TWI446955B - 將來自碳氫化合物燃料源的煙道氣中的碳捕捉及多種污染物去除以及多種副產物回收的方法及設備 - Google Patents

將來自碳氫化合物燃料源的煙道氣中的碳捕捉及多種污染物去除以及多種副產物回收的方法及設備 Download PDF

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Description

將來自碳氫化合物燃料源的煙道氣中的碳捕捉及多種污染物去除以及多種副產物回收的方法及設備 相關申請案的相互參照
本案請求2007年4月12日申請的美國臨時專利申請案序號60/923,373，發明名稱"將來自石化燃料源的煙道氣中的碳捕捉及多種污染物去除以及多種副產物回收的方法及設備"的優先權，在此以引用方式將其全文併入本文。
本發明有關經純化的二氧化碳氣體的選擇性捕捉及去除，二氧化硫及氮氧化物加上重質及痕量金屬，例如，但不限於來自含有下列這些構成成分的氣態混合物，尤其是來自具有低濃度的煙道氣流的汞、硒、鎘、砷、鍺、鈾及鈹，的選擇性去除及回收方法。這些氣態混合物包括發電廠以及工業、農業及都市爐灶的煤炭、油、天然氣及其他碳氫化合物燃料燃燒及類似排氣源所產生的燃燒煙道氣或逸氣。
藉由傳統手段特別難以從這些煙道氣混合物去除例如一氧化氮的較低價氮氧化物及包括汞蒸氣的痕量金屬而不需在彼等發生的低濃度下事先的預氧化步驟。藉由傳統手段，儘管二氧化硫及二氧化碳有時候單獨以較大濃度發生但是由於與液體溶解度有關或在其他材料存在之下，亦難以從這些煙道氣流去除二氧化硫及二氧化碳。
所有上述構成成分皆視為在大氣及相關的人類環境中具 有負面效應的空氣污染物。二氧化硫及氮氧化物係利用許多國家已接受且規定的排氣標準及周遭空氣品質標準以中等濃度見於煙道氣流中的空氣污染物。汞蒸氣及類似的痕量金屬構成成分皆為空氣污染物，彼等以非常低的濃度存在於煙道氣流中，該等煙道氣流為與人類健康有關的潛在問題，其排氣標準才正要開始發展。二氧化碳為以較高濃度見於這些煙道氣流中的氣態構成成分，於是漸漸地把其當作貢獻因子連結到現在造成的全球暖化及氣候變化。
本發明能遵守這些空氣污染控制的管制命令使得，彼等能以商業可實施的副產物的形態回收以致控制且再利用這些構成成分在最好的情形中可能變得有益，而在最壞的情形中比傳統排氣控制手段更便宜。
本發明包括氣體力學反應器系統，在彼當中去除重金屬及微粒狀氣懸膠，而且在汞蒸氣、氮氧化物及有機化合物氧化之後接著在彼當中分離二氧化硫、二氧化碳及氮氧化物與流出氣流。
先前已經揭示不同形式的溼式洗滌器。舉例來說：Raymond美國專利案號467,264顯示早期利用水蒸氣溼潤燻煙然後離心地分離固體粒子而純化燻煙的方法。Jackson美國專利案號723,531揭示利用一對灑水器使燻煙、煙霧或氣體液化而且藉由重力或藉由過濾分離粒子的設備。英國專利案號925,711揭示一種液態灰塵過濾器，其中使含灰塵的氣體加速經過窄化的通道或噴嘴，然而導向液流。Gorman美國專利案號3,894,851利用水蒸氣所凝結的水滴與被污染的氣體混合。之後，在氣旋分離 器中分離經溼潤的微粒。Barnhart美國專利案號3,812,656揭示一種風扇驅動的流量計，透過彼來牽引含灰塵的空氣。將水噴灑到該流量計的喉部以溼潤該含灰塵的空氣，而且藉由重分來分離灰塵與水同時透過該風扇排出空氣。Baum美國專利案號3,898,308中揭示另一種形式的流量計洗滌器，為了氣/液接觸其在該流量計的喉部提供一系列的可調整式噴射水流。
最近，一系列專利發表藉由將微粒包封或夾帶於小液滴捕捉精細微粒之後使該等液滴尺寸長大直到該等液滴可根據離心或流動脫分離原理與氣體分離。這些專利包括Ewan等人美國專利案號3,852,408；Martin、Ewan等人美國專利案號3,852,409；Ewan等人美國專利案號3,912,469；Ewan等人美國專利案號4,141,701；Cason、Ewan等人美國專利案號4,272,499以及Frier、Bass及Ewan美國專利案號6,447,574 B1。在後面的專利中流過該系統的煙道氣完全為次音速的而且該系統不可單獨去除微粒狀污染物及酸氣污染物，或單獨回收彼等且以有價值的副產物的形態再生彼等。再者，上述專利無一含有與二氧化碳的捕捉相關的任何技術或機構。上述專利有些也揭示藉由例如碳酸鈉、氫氧化鈉、氧化鈣、氫氧化鈣、氧化鎂、氫氧化銨及高錳酸鉀的鹼性化學藥劑來去除例如二氧化硫及氮氧化物的酸性氣體。就全部上述專利而言這些去除方法的最終產物可能是例如石膏或銨系肥料的較低價值材料或例如污泥或固態廢棄殘餘物等可任意處理的材料。
本發明的另一個方面為以例如硫酸鉀或硝酸鉀的形式從流出氣體分離且回收硫、氮及碳化合物，該硫酸鉀或硝酸鉀當 作肥料係有價值的。被捕捉且回收的二氧化碳可當作最終產物販售，用於三 級強化採油或用於增進蔬菜作物生長，或製造用於生化柴油燃料的藻類，或被分離出來。二氧化碳也可當作製造例如甲醇、乙醇(彼等可被視為製造生化柴油及運輸工具燃料的原料)及乙烯(而乙烯，或更明確地說二氯乙烯，為聚氯乙烯塑膠製造的中間物)的商業最終產物的原料。
Cooper美國專利案號4,425,313及4,426,364中揭示從發電廠的例如燃燒氣體的氣態混合物去除且回收氮及硫氧化物之方法。在這些專利中氮及硫氧化物單獨或一起被去除而且被轉化成可能能當作肥料的硫酸鹽及硝酸鹽。無論如何，這些早期專利並未揭示如何分離氣體以便防止該煙道氣中的重金屬及極精細的微粒狀物質(PM)：(1)污染到所回收的硫酸鹽及硝酸鹽使彼等可以較純的肥料形態販售，或(2)以氣體力學或化學的方式避開捕捉且被釋放至大氣中。如上文注釋的，例如汞的重金屬及其他痕量金屬及極精細的微粒狀物質一般都避開捕捉而且現在被認定為會顯著影響環境及人類健康的空氣污染物。
美國專利案號6,132,692及7,052,662所述的Powerspan電觸媒氧化法為銨而非鉀為底的方法(同時利用乾式及溼式去除法)，其製造，當作其最終產物，例如硝酸銨及硫酸銨的潛在危險性及爆炸性混合物之較沒有價值的銨系肥料。而且，該Powerspan方法運用元素汞及一氧化氮的觸媒氧化，其比本發明所用的高溫氣相熱氧化更沒有效，而且Powerspan將可能造成觸媒阻塞或積垢。
美國專利案號6,315,976、6,375,824及6,334,990所述的 Airborne重碳酸鈉法為鈉為底的傳統化學方法，對照之下本發明一般其較佳具體例為鉀為底的燃燒氣體力學物理及化學方法。結果，該Airborne法無法回收二氧化碳而且必需額外使用氫氧化銨當作補給的化學藥品，其造成類似於前述Powerspan法形成硫酸銨及潛在危害性硝酸銨的情況。
Gansley美國專利案號6,638,342最近揭示另一種用於去除二氧化硫、二氧化氮及痕量或毒性金屬的銨為底的傳統化學法。當該等痕量金屬與二氧化硫及二氧化氮同時被去除時，銨系肥料(由Gansley法所製造)本質上就被沈澱的金屬鹽污染，而無法為前述毒性問題提高提供任何補救。該Gansley法僅試圖部分去除該等毒性金屬；然而，此效應似乎非常耗費能量而且沒有效率，而且無法從該煙道氣製造商業上可販售的且無毒的副產物。
美國專利申請案號20060185985所述的Skyonic碳酸鈉法運用氯化鈉電解成氫氧化鈉以捕捉呈碳酸及重碳酸鈉形態的二氧化碳。接著藉由氫及氯所製造的氫氯酸從該碳酸鹽溶液釋出二氧化碳氣體(預期彼為經純化的氣體)。無論如何，該方法並未涉及硫氧化物、氮氧化物及痕量金屬的去除，而且僅製造呈副產物化學藥品形態的低價值碳酸及重碳酸鈉。既然Skyonic並不能使汞或其他痕量金屬在起泡程序的上游氧化，於是金屬固體將累積在液體溶液中。此外，未反應及未處理的元素汞蒸氣可能任何以氣體力學的方式逸散至該煙道氣流本體中，或也可能累積在吸收液中然後與二氧化碳氣體一起釋放出來而污染彼。該Skyonic法宣稱僅能去除所排放的二氧化碳的70百分比同時 消耗掉發電廠總能量輸出量的30百分比。因此，有毒性、不可實行性及無成本效益的顧慮。
美國專利案號6,969,486及6,676,912有關使用紫外光將過氧化氫光解氧化成羥基自由基以分別將一氧化氮、一氧化碳及有機物蒸氣氧化成二氧化氮、二氧化碳及水。這些早期專利並未說明該元素汞蒸氣可在上游單獨地且選擇性地被氧化成汞鹽，而且因此變得與下游的氮氧化物洗滌步驟分開，藉以避免硝酸鉀的污染(其他痕量金屬類似)。本發明在此提出，揭示且產生一解決方法，其解決了該問題。再者，在所有前述早期的專利中，與本發明對照之下，沒有回收且製造甲醇或乙醇或乙烯。
元素汞的選擇性氧化及二氧化氯、氯氣以及氯、氯氧基及過氧化氫所產生的羥基自由基的添加係透過氣體力學反應器系統經由鹼金屬氯化物反應用於下游去除汞微粒及金屬氣懸膠。藉由鹼金屬硫酸鹽再循環來回收汞的及其他金屬的化合物固體將能再生用於電解槽的鹼金屬氫氧化物及/或氯化物材料。從鹼金屬氯化物電解作用製造氯及氫氣依序經由該氣體力學反應器及氣體聚結器產生用於吸收二氧化硫、二氧化氮及二氧化碳的鹼氫氧化物鹼性液。氯與乙醇發酵所產生的乙烯利用氫催化起反應以製造二氯乙烯中間物，而額外的乙烯反應製造氯乙烯單體及聚氯乙烯塑膠。氫與氯反應以製造用於汞及其他金屬的氫氯酸，例如用於鋁萃取及回收以再生鹼金屬氯化物及/或氫氧化物電解作用供入，及用於產物再循環及回收。氫及二氧化碳反 應而從該煙道氣流捕捉而收集到的二氧化碳變成用於製造乙醇、甲醇、乙烯及其衍生物的合成氣。
本發明能有效地捕捉且去除(1)來自以煤炭為燃料的發電廠及其他碳氫化合物燃料工業源所產生的煙道氣流的高濃度二氧化碳；(2)來自這些煙道氣流的中等濃度二氧化硫及氮氧化物；及(3)來自這些氣流的小濃度汞蒸氣及其他金屬和其他精細微粒狀氣懸膠。接著可在透過多系列的循環程序預氧化、去除、回收及再生呈氣態及微粒狀形態的各類材料的多重連續階段處理及吸收之後從該煙道氣流回收這些空氣污染物。該等空氣污染物可從不可收集的形態轉化成可收集的形態，然後從發電廠或工業燃料器煙道氣流被去除。預期這些污染物後繼轉化及回收成可用的副產物，及透過一系列循環程序再生呈再循環吸收溶液形態的集中液媒介，顯示消耗性來源的高轉化率及硫氧化物及氮氧化物回收以製造硫酸鉀及硝酸鉀肥料的高度經濟的方法，及二氧化碳回收以致該二氧化碳可轉化成各式各樣可用的化學及清潔的燃料副產物。
本發明有關經純化的二氧化碳氣體的選擇性捕捉及去除，用於去除及回收以煤炭為燃料的發電廠及其他碳氫化合物燃料工業來源所排放之附加汞及其他金屬氣懸膠的氣流混合物中的二氧化硫及氮氧化物及其他氣體的選擇性方法。這些空氣污染物為就公共衛生及環境來看越來越關心的問題，其需要用於排氣控制的綜合再循環的生產及再生系統，該系統運用鹼氯化物當作再循環供入材料以供去除及回收，以有效且經濟為基礎，以製造可用的化學及肥料副產物。這些煙道氣流最初藉由 多階段氣體力學反應器來處理，該反應器運用使一氧化氮變成二氧化氮的預氧化作用及汞蒸氣變成離子汞化合物，附帶使一氧化碳及有機化合物變成二氧化碳及水蒸氣。該氣態方法涉及在具有鹼金屬氯化物藥劑溶液的氣體力學反應器系統中依序利用各式各樣可壓縮流體，例如水蒸氣/空氣(或氣體)，連同水、氯、二氧化氯、過氧化氫及各式各樣的經光解的氯、二氧化氯及過氧化氫來處理，接著在第一階段氣體聚結器氣/液分離單元中去除汞鹽及金屬氣懸膠及微粒。
所得的化學去除及回收系統接著連續地藉由過濾、沈澱及脫二氧化碳接著酸性及鹼性萃取而去除來自該第一階段氣體聚結器流出液系統的汞化合物及其他金屬氣懸膠鹽。所得的回收固體接著利用氫氯酸及鹼金屬氫氧化物來處理以便從固態殘餘物流回收金屬。使再生的鹼金屬鹵化物溶液以來自該固體分離步驟的再循環液流的形態返回該氣體力學反應器以建立一再循環再生程序而使額外的化學補給需求減至最少。
使經金屬及微粒去除之後持續向前移動的煙道氣流通過使用鹼金屬氫氧化物、碳酸及重碳酸鹽再循環藥劑溶液的第二氣體力學反應器(其較佳為包括具有氣/液分離功能的氣體聚結器，但是其他氣/液分離器也可使用)以去除二氧化硫及二氧化碳。然後該氣流持續均衡行至使用鹼金屬氫氧化物、碳酸及重碳酸鹽類似再循環藥劑溶液的第三氣體力學反應器(其較佳地也包括具有氣/液分離功能的氣體聚結器)以去除二氧化氮及其餘的二氧化碳。
第二氣體力學反應器及第三氣體力學反應器皆使用其本 身個別的氣體聚結器以分離氣體與液態流出物流。來自第二階段二氧化硫去除系統及第三階段二氧化氮去除系統及的液態流出物流接著依序藉由氧化、脫二氧化碳及蒸發加上結晶化來處理以促成呈回收固體的個別鹼金屬硫酸鹽及硝酸鹽的去除。在二氧化硫及二氧化氮去除步驟中藉由鹼金屬重碳酸鹽分解成碳酸鹽而從該脫二氧化碳單元排出的氣體以單獨經純化氣流的形態捕捉且回收二氧化碳。在二氧化硫及二氧化氮去除步驟中從蒸發及結晶化步驟所產生的回收鹼金屬碳酸鹽溶液接著以水稀釋而且在添加來自化學產生-再生系統補給的鹼金屬氫氧化物之後再循環且返回其個別的反應器。結果，額外去除飛來的煙道氣流中的污染物可接著藉由使用再循環及再生液藥劑溶液而進行。
獨立的再循環化學產生-再生系統運用並聯的鹼金屬氯化物及乙烯處理單元，該等單元都使用現有的技術。該乙烯係從乙醇的觸媒熱轉化藉由與來自該單獨電解單元的氫之反應製造而成，而乙醇係經由上游的玉米或其他農作物來源或生物來源的發酵反應，或藉由氫及二氧化碳的合成製造而成。使該鹼金屬氯化物鹽溶液通過電解槽，鹼金屬氫氧化物在該電解槽中以液體溶液的形態製成以供依補給化學藥品的形式添加用於二氧化硫及二氧化氮吸收步驟。相反電極處也有氫及氯氣流產生，其中氫氣行至單獨的觸媒反應器以供將甲醇或乙醇轉化成乙烯及其相關衍生物，或後繼用於鍋爐煙道氣的預氧化步驟的過氧化氫的單獨化學副產物製造。此外，甲醇及乙醇及其所有相關的衍生物，包括例如生化柴油，皆可由該電解步驟所產生的氫 及從該煙道氣流去除作為可用且有價值的副產物之二氧化碳來合成。如上所述的所有副產物製生皆為本發明的結果。
本發明，第一次，針對從燃燒氣體混合物去除所有污染物、沾染物及溫室氣體使最終流出氣體基本上為純空氣的問題提供出乎意外的完整解決方法。近乎40年以前，主要由1970年代初期發表的不同Ewan專利所證實的氣體力學方法證明以漿液的形態從燃燒氣體去除甚至是微米的微粒、金屬及酸氣的能力。無論如何，該漿液至多包含例如受微粒及金屬所污染的石膏的產物，而且可捕捉小量，若有的話，二氧化碳。另一方面，初期幾乎在40年前就已經研發出來而且由仰賴標準化學反應器在1970年代發表的Cooper專利示範的Cooper方法儘管能分離硫及氮產物，但是這些產物必定會受到微粒及金屬污染。儘管事實上熟於此藝之士可取得Ewan及Cooper方法至少30年，但是無一，直到本發明人，想出一種特定方式將這些方法，該等方法各自有缺陷，合併而形成一種方法，第一次能單獨去除所有污染物及沾染物以便提供未被沾染且有價值的副產物，同時，消除溫室氣體的問題。在清潔煤炭技術、煤炭氣化及煙道氣處理已經花費非常大量的努力及金錢但是此努力無一產生能去除超過90%二氧化碳以及二氧化硫及氮的氧化物的經濟方法。事實上，已發現數個被提出的方法並不經濟而且研究計畫已被刪除。有鑑於某些發明人本身研究的這些失敗及缺點，本發明的成功既不明顯而且出乎意料之外。
本發明能有效地捕捉且去除：(1)來自以煤炭為燃料的發電廠及其他碳氫化合物燃料工業源所產生的煙道氣流的高濃度二氧化碳；(2)來自這些煙道氣流的中等濃度二氧化硫及氮氧化物；及(3)來自這些氣流的小濃度汞蒸氣及其他金屬和其他精細微粒狀氣懸膠。接著可在透過多系列的循環程序預氧化、去除、回收及再生呈氣態及微粒狀形態的各類材料的多重連續階段處理及吸收之後從該煙道氣流回收這些被去除的空氣污染物。該等空氣污染物可從不可收集的形態轉化成可收集的形態，然後從發電廠或工業燃料器煙道氣流被去除。預期這些污染物後繼轉化及回收成可用的副產物，及透過一系列循環程序再生呈再循環吸收溶液形態的集中液媒介，顯示消耗性來源的高轉化率及硫氧化物及氮氧化物回收以製造硫酸鉀及硝酸鉀肥料的高度經濟的方法，及二氧化碳回收以致該二氧化碳可轉化成各式各樣可用的化學及燃料副產物。
進行該預氧化預處理程序以便從不可收集的狀態變成可收集的狀態轉化該一氧化氮、元素汞蒸氣及其他具有表現得像汞蒸氣的特徵的痕量金屬蒸氣，加上二氧化碳及有機物蒸氣，加上精細微粒狀氣懸膠。該一氧化氮係轉化成二氧化氮及元素汞變成離子汞鹽化合物而且變成更易於捕捉且從該煙道氣流去除的更大尺寸的粒子。用於將一氧化氮預處理成二氧化氮的預氧化程序透過一系列氣相氧化反應進行，該等反應運用經光解的過氧化氫加上在鹼金屬氯化物液態藥劑溶液中的氯及二氧化氯氣體。此外，該預氧化步驟造成一氧化碳局部氧化成二氧化碳及將有機物蒸氣氧化成二氧化碳和水蒸氣使彼等可更輕易從 該氣流被去除。
