 존재하는 이산화탄소의 가스상 공급 스트림을 제공하는 단계;
    (B) NOx-풍부 황산을 상기 가스상 공급 스트림 및 단계 (C)에서 탈착된 NO2와 접촉시켜 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NOx를 스트립핑하여 NOx-감소 황산 및 SO2와 NO2를 포함하는 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 형성하는 단계;
    (C) 상기 NOx-감소 황산 내 NO를 NO2로 전환하고, 상기 NOx-감소 황산으로부터 상기 NO2를 탈착하여, NOx-희박 황산 및 탈착된 NO2를 형성하는 단계;
    (D) 탈착된 NO2를 질산 및 NO로 전환함으로써 단계 (B)에서 NOx-풍부 황산과 접촉하는 탈착된 NO2의 양을 제어하고, 상기 질산을 회수하는 단계;
    (E) 물과 산소를 NOx-증가 가스상 이산화탄소와 반응시켜 NOx-풍부 황산 및 SO2-고갈 NOx-함유 이산화탄소를 형성하는 단계; 및
    (F) 상기 SO2-고갈 NOx-함유 이산화탄소로부터의 NOx를 상기 NOx-감소 황산 및 상기 NOx-희박 황산 중 하나 또는 둘 다에 흡수시켜 NOx-풍부 황산 및 NOx-희박 SO2-고갈 이산화탄소를 형성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    단계 (E) 및 (F) 중 하나 또는 둘 다에서 형성된 NOx-풍부 황산은 상기 가스상 공급 스트림과 단계 (B)에서 접촉하는 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    단계 (E) 및 (F) 둘 다에서 형성된 NOx-풍부 황산은 상기 가스상 공급 스트림과 단계 (B)에서 접촉하는 방법.
  22. 제19항에 있어서,
    NOx는 단계 (B)에서 형성된 NOx-감소 황산에 단계 (D)에서 흡수되는 방법.
  23. 제19항에 있어서,
    NOx는 단계 (C)에서 형성된 NOx-희박 황산에 단계 (D)에서 흡수되는 방법.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 NOx-희박 황산으로부터 생성물 황산을 회수하는 단계를 더 포함하는 방법.
  25. 제19항에 있어서,
    상기 이산화탄소의 가스상 공급 스트림은 연소를 통해 형성하는 방법.
  26. 가스상 이산화탄소를 처리하기 위한 방법으로서,
    (A) NOx와 이산화황을 또한 포함하고, 적어도 2바의 압력으로 존재하는 이산화탄소의 가스상 공급 스트림을 제공하는 단계;
    (B) NOx-풍부 황산 내 NO를 NO2로 전환하고, 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NO2를 탈착하여, NOx-희박 황산 및 탈착된 NO2를 형성하는 단계;
    (C) 탈착된 NO2를 질산 및 NO로 전환함으로써 단계 (D)에 공급되는 탈착된 NO2의 양을 제어하고, 상기 질산을 회수하는 단계;
    (D) 물과 산소를 상기 공급 스트림 내 NOx 및 이산화황과 반응시켜 NOx-풍부 황산 및 SO2-고갈 NOx-함유 이산화탄소를 형성하는 단계; 및
    (E) 상기 SO2-고갈 NOx-함유 이산화탄소로부터의 NOx를 상기 NOx-희박 황산에 흡수시켜 NOx-풍부 황산 및 NOx-희박 SO2-고갈 이산화탄소를 형성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    단계 (D) 및 (E) 중 하나 또는 둘 다에서 형성된 NOx-풍부 황산은 상기 가스상 공급 스트림과 단계 (B)에서 접촉하는 방법.
  28. 제26항에 있어서,
    단계 (D) 및 (E) 둘 다에서 형성된 NOx-풍부 황산은 상기 가스상 공급 스트림과 단계 (B)에서 접촉하는 방법.
  29. 제26항에 있어서,
    NOx는 단계 (B)에서 형성된 NOx-희박 황산에 단계 (E)에서 흡수되는 방법.
  30. 제26항에 있어서,
    상기 NOx-희박 황산으로부터 생성물 황산을 회수하는 단계를 더 포함하는 방법.
