JP5758013B2 - 気体汚染物を除去するための方法およびシステム - Google Patents

Description

関連出願とのクロスリファレンス
本願は、２０１１年１月６日に出願された米国特許仮出願第６１／４３０２８０号明細書に対して優先権を主張し、その開示は、本願と矛盾しない程度に、引用によりその全体が本明細書に組み入れられる。

背景
１．発明の分野
開示された主体は、ガス流から気体汚染物を除去するための方法およびシステムに関する。

２．関連技術の説明
ガス浄化のための慣用の工業技術において、Ｈ₂Ｓ、ＣＯ₂および／またはＣＯＳなどの不純物は、煙道ガス、天然ガス、合成ガスなどのガス流またはその他のガス流から、液体洗浄液における、たとえばアミン化合物を含む液体溶液における吸収によって除去される。

使用済み溶液は、その後、通常は流れとの逆流接触により、溶液に存在する不純物を解放するために再生器カラム（"再生器"とも称される）において再生される。再生のために必要とされる蒸気は、通常、再生器カラムの底部の近くに配置されたリボイラにおいて、再生された洗浄液を沸騰させることによって製造される。さらに、再生された洗浄液の再沸騰は、洗浄液に存在する不純物のさらなる解放を提供する。

上述のような慣用の吸収再生プロセスにおいて、再生されかつ再沸騰された洗浄液は、通常、別の吸収サイクルにおいて再利用される。しかしながら、再沸騰された溶液は、１００〜１５０℃の温度を有する。効率的な吸収を可能にするために、アミン化合物に基づく洗浄液は、通常、吸収の別の過程に送られる前に通常は冷却される。冷却は、慣用的に、吸収プロセスからの使用済み洗浄液との熱交換によって達成される。

リボイラによって発生されたエネルギは、再生のためだけに利用されるのではなく、吸収再生プロセスにおける他の位置においても利用される。概して、慣用のガス浄化プロセスのエネルギ要求は、３つのタイプ、すなわち、結合エネルギ、除去エネルギおよび顕熱である。結合エネルギは、不純物と洗浄液との間に形成された化学結合を破壊するために必要とされるのに対し、除去エネルギは、洗浄液から不純物を解放するために必要とされる蒸気の発生のために必要とされる。顕熱は、次いで、再生の前に洗浄液の加熱のために必要とされる。慣用のシステムおよびプロセスにおいて、発生されたエネルギの一部は、たとえば、システム冷却器において損失され、これは、システムにおける特定の位置、たとえば、吸収装置に供給する前に戻り洗浄液を冷却するための、吸収装置入口の近くに配置された冷却器において温度を低下させる。さらに、エネルギは、吸収装置の上部に配置された凝縮器、再生器などにおいて、またプロセスから出る水蒸気の形態で、たいてい、浄化されたＣＯ₂ガスに水蒸気が存在する再生器の上部において損失される。

すなわち、ガス流からの汚染物除去、特に洗浄液の再生は、エネルギ集約的なプロセスである。ガス浄化プロセスの異なる部分におけるエネルギ要求の減少は、潜在的に、システムによって要求される全エネルギを減じる。

概要
ここに例示された態様によれば、ガス流から気体汚染物を除去するために使用される洗浄液を再生するためのシステムであって、このシステムは、第１の加熱された使用済み洗浄液を形成するための、高温の再生された洗浄液と、使用済み洗浄液との間の熱伝達のための第１の熱交換機と、第２の加熱された使用済み洗浄液を形成するための、高温の再生された洗浄液と、第１の熱交換器からの使用済み洗浄液の少なくとも一部との間の熱伝達のための第２の熱交換機と、使用済み洗浄液、第１の加熱された使用済み洗浄液および第２の加熱された使用済み洗浄液を受け取るように配置された再生器と、を備え、第２の加熱された使用済み洗浄液は、第１の加熱された使用済み洗浄液よりも高い温度を有し、第１の加熱された使用済み洗浄液は、使用済み洗浄液よりも高い温度を有する、ガス流から気体汚染物を除去するために使用される洗浄液を再生するためのシステムが提供される。