現在參照第1a及7圖，用於將不可溶性元素汞蒸氣轉化成可溶性經氧化的汞鹽化合物的預氧化預處理程序係透過所述的氣相多步驟處理來進行。氯及二氧化氯流56及過氧化氫18係供入該光解單元14而且施以紫外光20以便製造氯、氯氧基、羥基及氫-過氧基自由基流22,306。在第7圖中，管線306中的一部分自由基流係透過用於自由基308的加熱器來導引使該物流的液態成分汽化。較佳地，穿過供入導管11的空氣19係藉由空氣加熱器309來加熱而且導入混合艙311，其中使其與自由基、水、水蒸氣及過氧化氫的汽化流混合。合併流經由導管24離開該混合艙311而且注入該鍋爐排出導管26，其中該煙道氣的溫度仍高。較佳地，如第1a圖所示，該點可介於該預熱器13與節熱器15之間。在一些工廠中，該節熱器可位於該空氣預熱器的上游。在此事件中，注入點較佳為在該節熱器的上游以得到較高煙道氣溫度的優點，較高煙道氣溫度將促成預期的氧化反應發生然後使污染物轉化成更易於收集的形式。
來自該鍋爐的排出導管26與該主要粒子收集裝置28的入口相通，該主要粒子收集裝置28可，舉例來說，為現存的靜電沈澱器、旋風分離器或袋濾式集塵器(bag house)。該主要收集裝置的功能為分離來自熱煙道氣的大型微粒狀物質，例如飛灰及，必要的話，降低該熱氣10的溫度至140℃至160℃(285°至320℉)的範圍以及提供氣流的溼潤。代替該主要收集裝置28，在一些工廠中可使用包含裝配灑水器的噴霧塔之調節艙。用於將該精細的微粒狀氣懸膠從不可收集轉化成可收集形式的 預處理程序涉及使該煙道氣在液體溶液存在下通過涉及音速及超音速自由噴射流二者的第一階段氣體力學反應器30以產生紊亂的混合、成核、粒子生長及凝結而促成經由氣體聚結器32從該煙道氣流去除以分離液體與氣相。此步驟允許所捕捉的微粒狀物質及經氧化的汞化合物被移入液體溶液中以供後續通至金屬分離及回收單元34，而且其中接著使該液態藥劑溶液再生且再循環以供節約再利用於用於去除額外的空氣污染物的氣相去除方法。
現在參照第1a、2及5圖，該第一氣體力學反應器30包含進入導管36，其使來自該主要收集裝置28的排出導管38與混合/反應艙40之間相通。次音速噴嘴42係位於該進入導管36的出口與該混合/反應艙40的入口之間。一較佳為超音速噴嘴44的噴嘴係位於該進入導管36內而且可藉由例如蒸氣47或空氣或氣體的可壓縮流體來驅動。然而"超音速"本發明意指該可壓縮流體在比聲音在被污染氣流的媒介中的速度更高的速度下從該超音速噴嘴44排出，該被污染氣流的媒介在設置該超音速噴嘴的通風管36中流動。歧管43，設在該較佳超音速噴嘴44的排出端附近，係裝配多個噴灑噴嘴45。水及(若使用的話)包括例如氯化鉀或鈉164的鹼金屬氯化物的化學藥劑溶液，經由58，及自由基22可經過該噴灑噴嘴45以液體或蒸氣的形態加入。必要的話，氯及二氧化氯氣體56也可經過該噴嘴45加入該氣流。從該超音速噴嘴44排出的超音速自由噴射流46接觸該次音速噴嘴42的喉部48而且扮作噴射泵(ejector pump)將該被污染的流出氣體10抽引、強加及衝壓進入且經過該超音速自由噴 射流46而且從那裡經過該次音速噴嘴42且進入該次音速自由噴射流50。在氣體力學科學中，該術語"自由噴射流"意指不受束縛、自由且無限制的噴氣。在本發明中，對用於初始驅動及混合功能的次音速噴嘴的使用而言該超音速噴嘴，其製造超音速自由噴射流，的使用係較佳的，因為該超音速噴嘴將利用比該次音速噴嘴更低的能量需求來提供經大舉改善的混合效能。另一方面，位於該反應艙入口的次音速噴嘴42適用於藉由該可壓縮流體、注入液體連同被污染的氣流所形成的合併噴射流內發生的物理及化學反應。必要的話，額外的水或化學藥劑溶液可較佳地藉由裝配噴灑噴嘴51且位於該次音速噴嘴42排出端周圍的歧管49導入次音速自由噴射流50。由於尚存於該超音速自由噴射流46中的衝擊波和能量以及氣相和液相中的布朗運動造成的分子擴散在該被污染的氣體10、藥劑(若使用的話)及超音速自由噴射流46之間發生親密且無可避免的撞碰以致該氣流中的所有分子將會有有效且親密的氣/液接觸及混合。
該混合/反應艙40包括接觸該次音速自由噴射流50以致形成第二噴射泵的斷面漸減段52。在此稱為孔口54的一系列送氣開口係設置於該次音速噴嘴42的喉部48。該等孔口54與該混合/反應艙40內，但是在該次音速自由噴射流50外側的更大內徑區域相通。由於該氣體流過具有朝該等孔口54送氣或向內部吸氣的效應的次音速噴嘴42的喉部48，使在該次音速自由噴射流50外側的混合/反應艙40區域中的壓力係降至低於大氣壓力。正好在該次音速噴嘴42下游的壓力也由於該噴嘴排出噴射流的漸增速度及氣體噴出且擴展的空間膨脹而變成低於大氣壓 力。從而發生受此影響的氣流的顯著且快速的冷卻。既然該流出氣流，已經完全與液滴或蒸氣混合，及(若使用)該化學藥劑，通過且排出該次音速噴嘴而形成第二紊亂的自由噴射流，其將在該次音速自由噴射流50的區域外側送氣且製造一低於大氣壓力的區域。因此與該次音速自由噴射流相關的排出氣體將在該混合/反應艙內膨脹而且經歷快速溫降，其增進該次微米微粒及氣懸膠上的溼氣凝結，該次微米微粒及氣懸膠扮作用於將彼等包封在水滴的成核點。由於該次音速自由噴射流內的紊亂條件，含有該次微米微粒及氣懸膠的液滴的尺寸將由於多重碰撞、衝擊及成核以及進一步的凝結而迅速長大，直到彼等達到可輕易從該流出氣流分離的尺寸為止。該氣/液分離裝置較佳為氣體聚結器，其中該含污染物的液滴係於斷面漸增艙中以氣體力學的方式分離，該斷面漸增艙以液滴的形式從其餘的氣流去除該液體及其夾帶的氣懸膠。
在氣體力學反應器30內低於大氣壓力的區域將經由去除該等氣懸膠周圍的邊界層而補充且幫助該自由噴射流中的混合作用，藉以增進預期的化學反應(若有的話)及液滴的形成及生長，該等液滴已經包封該微粒物質及化學反應產物(若有的話)，由此能藉由該氣體聚結器或其他氣/液分離器來確保分離及收集。這是將氣體力學反應器系統及方法應用於分子物理及表面化學的上下文關聯中的結果，該表面化學與傳統化學不同。再者，氣體力學系統的內部自動清潔及去除效率為供應至該氣體力學反應器的能量的函數，而且可經由調節供應至該氣體力學反應器的加壓水蒸氣或化學藥劑的量而予以控制。
儘管單一超音速/次音速噴嘴裝配件及混合/反應艙一般都適用於重金屬及包含非常小的微粒的氣懸膠的去除，但是必要的話可在彼與隨後的氣體聚結器或其他氣/液分離器之間安裝第二個類似的噴嘴裝配件及混合/反應艙。以類似的方式在一替代性排列中，該單一超音速噴嘴，如第2圖中，可藉由所有都指向該次音速噴嘴的喉部48的多個小超音速噴嘴，如第3圖中，來代替。必要的話，上文所談到的一部分或全部化學藥劑可經由一或多個超音速噴嘴以液或蒸氣形式導入。無論如何，此等藥劑較佳為經由與分別超音速噴嘴相關的歧管及噴灑噴嘴導入。較佳地，該超音速/次音速噴嘴裝配件及混合/反應艙係垂直放置使該等超音速及次音速自由噴射流垂直朝下以便促成該等液滴與該等氣流構成成分之間的迅速混合與接觸。另一方面，也可配置水平裝配件，但是其結果可能提高該點的物理空間需求。
第3及4圖，分別地，顯示第2圖的超音速噴嘴44的替代性排列。在第3及4圖中，顯示三個超音速噴嘴44a、44b及44c。這三個噴嘴44a、44b及44c各自朝該次音速噴嘴42的喉部48。水蒸氣47或空氣可用於驅動該等超音速噴嘴44a、44b及44c以促成有效的氣/液接觸。該等自由基羥基及氫過氧基加上氯及氯氧基以及該等化學反應物氯、二氧化氯及鹼金屬氯化物可經過歧管43a、43b及43c及經過該噴灑或原子化噴嘴45a、45b及45c導入。然而"原子化噴嘴"，本發明意指當其注射液體時能使該液體分裂成非常小的液滴的噴嘴。儘管第3及4圖所示的三個超音速噴嘴，頃將明白必要的話可提供額外的噴嘴。 如第1圖所示，(若使用的話)該化學藥劑氯及二氧化氯將經由管線56進入該導管36，而鹼金屬氯化物及氯、氯氧基、羥基及氫過氧基自由基流22將經由管線58進入該導管36。如上文提及的，這些化學藥劑較佳為透過對應的歧管43及噴灑或原子化噴嘴45以液或蒸氣形式加入該超音速噴射流46，但是彼等也可加入該導管36內的氣流10中，然後與該超音速噴射流46混合。
經部分清潔的煙道氣及含污染物的液滴排出該垂直取向的氣體力學反應器30進入彎接頭(elbow)60中而且從那裡進入第6圖所示的水平取向氣體聚結器32中。參照第6圖，用於分離液滴與該氣體的氣體聚結器32包含一斷面漸增部分62及一斷面固定或均勻部分64。氣體力學流動分離裝置66，其可為固定或可調節或彎曲條、阻障物、刀片或流體，係位於該氣體聚結器32的斷面漸增部分62的入口附近。該流動分離裝置66造成該氣體流動的液滴部分朝該氣體聚結器32的壁被導引向下，而該氣體流動的氣體部分在旋渦效應(spinning eddy effect)下向上升起且經由該導管68離開該氣體聚結器。離開該氣體聚結器32的氣體部分含有來自該熱氣10的二氧化硫、氮氧化物及二氧化碳，然而較重，且因此向下流動，經由管線70從該氣體聚結器排出的經分離的液體含有微粒狀物質及重金屬、痕量金屬及其他從熱氣流10捕捉到的微粒，接著再收集且回收彼等。
儘管不欲受任何理論所束縛，但是下文將提供可行的機構及理論的討論。
氣體力學機構
如上述第一氣體力學氣體清潔反應器(在此稱為ADGC)顯現的，該ADGC設備本身在機械上極為簡單而且沒有包括移動零件，而且該三或四個氣體力學反應器各自(用於後文中本發明的完整系統及方法全文當中時)實質上為相同的，而且因此其分別的描述類似。無論如何，在各個氣體力學反應器及其分別的氣體聚結器內執行的程序極其複雜而且不像傳統污染控制裝備中執行的程序。
該超音速噴嘴44(或噴嘴44a、44b、44c)係位於該引入導管36中，聯合該次音速噴嘴42，形成透過該系統抽出該被污染的氣流10的噴射泵。第2、3及5圖中的超音速及次音速噴嘴的設計為熟於此藝之士眾所周知而且不需在此詳細描述。與該超音速噴嘴44相關的噴灑或原子化噴嘴45將經原子化的水或化學藥劑直接噴灑至該超音速自由噴射流46內。該經原子化的液滴係粉碎而且進一步減小尺寸且與該超音速自由噴射流46緊密混合，該超音速自由噴射流46由噴嘴44產生而且在超過每秒1,180呎的速度下運動。為了使該自由噴射流排出該噴嘴以形成且完全有效，該引入導管36的斷面積應為大於該噴嘴44排出口的斷面積至少約四倍。較小的面積比將不利地影響該反應器的效能。部分由於存在於該超音速自由噴射流46中的衝擊波及能量，該超音速自由噴射流46的衝擊波區域中的自由噴射流46內將發生具有非常精細的水滴及化學藥品(若使用的話)之被污染的氣流10的紊亂及緊密混合，其原本以每秒40至60呎的標稱速度行進。該混合物，經過該紊亂混合之後，將摻混彼等分別的行進速度而且平均為每秒150至250呎的速度。
當該氣流混合物係推入或強加進入而且通過該次音速噴嘴42時，因為該氣體含量被強迫通過噴嘴42所以此流的速度將大幅提高至噴嘴42排出口處的音速範圍速度。此加速流現在突然進入遠更大直徑的反應艙40中，其具有至少比該次音速噴嘴42排出口的斷面積更大至少四(4)至五(5)倍的艙內部斷面積，而且該氣流的體積突然膨脹，而該物流的壓力進入該艙40之後突然降至低於大氣壓力的程度。如上文提及的，較小的面積比將不利地影響該反應器的效能。由此，當該次音速自由噴射流50從該次音速噴嘴42發出時，壓力將變得明顯低於大氣壓力而且溫度將變得明顯較冷。此外，由於在該次音速噴嘴42的喉部48中的孔口54的送氣或向內部吸氣效應，使正好在該次音速自由噴射流50外側的混合/反應艙40區域中的壓力也會低於大氣壓力一段特定的距離。降低的壓力造成該非常小或經原子化的蒸氣或氣懸膠粒子及液滴，以及藥劑(若使用的話)上的表面界面層汽提，藉以使該等氣懸膠、粒子、液滴及藥劑(若使用的話)全都立即相互接觸而且迅速反應。此程序吸熱。由於該等液滴及藥劑(若使用的話)非常小的尺寸，所以接觸面的面積對體積的比例可為比正常條件下傳統化學反應相關聯或所涉及的比例更大數千倍。此外，該紊亂的氣/液混合物的氣相和液相中將會有分子擴散或布朗運動。若使用化學藥劑的話，該等化合物的離子與其目標物分別帶相反電荷的離子反應將造成預期的反應，而且吸收能量處將發生吸熱反應。
由於使用氣體力學科學的反應艙40內產生低於大氣壓力且吸熱的條件，預期的化學反應可在數毫秒內完成，而且該主 要程序或機構將變成一種分子表面化學，而非傳統化學。該預期的反應將在至高約150℉的迅速溫降範圍以內進行。降低的溫度將造成該微粒及反應產物所提供的成核點上的水蒸氣凝結。由於該次音速自由噴射流50內的紊亂，包封該等微粒及反應產物的液滴經由極端迅速且重複的衝擊、截留、擴散、反應、成核及凝結而生長。持續的衝擊、截留、擴散、反應及成核部分係由於非常小的粒子及離子的布朗運動造成。此方法本身以不規則順序非常迅速地重複而且造成又更大的液滴的"生長"及又更多成核點的包封-再包封直到該物流行至外側且超出該反應區。
當氣體及液滴的混合物朝該反應艙40後面部分行進且超過時，壓力回復進行：(1)放熱條件開始進行，其提供約50℉至75℉的溫度回復，及(2)在該收歛段52內，開始壓力回復至正常大氣壓力水準連同持續的液滴成長。由此，超出該反應區，有時候介於該收歛段52與該氣體聚結器32之間，預期的化學反應將達到平衡點，而且重新建立傳統化學的放熱及正壓條件。
該垂直取向的氣體力學反應器30與該氣體聚結器32之間的彎頭60作為延伸或額外混合管，其中進一步的液滴生長經由持續的衝擊、成核及凝結而進行。當該氣體混合物進入該氣體聚結器32時，其包含氣體及含有所捕捉的重質與痕量金屬的較大液滴的混合物以及其他經由凝聚被包封或再包封成非常大的液滴的微粒，該非常大的液滴可接著被分離出來。
如第6圖所示，該氣體聚結器32包含提供一些氣相構成成分的額外壓力回復的發散段62，以及具有位於該發散段62入 口附近的流動分離機構66的固定直徑段64。該流動分離機構66朝該氣體聚結器32的底部壁導入完全包封的液滴而且係經設計以引發一連串旋渦，其造成其餘的液滴以液體形式沈下，而該氣相構成成分走掉且上升經過該煙道排出導管68。一或更多額外成形的流動分離機構67可位於該氣體聚結器內，該氣體聚結器係經設計以確保具有更多能量的氣相與包封目標反應產物的帶水分液滴最後分離，該帶水分液滴具有更少能量且較冷而且將以液滴的形態向下運動，累積成細流，而且通過該氣體聚結器的承接盤(catch-pan)底部流出去。一風扇69(必要的話)可位於該排出導管68中以協助牽引該氣相經過該排出導管68且向上，而且補給4至5吋水注的合併壓力損失，其發生於該氣體力學反應器30中而且可能無法在氣體聚結器32中被充分回復。儘管獨立的風扇69可位於各個聚結器的排出導管中，但是吾人更想要在整合多階段氣體力學反應器系統末端及進入該煙道98之前運用單一誘導通風扇97，或者替代但是較不想要地，當替代性工程設計可能需要時，在進入該第一氣體力學反應器之前的強迫通風扇。
經由導管68離開該氣體聚結器32之經部分清潔的氣體係導入第二氣體力學反應器72的入口以供去除二氧化硫。經管線74的鹼金屬氫氧化物加上碳酸及重碳酸鈉的合併溶液，加上經管線23的羥基及氫過氧基自由基(必要的話)，係經由分別的噴灑或原子化噴嘴45聯合該反應器的超音速噴嘴44供至該第二氣體力學反應器72。該反應器排出液體及氣體係於第二氣/液分離器或氣體聚結器76中分離，而排出的液體經由管線78通往 該二氧化硫及三氧化硫化學回收系統以獲得化學副產物。經由前述的氣體力學方法以99.0百分比或更大的效率完成二氧化硫去除。一部分二氧化碳也隨該液流中的硫副產物一起被回收。
經部分清潔的氣體(大部分含有NOx 及其餘的CO2 )經由導管84離開該硫氧化物反應器系統72,76而且被導入第三氣體力學反應器85的入口以供氮氧化物去除。此反應器實質上與第一及第二氣體力學反應器相同。經由管線86供入第二鹼金屬氫氧化物-碳酸鹽-重碳酸鹽溶液，以及經由管線23供入羥基及氫過氧基自由基(必要的話)。該藥劑溶液係透過分別的噴灑或原子化噴嘴45聯合該反應器的超音速噴嘴44供至該第三氣體力學反應器85。因為伴隨氮氧化物的化學反應進行得比伴隨硫氧化物的反應更慢，吾人可能想要以相同方式串聯在該第三氣體力學反應器85之後提供第四氣體力學反應器88。再循環藥劑溶液86也可經過分別的噴灑或原子化噴嘴45聯合該第四氣體力學反應器88的超音速噴嘴44導入該氣流。