  31. 제26항에 있어서,
    상기 이산화탄소의 가스상 공급 스트림은 연소를 통해 형성하는 방법.
  32. 가스상 이산화탄소를 처리하기 위한 장치로서,
    (A) NOx-풍부 황산을 이산화탄소의 가스상 공급 스트림 - NOx와 이산화황을 또한 포함하고, 적어도 2바의 압력으로 존재함 - 및 전환 유닛 (B)에서 탈착된 NO2와 접촉시켜 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NOx를 스트립핑하여 NOx-감소 황산 및 SO2와 NO2를 포함하는 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 형성할 수 있는 스트립핑 유닛;
    (B) 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛으로부터 NOx-감소 황산을 수용하는 전환 유닛으로서, 상기 NOx-감소 황산 내 NO를 NO2로 촉매 전환하고, 상기 NOx-감소 황산으로부터 상기 NO2를 탈착하여, NOx-희박 황산 및 탈착된 NO2를 형성할 수 있고, 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛에 탈착된 NO2를 공급하는 전환 유닛; 및
    (C) 상기 전환 유닛에 연결되어 상기 전환 유닛으로부터 탈착된 NO2를 수용하고, 상기 수용된 탈착된 NO2를 질산 및 NO로 전환하는 질산 형성 유닛
    을 포함하는 장치.
  33. 가스상 이산화탄소를 처리하기 위한 장치로서,
    (A) NOx-풍부 황산을 이산화탄소의 가스상 공급 스트림 - NOx와 이산화황을 또한 포함하고, 적어도 2바의 압력으로 존재함 - 및 전환 유닛 (B)에서 탈착된 NO2와 접촉시켜 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NOx를 스트립핑하여 NOx-감소 황산 및 SO2와 NO2를 포함하는 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 형성할 수 있는 스트립핑 유닛;
    (B) 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛으로부터 NOx-감소 황산을 수용하는 전환 유닛으로서, 상기 NOx-감소 황산 내 NO를 NO2로 촉매 전환하고, 상기 NOx-감소 황산으로부터 상기 NO2를 탈착하여, NOx-희박 황산 및 탈착된 NO2를 형성할 수 있고, 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛에 탈착된 NO2를 공급하는 전환 유닛;
    (C) 상기 전환 유닛에 연결되어 상기 전환 유닛으로부터 탈착된 NO2를 수용하고, 상기 수용된 탈착된 NO2를 질산 및 NO로 전환하는 질산 형성 유닛; 및
    (D) 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛으로부터 상기 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 수용하고, 상기 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 물과 산소와 반응시켜 NOx-풍부 황산 및 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 형성하는 반응기
    를 포함하는 장치.
  34. 가스상 이산화탄소를 처리하기 위한 장치로서,
    (A) NOx-풍부 황산을 이산화탄소의 가스상 공급 스트림 - NOx와 이산화황을 또한 포함하고, 적어도 2바의 압력으로 존재함 - 및 NO2와 접촉시켜 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NOx를 스트립핑하여 NOx-감소 황산 및 SO2와 NO2를 포함하는 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 형성할 수 있는 스트립핑 유닛;
    (B) 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛으로부터 NOx-감소 황산을 수용하는 전환 유닛으로서, 상기 NOx-감소 황산 내 NO를 NO2로 촉매 전환하고, 상기 NOx-감소 황산으로부터 상기 NO2를 탈착하여, NOx-희박 황산 및 탈착된 NO2를 형성할 수 있는 전환 유닛;
    (C) 상기 전환 유닛에 연결되어 상기 전환 유닛으로부터 탈착된 NO2를 수용하고, 상기 수용된 탈착된 NO2를 질산 및 NO로 전환하는 질산 형성 유닛;
    (D) 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛으로부터 상기 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 수용하고, 상기 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 물과 산소와 반응시켜 NOx-풍부 황산 및 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 형성하는 반응기; 및
    (E) 상기 반응기에 연결되어 상기 반응기로부터 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 수용하고, 상기 SO2-고갈 NOx-함유 이산화탄소로부터의 NOx를 상기 NOx-감소 황산 및 상기 NOx-희박 황산 중 하나 또는 둘 다에 흡수시켜 NOx-풍부 황산 및 NOx-희박 SO2-고갈 가스상 이산화탄소를 형성하는 흡수기
    를 포함하는 장치.