ここに例示された別の態様によれば、ガス流から気体汚染物を除去する際に使用される洗浄液を再生するための方法であって、この方法は、使用済み洗浄液の第１の部分を再生器へ提供し、第１の熱交換機に使用済み洗浄液の第２の部分を提供し、高温の再生された洗浄液と、使用済み洗浄液の第２の部分との間で熱を伝達し、第１の加熱された使用済み洗浄液を形成し、第１の加熱された使用済み洗浄液の第１の部分を再生器へ提供し、第１の加熱された使用済み洗浄液の第２の部分を、高温の再生された洗浄液と第１の加熱された使用済み洗浄液との間の熱伝達のための第２の熱交換機に提供し、第２の加熱された使用済み洗浄液を形成し、第２の加熱された使用済み洗浄液を再生器へ提供し、再生器へ提供される第２の加熱された使用済み洗浄液は、再生器へ提供される第１の加熱された使用済み洗浄液の温度よりも高い温度を有し、再生器に提供される第１の加熱された使用済み洗浄液は、再生器へ提供される使用済み洗浄液の温度よりも高い温度を有する、ガス流から気体汚染物を除去する際に使用される洗浄液を再生するための方法が提供される。

ここに例示された別の態様によれば、再生器によって消費されるエネルギの量を減じる方法であって、この方法は、使用済み洗浄液を複数の部分に分離させ、使用済み洗浄液の第１の部分を再生器に提供し、使用済み洗浄液は第１の温度（Ｔ１）を有し、使用済み洗浄液の第２の部分を加熱して、第２の温度（Ｔ２）を有する第１の加熱された使用済み洗浄液を形成し、使用済み洗浄液の第３の部分を加熱して、第３の温度（Ｔ３）を有する第２の加熱された使用済み洗浄液を形成し、第１及び第２の加熱された使用済み洗浄液を再熱器に提供し、該再熱器において、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３の温度分布が維持され、これにより、再生器によって消費されるエネルギの量を減じる、再生器によって消費されるエネルギの量を減じる方法が提供される。

上述の特徴およびその他の特徴は、以下の図面および詳細な説明によって例示される。

ここで、典型的な実施の形態である図面を参照し、図面において同じエレメントは同じ符号で示されている。

ガス流から気体汚染物を除去するためのシステムの概略図である。 再生器の概略図である。 ここで説明されるシステムの実証試験に関連したデータを示すグラフである。

詳細な説明
図１は、ガス流１２０から気体汚染物を除去するためのシステム１００を示す。ガス流１２０は、気体汚染物を含むあらゆるガス流であってよく、燃焼源からの煙道ガス流、天然ガス流、合成ガスなどを含むがこれらに限定されない。ガス流１２０に存在する気体汚染物は、ＣＯ₂、Ｈ₂Ｓなどの酸性ガス不純物を含むがこれらに限定されない。

ガス流と洗浄液との接触を可能にするように配置された吸収装置１３０にガス流１２０が導入される。１つの実施の形態では、吸収装置１３０は、固定層カラムである。固定層カラムは、同じ又は異なる充填材料の複数のセクションを有してよい。図１に示したように、吸収装置１３０は、２つの吸収セクション、すなわち上側吸収セクション１３２および下側吸収セクション１３４を有する。吸収装置１３０は、これに関して制限されない。なぜならば、より多くのまたはより少ない吸収セクションが吸収装置に存在してもよいからである。

気体汚染物を含有するガス流１２０が、進入箇所１３１において吸収装置１３０に進入し、吸収装置の長さＬに沿って上方へ移動する。図１に示したように進入箇所１３１は、吸収装置１３０の底部１３３に配置されている。ガス流１２０が吸収装置１３０の長さＬに沿って上方へ移動しながら、ガス流１２０は、吸収セクション１３２，１３４において洗浄液と接触させられる。洗浄液は、通常、ガス流１２０と向流接触するように、吸収装置１３０の長さＬに沿って下方へ移動する。

１つの実施の形態では、洗浄液は、アミンベースの洗浄液である。アミンベースの洗浄液の例は、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、メチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）、ジイソプロピルアミン（ＤＩＰＡ）およびアミノエトキシエタノール（ジグリコールアミン）などのアミン化合物を含むがこれらに限定されない。工業用プラントにおいてもっとも一般的に使用されるアミン化合物は、アルカノールアミンＭＥＡ、ＤＥＡ、ＭＤＥＡおよび促進剤、抑制剤などとの慣用のアミンのいくつかの混合物である。アミンベースの洗浄液は、アンモニア化溶液によるＣＯ₂の補足に伴われる化学反応運動を高めるための促進剤をも有してよい。たとえば、促進剤は、アミン（たとえばピペラジン）または酵素（たとえば炭酸脱水酵素またはその類似体）を含んでよく、これらは、溶液の形態であってよいか、または固体または半固体表面において不動化されていてよい。しかしながら、ここで開示されるシステムおよび方法は、吸収／再生スキームを備えるプロセスに伴われるあらゆる溶液に適用されてよいことが理解される。