排出該第四氣體力學反應器88的氣體及液滴係導入該氣/液分離器或氣體聚結器90，其中使含有該鹼金屬亞硝酸鹽及硝酸鹽成分加上其餘部分二氧化碳之用過的藥劑液體排除管線92，以及該鹼金屬碳酸鹽-重碳酸鹽藥劑溶液通往類似於用於二氧化硫的副產物回收系統。在該氮氧化物去除方法中，99.0百分比或更高的效率可經由在此所述的氣體力學方法來達成。
來自該氮氧化物氣體力學反應器85,88的清潔氣體經由導管96排出該系統。如稍早解釋的，吾人可能想要運用誘導通風扇97來幫助此點的清潔氣體向上運動。在釋放至該煙道98之 前該清潔氣體可在回熱器100中再加熱。此外，吾人可能想要在一或更多排出導管68、84、96(如第1a及1b圖所示)及407(如第12b圖所示)中加入一加熱器以控制進入分別氣體力學反應器72、85(如第1b圖所示)及404(如第12b圖所示)的氣流溫度。從該煙道凝結液回收的水係透過連至水處理設備110的管線108來凝結以供後繼再利用。
綜合回收及副產物再製利用系統
現在參照第9圖，來自用於硫氧化物去除的第二氣體力學反應器72及第二氣體聚結器76的排出液體78首先通過一預濾器188以供經水或鹼金屬氯化物溶液190清洗而去除不溶性材料。經去除的不溶性材料及含有水及鉀鹼的清洗溶液接著經由管線193進入金屬分離及回收單元34(參見第8圖)。然後使經過濾的用過的藥劑液體192在進入再循環混合槽140之前經由管線205通往硒去除步驟。在該混合槽140中，來自該蒸發器-結晶器132的鹼金屬碳酸鹽返回溶液136以及該鹼金屬氫氧化物補給供入流138及水162係接著加入以產生再循環液體74，該再循環液體74接著返回該第二階段(二氧化硫)氣體力學反應器72以捕捉額外的氣態污染物。
在步驟188中過濾用過的溶液78(來自用於硫氧化物去除的氣體力學反應器72及氣體聚結器76)接著使該液體192通入離子交換除礦物質樹脂床198以供選擇性去除呈硒離子形式的硒。一部分或全部硒可經由該離子交換除礦物質樹脂床198的離子選擇性去除而移除。其餘的溶液根據所需或所想的硒去除 透過液體旁分流200來配置，同時在去除硒之後使該經清潔且除礦物質的溶液205返回該混合槽140。該硒係經由額外的離子交換除礦物質步驟201與硫酸鹽離子分離，然後送到硒回收步驟202。該離子交換除礦物質樹脂床201係由於添加再生劑溶液203的結果而再生，而該經清潔的離子交換除礦物質樹脂199接著返回樹脂床198以便於完成該循環再生步驟之後節約的再利用。
接著傳遞由該離子交換除礦物質樹脂再生201所產生的硒溶液204以供處理或至進一步的化學回收步驟202。若欲於合格設施中處置該用過的硒溶液，該用過的硒溶液可被蒸發而且利用石灰或其他材料固化而且置於金屬罐中。此替代例為經由蒸發取得富含硒及部分濃縮物的用過的溶液接著回收該硒以供後繼再利用於電氣或電子零件或太陽能光電伏特電池的製造或用於其他節約的用途。其可能需要將硒轉化為碳化物或氧化物，或純元素形式以促成其回收及再利用於製成例如電氣及電子工業零件的可用產品。
現在參照第1b及8圖所示的化學金屬回收及補給化學再生程序34。該經過濾的洗流193(來自該硒去除預濾器單元188)及經過濾的洗流194(來自該固體預濾器93)係合併為過濾器洗流195，使其與該富含金屬的液流70合在一起。先過濾31該液流70、195以去除不可溶性粒子然後通過活性碳吸附床33以供去除任何殘餘的元素汞及有機物。
以鹼金屬氯化物溶液164作為該預濾單元31的洗劑而且該清洗流出液165接著通往離心分離器39以供固體去除。該液 流接著通過沈澱單元37，其中來自該混合槽130的鹼金屬硫酸鹽化合物131及水162(參見第1a圖)係加入使該可溶性氯化汞化合物以硫酸汞133的形態沈澱。該液流接著離心39以去除該硫酸汞及其他不可溶性固體，然後進行水清220，然後進行酸萃取222，而且行至鹼性萃取224系統(參見第1a圖)。來自該離心分離器39的可溶性液體為再生的鹼金屬氯化物118，其係再循環至該化學回收系統的入口以供再生該鹼金屬氫氧化物溶液。
現在參照第1b圖所示的二氧化硫化學再生程序。該二氧化硫化學回收系統運用熱脫二氧化碳單元124，其中該不安定的鹼金屬重碳酸鹽係轉化為安定的鹼金屬碳酸鹽化合物。二氧化碳氣體127，由水蒸氣加熱128釋放出來，接著在該水蒸氣凝結之後以純二氧化碳氣體的排放。再者，一部分留在溶液中未釋放的二氧化碳可經過該脫二氧化碳單元的操作經由管線159再循環以提高呈有價值副產物形態的二氧化碳氣體最終產率。在脫二氧化碳之後，該二氧化硫回收系統運用利用過氧化氫18(旁分進入管線146)及空氣125的氧化步驟126將該不安定的鹼金屬亞硫酸鹽化合物氧化成安定的金屬硫酸鹽化合物。接著使來自該脫二氧化碳步驟之含鹼金屬硫酸鹽及碳酸鹽之經氧化且脫二氧化碳的液體溶液通往蒸發-結晶化單元132被濃縮至足以去除呈固體134形態的鹼金屬硫酸鹽化合物的固體程度。其餘的鹼金屬碳酸鹽溶液136、水162及鹼金屬氫氧化物138係節約地再循環而且當作補給化學藥品添加，之後再通過混合槽140。接著使這些構成成分返回該氣體力學反應器72以從該煙道氣流10 透過一系列多重再循環步驟經由管線74去除額外的二氧化硫。
現在參照第1b圖所示的相關氮氧化物化學-再生程序。該氮氧化物化學回收系統類似於用於二氧化硫去除的系統。利用水或鹼金屬氯化物清洗溶液190使從該氮氧化物氣體力學反應器系統85、88去除的液體溶液92通過預濾器單元93，然後經過混合槽142。該引入供入清洗溶液190經過管線194及195通往該金屬分離及回收單元34。來自該混合槽142的液體92接著通過管線143到氧化步驟144，主要地利用過氧化氫溶液146，以便將該等鹼金屬亞硝酸鹽轉化為鹼金屬硝酸鹽。該經氧化的液流，其含有該鹼金屬硝酸鹽加上鹼金屬碳酸鹽及重碳酸鹽，係接著通往經由水蒸氣加熱128來分解該鹼金屬重碳酸鹽化合物的熱脫二氧化碳單元148而變成安定的鹼金屬碳酸鹽化合物。
然後去除來自該氮氧化物脫二氧化碳的二氧化碳氣體152而且與來自該二氧化硫脫二氧化碳步驟的二氧化碳排出氣體127合併。再者，一部分留在溶液中未釋放的二氧化碳可透過該脫二氧化碳單元148的操作經由管線149再循環以提供呈有價值副產物形態的二氧化碳氣體的最終產率。該經純化的二氧化碳氣體接著在冷凝器154中除溼而且泵抽到裝置外以便經由注入油田而用於三 級強化採油(tertiary enhanced oil recovery)，或用於其他用途，例如經由物流155用於隔離。此係用於碳管制、捕捉及二氧化碳的利用以形成有價值的副產物的綜合化學系統的一部分，該有價值的副產物包括當作化學藥品或生化柴油的甲醇、乙醇及乙烯。步驟154中去除的水係經由管線109及113被送到水處理廠110使其能接著被處理以供再利用。
含有鹼金屬硝酸鹽及碳酸鹽的脫二氧化碳液體溶液接著經由通過冷凍單元156而被冷卻。此溶液接著通過蒸發-結晶化單元158以供回收呈晶體160形態的鹼金屬硝酸鹽化合物。其餘的鹼金屬碳酸鹽溶液161接著在混合142及經由管線86加水162稀釋之後再循環至該氮氧化物氣體力學反應器85、88。將該鹼金屬氫氧化物供料溶液加入混合槽142當作化學補給物以補償該結晶化步驟158中呈硝酸鹽形態去除的氮氧化物以維持化學回收系統平衡。
加至該二氧化硫及氮氧化物氣體力學反應器72、85、88的鹼金屬氫氧化物溶液138係由電解槽120(參見第1a圖)中的鹼金屬氯化物溶液164的電解製成。該鹼金屬氯化物鹽的電解造成氫166及氯168氣與該鹼金屬氫氧化物溶液138一起形成。該氫氣可接著在裂解單元170中被用於將乙醇轉化為乙烯或在單元172中與氧反應製造過氧化氫，該二者皆為本發明的污染物去除系統的補給化學藥品。該氯氣可與氫反應以製造用於單元174中的金屬萃取的氫氯酸，或在單元176中與乙烯反應製成二氯乙烯，其可接著用於製造氯乙烯單體178，接著該聚氯乙烯塑膠材料180。本發明的再循環及再生化學系統的多重用法係經設計使資源保存及節約再利用最適化以從該煙道氣捕捉到的空氣污染物獲得多種有價值的副產物。
光解自由基以促成痕量金屬及NOx 去除
該光解單元14係經設計以從過氧化氫製造羥基(OH*)及氫過氧基(HO2 *)自由基及從氯氣及二氧化氯氣體製造氯(Cl*)及氯 氧基(ClO*)自由基。在高溫下，該等自由基促成較低價氮氧化物迅速氧化為二氧化氮，然而在較低溫度下這些自由基將有助於硫及氮氧化物與鹼金屬碳酸鹽及重碳酸鹽的反應。在500°至600℃(930°至1,110℉)的高溫下，該等自由基也會促成元素汞、汞蒸氣、重質及痕量金屬(例如鎘、砷、鍺、鈾及鈹)的迅速反應以形成可接著被該氣體力學反應器30捕捉的微粒。在該光解單元內的滯留時間應為至少介於0.1與3.0秒之間。在較低溫度(其至低到120℃或250℉)下，想要的反應可能需要更長的駐留時間才發生。
現在參照第7圖，該光解單元14較佳為包含延長的圓柱形金屬段266及經由多個螺釘271固定至彼的端板268、270。較佳地，該圓柱段266的內表面係拋光或裝備反射面272。石英或玻璃圓柱體274係密封地固定於該端板268、270以便實質上與該段266同中心藉以定義該圓柱段266內的中心空間276及環狀空間278。由泵280加壓經由空氣管線282供應空氣19，其通過該端板268至該環狀空間278。必要的話，適當的空氣噴嘴284可位於該環狀空間278內的空氣管線282。過氧化氫18係以液流的形態提供而且經過該端板268進入該環狀空間278及中心空間276內。一原子化噴嘴286係位於該環狀空間278及中心空間276內該過氧化氫管線的末端以將該過氧化氫原子化。必要的話，可提供多個過氧化氫管線及原子化噴嘴286以更均勻地分散該環狀空間278及中心空間276內的過氧化氫。氯氣168及二氧化氯氣體16係透過通過該端板268的管線56傳遞至該光解單元14。必要的話，可提供一適合的噴嘴288以 分散該環狀空間278內的氯及二氧化氯。當然，必要的話，可提供多個氯及二氧化氯噴嘴。水17係以液流的形態經由通過該端板268且終止於旋流噴嘴(swirl nozzle)292的水管線290提供至該中心空間276。儘管第7圖中顯示兩個此類噴嘴292，但是咸明白可提供額外的噴嘴，必要的話，以改善該液滴的分佈。
多個紫外光燈294係位於該環狀空間278中而且藉由固定於該延長的圓柱段266內表面的環296設置於該環狀空間278內。較佳地，在該環296所形成的孔口中所放置的索環(grommet)297將該紫外光燈294鎖緊。必要的話，可提供石英或玻璃管(未顯示)以保護該紫外光燈以免受四周的氣體影響。電源供應器298提供透過電線300提供電力給該紫外光燈，接著供應空氣的風扇及供應水的泵。操作時，空氣、經原子化的過氧化氫以及氯及二氧化氯氣體的混合物係藉由來自燈294的紫外光進行光解作用以便在環狀空間278中製造羥基、氫過氧基、氯及氯氧基自由基，連同未反應的空氣、過氧化氫、氯及二氧化氯。以類似的方式，該中心空間276中的水及過氧化氫係藉由來自燈294的紫外光進行光解作用以便製造羥基及氫過氧基自由基，及被注入該煙道氣內的未反應的水及過氧化氫。
該光解單元14的中心及環狀空間276、278中所製造的光解產物連同未反應的空氣、水、過氧化氫、氯及二氧化氯係於該光解單元14的出口處合併。自由基產物管線302從該環狀空間278延伸經過該端板270，而自由基產物管線304從該中心空間276延伸經過該端板270。自由基產物管線302及304係合併而形成自由基管線306。管線306供入位於該混合艙311內的加 熱器308。管線306中的自由基流的液態成分係藉由加熱器308蒸發然後與來自導管11經過空氣加熱器309的受熱空氣混合。合併的空氣及自由基流接著經由導管24注射回該鍋爐排出導管26溫度仍高到足以促成化學反應之處。
較佳地，如第1a圖所示，該注入點可介於該空氣預熱器13及節熱器15之間。在一些工廠中，該節熱器可位於該空氣預熱器上游。在此事件中，該注入點較佳為該節熱器的上游以取得較高煙道氣溫度的優點，該較高煙道氣溫度將促成想要的氧化反應發生使得該等污染物接著被轉化為更易於收集的形式。
含有該等自由基羥基、氫過氧基、氯及氯氧基的液體溶液的主要注入點可為該熱氣流在500° to 600℃(930°至1,110℉)的溫度範圍行進之處。較佳地，此點為某些類型煤炭的節熱器，而其他類型的煤炭可為該節熱器的下游。
一氧化氮氧化為二氧化氮主要的部分發生於這些高溫，伴隨元素汞蒸氣轉化為氧化汞氣懸膠。有一些氧化汞可接著在當作主要微粒收集裝置28的下游靜電沈澱器或織物過濾器中去除，其也可扮作用於粒子去除的調節艙。此外，至少一部分一氧化碳可在該空氣加熱器下游在這些提高的溫度下氧化成二氧化碳。還有一部分以燃燒副產物的形態存在的有機物蒸氣及氣懸膠可被轉化為二氧化碳及水蒸氣以完成該氧化程序。
排出該光解單元14，自由基產物管線302及304係合併而形成自由基管線22。用於富含自由基的水性液流22的第二導入點可在處於135°至150℃(275°至300℉)的溫度下的主要微粒去除裝置下游之第一氣體力學反應器30的入口(參見第1a、7、8 圖)。在此位置，將汞蒸氣額外氧化為氧化汞而且轉化為可溶性氯化汞氣懸膠。該等氧化汞粒子可接著藉由與氯化鉀或水溶液的反應在預處理溶液中去除。呈可溶形式之經溶解的氯化汞係接著通往該金屬分離及回收段34，其中添加來自該硫氧化物去除步驟的鹼金屬(鉀)硫酸鹽131使汞呈不可溶性硫酸汞133的形態沈澱。該硫酸汞沈澱物133係接著去除且分離出來而且接著乾燥且置於容器中或經進一步處理以供回收製成可用的副產物。
單獨且替代地，從該光解單元14的中心艙276延伸出來的專用管線23僅分配該羥基及氫過氧基自由基至與該氣體力學反應器72、85及88相關的第三及第四注入點(參見第1a、1b、7、9及10圖)。
用於選定之來自該紫外光光解單元之富含自由基的液體溶液的第三注入點可在用於硫氧化物去除的第二氣體力學反應器72的引入氣流。若吾人所欲為僅添加該羥基及氫過氧基自由基，此步驟可經由使用如上所述的自由基管線23而完成。做此注入主要的理由在於透過為該氣相反應提供充分的滯留時間而促成一氧化氮完全氧化成二氧化氮發生於後繼氮氧化物氣體力學反應器85、88的上游。無論如何，還有一些二氧化硫氣相氧化為三氧化硫的益處也會發生以助於將溶液中的亞硫酸離子轉化為硫酸離子而促進鹼金屬(鉀)硫酸鹽肥料形成，以及免除在此階段的三氧化硫排放。此外，該液相內的羥基自由基留存物也可增進該用過的藥劑溶液中的亞硫酸氧化為硫酸離子以促進結晶化。
用於選定之來自該紫外光光解單元之富含自由基的溶液的第四注入位置可在用於氮氧化物去除的第三及第四氣體力學反應器85、88的入口。若吾人所欲為僅添加該羥基及氫過氧基自由基，此步驟可經由使用如上所述的自由基管線23而完成。此羥基及氫過氧基自由基的添加使其可完成將一氧化氮氧化為二氧化氮以致其可轉化為鹼金屬(鉀)硝酸鹽肥料。此外，多部分的二氧化碳(經由一氧化碳氣體加上該氣流中的有機物蒸氣及氣懸膠的氧化接著該空氣加熱器加上從該鍋爐燃燒區直接進來者形成)可在下游的硫氧化物及氮氧化物氣體力學反應器二者中去除。此係用於碳管制及二氧化碳的利用以形成有價值的副產物的綜合化學系統的一部分，該有價值的副產物包括當作化學藥品或生化柴油的甲醇、乙醇及乙烯。
金屬回收及副產物再製利用系統
現在參照第1a圖，該金屬回收系統116運用三階段水清洗220、利用氫氯酸175的酸萃取222及利用該金屬分離液態流出物流35的鹼金屬(鉀)氫氧化物138的鹼萃取224，該金屬分離液態流出物流夾帶來自第一氣體力學反應器30、32的固體材料，以分離可回收的金屬。
該金屬回收系統231從煤炭燃燒取得飛灰208及底灰206固體流以供處理。此處理的目的在於分離可用的金屬及其他構成成分與煤灰以便再循環而且以有價值的金屬材料形態回收而且去除有潛在毒性的材料以供後繼分離及處理。來自該飛灰208的未回收、無毒性的構成成分210可用於製造水泥，而未回收 的底灰212可當作可用的副產物製成路基材料。
該底及飛灰回收系統231運用三步驟固-液接觸系統以便連續地使用水洗219、氫氯酸萃取112及鹼金屬(鉀)氫氧化物萃取114來處理該飛灰及底部固體流以供金屬去除。將含該灰燼流金屬回收系統231的流出液體216、228、230(分別地，來自該灰洗水系統萃取單元219及氫氯酸萃取步驟112及鹼金屬(鉀)氫氧化物萃取步驟114，含有經溶解的金屬構成成分)接著送至該金屬回收系統232以供分離成個別的金屬構成成分，其可接著在裝置外的金屬熔解精煉廠進一步加工成可用的產物。