  35. 가스상 이산화탄소를 처리하기 위한 장치로서,
    (A) NOx-풍부 황산을 이산화탄소의 가스상 공급 스트림 - NOx와 이산화황을 또한 포함하고, 적어도 2바의 압력으로 존재함 - 및 전환 유닛 (B)에서 탈착된 NO2와 접촉시켜 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NOx를 스트립핑하여 NOx-감소 황산 및 SO2와 NO2를 포함하는 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 형성할 수 있는 스트립핑 유닛;
    (B) 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛으로부터 NOx-감소 황산을 수용하는 전환 유닛으로서, 상기 NOx-감소 황산 내 NO를 NO2로 촉매 전환하고, 상기 NOx-감소 황산으로부터 상기 NO2를 탈착하여, NOx-희박 황산 및 탈착된 NO2를 형성할 수 있고, 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛에 탈착된 NO2를 공급하는 전환 유닛;
    (C) 상기 전환 유닛에 연결되어 상기 전환 유닛으로부터 탈착된 NO2를 수용하고, 상기 수용된 탈착된 NO2를 질산 및 NO로 전환하는 질산 형성 유닛;
    (D) 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛으로부터 상기 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 수용하고, 상기 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 물과 산소와 반응시켜 NOx-풍부 황산 및 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 형성하는 반응기; 및
    (E) 상기 반응기에 연결되어 상기 반응기로부터 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 수용하고, 상기 SO2-고갈 NOx-함유 이산화탄소로부터의 NOx를 상기 NOx-감소 황산 및 상기 NOx-희박 황산 중 하나 또는 둘 다에 흡수시켜 NOx-풍부 황산 및 NOx-희박 SO2-고갈 가스상 이산화탄소를 형성하는 흡수기
    를 포함하는 장치.
  36. 가스상 이산화탄소를 처리하기 위한 장치로서,
    (A) NOx-풍부 황산을 수용하는 전환 유닛으로서, 상기 NOx-풍부 황산 내 NO를 NO2로 촉매 전환하고, 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NO2를 탈착하여, NOx-희박 황산 및 탈착된 NO2를 형성할 수 있는 전환 유닛;
    (B) 상기 전환 유닛에 연결되어 상기 전환 유닛으로부터 탈착된 NO2를 수용하고, 상기 수용된 탈착된 NO2를 질산 및 NO로 전환하는 질산 형성 유닛;
    (C) 유닛 (A)에서 탈착된 NO2 및 NOx와 이산화황을 함유하는 가스상 이산화탄소를 수용하고, 상기 이산화탄소 내 NOx와 이산화황을 물과 산소 및 상기 탈착된 NO2와 반응시켜 NOx-풍부 황산 및 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 형성하는 반응기; 및
    (D) 상기 반응기에 연결되어 상기 반응기로부터 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 수용하고, 상기 SO2-고갈 NOx-함유 이산화탄소로부터의 NOx를 상기 NOx-희박 황산에 흡수시켜 NOx-풍부 황산 및 NOx-희박 SO2-고갈 가스상 이산화탄소를 형성하는 흡수기
    를 포함하는 장치.