洗浄液の少なくとも一部は、ライン１３６を介して吸収装置の上部１３５において吸収装置１３０に導入され、吸収装置の長さＬに沿って下方へ移動し、その際、洗浄液は、吸収セクション１３２，１３４においてガス流１２０と接触する。

吸収装置１３０において、ガス流１２０に存在する二酸化炭素（ＣＯ₂）などの気体汚染物は、洗浄液によって吸収され、これにより、使用済み洗浄液１３８と、汚染物が減じられたガス流１４０とを形成する。使用済み洗浄液１３８は、ガス流１２０から吸収された汚染物を多く含んでいる。

図１に示したように、汚染物が減じられたガス流１４０は、吸収装置１３０の上部１３５から放出される。汚染物が減じられたガス流１４０は、環境中への放出のために煙突に送られる前に、さらなる処理（図示せず）が行われてよい。汚染物が減じられたガス流１４０のさらなる処理は、たとえば粒子除去を含んでよい。

使用済み洗浄液１３８の少なくとも一部は、第１の引出しレベル１３９において吸収装置１３０から引き出され、出ていく。図１は、吸収装置１３０の底部１３３における、すなわち洗浄液の流れに関して下側吸収セクション１３４の下流における第１の引出しレベル１３９を示している。しかしながら、第１の引出しレベルは吸収装置１３０のあらゆる位置に配置されていてよいと考えられる。

第１の引出しレベル１３９において引き出された使用済み洗浄液１３８は、再生器において再生されてよく、再生器において、汚染物は使用済み洗浄液から分離され、吸収装置１３０における再利用のための再生された洗浄液を生じる。

さらに図１を参照すると、第１の引出しレベル１３９において吸収装置１３０から出た後、使用済み洗浄液１３８は、２つの部分、すなわち第１の部分１３８ａと第２の部分１３８ｂとに分離される。１つの実施の形態では、使用済み洗浄液１３８は、２つの等しい部分に分離される。たとえば、使用済み洗浄液１３８の５０％が第１の部分１３８ａを形成するのに対し、使用済み洗浄液１３８の５０％は第２の部分１３８ｂを形成する。しかしながら、別の実施の形態では、使用済み洗浄液１３８は、２つの等しくない部分に分離されることが考えられる。たとえば、使用済み洗浄液１３８の１０％が第１の部分１３８ａを形成するのに対し、使用済み洗浄液の９０％が第２の部分１３８ｂを形成する。特定の実施の形態では、使用済み洗浄液１３８の３０〜６０％が第１の部分１３８ａを形成し、残りの使用済み洗浄液が第２の部分１３８ｂを形成する。

使用済み洗浄液の第１の部分１３８ａは、吸収装置１３０と流体連通した冷却ユニット１４２へ提供される。冷却ユニット１４２において、使用済み洗浄液１３８ａの温度は減じられ、使用済み洗浄液１３８ａは、冷却された使用済み洗浄液１４４として吸収装置１３０へ戻される。冷却された使用済み洗浄液１４４は、第１の再導入レベル１４６において吸収装置１３０へ戻される。冷却された使用済み洗浄液１４４の第１の再導入レベル１４６は、吸収装置１３０における洗浄液の流れに関して、第１の引出しレベル１３９の上流に配置されている。

図１に示したように、吸収装置１３０は、吸収装置１３０における洗浄液の流れに関して、上側吸収セクション１３２の下流でかつ第１の再導入レベル１４６の上流の位置に配置された第２の引出しレベル１４８を有する。ガス流１２０から吸収された汚染物で部分的に飽和させられた使用済み洗浄液１５０は、第２の引出しレベル１４８において吸収装置１３０から引き出され、冷却ユニット１４２へ提供される。使用済み洗浄液１５０は、使用済み洗浄液１３８ａと組み合わされ、冷却ユニット１４２において冷却され、冷却された使用済み洗浄液１４４の一部として吸収装置へ戻される。

使用済み洗浄液１３８ａ，１５０が冷却される温度は、冷却媒体の利用可能性、洗浄液とガス流１２０に存在する汚染物との反応運動、および吸収セクション１３２，１３４において使用される充填材料の特性を含むがこれらに限定されない複数の要因に依存する。１つの実施の形態では、冷却ユニット１４２は、使用済み洗浄液１３８ａ，１５０の温度を約摂氏４０度（４０℃）の温度に減じる。