該金屬回收系統232由氧化萃取234、硝酸鹽萃取236、碳酸鹽萃取238及有機物萃取240串聯組成的任何或全部四個連續液體萃取步驟構成以供使用易從其他現場的加工流取得的化學溶液將金屬分離為指定的個別構成成分。鋁可直接從該酸性萃取流228以氯化鋁的形態回收以便經由在單元250中利用鹼金屬(鉀)氫氧化物138處理及後繼的乾燥252轉化為氧化鋁。所回收的氧化鋁可接著載運至礬土處理設施，或將氧化鋁加工成鋁金屬的鋁熔爐。鎂可藉由乾燥該流233從該鹼性萃取步驟114及224以氫氧化鎂的形式直接回收而產生固體殘餘物。
此外，鈾可透過類似的兩步驟順序256利用硝酸及硝酸鉀以物流255中的可溶性硝酸鈾的形態從硝酸鹽萃取單元236回收，其係接著經由沈澱利用單元257中的氫氧化鉀轉化而形成不可溶性氫氧化鈾固體258。該氫氧化鈾固體258係接著利用熱乾燥而在單元260中形成氧化鈾261，而液體係經由管線259再循環至該碳酸鹽萃取單元238以供再製利用及再利用。所回收 的氧化鈾係載運至用於轉化為燃料棒的鈾處理設施以便經由複雜的多步驟順序，連續運用研磨、轉化、濃縮及製造，於核反應爐中產生電力。
其他的金屬可透過四階段萃取在單元236中利用過氧化氫氧化溶液18、146及硝酸鹽萃取水溶液160及硝酸溶液229單獨地回收。利用鹼金屬(鉀)碳酸鹽供料流管線139的水溶液處理可導入該碳酸鹽萃取單元238以供進一步去除殘餘的鈾及其他金屬，而且乙醇119或其他反應劑可導入最終的有機物萃取步驟240以供去除其他可以有機錯合物的形態萃取的金屬。從任何或全部相回收的液體可接著透過變化離子交換樹脂或其他步驟來處理以視需要去除其他衍生自煤炭或任何碳氫化合物燃料的金屬。個別的萃取液流可接著進一步經處理以供去除且回收在現場或被載運至其他位置以供熔解或精煉的個別金屬或其他金屬回收操作成各式各樣可用的產物。
在該金屬萃取系統232中，該氧化液體萃取流235離開該氧化單元234並且進入該硝酸鹽萃取單元236。該硝酸鹽液體萃取流237離開該硝酸鹽萃取單元236並且進入該碳酸鹽萃取單元238。該碳酸鹽液體萃取流239離開該碳酸鹽萃取單元238並且進入該有機物萃取單元240。該有機物液體萃取流241離開該有機物萃取單元240並且進入該返回液體處理單元243，其中該等液體係利用鹼金屬(鉀)氯化物164來處理。該返回液體清洗固體215係送去該廢棄固體處理218，而且未被萃取的鉀鹼及其他液體214返回該液體清潔單元213。在單元213中，去除不可溶性固體218而且使該再生鹼金屬(鉀)氫氧化物供料溶液118返回 該混合槽209。來自該混合槽209的液體係送至該電解槽120以供鹼金屬(鉀)氫氧化物製造。因此，本發明的資源保存也藉由節約再利用的化學再生系統內用於金屬回收及電解的溶液的再循環達到。
來自該氧化萃取單元234、該硝酸鹽萃取單元236、該碳酸鹽萃取單元238、該有機物萃取單元240及該返回液體處理單元243的金屬係送至該回收金屬儲存設施244，而且從那裡經由管線242到適合的裝置外金屬熔爐、精煉爐或其他回收廠。
用於資源最適保存的化學藥劑的再循環
經部分清潔的煙道氣流10在該第一氣體力學反應器30的金屬去除步驟之後接著通過第二氣體力學反應器72，其中該二氧化硫及三氧化硫係藉由吸收至再循環的鹼金屬氫氧化物-碳酸鹽-重碳酸鹽溶液74內而去除。該二氧化硫去除在約50°至60℃(120°至140℉)的反應溫度，及全部循環溶液74對補給供料液體138約4.0至5.0的再循環-流動比，以及約2.0至3.0的鹼金屬藥劑對硫氧化物(二氧化物加三氧化物)濃度比，以及約7.0至7.5的液體pH下進行。等大於99.0%的二氧化硫與基本上全部的三氧化硫一起被去除之後，該經清潔的氣流接著持續來到該氮氧化物氣體力學反應器85、88。此外，也藉由此階段從該氣流將介於50與75百分比的二氧化碳與在此整個煙道氣處理程序的第二階段該二氧化硫一起捕捉到該排出藥劑液體系統中。
將用於該等程序且經由為了資源最適保存且經濟而設計的化學產生-再生綜合體所提供的藥劑液流再循環說明於下。來 自該二氧化硫反應器系統的排出液流78含有二氧化硫及三氧化硫去除造成的鹼金屬亞硫酸鹽及重亞硫酸鹽化合物與來自該二氧化碳去除的鹼金屬重碳酸鹽及亞碳酸鹽合在一起的混合物。也可能有非常小量的鹼金屬亞硝酸鹽及硝酸鹽化合物存在於來自該二氧化硫反應器單元72的液流中，該液流也可能從該煙道氣流被去除。此液流行至該脫二氧化碳單元124，其中先釋放而且去除實質部分的二氧化碳氣體127，而一部分留在溶液中未釋放的二氧化碳部分係呈物流159的形態再循環至該脫二氧化碳單元124以增進後繼的二氧化碳釋放及重複的總產率。
再循環液體排出流196係從該混合槽140送達而且供至熱脫二氧化碳單元124以供利用水蒸氣128洗滌。到該脫二氧化碳單元的引入液體含有鹼金屬亞硫酸鹽及重亞硫酸鹽加上硫酸鹽連同碳酸鹽及重碳酸鹽。該液流係利用水蒸氣128加熱升溫至沸騰，該水蒸氣造成該鹼金屬重碳酸鹽分解為鹼金屬碳酸鹽及二氧化碳氣體127。二氧化碳氣體以溼式飽和氣流的形態從該脫二氧化碳單元發出且釋放出來，該溼式飽和氣流通過冷凝器154以去除夾帶的水蒸氣而且以經純化的氣流155的形態從該硫氧化物及氮氧化物回收系統回收，當作本發明用於轉化為一系列可用的副產物的綜合碳管制及二氧化碳捕捉系統的一部分，該可用的副產物可包括甲醇、乙醇及乙烯或其他衍生物。
該脫二氧化碳液流接著通往該氧化單元126，其中該鹼金屬亞硫酸鹽係經由添加空氣125而轉化為鹼金屬硫酸鹽，其中氧與該亞硫酸離子反應以製造呈可溶性鹽類的鹼金屬硫酸鹽。該空氣氧化步驟126也起作用而造成用過的藥劑溶液的部分濃 度經由水的蒸發進入該排放氣流，然後通到大氣。亞硫酸鹽變成硫酸鹽的轉化聯合溶液中的鹼金屬離子也起作用而降低來自該空氣氧化單元的用過的藥劑溶液的pH。從該空氣氧化單元排出的氣體接著大體上呈黏稠漿液的形態通往該蒸發結晶化單元132以供回收該硫酸鹽化合物。
硫酸鉀在水中具有比亞硫酸鉀明顯較低的溶解度，而且在碳酸鉀溶液中具有又更低的溶解度，所以其可經由結晶化輕易地從產物水性媒介中去除。該亞硫酸鹽氧化劑的排放由於實質的水去除及硫酸鉀在該產物水性媒介中的低溶解度以致一般為漿液。該漿液可接著被冷卻而且在蒸發器-結晶器132中去除硫酸鉀134。所回收的硫酸鉀134一般都經離心而且去除以供乾燥245及包裝246為有價值的肥料，而且該產物水性媒介從該離心單元排出。來自該結晶器的產物水性媒介136原則為碳酸鉀，而且也可含有小量硫酸鉀加上任何未氧化的亞硫酸鉀。使該水性母液再循環，其中有一分供流137以預防該藥劑溶液中的非反應性材料過量累積。接著將鹼金屬(鉀)氫氧化物138加入該混合槽140使該再循環產物水性媒介136可補償在該硫酸鉀產物134製造時已經被去除的二氧化硫成分，以維持適當的化學平衡。
從該二氧化硫氣體力學反應器72、76排出的其餘經部分清潔的煙道氣流(包含氮氧化物及其餘的二氧化碳)接著通往該氮氧化物氣體力學反應器85，其可運用第二氣體力學反應器88，經由管線23之經光解的過氧化氫可與pH約9.0至9.5的鹼金屬氫氧化物-碳酸鹽-重碳酸鹽藥劑液體86一起加入該二者 中，藉以去除至多98%的氮氧化物及至多總共90%的餘留二氧化碳。經清潔的氣體(由N2 及O2 、水蒸氣及可能的話痕量難以捕捉的排出物構成)經由導管96冒出來。以化學的方式，事先去除氣體聚結器76中的二氧化硫將實質地降低所需的氧化劑量，及排除去除及回收氮氧化物的期間形成硫酸鉀。製造硝酸鉀產物所需的再循環氫氧化鉀補給化學藥品可從碳酸鉀再循環86，或從該氯化鉀供料流164在該電解槽120中電解製造的氫氧化鉀138添加。
來自該等氮氧化物ADGC反應器單元85、88的用過的液體92行至該氮氧化物回收系統141，其與二氧化硫產物化學回收單元123所運用的類似。過氧化氫溶液146最初係加至該氧化器單元144以促成鹼金屬亞硝酸鹽氧化為硝酸鹽。包含再生或未消耗的過氧化氫、硝酸鉀及亞硝酸鉀、碳酸鉀及重碳酸鉀的產物水性媒介再循環流143通過混合槽142而且再循環至該氧化器單元144入口直到亞硝酸鹽或硝酸鹽的濃度或二者達到足夠的濃度為止。之後，至少一些產物水性媒介進入該副產物回收循環。較佳地，欲進行副產物回收循環的產物水性媒介通過該硝酸鹽轉化步驟，其中加入過氧化氫溶液以將該亞硝酸鹽離子氧化為硝酸鹽晶體為止，該硝酸鹽晶體將產出呈有價值的副產物的硝酸鹽肥料。
在鹼金屬亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽之後該液流接著通往以二氧化硫去除的類似方式使用水蒸氣汽提128的熱脫二氧化碳單元148。溶液中未釋放的二氧化碳經由管線149從該出口再循環使鹼金屬重碳酸鹽形成最大量化，其中該二氧化碳經過該脫 二氧化碳單元再循環以助於將碳酸鹽轉化為重碳酸鹽，由此將pH降至小於約9.0而且藉由未消耗的氧化劑過氧化氫促成亞硝酸鹽氧化為硝酸鹽。產物水性媒介，現在富含硝酸鉀及重碳酸鉀從熱脫二氧化碳148通往冷卻單元156接著到該蒸發器-結晶器158。因此，該重碳酸鹽係藉由在該熱脫二氧化碳單元148中的熱分解轉化為碳酸鹽及二氧化碳氣體。
二氧化碳及水蒸氣接著向上升高而且該經純化的二氧化碳可被回收、乾燥且用於別處。其也可再循環以將該碳酸鉀轉化為重碳酸鹽而且促成亞硝酸鉀氧化為硝酸鹽。加壓的二氧化碳有助於將碳酸鹽轉化為重碳酸鹽而且促成該產物水性媒介中形成碳酸。當該液流中存在碳酸而且不存在碳酸鹽時亞硝酸鉀氧化為硝酸鹽可進行的更快，其暗示該液相中溫和酸性至中性pH將伴隨硝酸鉀的結晶化。
離開該脫二氧化碳單元148的產物水性媒介主要含有硝酸和亞硝酸鉀加上碳酸鉀，而且係經由冷卻單元156冷卻至大約10℃(50℉)，然後行進至硝酸鉀160被結晶化的蒸發器-結晶器158。該硝酸鉀晶體160在離心之後從該液體被去除。然後乾燥247而且包裝248該硝酸鉀。殘餘的鹼性水性媒介流161的第一部分係再循環回到該混合槽142。混合之後，其係與該富含碳酸鹽的水性藥劑媒介溶液86的再循環接在一起，將其再循環至該氮氧化物去除系統的ADGC反應器85、88入口，同時添加氫氧化鉀供料溶液138及水162。一些再循環水性媒介161可摻入分離流137使鈍性固體的濃度減至最小。留在該產物水性媒介流161中的第二部分殘餘亞硝酸鉀可經由可調節閥裝置轉 移，而且經由直接管線以物流145的形態再循環至該氧化單元144內，或與亦供入該氧化單元144而經由管線146添加的氧化劑過氧化氫合在一起，以使該硝酸鹽萃取最大化。
用於二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳、汞及其他金屬的化學再生及回收系統運用一系列用於去除空氣污染物的循環程序。該鹼金屬硫酸鹽及硝酸鹽化合物連同二氧化碳氣體的副產物回收直接與汞化合物及其他金屬構成成分一同從該煙道氣流進行。從該鹼金屬氯化物鹽164的電解製造該鹼金屬氫氧化物溶液138使其可能從相反電極產生氫166及氯168。然後可製造氫氯酸175及二氧化氯氣體16，加上二氯乙烯176及聚氯乙烯180副產物，以及在整個排放控制系統綜合體內當作補給化學藥品的過氧化氫18及乙烯121。若乙烯在進行該煙道氣處理的場所內製造的話，進一步可使鹼金屬氯化物鹽115及乙醇119變成唯一必需以原料供入該系統的方式由外界補給的化學藥品。本發明的再循環及再生化學系統的多重用法係經設計使資源保存及節約再利用最適化以獲得多種有價值的副產物。由此，此係資源全面性保存及所有必需藥劑溶液的總體再生的一個例子。
在本系統中，利用一系列循環再生程序去除個別的空氣污染物而且將彼等轉化為可用的副產物同時將該等補給的化學藥品回收以供再利用。有獨立的循環化學回收程序能處理汞及金屬回收、硫氧化物回收及氮氧化物回收加上氯氣循環成為用於金屬回收的氫氯酸。再者，也產生氫氣以供後繼利用於製造過氧化氫及乙烯氣體作為總體程序的再循環化學藥品。
整個化學補給及回收系統中的循環再生驅動及重要步驟為該鹼金屬氯化物鹽164變成鹼金屬氫氧化物液體溶液138的電解作用120，加上釋放出氫166及氯168氣體，以及對於總體去除程序呈較佳鹼金屬氯化物形態的鉀，因為KCl可進一步用於製造硫酸鉀(K2SO4)134、246及硝酸鉀(KNO3)160、248，二者皆被視為有價值的肥料。補給的氫氧化鉀138在該電解槽120中製造很方便，其中氯化鉀164的濃縮溶液係供至陽極區間，其中在液體中以電解方式將其轉化為氫氧化鉀138，而氫166及氯168以氣流的形態直接在該電解槽120的相反電極端釋放出來。陽離子膜係用於過濾而且製造用於全部後繼程序的多重用途之不含氯化物的氫氧化鉀產物溶液138。
來自該電解槽120的氫氣166可用於製造乙烯121及過氧化氫18。該過氧化氫可由氫加氧在現場製造，或來自空氣分離單元171，或來自外部來源。在過氧化氫在現場製造的情形中，氫氣與空氣反應。較佳地，氫166係全部或部分由該電解槽120供應以製造過氧化氫溶液18、146。該過氧化氫接著利用紫外光20在紫外光光解單元14中光解以製造用於全部後繼程序的多重用途之羥基及氫過氧基自由基。儘管一部分氫會在氫氯酸製造及乙烯裂解時消耗掉，但是有過量的氫存在可能不需要本發明所涉及的化學程序。此過剩的氫可以經純化的氣體或液體的形態萃取且加壓，而且以額外有價值的副產物的形態販售給將粗製油裂解成例如汽油的產品之油品精煉業者，或給使用者用於氫燃料電池或當作運輸工具燃料源。
來自該電解槽120的氯168可有益地用於製造液態氫氯酸 175或二氧化氯氣體16。該氯氣168與氫氣166直接反應以製造用於金屬萃取操作的氫氯酸液體175。該二氧化氯氣體16可用於將一氧化氮氧化為二氧化氮以及從元素汞蒸氣氧化為氯化汞。該電解槽120所製造的氯氣168的主要用途在於使其與由乙醇119所製造的乙烯氣體121反應。再者，該氯氣可經由與乙烯反應製造二氯乙烯(EDC)176，透過氯乙烯單體(VCM)中間物178作為聚氯乙烯(PVC)塑膠180製造的構件，其中必須在各個步驟添加額外的乙烯氣體121，而製造非常有價值的副產物鏈。現在有一個此類副產物的市場，因為彼等為由石化工業所供應之更昂貴許多的原料製成的相同化學藥品的直接替代物。
碳捕捉及管制系統以及氫氣製造
燃燒氣體的二氧化碳(CO2 )含量可在該燃燒氣體體積的約5%至約60%的範圍。現在甚相信二氧化碳明顯造成全球暖化。頃致力於限制二氧化碳釋放到大氣中而且政府規定可能馬上要求進一步的限制。本發明獨自地朝二氧化碳管制設計，因為硫氧化物及氮氧化物化學回收方法的脫二氧化碳步驟將釋放出呈純氣體形態的二氧化碳，其接著可以捕獲氣體的形態回收或加壓成液體。大部分剩餘的碳都以鹼性金屬碳酸鹽的形態出現，其係再循環至該硫及氮氧化物反應器。結合使用鹼-碳酸鹽-重碳酸鹽溶液作為碳含量及碳值的管制工具為本發明新穎的益處。該溶液中有過量的儲存碳值，額外的鹼金屬碳酸鹽及重碳酸鹽就可以製成可販售給使用者的形式或用於轉化為合成燃料(如第11圖所示)。此係用於碳管制、捕捉及利用二氧化碳以形成有價 值的副產物的綜合化學藥品系統的一部分。由此本發明的結果僅痕量的碳氧化物及其他構成成分可能變成難以捕捉而且以排氣的形態逸出煙道。
非常有價值的副產物為二氧化碳氣體，其係藉由在該硫氧化物及氮氧化物化學回收步驟期間利用水蒸氣及熱脫二氧化碳時從鹼金屬(鉀)重碳酸鹽溶液釋放出來而製造。在各個情形中藉由將來自分別硫氧化物及氮氧化物化學回收程序的鹼金屬碳酸鹽-重碳酸鹽的液態再循環流加熱至沸騰的情況從溶液釋放出二氧化碳。在各個物流中的鹼金屬(鉀)重碳酸鹽接著分解以從溶液呈飽和潤溼氣體127、152加上鹼金屬(鉀)碳酸鹽的形態釋放出二氧化碳。該二氧化碳接著通過用於除溼的冷凝器154而且接著以用於三 級強化採油及其他例如增進溫室中的蔬菜生長的應用，或利用光合作用生化藻類以供製造合成或生化柴油(如第10圖所示)。
一般加工操作模式為利用氯化鉀(鉀鹼)作為輸入的化學藥品補給溶液以便能製造當作肥料的有價值的硫酸鉀(K2 SO4 )及硝酸鉀(KNO3 )。
該二氧化碳(CO2 )，其係以經純化的氣體的形態回收，就限制隔離或商業用途而言為具有相當高價值的副產物。一部分經回收的二氧化碳氣體可以注水注入附近的油田以提高岩石孔隙度且降低流體密度而用於三 級強化採油。該二氧化碳注入的結果為該多孔層中的粗製油分子在彼時具有更大的流動空間而且可經由形成更輕易地流動。接著可回收更大量的油，由此導致改善的粗製油產率，提高油田蘊藏量估算，而且延長現存油田 壽命。用二氧化碳作為用於三 級強化採油的試劑，無論同時水蒸氣注入或藉由其本身，就增加潛在能源的油市場而言都具有非常經濟的益處。