  37. 가스상 이산화탄소를 처리하기 위한 방법으로서,
    (A) NOx와 이산화황을 또한 포함하고, 적어도 2바의 압력으로 존재하는 이산화탄소의 가스상 공급 스트림을 제공하는 단계;
    (B) NOx-풍부 황산을 상기 가스상 공급 스트림 및 단계 (C)에서 탈착된 NO2와 접촉시켜 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NOx를 스트립핑하여 NOx-감소 황산 및 SO2와 NO2를 포함하는 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 형성하는 단계;
    (C) 상기 NOx-감소 황산 내 NO를 NO2로 전환하고, 상기 NOx-감소 황산으로부터 상기 NO2를 탈착하여, NOx-희박 황산 및 탈착된 NO2를 형성하는 단계;
    (D) 탈착된 NO2를 질산 및 NO로 전환함으로써 단계 (B)에서 NOx-풍부 황산과 접촉하는 탈착된 NO2의 양을 제어하고, 상기 질산을 회수하는 단계;
    (E) 물과 산소를 NOx-증가 가스상 이산화탄소와 반응시켜 NOx-풍부 황산 및 SO2-고갈 NOx-함유 이산화탄소를 형성하는 단계;
    (F) 상기 SO2-고갈 NOx-함유 이산화탄소로부터의 NOx를 상기 NOx-감소 황산 및 상기 NOx-희박 황산 중 하나 또는 둘 다에 흡수시켜 NOx-풍부 황산 및 NOx-희박 SO2-고갈 이산화탄소를 형성하는 단계;
    (G) NOx-희박 SO2-고갈 이산화탄소를 주위 온도 이하 회수 처리하고, 상기 회수 처리로부터 형성된 적어도 하나의 액체 이산화탄소 생성물 스트림의 팽창을 통해 제공되는 냉각을 이용하여 적어도 하나의 가스상 이산화탄소 생성물 스트림 및 적어도 하나의 가스상 이산화탄소-함유 통기 스트림을 생성하는 단계;
    (H) 압력 스윙 흡착 또는 물리적 흡수 또는 화학적 흡수를 통해 통기 스트림을 이산화탄소-풍부 스트림과 이산화탄소-고갈 스트림으로 분리하는 단계; 및
    (I) 상기 이산화탄소-풍부 스트림을 상기 이산화탄소-함유 공급 스트림에 재순환시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  38. 제37항에 있어서,
    단계 (G)에서 상기 냉각은 상기 주위 온도 이하 회수 처리에서 형성된 상기 적어도 하나의 액체 이산화탄소 생성물 스트림의 팽창을 통해서만 제공되는 방법.
  39. 제37항에 있어서,
    단계 (E) 및 (F) 중 하나 또는 둘 다에서 형성된 NOx-풍부 황산은 상기 가스상 공급 스트림과 단계 (B)에서 접촉하는 방법.
  40. 제37항에 있어서,
    단계 (E) 및 (F) 둘 다에서 형성된 NOx-풍부 황산은 상기 가스상 공급 스트림과 단계 (B)에서 접촉하는 방법.
  41. 제37항에 있어서,
    NOx는 단계 (B)에서 형성된 NOx-감소 황산에 단계 (D)에서 흡수되는 방법.
  42. 제37항에 있어서,
    NOx는 단계 (C)에서 형성된 NOx-희박 황산에 단계 (D)에서 흡수되는 방법.
  43. 제37항에 있어서,
    상기 NOx-희박 황산으로부터 생성물 황산을 회수하는 단계를 더 포함하는 방법.
  44. 제37항에 있어서,
    상기 이산화탄소의 가스상 공급 스트림은 연소를 통해 형성하는 방법.