冷却された使用済み洗浄液１４４は、第１の導入レベル１４６を介して吸収装置１３０に導入され、下流へ流れ、下側吸収セクション１３４を通過し、この下側吸収セクションにおいてガス流１２０と接触する。冷却された使用済み洗浄液１４４がガス流１２０と接触すると、洗浄液が使用済み洗浄液１３８として第１の引出しレベル１３９において引き出される前に、汚染物がガス流から吸収される。このプロセスは反復されてよい。

吸収装置１３０から引き出された使用済み洗浄液の第２の部分１３８ｂは、再生システム１６０に提供される。再生システム１６０は、使用済み洗浄液の再生のために使用済み洗浄液を受け取るように配置された再生器１６２を有する。使用済み洗浄液は、少なくとも３つの部分、すなわち、使用済み洗浄液１４１、第１の加熱された使用済み洗浄液１６４ｂおよび第２の加熱された洗浄液１６６において再生器１６２へ提供される。再生器１６２は、たとえば、固定層カラムまたはトレーを含むカラムなどのカラムであってよい。固定層カラムである場合、再生器１６２は、同じまたは異なる充填材料を有する複数のセクションを有してよい。

再生器１６２は、使用済み洗浄液から気体汚染物を除去または吸収し（「再生する」）、再生された洗浄液１６８および汚染物流１７０を形成する。使用済み洗浄液１４１，１６４ｂ、１６６は、汚染物と洗浄液との間の化学結合を破壊することによって気体汚染物を除去することによって再生される。

汚染物流１７０は、凝縮などのさらなる処理が行われてよいか、または貯蔵設備へ直接に提供されてよい。１つの実施の形態では、使用済み洗浄液１４１，１６４ｂ、１６６は、ＣＯ₂ガス流１７０として再生器１６２において洗浄液から除去されたＣＯ₂を含み、その後、後で使用するために凝縮および貯蔵される。

図１に示したように、吸収装置１３０からの使用済み洗浄液１３８ｂは、２つの部分に分離され、第１の部分１４１は、洗浄液を加熱または冷却することなく再生器１６２へ直接に提供されるのに対し、第２の部分１４３は、熱交換機１７２へ提供される。熱交換機の例は、シェル・アンド・チューブ熱交換機、およびプレート・アンド・フレーム熱交換機を含むがこれらに限定されない。

１つの実施の形態では、使用済み洗浄液１３８ｂは２つの等しい部分に分離される。たとえば、使用済み洗浄液１３８ｂの５０％は、再生器１６２に提供される第１の部分１４１を形成するのに対し、使用済み洗浄液１３８ｂの５０％は、熱交換機１７２へ提供される第２の部分１４３を形成する。しかしながら、別の実施の形態では、使用済み洗浄液１３８ｂが２つの等しくない部分に分離され、たとえば使用済み洗浄液１３８ｂの１０％が、再生器１６２へ提供される第１の部分１４１を形成するのに対し、使用済み洗浄液の９０％が、熱交換機１７２へ提供される第２の部分１４３を形成することが考えられる。特定の実施の形態では、使用済み洗浄液１３８ｂの１〜１０％が、再生器１６２へ提供される第１の部分１４１を形成し、残りの使用済み洗浄液１３８ｂは、熱交換機１７２へ提供される第２の部分１４３を形成する。

再生器１６２へ提供される使用済み洗浄液の第１の部分１４１は、吸収装置１３０から引き出された時点で、使用済み洗浄液１３８の温度と同じかまたはそれよりも低い温度（Ｔ１）を有する。通常、再生器１６２へ提供される使用済み洗浄液１４１の温度は、４０〜６０℃である。

熱交換機１７２へ提供される使用済み洗浄液の第２の部分１４３は、熱エネルギを獲得し、温度が高まり、第１の加熱された使用済み洗浄液１６４を形成する。１つの実施の形態では、図１に示したように、第１の加熱された使用済み洗浄液１６４は、２つの部分１６４ａおよび１６４ｂに分離され、第１の部分１６４ａは、使用済み洗浄液が再生器１６２に進入するところより、再生器における使用済み洗浄液の流れに関して下流の進入箇所において再生器１６２に提供される。使用済み洗浄液の第２の部分１６４ｂは、分離器１７４に提供される。