該二氧化碳也可單獨或與輸入的空氣同時加入水-無土栽種溫室(hydro-aeroponic greenhouse)以增進例如蔬菜、水果及幼樹的農作物的生產量。然後可使用來自發電廠的電力利用人造光將作物及農業生長季節延長至寒冷氣候以助於來自發電廠的二氧化碳。該二氧化碳副產物也可用於製造乙醇、甲醇、乙烯、合成燃料及其他化學藥品或利用光合作用生長藻類用於製造生化柴油燃料。簡而言之，本發明具有調節而且控制二氧化碳從溶液釋放的能力，其含有實際上全部碳捕捉、碳再利用及碳管制的新穎方法，而且藉以使二氧化碳逸散至大氣中降至最少，而且製造一系列非常有價值的碳衍生副產物。
該氫氣330、166為鹼金屬(鉀)氯化物該原料電解的額外產物。一部分氫氣係經由與氧反應用於過氧化氫(H2 O2 )的製造作為將一氧化氮氧化為二氧化氮的化學藥品以促進二氧化氮去除並且伴隨元素汞結合氯而變成氯化汞。額外部分的氫氣係用於與氯反應而製造從該煤炭的灰萃取液萃取鋁及其他有價值的金屬的氫氯酸(HCl)。另一部分由電解所製造的氫氣與乙醇反應消耗掉而形成乙烯氣體(C2 H4 )，其接著與一部分氯氣結合以製造作為聚氯乙烯塑膠製造構件的二氯乙烯(C2 H4 Cl2 )中間物。再者，可能的話任何其他未使用的氫氣都可接著以未來運輸工具燃料的形態在廠外販售或作為任何附近油精煉廠的裂解及精煉化學試劑或用於其他用途，例如運輸工具燃料。
用於製造其他副產物的替代性鹼金屬藥劑
可能有某些情形該氯化鉀供應可能無法輕易取得，或從本發明實行所產生的鉀為底的肥料副產物可能不適合現存市場的適當量。就此情況來看，可能有利的是電解使用的另一種化學基質代替氯化鉀(鉀鹼)。鉀鹼的另一替代原料為使用氯化鈉鹽(NaCl)，其製造作為工業用化學藥品之較沒價值的硫酸鈉(Na2 SO4 )及硝酸鈉(NaNO3 )。
有時候為了調整或節約的緣故需要在較低成本下的高二氧化碳去除效率，那麼可使用合併鉀及鈉的化學基質，或甚至藉由較不貴且更易取得的鈉為底的鹽來代替用於電解程序的鉀為底的藥劑。
在另一個替代例中，本發明有些氣體力學反應器可利用鉀為底的化學藥品達到硫氧化物及氮氧化物去除，而去除二氧化碳的外加氣體力學反應器階段可利用鈉為底的化學藥品。此安排需要用於不同鹼金屬溶液的獨立電解槽及化學回收系統，其中實現使用雙重鈉-及-鉀為底的原料。該雙重化學藥品為底的安排就多種情況而言增加本發明操作的彈性，尤其是在現存油田中三級強化採油需要大量二氧化碳或是要符合例如"零排放"條件的未來限制標準的情形。
第10圖中顯示實際利用鈉為底的化學回收系統的例子，其係藉由光合作用從藻類製造生化柴油的流程圖。咸了解第10圖補充第1a及1b圖，其中該二氧化硫氣體力學反應器72及氮氧化物氣體力學反應器85、88係利用碳酸鈉-氫氧化物藥劑溶液 來操作。具體參照第10圖，來自第一氣體力學反應器30及氣體聚結器32的煙道氣流10經由導管68進入該第二氣體力學反應器72而且通過該氣體聚結器76，該氣體聚結器76分離包含重碳酸及碳酸鈉溶液及硫氧化物的亞硫酸鹽及硫酸鹽構成成分的液態部分78，與包含二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物、空氣及水蒸氣的氣態部分。
在導管84中來自該氣體聚結器76的其餘煙道氣接著持續向前而且通過第三及第四氮氧化物氣體力學反應器85、88及氣體聚結器90，該氣體聚結器90分離排放氣流的液態及氣態成分。包含碳酸及重碳酸鈉及亞硝酸鹽及硝酸鹽構成成分的液態成分係經由管線92送至該氮氧化物化學回收混合槽142。導管96中包含空氣、水蒸氣及痕量難以捕捉的碳氧化物的排放氣體，若有任何發現的話主要為二氧化碳，係導引至該煙道98作為基本的清潔空氣。
在第10圖中，被要求作為補給化學藥品的氫氧化鈉係藉由電解槽322中的鹽溶液電解作用製造。鹽(NaCl)324及水326與電力327一起輸入該電解槽322。結果，該電解槽322製造氫氧化鈉328、氫氣330及氯氣332。該氫氧化鈉328係傳遞至該等混合槽140、142，而該氫氣330及氯氣332可用於此程序如本文先前描述的任何地方或以副產物的形態販售。接著以該氫氧化鈉作為從該煙道氣流去除二氧化硫及二氧化氮的補給化學藥品。
用過的藥劑液體334可從分別硫氧化物及氮氧化物化學回收系統的混合槽140、142再循環至其與額外的鹽水溶液338混 合的混合槽336內。該鹽水溶液338可由任何便利的來源提供，例如鹽324與水326在槽340中的直接混合物或微鹹水342的局部供應源。來自油田的液態流出廢鹽水344也可在油-水漂浮分離單元346中處理過以從該鹽水344去除油之後作為鹽水替代來源。所回收的油可接著再製以供再利用，而清潔的鹽水可接著藉由光合作用用以製造藻類以致於其可被製成生化柴油燃料。
包含碳酸與重碳酸鈉及氯化鈉的溶液348作為藻塘350的主要供料。為了促成該池塘350中的藻類快速生長，硫酸鈉及硝酸鈉，二者皆由本發明的方法以副產物的形態製造，係直接加至該池塘或，必要的話，至該混合槽336。此外，適當的微生物種子352，例如酵母乳或酵母菌，可加入以促成藻類生長。最後，磷酸(H3 PO4 )354可加入該池塘350。該磷酸354幾乎無法在本發明的方法內取得，因此，必須從商業或其他來源提供。
該池塘350內，施加日光或人造光356將導致光合成反應，其消耗二氧化碳而且製造藻類且釋放氧358。來自該池塘350的過量水360可再循環至該混合槽336或再利用於任何地方111。一部分藻類固體可經由管線363再循環至該藻塘350以促成更迅速的藻類生長。其餘部分的藻類固體362可送至生化柴油精煉單元364以製造生化柴油366，一種有價值的運輸工具燃料。該生化柴油精煉程序為此技藝中眾所周知而且在此不需詳加描述。
藻類可藉由光合成反應製造以形成氧或氫氣及藻類固體。有關呈硫酸鹽化合物形式的硫與硝酸鹽、磷酸鹽及其他養 分同時包括在內的液態供料流，該光合成反應將在日光存在下從二氧化碳與水的反應製造藻類細胞加氧氣。有關含有硝酸鹽、磷酸鹽及其他養分加有機廢棄材料的液態供料流，該光合成反應可製造藻類細胞加氫氣代替硫化合物不存在時在日光存在下的氧。
碳捕捉及製造甲醇、乙醇、生化柴油、乙烯及其衍生物
頃明白，根據本發明當藉由藻類製造來補充時，幾乎所有由發電廠中或其他工業方法的碳氫化合物燃料燃燒所產生的二氧化碳皆被捕捉或消耗掉以致變成有價值的商業副產物，而且不允許逸散至環境，除非是難以捕捉的痕量物。從該煙道氣捕捉到的二氧化碳也可經由與來自氯化鉀(或鈉)電解為氫氧化鉀(或鈉)的氫的反應轉化為乙醇、甲醇或乙烯，該氫氧化鉀(或鈉)係作為來自發電廠或工業工廠煙道氣流的二氧化硫、二氧化氮及二氧化碳的吸收溶液。結果幾乎該二氧化碳的全部餘量都可轉化為可用的副產物化學藥品(甲醇、乙醇、乙烯及其所有衍生物)，其可作為工業化學原料或運輸工具燃料。簡而言之，本發明描述，如下，一種製造碳氫化合物燃料及來自包含二氧化碳、有機物、氫或氯之捕捉到的煙道氣的衍生化學藥品的新穎途徑，該衍生化學藥品係作為該石化工業所供應的原料化學藥品的直接替代物。本發明此種獨特的方法僅藉由施行利用分子表面化學的氣體力學科學及傳統化學才能達到，其給合至今尚無人知道或實現過。
參照第1a、1b及11圖，由二氧化硫及二氧化氮化學回收 系統123及141從發電廠或工業工廠的煙道氣流收集該二氧化碳氣體。將此來自該水蒸氣冷凝器154的合併二氧化碳氣流155引至轉化反應器368的入口，其中來自該電解槽120的氫氣166與蒸氣128一起反應而在根據下列化學反應的合成中形成一氧化碳及水蒸氣：CO2 +H2 → CO+H2O
包含一氧化碳的合成氣370可接著與橫越氧化鉻-氧化鋅觸媒372的氫氣166反應以根據下列化學反應製造液態甲醇374：
藉彼所製造的甲醇374可接著直接作為工業化學藥品或通過加熱單元或裂解爐376以藉由水蒸氣或氣體128及氫氣166(保持還原環境)加熱而根據下列化學反應製造乙烯氣體378：
該乙烯氣體378(其可由甲醇製成)可接著與來自該電解槽120的氯氣168反應以根據下列化學反應在反應器單元176中製造二氯乙烯177：C2 H4 +Cl2 → C2 H4 Cl2 (二氯乙烯)
該二氯乙烯(EDC)177可接著與額外的乙烯氣體121反應以製造氯乙烯單體179，然後進一步與額外的乙烯氣體121反應以製造聚氯乙烯塑膠(PVC)180，而未使用或剩餘的乙烯氣體可送到任何地方而且也可用於製造其他石油化學品。乙烯121、378也可與水111及氫氣166(以維持還原環境)在乙醇合成反應器 380中反應以製造乙醇液體382，其可接著根據下列化學反應用於製造化學藥品或作為運輸工具燃料源：C2 H4 +H2 O → C2 H5 OH (乙醇)
此外，甲醇或乙醇可直接轉化為生化柴油(及燃料原料，例如製造汽油384的成分)，而且可經由通過觸媒386，例如沸石，而獲得幫助。
來自熱燃燒氣體(煙道氣)的空氣的製造
如截至此處的發明內容所證實的，本發明的方法先分離可能存在於氣體力學反應器的熱燃燒氣體之類的金屬(硒以外)及微粒，接著分離彼等以便盡可能最節約地回收或處理。然後，該方法去除硒(若存在的話)以供回收或處理及呈固態鹼金屬硫酸鹽形式的硫氧化物連同一部分以純氣體形態從鹼金屬重碳酸鹽的分解被釋放出來(而且被再製利用且再利用)的二氧化碳。最後，此方法去除呈固態鹼金屬硝酸鹽形式的氮氧化物連同一部分以純氣體形態從鹼金屬重碳酸鹽的分解被釋放出來(而且被再製利用且再利用)的二氧化碳。
從該燃燒氣體去除金屬、微粒、硫氧化物、氮氧化物及二氧化碳之後，該排出氣體包含氧、氮、水蒸氣及，可能的話，痕量的其他難以捕捉的構成成分。因為此組成物基本上為空氣(如普通及普遍了解的)，所以本發明的方法可適當地被定義為從燃燒氣體製造空氣的方法。簡而言之，本發明的方法從髒的煙道氣製造清潔的空氣。
使二氧化碳回收及製造最大量化的方法
儘管本發明的方法截至此處已經描述到應用於碳氫化合物燃料鍋爐，例如用於發電或工業程序共生工廠或海運鍋爐及渦輪引擎操作，但是其也可應用於利用一些修飾使二氧化碳回收及製造最大量化，例如用於都市或工業焚化廠，或用於石油精煉程序逸氣，或用於農業肥料及程序排放氣體(例如碳隔離)，導致全面性煙道氣再捕捉及管制。現在參照第12a及12b圖，其顯示第1a及1b圖所顯示的流程圖的重新排列及修飾。為求清晰及一貫性，在兩組圖形中執行相同或類似功能的零件將藉由相同標誌來識別，在第12a及12b圖上後面加上"A"。
在第12a圖中，以固態廢棄物400供入該鍋爐12A而且，必要的話，輔助燃料402，例如天然氣、油或粉末狀煤炭及空氣19A。當然，該固態之廢棄物不一定用於許多程序中。該熱煙道氣10A通過預熱器13A、導管26A、節熱器15A及主要粒子收集裝置28A。運用紫外光20A的光解單元14A係供入空氣19A、水17A、過氧化氫18A及氯與二氧化氯56A而且製造羥基、氫過氧基、氯及氯氧基自由基，彼等與經加熱的空氣11A一起經由管線24A被傳遞至該導管26A。底灰206A及飛灰208A，分別來自該鍋爐12A及主要粒子收集裝置28A，係傳遞至該金屬回收系統231以供如第1a圖所示的進一步處理。
該熱煙道氣10A透過導管38A離開該主要粒子收集裝置28A而且透過進入導管36A進入該第一階段氣體力學氣體清潔反應器30A。氣體力學反應器30A係藉由水蒸氣47A、空氣或氣體來驅動而且被供應來自管線164A的鹼金屬氯化物溶液，來 自管線22A的羥基、氫過氧基、氯及氯氧基自由基及經由管線56A的氯及二氧化氯氣體。在該反應器30A內，該微粒、金屬及氣懸膠係包封於如前文所述的液滴中。該等液滴係從如前文所述的氣/液分離器32A的氣流分離出來而且經由管線70A離開該氣/液分離器32A，而經部分清潔的氣體透過導管68A離開該氣/液分離器32A而且透過進入導管36A進入第二階段氣體力學氣體清潔反應器72A。
氣體力學反應器72A係藉由水蒸氣47A、空氣或氣體來驅動而且經由管線74A被供應鹼金屬氫氧化物、碳酸鹽-重碳酸鹽溶液，及經由管線23A被供應羥基及氫過氧基自由基。在該反應器72A內，該二氧化硫及一些該煙道氣10A所含的二氧化碳係包封於如前文所述的液態反應產物中，而且該氣/液混合物係傳遞至第二階段氣/液分離器76A。該等液滴係從如前文所述的氣/液分離器76A的氣流分離出來而且經由管線78A離開該氣/液分離器76A，而經部分清潔的氣體透過導管84A離開該氣/液分離器76A而且透過進入導管36A進入第三階段氣體力學氣體清潔反應器85A。
氣體力學反應器85A係藉由水蒸氣47A、空氣或氣體來驅動。必要的話，額外量的羥基及氫過氧基自由基可透過管線23A供入反應器85A，同時該反應器係經由管線86A被供應鹼金屬氫氧化物、碳酸鹽-重碳酸鹽溶液。在該反應器85A內，該氮氧化物及該煙道氣10A所含的另一部分二氧化碳係包封為如前文所述的反應產物。反應器85A所形成的液滴係從如前文所述的氣/液分離器90A的煙道氣10A分離出來而且經由管線92A離開 該氣/液分離器90A，而經更完整清潔的氣體透過排出導管407離開該氣/液分離器90A。
該鹼金屬氫氧化物、碳酸鹽-重碳酸鹽溶液74A係於約7.0至7.5的pH水準下加入反應器72A，其中其優先與二氧化硫反應，而該鹼金屬氫氧化物、碳酸鹽-重碳酸鹽溶液86A係係於約9.0至9.5的pH水準下加入該反應器85A，其中其優先與氮氧化物反應。由此，該二氧化硫係捕捉到反應器72A中，而該氮氧化物係捕捉到反應器85A中。一部分二氧化碳係以鹼金屬碳酸鹽-重碳酸鹽溶液的形式被捕捉到各個反應器中。
排出導管407中經更完全清潔的煙道氣透過進入導管36A進入第四階段氣體力學氣體清潔反應器404。氣體力學反應器404的設計及操作與如前文所述的反應器30A、72A及85A類似。其係經由水蒸氣47A、空氣或氣體來驅動而且經供入鹼金屬氫氧化物碳酸鹽-重碳酸鹽溶液408。在該反應器404內其餘的二氧化碳以及任何痕量的二氧化硫及氮氧化物係於約10.0至11.0的pH下呈碳酸鹽-重碳酸鹽、亞硫酸鹽及硝酸鹽以液態的形式被捕捉而且在氣/液氣體聚結分離器406中分離。該經清潔的氣體透過導管96A離開該氣體聚結分離器406，通過藉由水蒸氣128A來加熱的視需要的預熱器100A，及視需要的誘導通風扇97A而且進入煙道98A。如前文所述處理而且再利用從該煙道98A回收的水108A。
用於第12a及12b圖的化學產生-再生系統與第1a及1b圖中運用的類似。首先，在鹼金屬氯化物混合槽209A中混合鹼金屬氯化物鹽供料溶液115A(較佳為鉀鹼或氯化鉀)及水17A以形 成鹼金屬氯化物供料溶液164A。一部分鹼金屬氯化物溶液164A係引至該鹼金屬氯化物電解槽120A，其中該鹼金屬氫氧化物138A與氫氣166A及氯氣168A一起形成。如第1a及1b圖所示，使用氫氣166A及氯氣168A，連同來自空氣分離設備171的氧，以形成該程序的不同點所需的過氧化氫18A、氫氯酸175A及二氧化氯16A及56A。
該鹼金屬氯化物溶液164A係傳遞至反應器30A，同時使來自氣/液氣體聚結分離器32A的用過的液體70A返回第1a圖所示的金屬回收-再生系統34。
該鹼金屬氫氧化物溶液138A亦係傳遞至混合槽410、412及414。包含該鹼金屬氫氧化物以及鹼金屬亞硫酸鹽、亞硝酸鹽及碳酸鹽-重碳酸鹽的再循環溶液74A係從混合槽412循環至該反應器72A，同時使該用過的溶液在通過該過濾器418之後返回該混合槽412。透過管線416抽出該混合槽412中的一部分溶液而且繼起地通過熱脫二氧化碳裝置420、氧化器422及蒸發器-結晶化器426。該液態流出物428係再循環至該混合槽412，而分供流429係用於將鈍性固體的濃度減至最低。在該熱脫二氧化碳裝置420中，水蒸氣128A係用於將重碳酸鹽轉變為碳酸鹽而且釋出飽和的二氧化碳氣體430。如第12b圖所示，該飽和的二氧化碳氣體430可經由使冷凝器462中所含的水凝結而純化。在該氧化反應器422中，過氧化氫146A係用於將該鹼金屬亞硫酸鹽及亞硝酸鹽轉化為鹼金屬硫酸鹽及硝酸鹽。之後，該溶液係利用水蒸氣128A予以蒸發而且在該蒸發器-結晶器426中結晶化。該蒸發器-結晶器426的輸出物為鹼金屬硫酸鹽晶體 432，如第1b圖所示其可被乾燥，包裝而且當作肥料販售。