  45. 가스상 이산화탄소를 처리하기 위한 방법으로서,
    (A) NOx와 이산화황을 또한 포함하고, 적어도 2바의 압력으로 존재하는 이산화탄소의 가스상 공급 스트림을 제공하는 단계;
    (B) 단계 (D) 및 (E) 중 하나 또는 둘 다에서 형성된 상기 NOx-풍부 황산 내 NO를 NO2로 전환하고, 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NO2를 탈착하여, NOx-희박 황산 및 탈착된 NO2를 형성하는 단계;
    (C) 탈착된 NO2를 질산 및 NO로 전환함으로써 단계 (D)에 공급되는 탈착된 NO2의 양을 제어하고, 상기 질산을 회수하는 단계;
    (D) 물과 산소를 상기 공급 스트림 내 NOx와 이산화황 및 탈착된 NO2와 반응시켜 NOx-풍부 황산 및 SO2-고갈 NOx-함유 이산화탄소를 형성하는 단계;
    (E) 상기 SO2-고갈 NOx-함유 이산화탄소로부터의 NOx를 상기 NOx-희박 황산에 흡수시켜 NOx-풍부 황산 및 NOx-희박 SO2-고갈 이산화탄소를 형성하는 단계;
    (F) NOx-희박 SO2-고갈 이산화탄소를 주위 온도 이하 회수 처리하고, 상기 회수 처리로부터 형성된 적어도 하나의 액체 이산화탄소 생성물 스트림의 팽창을 통해 제공되는 냉각을 이용하여 적어도 하나의 가스상 이산화탄소 생성물 스트림 및 적어도 하나의 가스상 이산화탄소-함유 통기 스트림을 생성하는 단계;
    (G) 압력 스윙 흡착 또는 물리적 흡수 또는 화학적 흡수를 통해 통기 스트림을 이산화탄소-풍부 스트림과 이산화탄소-고갈 스트림으로 분리하는 단계; 및
    (H) 상기 이산화탄소-풍부 스트림을 상기 이산화탄소-함유 공급 스트림에 재순환시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  46. 제45항에 있어서,
    단계 (F)에서 상기 냉각은 상기 주위 온도 이하 회수 처리에서 형성된 상기 적어도 하나의 액체 이산화탄소 생성물 스트림의 팽창을 통해서만 제공되는 방법.
  47. 제45항에 있어서,
    NOx는 단계 (B)에서 형성된 NOx-희박 황산에 단계 (E)에서 흡수되는 방법.
  48. 제45항에 있어서,
    상기 NOx-희박 황산으로부터 생성물 황산을 회수하는 단계를 더 포함하는 방법.
  49. 제45항에 있어서,
    상기 이산화탄소의 가스상 공급 스트림은 연소를 통해 형성하는 방법.
  50. 가스상 이산화탄소를 처리하기 위한 방법으로서,
    (A) NOx와 이산화황을 또한 포함하고, 적어도 2바의 압력으로 존재하는 이산화탄소의 가스상 공급 스트림을 제공하는 단계;
    (B) NOx-풍부 황산을 상기 가스상 공급 스트림과 접촉시켜 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NOx를 스트립핑하여 NOx-감소 황산 및 SO2와 NO2를 포함하는 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 형성하는 단계;
    (C) 물과 산소를 NOx-증가 가스상 이산화탄소와 반응시켜 NOx-풍부 황산 및 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 형성하는 단계;
    (D) 상기 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소로부터의 NOx를 NOx-감소 황산 및 NOx-희박 황산 중 하나 또는 둘 다에 흡수시켜 NOx-풍부 황산 및 NOx-희박 SO2-고갈 가스상 이산화탄소를 형성하는 단계;
    (E) NOx-희박 SO2-고갈 이산화탄소를 주위 온도 이하 회수 처리하고, 상기 회수 처리로부터 형성된 적어도 하나의 액체 이산화탄소 생성물 스트림의 팽창을 통해 제공되는 냉각을 이용하여 적어도 하나의 가스상 이산화탄소 생성물 스트림 및 적어도 하나의 가스상 이산화탄소-함유 통기 스트림을 생성하는 단계;
    (F) 압력 스윙 흡착 또는 물리적 흡수 또는 화학적 흡수를 통해 통기 스트림을 이산화탄소-풍부 스트림과 이산화탄소-고갈 스트림으로 분리하는 단계; 및
    (G) 상기 이산화탄소-풍부 스트림을 상기 이산화탄소-함유 공급 스트림에 재순환시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  51. 가스상 이산화탄소를 처리하기 위한 장치로서,