１つの実施の形態では、第１の加熱された使用済み洗浄液１６４は、２つの等しい部分に分離され、たとえば、第１の加熱された使用済み洗浄液１６４の５０％は、再生器１６２へ提供される第１の部分１６４ａを形成するのに対し、第１の加熱された使用済み洗浄液１６４の５０％は、分離器１７４へ提供される第２の部分１６４ｂを形成する。しかしながら、別の実施の形態では、第１の加熱された使用済み洗浄液１６４は、２つの等しくない部分に分離され、たとえば第１の加熱された使用済み洗浄液１６４の１０％が、再生器１６２へ提供される第１の部分１６４ａを形成するのに対し、第１の加熱された使用済み洗浄液１６４の９０％は、分離器１７４へ提供される第２の部分１６４ｂを形成する。

特定の実施の形態では、第１の加熱された使用済み洗浄液１６４の３０〜６０％が、再生器１６２へ提供される第１の部分１６４ａを形成し、残りは、分離器１７４へ提供される第２の部分１６４ｂを形成する。

再生器１６２へ提供される第１の加熱された使用済み洗浄液１６４ａは、再生器へ提供される使用済み洗浄液１４１の温度よりも高い温度（Ｔ２）を有する。通常、再生器１６２へ提供される第１の加熱された使用済み洗浄液１６４ａの温度（Ｔ２）は、８０℃〜１００℃である。

分離器１７４は、使用済み洗浄液の第２の部分１６４ｂから気体成分（蒸気）１７６を除去し、使用済み洗浄液を熱交換機１７８へ提供する。気体成分１７６は、第１の加熱された使用済み洗浄液１６４ａが再生器に提供されるところに関して下流の進入箇所において再生器１６２へ提供される。熱交換機１７８へ提供される使用済み洗浄液１６４ｂは、そこで加熱され、第２の加熱された使用済み洗浄液１６６を形成する。

別の実施の形態では、図２に示したように、第１の加熱された使用済み洗浄液１６４は、熱交換機１７２を出た後、２つの部分１６４ａおよび１６４ｂに分離される。第１の部分１６４ａは、使用済み洗浄液１４１が再生器に進入するところの下流の進入箇所において再生器１６２へ提供され、第２の部分１６４ｂは、熱交換機１７８へ直接に提供され、熱交換機１７８において加熱されて第２の加熱された使用済み洗浄液１６６を形成する。図２に示した配列は、第１の加熱された使用済み洗浄液１６４から気体成分を除去するための分離器１７４を有さない。この実施の形態では、簡単な作動のため、および効率的な熱エネルギの利用のため、熱交換機１７８の出口は、蒸発点、たとえば溶液の泡立ち点まで加熱されてよい。

図２において、第１の加熱された使用済み洗浄液１６４は、２つの等しい部分に分離されてよく、たとえば、第１の加熱された使用済み洗浄液１６４の５０％は、再生器１６２へ提供される第１の部分１６４ａを形成するのに対し、第１の加熱された使用済み洗浄液１６４の５０％は、熱交換機１７８へ提供される第２の部分１６４ｂを形成する。しかしながら、別の実施の形態では、第１の加熱された使用済み洗浄液１６４は、２つの等しくない部分に分離され、たとえば、第１の加熱された使用済み洗浄液１６４の１０％が、再生器１６２へ提供される第１の部分１６４ａを形成するのに対し、第１の加熱された使用済み洗浄液１６４の９０％は、熱交換機１７８へ提供される第２の部分１６４ｂを形成することが考えられる。特定の実施の形態では、第１の加熱される使用済み溶液１６４の３０〜６０％は、再生器１６２へ提供される第１の部分１６４ａを形成し、残りは、熱交換機１７８へ提供される第２の部分１６４ｂを形成する。

ここで図１および図２の両方を参照すると、第１の加熱された使用済み洗浄液１６４ｂの温度は熱交換機１７８において高められ、これにより、第２の加熱された使用済み洗浄液１６６を形成する。第２の加熱された使用済み洗浄液１６６は再生器１６２へ提供される。再生器１６２へ提供される第２の加熱された洗浄液１６６の温度（Ｔ３）は、再生器に提供される第１の加熱された使用済み洗浄液１６４ａの温度（Ｔ２）よりも高い。第２の加熱された使用済み洗浄液１６６の温度（Ｔ３）は、また、再生器１６２へ提供される使用済み洗浄液１４１の温度（Ｔ１）よりも高い。１つの実施の形態では、第２の加熱された使用済み洗浄液１６６の温度（Ｔ３）は、１１０〜１５０℃である。再生器１６２へ提供される使用済み洗浄液１４１，１６４ａ，１６６の温度分布は、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３である。