被傳遞至混合槽410的鹼金屬氫氧化物138A係以物流86A的形態供入反應器85A，同時使來自該氣/液氣體聚結分離器90A的用過的溶液在通過過濾器450之後經由管線92A返回該混合槽410。在混合槽410中的一部分溶液係透過管線452抽出，然後繼起地通過氧化器454、熱脫二氧化碳裝置456、冷卻器458及蒸發器-結晶化器460。水蒸氣128A係供應至該熱脫二氧化碳裝置456以釋出飽和的二氧化碳氣體430。過氧化氫146A係供應至氧化器454而且水蒸氣128A係供應至該蒸發器-結晶化器460以製造鹼金屬硝酸鹽晶體434，如第1b圖所示其可被乾燥，包裝而且當作肥料販售。使來自該蒸發器-結晶化器460的流出液流經由管線464返回混合槽410，同時鈍性固體係透過分供流466去除以避免不想要的累積。
被傳遞至混合槽414的鹼金屬氫氧化物138A係以物流408的形態供入反應器404，同時使來自該氣/液氣體聚結分離器406的用過的溶液經由返回管線436及過濾器440返回該混合槽414。在混合槽414中的一部分溶液係透過管線438抽出，通過被供應氫氯酸175A的酸化反應器470而且從那裡到熱脫二氧化碳裝置442，其中其係藉由水蒸氣128A予以加熱以釋出飽和的二氧化碳氣體430。該氫氯酸175A係加入該酸化反應器470與管線438所供入的鹼金屬碳酸鹽-重碳酸鹽溶液反應以便有利於耗費較安定的碳酸離子而形成較不具化學安定性的重碳酸離子，所以會發生從液相優先釋放二氧化碳氣體。該飽和的二氧化碳氣體430可藉由冷凝器462中的凝結而純化。該流出液流 446係再循環至混合槽414同時運用分供流448使鈍性固體的濃度降至最低。
頃明白第12a及12b圖所示的系統為本發明綜合碳管制系統應用於控制工業程序產生污染的問題的另一個例子。明確地說，源於本發明之經純化的二氧化碳可用於製造如第10及11圖所示的燃料、在油田中的三級採油及作為商業的終端產物。
用於燃燒高鈉碳氫化合物燃料，例如褐煤及其他低級煤炭的解決方法
高鈉含量煤炭，例如來自北達科塔、德州及其他地區的褐煤的燃燒由於灰分殘留物中有提高的鈉濃度存在，將會造成相當多操作的問題。利用褐煤時灰分中具有提高的鈉濃度會造成的操作問題可包括鍋爐積垢及阻塞，或具有降低熱係數的熱傳表面不想要的塗層。此外，由於與該煤炭中的高鈉濃度有關的過低灰分電阻率(滑溜性)，所以會有經由溜過普通用於微粒收集的靜電沈澱器或袋濾式集塵器而逃過捕捉的精細粒子留存物。結果，經常難以在傳統燃燒設備中適當地且有效地燃燒褐煤及其他具有高鈉含量的煤炭。
傳統的褐煤燃燒透過粉末點火進行，其中該煤炭係磨成精細粒子而且藉由懸浮於空氣流中燃燒。結果為存在該灰分中的鈉最初在該煤炭中的有機材料燃燒時熔融，接著再凝而且固化為精細氣體力學粒子，其被夾帶於該煙道氣內而後繼地無可避免地沈積在該爐管或熱傳表面上。經部分熔融的鈉灰分粒子會接著沈積且貼在表面上以致黏著或黏接於表面或其他粒子，而 且難以藉由傳統吹灰操作去除。此外，此精細的鈉灰分粒子會輕易地沈積在而且襯著靜電沈澱器的收集盤，然後由於其低阻抗率而再夾帶於該氣流中，接著以氣體力學的方式逸散至大氣中成為可見的煙流。
緩和上述此褐煤灰分中具有高鈉含量的問題之一方法為利用氣旋點火代替鍋爐中的粉末點火。在氣旋點火的情形中，該煤炭係磨成小但是精細的粒子而且在進入主要第二燃燒艙之前利用空氣在主要圓柱管中燃燒，而不用磨成精細粉末懸浮物而且利用空氣直接注入該主要燃燒艙。該二步驟氣旋點火程序允許高揮發性煤炭在燃燒之前被蒸發而且使該煤炭中的高鈉含量在燃燒之前預先熔融。因此，氣旋點火允許該揮發性氣體及蒸氣最初且迅速地被燃燒伴隨高熱釋放至該主要燃燒管內，同時固定碳的較慢燃燒主要發生於該第二燃燒艙內。該燃燒管中的高熱釋放速率將仗鈉及其煤灰材料熔融。因此，為了較易去除及後繼回收經熔融的排出物可由該鍋爐底部以液態熔渣的形態去除，而非夾帶至如利用粉末狀煤點火的排出煙道氣內。
氣旋點火能以最低的操作難度透過在有限的圓柱管中高溫預燃燒伴隨離心空氣混合而有效地燃燒具有高鈉灰分含量的高揮發性褐煤。氣旋點火能迅速燃燒該褐煤中的揮發性輕質有機化合物同時將水分迅速蒸發為水蒸氣而且使該灰分熔融為經熔解的液流而從該鍋爐底部予以去除。結果，進入下游粒子收集裝置的煙道氣流中的飛灰留存物明顯減少，藉以降低其總體工作量及維護。
無論如何，與該主要燃燒管中的褐煤氣旋點火相關的高溫 也會造成顯著量的氮氧化物產生，其比同等的粉末狀煤炭點火的排放量大許多。這些與褐煤及其他低級煤炭的傳統氣旋點火相關的固有較高氮氧化物排放導致其幾乎被規範當區所禁止以抑制視為環境保護一部分的氮氧化物污染產生。另一方面，本發明用於氮氧化物消除的革新方法能使氣旋點火化為用於燃燒高鈉及高揮發物含量褐煤及其他低級煤炭伴隨最少量操作問題的適合且理想的技術。本發明有效地去除且消除先前排放的氮氧化物污染，而且其有效地以大約近乎完全回收可取得的氮化合物那麼大的量將彼等轉化為可用的硝酸鉀肥料副產物。後續應該沒有從該煙囪排放之可偵測到的有害NOX 。因此，使用習知的氣旋點火方法而且使其優於傳統粉末狀煤炭點火為一種新穎而且互補的解決方法。
已經運用的術語及措辭係作為描述的用語而非限制而且在使用此等術語及措辭時並無意排除任何所顯示且描述的特徵的等效物或其部分，而且咸明白不同的修飾都可在本發明所請求的範圍以內。
儘管並不想受到任何理論所束縛，但還是在附錄2中提供所涉及的化學反應。
製程化學反應列表 過氧化氫化學反應
過氧化氫形成
H2 O2 +UV光 --------→ 2 OH*
H2 O2 +OH* --------→ HO2 *+H2 O
氮氧化物反應
NO+OH* --------→ HNO2
NO2 +OH* --------→ HNO3
NO+HO2 * --------→ HNO3
NO+HO2 * --------→ NO2 +OH*
2 NO+O2 --------→ 2 NO2
元素汞反應
Hg+2OH* -------→ HgO+H2 O
Hg+HO2 * ------→ HgO+OH*
Hg+2 Cl* --------→ HgCl2
Hg+2 OCl* --------→ Hg(OCl)2
過氧化氫反應
2 NO2 +H2 O --------→ HNO2 +HNO3
2 NO2 +H2 O2 -------→ 2 HNO3
HNO2 +H2 O2 -------→ HNO3 +H2 O
K2 SO3 +H2 O2 -------→ K2 SO4 +H2 O
氯化合物化學反應
氯氣反應
Cl2+UV光 ------→ 2 Cl*
Cl2 +H2 O ------→ HOCl+HCl
Cl2 +NO+H2 O ------→ 2 HCl+NO2
汞化合物反應
Hg+Cl2 -------→ HgCl2
HgO+H2 O -------→ Hg(OH)2
Hg(OH)2 +2 HCl ------→ HgCl2 +2 H2 O
Hg(OH)2 +2 HOCl ------→ Hg(OCl)2 +2 H2 O
Hg(OCl)2 +H2 O ------→ HgCl2 +H2 O2
二氧化氯反應
ClO2+UV光 ------→ 2 ClO*+O*
O2 +Cl2 +2 H2 O2 -------→ 2 ClO2 +2 H2 O
NO+ClO2 +H2 O ------→ HNO3 +HCl
NO2 +ClO2 +H2 O ------→ HNO3 +HCl+O2
Hg(OH)2 +2 HOCl -------→ Hg(OCl)2 +2 H2 O
碳與有機物反應
一氧化碳反應
2 CO+O2 -------→ 2 CO2
CO+2 OH* -------→ CO2 +H2 O
CO+HO2 * ------→ CO2 +OH*
CO+2 HO2 * -----→ CO2 +2 OH*+O*
2 CO+O2 ------→ 2 CO2
CO+O* ------→ CO2
有機化合物反應
[CH]+O2 -------→ CO2 +H2 O
[CH]+OH* ------→ CO2 +H2 O
[CH]+HO2 * -------→ CO+OH*
煙道氣流化學反應
硫氧化物反應
SO2 +H2 O -------→ H2 SO3
H2 SO3 ====H+ +HSO3 - =====2 H++SO3 --2
2 H2 SO3 +O2 --------→ 2 H2 SO4
H2 SO3 +2 KOH -------→ K2 SO3 +2 H2 O
H2 SO4 +2 KOH -------→ K2 SO4 +2 H2 O
氮氧化物反應
2 NO2 +H2 O --------→ HNO2 +HNO3
2 NO2 +H2 O2 --------→ 2 HNO3
HNO2 +H2 O2 --------→ HNO3 +H2 O
HNO2 ===H++NO2 -===HNO2 +KOH===KNO2 +H2 O
二氧化碳反應
CO2 +H2 O --------→ H2 CO3
H2 CO3 ====H+ +HCO3 - ====2 H+ +CO3 --2
H2 CO3 +2 KOH -------→ K2 CO3 +H2 O
H2 CO3 +KOH --------→ KHCO3+H2 O
硫氧化物去除反應
H2 O+SO2 -------→ H2 SO3
H2 O+SO3 -------→ H2 SO4
H2 SO3 +2 KOH -------→ K2 SO3 +H2 O
H2 SO3 +KOH -------→ KHSO3 +H2 O
H2 SO3 +2 K2 CO3 -------→ K2 SO3 +H2 CO3
2 K2 SO3 +O2 -------→ 2 K2 SO4
SO2 +2 KHCO3 -----→ K2 SO3 +2 CO2 +H2 O
SO2 +2 KHCO3 +H2 O2 --------→ K2 SO4 +2 CO2 +2 H2 O
K2 SO3 +H2 O2 -------→ K2 SO4 +H2 O
SO2 +K2 CO3 --------→ K2 SO3 +CO2
2 KHCO3 +熱 --------→ K2 CO3 +CO2 +H2 O
KHSO3 +熱 --------→ 可忽略的反應發生
KHSO3 +KHCO3 -------→ K2 SO3 +CO2 +H2 O
2 K2 SO3 +O2 --------→ 2 K2 SO4
K2 CO3 +O2 --------→ 可忽略的反應發生
氮氧化物去除反應
H2 O+2 NO2 ---------→ HNO2 +HNO3
HNO2 +KOH ---------→ KNO2 +H2 O
HNO3+KOH --------→ KNO3 +H2 O
2 KNO2 +O2 ---------→ 2 KNO3
KNO2 +H2 O2 ---------→ KNO3 +H2 O
2 NO+H2 O2 +2 K2 CO3 ----→ 2 KNO3 +2 KHCO3
NO+H2 O2 +K2 CO3 ---------→ KNO2 +KNO3 +H2 O
2 KHCO3 +熱 ---------→ K2 CO3 +CO2 +H2 O
KHSO3 +KHCO3 --------→ K2 SO3 +CO2 +H2 O
KNO2 +H2 O2 --------→ KNO3 +H2 O
2 HNO2 +K2 CO3 --------→ 2 KNO2 +H2 O+CO2
2 HNO3 +K2 CO3 -------→ 2 KNO3 +H2 O+CO2
金屬去除及回收反應
金屬清洗處理反應
金屬+無機物+水 ----→ 金屬萃取物+不可溶性灰燼
金屬+無機物+HCl ----→ 金屬氯化物+不可溶性灰燼
金屬+無機物+KOH ----→ 金屬氫氧化物+不可溶性灰燼
金屬萃取化學反應
金屬+無機物+H2 O2 ----→ 經氧化的金屬+不可溶性灰燼
金屬+無機物+K2 CO3 ----→ 金屬碳酸鹽+不可溶性灰燼
金屬+無機物+C2 H5 OH ---→ 金屬有機物+不可溶性灰燼
金屬+無機物+KCl ------→ 金屬氯化物+不可溶性灰燼
鋁回收反應
Al2 O3 (固體)+3 H2 O(液體) ------→ 2 Al(OH)3 (在溶液中的沈澱物)
2 Al(OH)3 (鹼)+6 HCl(酸) -------→ 2 AlCl3 (鹽)+3 H2 O(液體)
AlCl3 (鹽)+3 KOH(鹼) -------→ Al(OH)3 (鹼)+3 KCl(鹽)
2 Al(OH)3 +熱 -------→ Al2 O3 (固體)+3 H2 O(蒸氣)
鈾萃取單元
U3 O8+H2 O2 ------→ 3 UO3+H2O
UO3+6 HNO3 ------→ U(NO3)6+3 H2O
U(NO3)6+6 KOH ------→ U(OH)6+6 HNO3
U(OH)6+熱 ------→ UO3+3 H2O
肥料乾燥操作
硫酸鉀
K2 SO4 xH2 O(固體)+熱 -------→ K2 SO4 (晶體)+H2 O(蒸氣)
硝酸鉀
KNO3 xH2 O(固體)+熱 --------→ KNO3 (晶體)+H2 O(蒸氣)
藻類光合作用及生化柴油製造
鹽電解作用
苛性鈉碳化
NaOH+H2 CO3 ----------→ NaHCO3 +H2 O
2 NaOH+H2 CO3 ----------→ Na2 CO3 +2 H2 O
碳酸解離
H2 O+CO2 ===H2 CO3 ===H+ +HCO3 - ===2H+ +CO3 --2
藻類光合作用
生化柴油精煉
運輸工具燃料製造
一氧化碳轉化反應
CO+H2O --------→ CO2 +H2
CO2 +H2 --------→ CO+H2O
甲醇製造反應
乙醇製造反應
C2 H4 +H2 O --------→ C2 H5 OH (乙醇)
氫產生反應
4‧‧‧加至鍋爐的煤炭燃料
6‧‧‧液態紫外線光分解段
8‧‧‧氣態紫外線光分解段
9‧‧‧氯及氯氧基游離基
10‧‧‧熱煙道氣流
11‧‧‧供入游離基混合艙的空氣導管
12‧‧‧鍋爐(以煤炭為燃料)
13‧‧‧空氣預熱器交換器
14‧‧‧紫外線光分解單元
15‧‧‧節熱器熱交換器
16‧‧‧二氧化氯氣流
17‧‧‧水液流
18‧‧‧過氧化氫液流
19‧‧‧周遭的空氣源
20‧‧‧紫外線
22‧‧‧連至初階段ADGC反應器的氯、氯氧基、羥基及氫過氧游離基供入管線
23‧‧‧連至後階段ADGC反應器的羥基及氫過氧游離基供入管線
24‧‧‧含有與來自光分解單元的游離基流混合的熱空氣之導管
26‧‧‧鍋爐排出導管
28‧‧‧主要粒子收集裝置(通常稱為ESP)
30‧‧‧第一階段氣體力學氣體清潔(ADGC)反應器(或金屬清潔ADGC反應器)
31‧‧‧金屬分離前置過濾器
32‧‧‧第一氣體聚結器分離器
33‧‧‧活性碳吸附器
34‧‧‧金屬分離及回收/再生處理單元
35‧‧‧金屬分離單元流出液
36‧‧‧氣體力學氣體清潔反應器進入導管
37‧‧‧化學沈澱單元
38‧‧‧粒子收集裝置排出導管
39‧‧‧多階段離心分離器
40‧‧‧混合/反應艙
42‧‧‧次音速噴嘴
43‧‧‧與超音速噴嘴相關聯的歧管
44‧‧‧超音速噴嘴
45‧‧‧用於超音速噴嘴的噴灑噴嘴
46‧‧‧次音速自由噴射流
47‧‧‧用於ADGC反應器的蒸氣/空氣噴射驅動媒介
48‧‧‧次音速噴嘴喉部
49‧‧‧與次音速噴嘴相關聯的歧管
50‧‧‧次音速自由噴射流
51‧‧‧用於次音速噴嘴的噴灑噴嘴
52‧‧‧混合/反應艙漸減或收歛斷面
54‧‧‧噴嘴孔口
56‧‧‧氯及二氧化氯進入管線
58‧‧‧用於金屬反應器的鹼金屬氯化物進入管線
60‧‧‧連至氣體聚結器的彎接頭
62‧‧‧氣體聚結器斷面漸增部分
64‧‧‧氣體聚結器固定或均勻斷面部分
66‧‧‧氣體力學流動分離機構
67‧‧‧氣體力學流動分離機構(不同形狀)
68‧‧‧第一氣體聚結器排出導管
69‧‧‧位於該氣體聚結器的排出導管處的風扇(視需要的)
70‧‧‧第一氣體聚結器液體排出導管
72‧‧‧第二氣體力學氣體清潔(ADGC)反應器
74‧‧‧用於再回收溶液的鹼金屬氫氧化物碳酸鹽-重碳酸鹽供入管線
76‧‧‧第二氣體聚結器
78‧‧‧第二氣體聚結器液體去除管線
84‧‧‧第二氣體聚結器排出導管
85‧‧‧第三氣體力學氣體清潔(ADGC)反應器(或第一氮氧化物ADGC反應器)