    (A) NOx-풍부 황산을 이산화탄소의 가스상 공급 스트림 - NOx와 이산화황을 또한 포함하고, 적어도 2바의 압력으로 존재함 - 및 NO2와 접촉시켜 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NOx를 스트립핑하여 NOx-감소 황산 및 SO2와 NO2를 포함하는 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 형성할 수 있는 스트립핑 유닛;
    (B) 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛으로부터 NOx-감소 황산을 수용하는 전환 유닛으로서, 상기 NOx-감소 황산 내 NO를 NO2로 촉매 전환하고, 상기 NOx-감소 황산으로부터 상기 NO2를 탈착하여, NOx-희박 황산 및 탈착된 NO2를 형성할 수 있는 전환 유닛;
    (C) 상기 전환 유닛에 연결되어 상기 전환 유닛으로부터 탈착된 NO2를 수용하고, 상기 수용된 탈착된 NO2를 질산 및 NO로 전환하는 질산 형성 유닛;
    (D) 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛으로부터 상기 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 수용하고, 상기 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 물과 산소와 반응시켜 NOx-풍부 황산 및 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 형성하는 반응기; 및
    (E) 상기 반응기에 연결되어 상기 반응기로부터 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 수용하고, 상기 SO2-고갈 NOx-함유 이산화탄소로부터의 NOx를 상기 NOx-감소 황산 및 상기 NOx-희박 황산 중 하나 또는 둘 다에 흡수시켜 NOx-풍부 황산 및 NOx-희박 SO2-고갈 가스상 이산화탄소를 형성하는 흡수기;
    (F) 상기 흡수기에 연결되어 상기 흡수기로부터 상기 NOx-희박 SO2-고갈 이산화탄소를 수용하는 주위 온도 이하 회수 유닛으로서, 상기 회수 유닛에서 형성된 적어도 하나의 액체 이산화탄소 생성물 스트림의 팽창을 통해 제공되는 냉각을 이용하여 적어도 하나의 가스상 이산화탄소 생성물 스트림 및 적어도 하나의 가스상 이산화탄소-함유 통기 스트림을 생성하는, 주위 온도 이하 회수 유닛;
    (G) 상기 주위 온도 이하 회수 유닛에 연결되어 상기 주위 온도 이하 회수 유닛으로부터 상기 통기 스트림을 수용하고, 압력 스윙 흡착 또는 물리적 흡수 또는 화학적 흡수를 통해 상기 통기 스트림을 이산화탄소-풍부 스트림과 이산화탄소-고갈 스트림으로 분리하는 통기 스트림 분리 유닛으로서, 상기 통기 스트림 분리 유닛은 상기 이산화탄소-함유 공급 스트림에 연결하여 상기 이산화탄소-풍부 스트림을 상기 이산화탄소-함유 공급 스트림에 공급하는, 통기 스트림 분리 유닛
    을 포함하는 장치.
  52. 가스상 이산화탄소를 처리하기 위한 장치로서,
    (A) NOx-풍부 황산을 이산화탄소의 가스상 공급 스트림 - NOx와 이산화황을 또한 포함하고, 적어도 2바의 압력으로 존재함 - 및 전환 유닛 (B)에서 탈착된 NO2와 접촉시켜 상기 NOx-풍부 황산으로부터 NOx를 스트립핑하여 NOx-감소 황산 및 SO2와 NO2를 포함하는 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 형성할 수 있는 스트립핑 유닛;
    (B) 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛으로부터 NOx-감소 황산을 수용하는 전환 유닛으로서, 상기 NOx-감소 황산 내 NO를 NO2로 촉매 전환하고, 상기 NOx-감소 황산으로부터 상기 NO2를 탈착하여, NOx-희박 황산 및 탈착된 NO2를 형성할 수 있고, 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛에 탈착된 NO2를 공급하는 전환 유닛;