第２の加熱された使用済み洗浄液１６６は、第１の加熱された使用済み洗浄液１６４ａおよび使用済み洗浄液１４１が導入されるところよりも下流の進入箇所において再生器１６２へ提供される。

図１および図２に示したように、再生器１６２へ提供される第２の加熱された使用済み洗浄液１６６の温度（Ｔ３）は、再生器へ提供される第１の加熱された使用済み洗浄液１６４ａの温度（Ｔ２）よりも高く、再生器に提供される第１の加熱された使用済み洗浄液の温度は、再生器へ提供される使用済み洗浄液１４１の温度（Ｔ１）よりも高い（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３）。使用済み洗浄液１４１，１６４ａ，１６６の温度分布を維持することは、洗浄液から汚染物を除去するために要求されるエネルギ（「除去エネルギ」）の損失を同時に最小限にすることによって、再生器１６２における熱エネルギの最大限の利用を可能にする。つまり、熱エネルギの最大限の利用は、再生器１６２のエネルギ消費を減じる。

慣用の溶剤ベース気体汚染物捕捉プロセスを行うために要求される再生エネルギは、異なる形式で、すなわち、（１）再生反応を開始するために洗浄液を加熱するために要求されるエネルギ（「顕熱」）、および（２）洗浄液、すなわち溶剤から汚染物を除去するために要求される蒸気エネルギ（「除去エネルギ」）で分配される。

溶剤から汚染物を除去するために必要とされるエネルギの理論的な最小量は、溶剤の結合エネルギに設定される。しかしながら、汚染物を除去するために費やされるエネルギは、有効な熱エネルギ利用によって最小限にすることができる。

再生器１６２に沿った温度分布は、温度が、再生が高められる底部において最も高くなっている。以下の式、すなわち、使用済み洗浄液（Ｔ１）＜第１の加熱された使用済み洗浄液（Ｔ２）＜第２の加熱された使用済み洗浄液（Ｔ３）、を満たす温度分布は、除去エネルギの最小化を促進する。

使用済み洗浄液１４１、第１の加熱された使用済み洗浄液１６４ａおよび第２の加熱された使用済み洗浄液１６６は、上記のように、再生器において再生され、再生された洗浄液１６８を形成する。再生された洗浄液１６８は、再生器１６２の底部１６９から引き出され、リボイラ１８０へ提供される。リボイラ１８０は、（洗浄液の流れに関して）再生器の下流に配置されており、再生された洗浄液を受け取るように配置されている。

リボイラ１８０は再生された洗浄液１６８を沸騰させ、蒸気１８２と、高温の再生された洗浄液１８４とを形成する。蒸気１８２は再生器１６２へ提供され、再生器に存在する使用済み洗浄液１４１，１６４ａ，１６６からの汚染物の除去を促進する。「高温希薄溶液」とも称される高温の再生された洗浄液１８４は、ガス流１２０からの気体汚染物の除去のために吸収装置１３０へ提供される。

高温の再生された洗浄液１８４は、再利用のために吸収装置１３０へ直接に提供されてよい。しかしながら、高温の再生された洗浄液１８４に存在する熱エネルギを利用するために、図１及び図２に示したように、高温の再生された洗浄液は熱交換機１７８へ提供され、そこで、使用済み洗浄液１６４ｂと熱を交換する。したがって、熱交換機１７８を通過した後、高温の再生された洗浄液１８４は、リボイラ１８０から出た後の温度と比較して、低下した温度を有する。

１つの実施の形態では、高温の再生された洗浄液１８４は、熱交換機１７８を通過した後、約１００〜１４０℃の温度を有する。高温の再生された洗浄液１８４で使用済み洗浄液１６４ｂを加熱することは、熱交換機１７８へ提供される別個の加熱媒体の必要性を排除し、これにより、システム１００のコストおよびエネルギ消費を減じる。

熱交換機１７８を通過した後、高温の再生された洗浄液１８４は熱交換機１７２へ提供され、そこで、使用済み洗浄液１４３と熱交換し、第１の加熱された使用済み洗浄液１６４を形成する。したがって、熱交換機１７２を通過した後、高温の再生された洗浄液１８４は、熱交換機１７８を出た後の温度と比較して、低下した温度を有する。１つの実施の形態では、高温の再生された洗浄液１８４は、熱交換機１７２を通過した後、約８０〜１２０℃の温度を有する。