86‧‧‧用於再回收溶液的鹼金屬氫氧化物-碳酸鹽-重碳酸鹽供入管線
88‧‧‧第四氣體力學氣體清潔(ADGC)反應器(或第二氮氧化物ADGC反應器)
90‧‧‧第三氣體聚結器液體去除管線
92‧‧‧第三氣體聚結器液體排除管線
93‧‧‧固體前置過濾單元
96‧‧‧第三氣體聚結器排出導管
97‧‧‧位於所有氣體聚結器之後的下游管線之誘導通風扇
98‧‧‧排出煙囪
100‧‧‧排出煙道氣預熱器
102‧‧‧排出煙道氣除霧器(視需要的)
104‧‧‧排出煙道氣冷凝器(視需要的)
106‧‧‧除霧供水管線(視需要的)
108‧‧‧煙道氣除水管線
109‧‧‧二氧化碳冷凝器液體管線
110‧‧‧凝結水處理設備
111‧‧‧經處理的水去除管線
112‧‧‧灰燼流酸性萃取單元
113‧‧‧CO2 及H2 O冷凝器水及煙道氣水管線(流到水處理設備的引入流)
114‧‧‧灰燼流鹼性萃取單元
115‧‧‧鹼金屬(鉀鹼)鹽供料溶液
116‧‧‧金屬-固體回收系統
117‧‧‧乙醇發酵單元
118‧‧‧再生鹼金屬氯化物供入流
119‧‧‧乙醇液流
120‧‧‧鹼金屬(鉀)氯化物電解槽
121‧‧‧乙烯氣流
122‧‧‧鹼金屬(鉀)氯化物溶液混合槽(備用槽/儲存-視需要的)
123‧‧‧硫氧化物化學回收系統
124‧‧‧硫氧化物熱脫二氧化碳單元
125‧‧‧空氣供應管線
126‧‧‧硫氧化物/亞硫酸鹽/硫酸鹽氧化單元
127‧‧‧硫溶液的二氧化碳氣體通風管線
128‧‧‧蒸氣加熱管線
130‧‧‧鹼金屬硫酸鹽混合槽
131‧‧‧鹼金屬硫酸鹽沈澱溶液
132‧‧‧硫酸鹽蒸發結晶化單元
133‧‧‧硫酸汞沈澱固體流
134‧‧‧鹼金屬(鉀)硫酸鹽
136‧‧‧鹼金屬碳酸鹽返回溶液
137‧‧‧返回溶液分供流
138‧‧‧鹼金屬氫氧化物溶液
139‧‧‧鹼金屬(鉀)碳酸鹽供入流
140‧‧‧來自硫反應器系統的再循環液混合槽
141‧‧‧氮氧化物化學回收系統
142‧‧‧用於來自氮反應器系統用過的液體的混合槽
143‧‧‧氮氧化物回收溶液供入管線
144‧‧‧氮氧化物/亞硝酸鹽/硝酸鹽氧化單元
145‧‧‧鹼金屬亞硝酸鹽/硝酸鹽溶液的再循環產物液媒介
146‧‧‧過氧化氫溶液，管線18的分支
148‧‧‧氮氧化物熱脫二氧化碳單元
149‧‧‧鹼金屬硝酸鹽脫二氧化碳再循環管線
150‧‧‧來自該硫酸鹽蒸發器的水蒸氣排出通風管線
151‧‧‧水蒸氣冷凝器
152‧‧‧來自該硝酸鹽脫二氧化碳單元的二氧化碳氣體通風管線
153‧‧‧來自該硝酸鹽蒸發器的水蒸氣排出管線
154‧‧‧二氧化碳冷凝器
155‧‧‧二氧化碳排出氣流
156‧‧‧冷凍冷卻單元
157‧‧‧水蒸氣冷凝器液態凝結物管線
158‧‧‧硝酸鹽蒸發結晶化單元
159‧‧‧鹼金屬硫酸鹽脫二氧化碳再循環管線
160‧‧‧鹼金屬(鉀)硝酸鹽
161‧‧‧來自硝酸鹽系統的返回鹼金屬碳酸鹽溶液
162‧‧‧水管線
163‧‧‧製程熱輸入
164‧‧‧鹼金屬氯化物供料溶液
165‧‧‧流出清洗液
166‧‧‧氫氣管線
168‧‧‧氯氣管線
170‧‧‧乙烯裂解單元
171‧‧‧空氣分離設備
172‧‧‧過氧化氫產生單元
174‧‧‧氫氯酸製造單元
175‧‧‧氫氯酸液流
176‧‧‧二氯乙烯製造單元
177‧‧‧二氯乙烯產物流
178‧‧‧氯乙烯製造單元
179‧‧‧氯乙烯單體產物流
180‧‧‧聚氯乙烯製造單元
181‧‧‧聚氯乙烯(PVC)產物
184‧‧‧二氧化氯製造單元
186‧‧‧硒去除系統
188‧‧‧硒去除前置過濾單元
190‧‧‧供水或鹼金屬氯化物溶液
192‧‧‧經過濾之用過的藥劑溶液
193‧‧‧連至金屬分離處理單元34之用過的液態供入管線
194‧‧‧來自該氮化合物再循環清洗溶液之用過的液體
195‧‧‧具有金屬氣體聚結器液態流出物的合併金屬前置過濾單再循環清洗溶液
196‧‧‧脫二氧化硫化學回收溶液
198‧‧‧硒離子交換除礦物質床
199‧‧‧清洗及再生離子交換除礦物質樹脂
200‧‧‧液態旁分流
201‧‧‧額外的離子交換除礦物質步驟
202‧‧‧硒回收步驟
203‧‧‧離子交換再生劑溶液
204‧‧‧硒溶液
205‧‧‧從硒離子交換步驟198至混合槽140的排放管線
206‧‧‧底部灰燼流
208‧‧‧飛灰流
209‧‧‧鹼金屬(鉀)溶液混合槽
210‧‧‧未回收的飛灰
212‧‧‧未回收的飛灰
213‧‧‧返回液體清洗單元
214‧‧‧未經萃取的鉀鹼及其他液體
215‧‧‧返回液清洗固體
216‧‧‧灰燼水流出物流
217‧‧‧合併水清洗液
218‧‧‧待處理的廢棄固體
219‧‧‧灰燼水清洗單元
220‧‧‧水清洗單元
222‧‧‧經回收的金屬酸性萃取單元
224‧‧‧經回收的金屬鹼性萃取單元
225‧‧‧經回收的金屬鹼性萃取液
228‧‧‧氫氯酸萃取流出物
229‧‧‧硝酸萃取溶液
230‧‧‧鹼金屬(鉀)氫氧化物萃取流出物
231‧‧‧灰燼流金屬回收系統
232‧‧‧合併流金屬萃取系統
233‧‧‧合併鹼性萃取液(來自#225及#230)
234‧‧‧金屬氧化萃取單元
235‧‧‧氧化萃取液流
236‧‧‧硝酸鹽萃取單元
237‧‧‧硝酸鹽萃取排出液
238‧‧‧金屬碳酸鹽萃取單元
239‧‧‧碳酸鹽萃取液流
240‧‧‧金屬有機物萃取單元
241‧‧‧有機物萃取排出液
242‧‧‧經回收的金屬產物排出流
243‧‧‧返回液處理單元
244‧‧‧經回收的金屬儲存設備
245‧‧‧硫酸鉀驅動單元
246‧‧‧硫酸鉀裝袋單元
247‧‧‧硝酸鉀乾燥單元
248‧‧‧硝酸鉀裝袋單元
249‧‧‧氧化鋁回收系統
250‧‧‧鋁金屬回收系統
251‧‧‧經回收的氫氧化鋁固體
252‧‧‧氫氧化鋁乾燥單元
253‧‧‧經回收的氧化鋁流
255‧‧‧硝酸鹽萃取排出溶液
256‧‧‧氧化鈾回收系統
257‧‧‧氫氧化鈾沈澱單元
258‧‧‧氫氧化鈾排出固體
259‧‧‧流至碳酸鹽萃取供入管線的鈾回收排出液體
260‧‧‧氫氧化鈾乾燥單元
261‧‧‧經回收的氧化鈾固體
262‧‧‧氧化鋁乾燥器排出氣體(至水蒸氣冷凝器#151)
263‧‧‧氧化鈾乾燥器排出氣體(至水蒸氣冷凝器#151)
264‧‧‧合併氧化物層排出氣體(至水蒸氣冷凝器#151)
266‧‧‧延長的圓柱段
268‧‧‧端板-進入端
270‧‧‧端板-離去端
271‧‧‧螺釘
272‧‧‧反應性表面
274‧‧‧石英或玻璃本體
276‧‧‧中心空間
278‧‧‧環狀空間
280‧‧‧空氣泵
282‧‧‧空氣管線
284‧‧‧空氣噴嘴
286‧‧‧H2 O2 原子化器噴嘴
288‧‧‧Cl2 & ClO2 噴嘴
290‧‧‧水管線
292‧‧‧水旋流噴嘴
294‧‧‧紫外光燈
296‧‧‧環
297‧‧‧金屬孔眼
298‧‧‧UV燈電源供應器
300‧‧‧電線
302‧‧‧自由基管線(環狀)
304‧‧‧自由基管線(中心)
306‧‧‧合併自由基管線
308‧‧‧自由基加熱器
309‧‧‧空氣導管加熱器
310‧‧‧氫氧化鈉(硫氧化物系統)
311‧‧‧合併自由基及熱空氣的混合艙
312‧‧‧碳酸及重碳酸鈉
314‧‧‧混合槽(硫氧化物系統)
316‧‧‧氫氧化鈉(氮氧化物系統)
318‧‧‧碳酸及重碳酸鈉
320‧‧‧混合槽(氮氧化物系統)
322‧‧‧電解槽
324‧‧‧鹽(NaCl)
326‧‧‧水
327‧‧‧電力
328‧‧‧氫氧化鈉
330‧‧‧氫氣
332‧‧‧氯氣
334‧‧‧用過的洗滌液
336‧‧‧混合槽
338‧‧‧鹽水溶液
340‧‧‧槽
342‧‧‧微鹹水
344‧‧‧鹽水
346‧‧‧浮油分離單元
348‧‧‧溶液
350‧‧‧藻塘
352‧‧‧微生物種子
354‧‧‧磷酸
356‧‧‧日光或人造光
358‧‧‧氧
360‧‧‧過量水
362‧‧‧藻類固體
363‧‧‧藻類固體再循環管線
364‧‧‧生化柴油或油精煉單元
366‧‧‧生化柴油
368‧‧‧轉化反應器
370‧‧‧一氧化碳
372‧‧‧甲醇合成
374‧‧‧甲醇
376‧‧‧乙烯裂解單元
378‧‧‧乙烯
380‧‧‧乙醇合成反應器
382‧‧‧乙醇
384‧‧‧汽油
386‧‧‧用於合成汽油的觸媒
第12a及12b圖的識別碼
400‧‧‧固態廢棄物
402‧‧‧輔助燃料
404‧‧‧第四階段氣體力學氣體裂解(ADGC)反應器
406‧‧‧第四階段氣體聚結器
407‧‧‧來自氣體聚結器90A的排出導管
408‧‧‧鹼金屬氫氧化物碳酸-重碳酸鹽溶液
410‧‧‧混合槽
412‧‧‧混合槽
414‧‧‧混合槽
416‧‧‧抽出管線
418‧‧‧過濾器
420‧‧‧熱脫二氧化碳器
422‧‧‧氧化器
424‧‧‧冷卻器
426‧‧‧蒸發器-結晶器
428‧‧‧液態流出物
429‧‧‧分供流
430‧‧‧飽和二氧化碳氣體
432‧‧‧鉀(鹼金屬)硫酸鹽
434‧‧‧鉀(鹼金屬)硝酸鹽
436‧‧‧返回管線
438‧‧‧管線
440‧‧‧過濾器
442‧‧‧熱脫二氧化碳器
446‧‧‧流出液流
448‧‧‧分供流
450‧‧‧過濾器
452‧‧‧抽出管線
454‧‧‧氧化器
456‧‧‧熱脫二氧化碳器
458‧‧‧冷卻器
460‧‧‧蒸發器-結晶器
462‧‧‧冷凝器
464‧‧‧管線
466‧‧‧分供流
468‧‧‧過濾器
470‧‧‧酸解反應器
第1a及1b圖顯示該系統的流程圖，藉由彼從碳氫化合物燃料燃燒程序的流出氣體去除且回收微粒、重金屬、二氧化硫、氮氧化物及二氧化碳，及其分別用於副產物回收的再循環化學藥劑產生-再生系統； 第2圖顯示，部分斷面，超音速及次音速噴嘴的排列及相關的混合/反應艙；第3圖顯示，部分斷面，運用多個超音速噴嘴的替代性噴嘴排列；第4圖顯示沿著第3圖的A-A線取得的超音速噴嘴裝配件斷面；第5圖顯示用於水蒸氣或空氣噴射的超音速噴嘴詳細斷面圖；第6圖顯示用於從該煙道氣流分離液體的氣體聚結器詳細斷面圖；第7圖顯示用於從液體及氣體製造自由基的紫外線光解單元；第8圖顯示用於從該煙道氣去除及回收汞的液體處理系統；第9圖顯示用於從該煙道氣去除及回收硒的液體處理系統；第10圖顯示補充至第1a及1b圖系統的流程圖，藉由該系統可由藻類合成及發酵來製造生化柴油燃料油；第11圖顯示補充至第1a及1b圖系統的流程圖，藉由該系統可由氫、氯及二氧化碳來合成甲醇、乙醇、乙烯、二氯乙烯及生化柴油；及第12a及12b圖顯示特別適用於將二氧化碳的回收及製造最大化的的第1a及1b圖系統的變化例流程圖。
圖形的識別碼也列在附錄1中。
4‧‧‧加至鍋爐的煤炭燃料
10‧‧‧熱煙道氣流
11‧‧‧供入游離基混合艙的空氣導管
12‧‧‧鍋爐(以煤炭為燃料)
13‧‧‧空氣預熱器交換器
14‧‧‧紫外線光分解單元
15‧‧‧節熱器熱交換器
16‧‧‧二氧化氯氣流
17‧‧‧水液流
18‧‧‧過氧化氫液流
19‧‧‧周遭的空氣源
20‧‧‧紫外線
22‧‧‧連至初階段ADGC反應器的氯、氯氧基、羥基及氫過氧游離基供入管線
23‧‧‧連至後階段ADGC反應器的羥基及氫過氧游離基供入管線
24‧‧‧含有與來自光分解單元的游離基流混合的熱空氣之導管
26‧‧‧鍋爐排出導管
28‧‧‧主要粒子收集裝置(通常稱為ESP)
30‧‧‧第一階段氣體力學氣體清潔(ADGC)反應器(或金屬清潔ADGC反應器)
31‧‧‧金屬分離前置過濾器
32‧‧‧第一氣體聚結器分離器
33‧‧‧活性碳吸附器
34‧‧‧金屬分離及回收/再生處理單元
35‧‧‧金屬分離單元流出液
36‧‧‧氣體力學氣體清潔反應器進入導管
37‧‧‧化學沈澱單元
38‧‧‧粒子收集裝置排出導管
39‧‧‧多階段離心分離器
40‧‧‧混合/反應艙
42‧‧‧次音速噴嘴
47‧‧‧用於ADGC反應器的蒸氣/空氣噴射驅動媒介
54‧‧‧噴嘴孔口
56‧‧‧氯及二氧化氯進入管線
58‧‧‧用於金屬反應器的鹼金屬氯化物進入管線
60‧‧‧連至氣體聚結器的彎接頭
62‧‧‧氣體聚結器斷面漸增部分
64‧‧‧氣體聚結器固定或均勻斷面部分
68‧‧‧第一氣體聚結器排出導管
70‧‧‧第一氣體聚結器液體排出導管
74‧‧‧用於再回收溶液的鹼金屬氫氧化物碳酸鹽-重碳酸鹽供入管線
78‧‧‧第二氣體聚結器液體去除管線
112‧‧‧灰燼流酸性萃取單元
114‧‧‧灰燼流鹼性萃取單元
115‧‧‧鹼金屬(鉀鹼)鹽供料溶液
116‧‧‧金屬-固體回收系統
117‧‧‧乙醇發酵單元
118‧‧‧再生鹼金屬氯化物供入流
119‧‧‧乙醇液流
120‧‧‧鹼金屬(鉀)氯化物電解槽
121‧‧‧乙烯氣流
128‧‧‧蒸氣加熱管線
130‧‧‧鹼金屬硫酸鹽混合槽
131‧‧‧鹼金屬硫酸鹽沈澱溶液
133‧‧‧硫酸汞沈澱固體流
134‧‧‧鹼金屬(鉀)硫酸鹽
136‧‧‧鹼金屬碳酸鹽返回溶液
137‧‧‧返回溶液分供流
138‧‧‧鹼金屬氫氧化物溶液
139‧‧‧鹼金屬(鉀)碳酸鹽供入流
140‧‧‧來自硫反應器系統的再循環液混合槽
146‧‧‧過氧化氫溶液，管線18的分支
160‧‧‧鹼金屬(鉀)硝酸鹽
162‧‧‧水管線
164‧‧‧鹼金屬氯化物供料溶液
165‧‧‧流出清洗液
166‧‧‧氫氣管線
168‧‧‧氯氣管線
170‧‧‧乙烯裂解單元
171‧‧‧空氣分離設備
172‧‧‧過氧化氫產生單元
174‧‧‧氫氯酸製造單元
175‧‧‧氫氯酸液流
176‧‧‧二氯乙烯製造單元
177‧‧‧二氯乙烯產物流
178‧‧‧氯乙烯製造單元
179‧‧‧氯乙烯單體產物流
180‧‧‧聚氯乙烯製造單元
181‧‧‧聚氯乙烯(PVC)產物
184‧‧‧二氧化氯製造單元
188‧‧‧硒去除前置過濾單元
190‧‧‧供水或鹼金屬氯化物溶液
192‧‧‧經過濾之用過的藥劑溶液
193‧‧‧連至金屬分離處理單元34之用過的液態供入管線
194‧‧‧來自該氮化合物再循環清洗溶液之用過的液體
195‧‧‧具有金屬氣體聚結器液態流出物的合併金屬前置過濾單再循環清洗溶液
196‧‧‧脫二氧化硫化學回收溶液
198‧‧‧硒離子交換除礦物質床
199‧‧‧清洗及再生離子交換除礦物質樹脂
200‧‧‧液態旁分流
202‧‧‧硒回收步驟
203‧‧‧離子交換再生劑溶液
204‧‧‧硒溶液
205‧‧‧從硒離子交換步驟198至混合槽140的排放管線
206‧‧‧底部灰燼流
208‧‧‧飛灰流
209‧‧‧鹼金屬(鉀)溶液混合槽
210‧‧‧未回收的飛灰
212‧‧‧未回收的飛灰
213‧‧‧返回液體清洗單元
214‧‧‧未經萃取的鉀鹼及其他液體
215‧‧‧返回液清洗固體
216‧‧‧灰燼水流出物流
217‧‧‧合併水清洗液
218‧‧‧待處理的廢棄固體
219‧‧‧灰燼水清洗單元
220‧‧‧水清洗單元
222‧‧‧經回收的金屬酸性萃取單元
224‧‧‧經回收的金屬鹼性萃取單元
225‧‧‧經回收的金屬鹼性萃取液
228‧‧‧氫氯酸萃取流出物
229‧‧‧硝酸萃取溶液
230‧‧‧鹼金屬(鉀)氫氧化物萃取流出物
231‧‧‧灰燼流金屬回收系統
232‧‧‧合併流金屬萃取系統
233‧‧‧合併鹼性萃取液(來自#225及#230)
234‧‧‧金屬氧化萃取單元
235‧‧‧氧化萃取液流
236‧‧‧硝酸鹽萃取單元
237‧‧‧硝酸鹽萃取排出液
238‧‧‧金屬碳酸鹽萃取單元
239‧‧‧碳酸鹽萃取液流
240‧‧‧金屬有機物萃取單元
241‧‧‧有機物萃取排出液
242‧‧‧經回收的金屬產物排出流
243‧‧‧返回液處理單元
244‧‧‧經回收的金屬儲存設備
249‧‧‧氧化鋁回收系統
250‧‧‧鋁金屬回收系統
252‧‧‧氫氧化鋁乾燥單元
253‧‧‧經回收的氧化鋁流
255‧‧‧硝酸鹽萃取排出溶液
256‧‧‧氧化鈾回收系統
257‧‧‧氫氧化鈾沈澱單元
258‧‧‧氫氧化鈾排出固體
259‧‧‧流至碳酸鹽萃取供入管線的鈾 回收排出液體
260‧‧‧氫氧化鈾乾燥單元
261‧‧‧經回收的氧化鈾固體
262‧‧‧氧化鋁乾燥器排出氣體(至水蒸氣冷凝器#151)
263‧‧‧氧化鈾乾燥器排出氣體(至水蒸氣冷凝器#151)
264‧‧‧合併氧化物層排出氣體(至水蒸氣冷凝器#151)
302‧‧‧自由基管線(環狀)
304‧‧‧自由基管線(中心)
306‧‧‧合併自由基管線
308‧‧‧自由基加熱器
309‧‧‧空氣導管加熱器
311‧‧‧合併自由基及熱空氣的混合艙

Claims (36)