    (C) 상기 전환 유닛에 연결되어 상기 전환 유닛으로부터 탈착된 NO2를 수용하고, 상기 수용된 탈착된 NO2를 질산 및 NO로 전환하는 질산 형성 유닛;
    (D) 상기 스트립핑 유닛에 연결되어 상기 스트립핑 유닛으로부터 상기 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 수용하고, 상기 NOx-증가 가스상 이산화탄소를 물과 산소와 반응시켜 NOx-풍부 황산 및 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 형성하는 반응기;
    (E) 상기 반응기에 연결되어 상기 반응기로부터 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 수용하고, 상기 SO2-고갈 NOx-함유 이산화탄소로부터의 NOx를 상기 NOx-감소 황산 및 상기 NOx-희박 황산 중 하나 또는 둘 다에 흡수시켜 NOx-풍부 황산 및 NOx-희박 SO2-고갈 가스상 이산화탄소를 형성하는 흡수기;
    (F) 상기 흡수기에 연결되어 상기 흡수기로부터 상기 NOx-희박 SO2-고갈 이산화탄소를 수용하는 주위 온도 이하 회수 유닛으로서, 상기 회수 유닛에서 형성된 적어도 하나의 액체 이산화탄소 생성물 스트림의 팽창을 통해 제공되는 냉각을 이용하여 적어도 하나의 가스상 이산화탄소 생성물 스트림 및 적어도 하나의 가스상 이산화탄소-함유 통기 스트림을 생성하는, 주위 온도 이하 회수 유닛;
    (G) 상기 주위 온도 이하 회수 유닛에 연결되어 상기 주위 온도 이하 회수 유닛으로부터 상기 통기 스트림을 수용하고, 압력 스윙 흡착 또는 물리적 흡수 또는 화학적 흡수를 통해 상기 통기 스트림을 이산화탄소-풍부 스트림과 이산화탄소-고갈 스트림으로 분리하는 통기 스트림 분리 유닛으로서, 상기 통기 스트림 분리 유닛은 상기 이산화탄소-함유 공급 스트림에 연결하여 상기 이산화탄소-풍부 스트림을 상기 이산화탄소-함유 공급 스트림에 공급하는, 통기 스트림 분리 유닛
    을 포함하는 장치.
  53. 가스상 이산화탄소를 처리하기 위한 장치로서,
    (A) NOx-풍부 황산을 수용하는 전환 유닛으로서, 상기 NOx-풍부 황산 내 NO를 NO2로 촉매 전환하고, 상기 NOx-풍부 황산으로부터 상기 NO2를 탈착하여, NOx-희박 황산 및 탈착된 NO2를 형성할 수 있는 전환 유닛;
    (B) 상기 전환 유닛에 연결되어 상기 전환 유닛으로부터 탈착된 NO2를 수용하고, 상기 수용된 탈착된 NO2를 질산 및 NO로 전환하는 질산 형성 유닛;
    (C) 유닛 (A)에서 탈착된 NO2 및 NOx와 이산화황을 함유하는 가스상 이산화탄소를 수용하고, 상기 이산화탄소 내 NOx와 이산화황을 물과 산소 및 상기 탈착된 NO2와 반응시켜 NOx-풍부 황산 및 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 형성하는 반응기;
    (D) 상기 반응기에 연결되어 상기 반응기로부터 SO2-고갈 NOx-함유 가스상 이산화탄소를 수용하고, 상기 SO2-고갈 NOx-함유 이산화탄소로부터의 NOx를 상기 NOx-희박 황산에 흡수시켜 NOx-풍부 황산 및 NOx-희박 SO2-고갈 가스상 이산화탄소를 형성하는 흡수기;
    (E) 상기 흡수기에 연결되어 상기 흡수기로부터 상기 NOx-희박 SO2-고갈 이산화탄소를 수용하는 주위 온도 이하 회수 유닛으로서, 상기 회수 유닛에서 형성된 적어도 하나의 액체 이산화탄소 생성물 스트림의 팽창을 통해 제공되는 냉각을 이용하여 적어도 하나의 가스상 이산화탄소 생성물 스트림 및 적어도 하나의 가스상 이산화탄소-함유 통기 스트림을 생성하는, 주위 온도 이하 회수 유닛;
    (F) 상기 주위 온도 이하 회수 유닛에 연결되어 상기 주위 온도 이하 회수 유닛으로부터 상기 통기 스트림을 수용하고, 압력 스윙 흡착 또는 물리적 흡수 또는 화학적 흡수를 통해 상기 통기 스트림을 이산화탄소-풍부 스트림과 이산화탄소-고갈 스트림으로 분리하는 통기 스트림 분리 유닛으로서, 상기 통기 스트림 분리 유닛은 상기 이산화탄소-함유 공급 스트림에 연결하여 상기 이산화탄소-풍부 스트림을 상기 이산화탄소-함유 공급 스트림에 공급하는, 통기 스트림 분리 유닛
    을 포함하는 장치.
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