高温の再生された洗浄液１８４と熱交換することによって使用済み洗浄液１４３を加熱することは、熱交換機１７２のための別の加熱媒体を排除し、これにより、システム１００のコストおよびエネルギ消費を減じる。これは、再生プロセスにおける顕熱として高温の再生された洗浄液１８４からの熱エネルギを利用することを可能にする。

熱交換機１７２を通過した後、高温の再生された洗浄液１８４は冷却ユニット１８６へ提供される。冷却ユニット１８６は、熱交換機１７２と吸収装置１３０との間に配置されており、高温の再生された洗浄液１８４を受け取り、この高温の再生された洗浄液１８４の温度を冷却して、冷却された再生された洗浄液１８８を形成するように配置されている。冷却された再生された洗浄液１８８は、約２５〜５０℃の温度を有する。

冷却された再生された洗浄液１８８は、ライン１３６を介して進入箇所において吸収装置１３０に提供される。冷却された再生された洗浄液１８８の進入箇所は、吸収装置１３０の上部１３５に配置されている。冷却された再生された洗浄液１８８はガス流１２０と接触させられ、ガス流１２０から気体汚染物を除去し、これにより、吸収および再生のサイクルを反復する。

高温の再生された洗浄液１８４における熱エネルギを利用し、再生器における前記温度分布を維持することにより、システム１００の全体的なエネルギ消費は、慣用のシステムと比較して減じられる。

実施例１
ここでの説明によるシステムのエネルギ消費を決定するために、図１に示された概略をシミュレーションするシステムが使用された。シミュレーションは、入口における１３〜１４モル％のＣＯ₂で作動する煙道ガスから９０％のＣＯ₂を除去した。慣用のシステムと比較して、ここに明示されたシステムは、３０〜４０％少ないエネルギを利用する。シミュレーションの結果は図３に示されている。

そうでないことが明示されない限り、ここに開示された全ての範囲は、包括的であり、その範囲における終点および全ての中間点において組合せ可能である。「第１」、「第２」などの用語は、いかなる順序、量または重要性を示すものではなく、１つの要素を別の要素と区別するために用いられる。ここでの「ａ」および「ａｎ」という用語は、量の限定を示すのではなく、引用されたアイテムの少なくとも１つの存在を示している。「約」によって修正された全ての数字は、そうでないことが明示されない限り、まさにその数値を含んでいる。

発明は、様々な典型的な実施の形態を引用して説明されたが、発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更がなされてよく、その要素に均等物が代用されてもよいことは、当業者によって理解されるであろう。したがって、発明は、本発明を実施するために最良の態様として考えられるものとして開示された特定の実施の形態に限定されず、発明は、添付の請求項の範囲に当てはまる全ての実施の形態を含むことが意図されている。

Claims (16)