  1. 一種從燃燒氣體混合物流捕捉及去除二氧化碳氣體、重金屬、微粒、硫的氧化物、氮的氧化物或其混合物之方法，其包含：a)透過第一氣體力學反應器以第一可壓縮流體所形成的第一自由噴射流來驅動該燃燒氣體混合物，該第一自由噴射流內併有第一原子化液滴或蒸氣；b)將該金屬或該微粒封入第一液滴內而且經由擴散、凝結、衝擊、截留或其組合使該第一液滴長成第一較大液滴；c)在第一氣/液分離器中分離該第一較大液滴與該燃燒氣體混合物流以形成第一流出氣體混合物及第一流出液流；d)透過第二氣體力學反應器以第二可壓縮流體所形成的第二自由噴射流來驅動該第一流出氣體混合物，該第二自由噴射流內併有鹼金屬鹼性溶液的第二原子化液滴或蒸氣；e)使該鹼金屬鹼性溶液的第二原子化液滴或蒸氣、該硫的氧化物或該氮的氧化物及該二氧化碳至少一部分反應形成呈第二液滴形態的第一反應產物；f)經由擴散、凝結、衝擊、截留或其組合使該第二液滴長成第二較大液滴；g)在第二氣/液分離器中分離該第二較大液滴與該第一流出氣體混合物以形成第二流出氣體混合物及第二流出液 流；h)透過脫二氧化碳、氧化、汽化、結晶化或其組合處理該第二流出液流，藉以釋放一部分二氧化碳氣體及水蒸氣而且以固體的形態分離出鹼金屬硫酸鹽及硝酸鹽；及i)排放該第二流出氣體混合物。
  2. 一種從燃燒氣體混合物流捕捉及去除二氧化碳氣體、重金屬、微粒、硫的氧化物、氮的氧化物或其混合物之方法，其包含：a)透過第一氣體力學反應器以第一可壓縮流體所形成的第一自由噴射流來驅動該燃燒氣體混合物，該第一自由噴射流內併有第一原子化液滴或蒸氣；b)將該金屬或該微粒封入第一液滴內而且經由擴散、凝結、衝擊、截留或其組合使該第一液滴長成第一較大液滴；c)在第一氣/液分離器中分離該第一較大液滴與該燃燒氣體混合物流以形成第一流出氣體混合物及第一流出液流；d)透過第二氣體力學反應器以第二可壓縮流體所形成的第二自由噴射流來驅動該第一流出氣體混合物，該第二自由噴射流內併有鹼金屬鹼性溶液的第二原子化液滴或蒸氣；e)使該鹼金屬鹼性溶液的第二原子化液滴或蒸氣、該硫的氧化物及該二氧化碳至少一部分反應形成呈第二液滴形態的第一反應產物； f)經由擴散、凝結、衝擊、截留或其組合使該第二液滴長成第二較大液滴；g)在第二氣/液分離器中分離該第二較大液滴與該第一流出氣體混合物以形成第二流出氣體混合物及第二流出液流；h)透過脫二氧化碳、氧化、汽化、結晶化或其組合處理該第二流出液流，藉以釋放第一部分二氧化碳氣體及水蒸氣而且以固體的形態分離出鹼金屬硫酸鹽；i)透過第三氣體力學反應器以第三可壓縮流體所形成的第三自由噴射流來驅動該第二流出氣體混合物，該第三自由噴射流內併有鹼金屬鹼性溶液的第三原子化液滴或蒸氣；j)使該鹼金屬鹼性溶液的第三原子化液滴或蒸氣、該氮的氧化物及該二氧化碳至少一部分反應形成呈第三液滴形態的第二反應產物；k)經由擴散、凝結、衝擊、截留或其組合使該第三液滴長成第三較大液滴；l)在第三氣/液分離器中分離該第三較大液滴與該第二流出氣體混合物以形成第三流出氣體混合物及第三流出液流；m)透過氧化、脫二氧化碳、冷卻、汽化、結晶化或其組合處理該第三液態流出物流，藉以釋放第二部分二氧化碳氣體及水蒸氣而且以固體的形態分離出鹼金屬硝酸鹽；及 n)排放該第三流出氣體混合物。
  3. 一種從熱燃燒氣體混合物流捕捉及去除二氧化碳氣體、重質及痕量金屬、飛灰、大及小微粒、氮及硫的氧化物、一氧化碳、有機化合物或其混合物之方法，其包含：a)加壓該熱燃燒氣體混合物流以得到增壓的熱燃燒氣體混合物流；b)調節增壓的熱燃燒氣體混合物流以去除大微粒及大飛灰粒子而且將彼之溫度降至約250至約400℉的範圍以得到經調節的燃燒氣體混合物流；c)在第一氣體力學反應器中處理該經調節的燃燒氣體混合物流，其中該經調節的燃燒氣體混合物流係透過次音速噴嘴部分經由至少一經供入可壓縮流體的超音速噴嘴所排出的自由噴射流來驅動以便形成超音速自由噴射流，該超音速自由噴射流與該次音速噴嘴聯合充當噴射泵，該超音速自由噴射流併有從與該超音速自由噴射流相關聯的噴嘴所發出之原子化液滴或蒸氣而且接觸該經調節的燃燒氣體混合物流而經由通過該次音速噴嘴進入下游的反應艙形成紊亂的次音速自由噴射流，藉以該重質及痕量金屬及微粒將提供用於包封該重質及痕量金屬的成核點，且該微粒在衝擊、截留、凝結、擴散或其組合的條件下形成液滴，接著藉由衝擊、截留、成核、凝結或其組合使液滴長成第一較大液滴；d)在第一氣/液分離器中以含有該重質及痕量金屬及該微粒的第一液態流出物流的形態從該經調節的燃燒氣體混 合物流去除該第一較大液滴；e)去除該第一較大液滴以供後繼處理或物理及化學回收；f)從該第一氣/液分離器排放包含碳、氮及硫的氧化物之第一流出氣流；g)在用於去除二氧化硫及一部分二氧化碳的第二氣體力學反應器中處理來自該第一氣/液分離器的第一流出氣流，該氣體力學反應器包含一次音速噴嘴，該第一流出氣流係透過該次音速噴嘴部分經由至少一經供入可壓縮流體的超音速噴嘴所排出的自由噴射流來驅動以便形成超音速自由噴射流，該超音速自由噴射流與該次音速噴嘴聯合充當噴射泵，該超音速自由噴射流併有從與該超音速自由噴射流相關聯的噴嘴所發出之鹼金屬鹼性溶液的原子化液滴或蒸氣而且接觸該第一流出氣流而經由通過該次音速噴嘴形成紊亂的次音速自由噴射流進入下游的反應艙，藉以使該二氧化硫、該二氧化碳及該鹼金屬鹼性溶液緊密接觸且反應而產生呈第二液滴形態的反應產物，該第二液滴經由擴散、衝擊、截留、凝結或其組合長成第二較大液滴；h)在第二氣/液分離器中以含有該液態反應產物的第二液態流出物流的形態從該第一流出氣流去除該第二較大液滴；i)藉由過濾來處理該第二液態流出物流，藉由水或金屬氯化物溶液來清洗，該清洗溶液用導管輸送以供後繼處理或物理及化學回收； j)使該經處理的第二液態流出物流通至第一混合槽；k)透過包含脫二氧化碳、氧化、汽化、結晶化或其組合的步驟處理來自該第一混合槽的第二經處理的流出物流第一部分，藉以釋放一部分二氧化碳氣體及水蒸氣而且隨著來自該後繼脫二氧化碳、氧化、汽化、結晶化或其組合處理的流出液流再循環至該第一混合槽而以固體的形態分離出鹼金屬硫酸鹽；l)添加水及鹼金屬鹼性溶液至該第一混合槽；m)使來自該第一混合槽的第二經處理的液態流出物流第二部分循環至該第二氣體力學反應器；n)使來自該二氧化碳及水蒸氣中的水蒸氣凝結而產生二氧化碳氣體；o)從該第二氣/液分離器排放呈包含氮的氧化物及二氧化碳的第二流出氣流的形態之第一流出氣流的其餘部分；p)在用於去除該氮氧化物及額外部分的二氧化碳的第三氣體力學反應器中處理來自該第二氣/液分離器的第二流出氣流，該第三氣體力學反應器包含一次音速噴嘴，該第二流出氣流係透過該次音速噴嘴部分經由經供入可壓縮流體的超音速噴嘴來驅動以便形成超音速自由噴射流，該超音速自由噴射流與該次音速噴嘴聯合充當噴射泵，該超音速自由噴射流併有從與該超音速自由噴射流相關聯的噴嘴所發出之鹼金屬鹼性溶液的原子化液滴或蒸氣而且接觸該第二流出氣流而經由通過該次音速噴嘴形成紊亂的次音速自由噴射流進入下游的反應艙，藉以使該氮氧化物、該 二氧化碳及該鹼金屬鹼性溶液緊密接觸且反應而產生呈第三液滴形態的反應產物，該第三液滴經由擴散、衝擊、截留、凝結或其組合長成第三較大液滴；q)在第三氣/液分離器中以含有該液態反應產物的第三液態流出物流的形態從該第二流出氣流去除該第三較大液滴；r)藉由過濾來處理該第三液態流出物流，藉由水或金屬氯化物溶液來清洗，而且去除該流出清洗液以供後繼處理或物理及化學回收；s)使來自該第三流出物流之經過濾的液態反應產物通至第二混合槽；t)使來自第三流出物流之經過濾的液態流出物第一部分循環至該第三氣體力學反應器；u)透過氧化、脫二氧化碳、冷卻、汽化、結晶化或其組合處理來自該第二混合槽的第三流出物流之經過濾的液態反應產物第二部分，藉以釋放二氧化碳氣體及水蒸氣而且隨著其餘產物液流再循環至該第二混合槽而以固體的形態分離出鹼金屬硝酸鹽；v)添加水及鹼金屬鹼性溶液至該第二混合槽；w)使來自該二氧化碳氣體及水蒸氣中的水蒸氣凝結而產生二氧化碳氣體；及x)排放呈第三流出氣流的形態之第二流出氣流的其餘部分。
  4. 如申請專利範圍第2項之方法，其中步驟(a)中的液滴或 蒸氣包含鹼金屬氯化物溶液。
  5. 如申請專利範圍第2項之方法，其中步驟(d)中的鹼金屬鹼性溶液包含氫氧化鉀及碳酸-重碳酸鉀的溶液，而且步驟(h)中的鹼金屬硫酸鹽包含硫酸鉀。
  6. 如申請專利範圍第2項之方法，其中步驟(i)中的鹼金屬鹼性溶液包含氫氧化鉀及碳酸-重碳酸鉀的溶液，而且步驟(m)中的鹼金屬硝酸鹽包含硝酸鉀。
  7. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該步驟(a)、(d)及(i)中的可壓縮流體包含蒸氣、空氣或氣體。
  8. 如申請專利範圍第2項之方法，其進一步包含在該第一氣體力學反應器之前利用過氧化氫、氯氣、二氧化氯氣體、水或其組合的光解作用所產生的游離基流處理該燃燒氣體混合物流，而且經由步驟(a)中的第一原子化液滴或蒸氣加入該最初游離基的第二流以將汞氧化成汞鹽且將其他痕量金屬氧化成其個別的鹽。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中經由步驟(d)中的第二原子化液滴或蒸氣加入該游離基的第三流以將一氧化碳氣體及有機物蒸氣氧化成二氧化碳氣體及水蒸氣。
  10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中經由步驟(i)中的第三原子化液滴或蒸氣加入該游離基的第四流以將一氧化氮氣體氧化成二氧化氮氣體，一氧化碳氣體氧化成二氧化碳氣體及痕量有機物蒸氣氧化成二氧化碳氣體及水蒸氣。
  11. 如申請專利範圍第2項之方法，其中進一步對該流出液 流進行下列步驟以分離含汞的污染物，其包含：a)從該流出液流去除不溶性粒子而得到含有可溶性含汞的污染物的濾液；b)使該濾液通過一活性碳吸附床以得到經碳處理的濾液；及c)利用可與汞形成不溶性鹽的鹼性溶液使汞鹽從該經碳處理的濾液沈澱出來。
  12. 如申請專利範圍第11項之方法，其進一步包含利用酸性溶液來萃取該不溶性粒子以得到可溶性汞鹽。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，其進一步包含利用可與汞形成不溶性鹽的鹼性溶液來處理該可溶性汞鹽。
  14. 如申請專利範圍第11項之方法，其進一步包含利用鹼性溶液來萃取該不溶性粒子以得到第一群組的金屬的氧化物或氫氧化物。
  15. 如申請專利範圍第11項之方法，其進一步包含利用氧化性溶液來萃取該不溶性粒子以得到第二群組的金屬的氧化產物。
  16. 如申請專利範圍第11項之方法，其進一步包含利用硝酸來萃取該不溶性粒子以得到可溶性鈾化合物，接著利用鹼性溶液來處理該可溶性鈾化合物以得到固態鈾化合物。
  17. 如申請專利範圍第11項之方法，其進一步包含利用碳酸鹽來萃取該不溶性粒子以得到金屬碳酸鹽。
  18. 如申請專利範圍第11項之方法，其進一步包含利用有 機溶劑來萃取該不溶性粒子以得到金屬有機錯合物。
  19. 如申請專利範圍第2項之方法，其進一步包含下列步驟：使來自步驟(h)之經處理的第二流出液流通過第一離子交換除礦物質床以去除硒離子。
  20. 一種根據申請專利範圍第2項製造生化柴油燃料之方法，其中步驟(d)至(i)中的鹼金屬鹼性溶液包含氫氧化鈉及碳酸-重碳酸鈉溶液，步驟(h)中的鹼金屬硫酸鹽包含硫酸鈉，而且步驟(m)中的鹼金屬硝酸鹽包含硝酸鈉，而且該方法進一步包含下列步驟：a)將該第二及第三流出物流的一部分併入一混合槽；b)將鹽水溶液加入該混合槽；c)從該混合槽將該溶液供入一藻塘；d)將微生物種子加入該藻塘；e)利用日光或人造光處理該藻塘以促成藻類固體生長；f)從該藻塘獲取該藻類固體；及g)使該藻類固體發酵以製造生化柴油燃料。
  21. 一種根據申請專利範圍第2項製造乙醇燃料之方法，其中步驟(d)至(i)中的鹼金屬鹼性溶液包含氫氧化鈉及碳酸-重碳酸鈉溶液，步驟(h)中的鹼金屬硫酸鹽包含硫酸鈉，而且步驟(m)中的鹼金屬硝酸鹽包含硝酸鈉，而且該方法進一步包含下列步驟：a)將該第二及第三流出物流的一部分併入一混合槽；b)將鹽水溶液加入該混合槽； c)從該混合槽將該溶液供入一藻塘；d)將微生物種子加入該藻塘；e)利用日光或人造光處理該藻塘以促成藻類固體生長；f)從該藻塘獲取該藻類固體；及g)使該藻類固體發酵以製造乙醇燃料。
  22. 一種根據申請專利範圍第2項從二氧化碳氣體製造甲醇之方法，該方法進一步包含下列步驟：a)使步驟(h)及(m)所釋放的二氧化碳氣體與氫氣及蒸氣在轉化反應器(shift reactor)中反應以製造一氧化碳氣體及水蒸氣；及b)使該一氧化碳氣體與額外的氫在甲醇合成反應器中反應以製造甲醇。
  23. 一種根據申請專利範圍第22項從二氧化碳製造乙烯氣體之方法，該方法進一步包含使該甲醇與熱及氫氣在乙烯裂解單元中反應以形成乙烯氣體的步驟。
  24. 一種根據申請專利範圍第23項從二氧化碳製造乙醇之方法，該方法進一步包含使該乙烯氣體與水及氫在乙醇合成反應器中反應以製造乙醇的步驟。
  25. 一種根據申請專利範圍第23項從二氧化碳氣體製造二氯乙烯之方法，該方法進一步包含使該乙烯氣體與氯氣在反應器中反應以製造二氯乙烯的步驟。
  26. 一種根據申請專利範圍第22項製造汽油之方法，該方法進一步包含使該甲醇在汽油合成反應器中反應以製造 汽油的步驟。
  27. 一種根據申請專利範圍第25項從二氧化碳氣體製造氯乙烯之方法，該方法進一步包含使該二氯乙烯與乙烯氣體反應以製造氯乙烯的步驟。
  28. 一種根據申請專利範圍第27項從二氧化碳氣體製造聚氯乙烯之方法，該方法進一步包含使該氯乙烯與額外的乙烯氣體反應以製造聚氯乙烯的步驟。
  29. 一種從被污染的氣流去除微粒狀污染物及氣態物質且從該被污染的氣流回收想要的副產物之設備，該設備包含：a)一第一氣體力學反應器，其具有：(i)具有一第一排出口的第一引入段；(ii)具有一第一引入端及一第一排出端的第一反應艙，該第一反應艙的第一引入端連至該第一引入段的第一排出口；(iii)連至該第一引入段的第一排出口的第一噴嘴，第一噴嘴具有一第一喉部及於該第一喉部的至少一第一孔口；(iv)至少一位於該第一引入段內的第二噴嘴，其產生可壓縮流體的第一自由噴射流以驅動且產生該被污染的氣流的紊亂混合物而且透過該第一噴嘴來驅動該第一自由噴射流以在該第一反應艙中形成第二自由噴射流；(v)至少一與該第一氣體力學反應器的至少一第二 噴嘴及第一噴嘴中之至少一者相關聯的第一液態原子化或蒸氣噴嘴；b)一第一氣/液分離器，其係連至該第一反應艙的第一排出端以分離該微粒狀污染物與該被污染的氣流而提供第一經分離的氣態物質；c)一第二氣體力學反應器，其係與該第一經分離的氣態物質相連通該第二氣體力學反應器具有：(i)具有一第二排出口的第二引入段；(ii)具有一第二引入端及一第二排出端的第二反應艙，該第二反應艙的第二引入端連至該第二引入段的第二排出口；(iii)連至該第二引入段的第二排出口的第三噴嘴，第三噴嘴具有一第三喉部及於該第三喉部的至少一第三孔口；(iv)至少一位於該第二引入段內的第四噴嘴，其產生可壓縮流體的第三自由噴射流以驅動且產生該第一經分離的氣態物質的紊亂混合物而且透過該第三噴嘴來驅動該第三自由噴射流以在該第二反應艙中形成第四自由噴射流；(v)至少一與該第二氣體力學反應器的至少一第四噴嘴及第三噴嘴中之至少一者相關聯的第二液態原子化或蒸氣噴嘴；及d)一第二氣/液分離器，其係連至該第二反應艙的第二排出端以分離該第一經分離的氣態物質的液態副產物而提 供第二經分離的氣態物質。
  30. 如申請專利範圍第29項之設備，其中該至少一第二噴嘴包含超音速噴嘴。
  31. 如申請專利範圍第29項之設備，其中該可壓縮流體的第一自由噴射流包含蒸氣、空氣或氣體。
  32. 如申請專利範圍第29項之設備，其中該第一氣體力學反應器的第一反應艙含有在其引入端的第一擴大斷面部分。
  33. 如申請專利範圍第29項之設備，其中該至少一第四噴嘴包含超音速噴嘴。
  34. 如申請專利範圍第29項之設備，其中該可壓縮流體的第三自由噴射流包含蒸氣、空氣或氣體。
  35. 如申請專利範圍第29項之設備，其中該第二氣體力學反應器的第二反應艙含有在其引入端的第二擴大斷面部分。
  36. 如申請專利範圍第29項之設備，其進一步包含至少一第三氣體力學反應器及串聯的第三氣/液分離器。
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