1. ガス流から気体汚染物を除去するための利用される洗浄液を再生するためのシステムであって、
   第１の加熱された使用済み洗浄液（１６４）を形成するための、高温の再生された洗浄液（１８４）と使用済み洗浄液（１３８ｂ）の一部（１４３）との間の熱伝達のための第１の熱交換器（１７２）と、
   第２の加熱された使用済み洗浄液（１６６）を形成するための、高温の再生された洗浄液（１８４）と、前記第１の熱交換器（１７２）からの使用済み洗浄液の一部（１６４ｂ）との間の熱伝達のための第２の熱交換器（１７８）と、
   使用済み洗浄液の一部、第１の加熱された使用済み洗浄液（１６４）の一部（１６４ａ）および第２の加熱された使用済み洗浄液（１６６）を受け取るように配置された再生器（１６２）と、を備え、前記第２の加熱された使用済み洗浄液（１６６）は、前記第１の使用済み洗浄液（１６４）よりも高い温度（Ｔ３）を有し、前記第１の加熱された使用済み洗浄液（１６４）は、前記使用済み洗浄液（１４１）の温度（Ｔ１）よりも高い温度（Ｔ２）を有し、
   前記第１の加熱された使用済み洗浄液（１６４）の一部（１６４ａ）は、前記使用済み洗浄液が再生器（１６２）に進入するところより、再生器における使用済み洗浄液の流れに関して下流の進入箇所において前記再生器（１６２）に提供され、
   前記第２の加熱された使用済み洗浄液（１６６）は、前記第１の加熱された使用済み洗浄液（１６４ａ）および前記使用済み洗浄液（１４１）が導入されるところよりも下流の進入箇所において前記再生器（１６２）へ提供され、
   これにより、再生器によって消費されるエネルギの量を減じることを特徴とする、ガス流から気体汚染物を除去するために利用される洗浄液を再生するためのシステム。
2. 前記再生器（１６２）から再生された洗浄液を受け取るように配置されたリボイラ（１８０）を備え、該リボイラ（１８０）は、再生された洗浄液を加熱して、蒸気および高温の再生された洗浄液（１８４）を形成するように配置されている、請求項１記載のシステム。
3. 気体汚染物を含むガス流（１２０）を受け取るように配置された吸収装置（１３０）をさらに備える、請求項１記載のシステム。
4. 前記第１の熱交換器（１７２）から前記高温の再生された洗浄液（１８４）を受け取り、該高温の再生された洗浄液（１８４）を冷却し、冷却された再生された洗浄液を形成するように配置された第１の冷却ユニット（１８６）をさらに備える、請求項３記載のシステム。
5. 前記吸収装置（１３０）は、前記冷却された再生された洗浄液を受け取るように配置されている、請求項４記載のシステム。
6. 前記吸収装置（１３０）と流体連通した第２の冷却ユニット（１４２）をさらに備え、該第２の冷却ユニット（１４２）は、前記吸収装置（１３０）の第１の引出しレベル（１３９）から使用済み洗浄液を受け取り、冷却された使用済み洗浄液を前記吸収装置（１３０）の第１の再導入レベル（１４６）へ戻し、該第１の再導入レベル（１４６）は、前記吸収装置（１３０）における洗浄液の流れに関して前記第１の引出しレベル（１３９）の上流に位置している、請求項３記載のシステム。
7. 前記吸収装置（１３０）は、使用済み洗浄液を前記第２の冷却ユニット（１４２）に提供するための第２の引出しレベル（１４８）をさらに備え、該第２の引出しレベル（１４８）は、前記吸収装置（１３０）における洗浄液の流れに関して前記第１の引出しレベル（１３９）の上流に位置している、請求項６記載のシステム。
8. 前記吸収装置（１３０）は、固定層カラムである、請求項３記載のシステム。
9. 前記固定層カラムは、同様の充填材料の複数の吸収セクション（１３２，１３４）を有する、請求項８記載のシステム。
10. 前記固定層カラムは、異なる充填材料の複数の吸収セクション（１３２，１３４）を有する、請求項８記載のシステム。
11. ガス流から気体汚染物を除去する際に利用される洗浄液を再生する方法であって、
    使用済み洗浄液（１３８ｂ）の第１の部分（１４１）を再生器へ提供し、
    使用済み洗浄液（１３８ｂ）の第２の部分（１４３）を第１の熱交換器（１７２）へ提供し、高温の再生された洗浄液（１８４）と、前記使用済み洗浄液（１３８ｂ）の第２の部分（１４３）との間で熱を伝達し、第１の加熱された使用済み洗浄液（１６４）を形成し、
    該第１の加熱された使用済み洗浄液（１６４）の第１の部分（１６４ａ）を、前記使用済み洗浄液が再生器（１６２）に進入するところより、再生器（１６２）における使用済み洗浄液の流れに関して下流の進入箇所において前記再生器（１６２）へ提供し、
    前記第１の加熱された使用済み洗浄液（１６４）の第２の部分（１６４ｂ）を、高温の再生された洗浄液（１８４）と第１の加熱された使用済み洗浄液（１６４）との間の熱伝達のための第２の熱交換器（１７８）に提供し、第２の加熱された使用済み洗浄液（１６６）を形成し、
    該第２の加熱された使用済み洗浄液（１６６）を、前記第１の加熱された使用済み洗浄液（１６４ａ）および前記使用済み洗浄液（１４１）が導入されるところよりも下流の進入箇所において前記再生器（１６２）へ提供し、該再生器（１６２）へ提供される前記第２の加熱された使用済み洗浄液（１６６）は、前記再生器へ提供される第１の加熱された使用済み洗浄液（１６４）の温度（Ｔ２）よりも高い温度（Ｔ３）を有し、前記再生器（１６２）へ提供される前記第１の加熱された使用済み洗浄液（１６４）は、前記再生器（１６２）へ提供される使用済み洗浄液（１４１）の温度（Ｔ１）よりも高い温度（Ｔ２）を有し、
    これにより、前記再生器（１６２）によって消費されるエネルギ量を減じることを特徴とする、ガス流から気体汚染物を除去する際に利用される洗浄液を再生する方法。
12. 前記使用済み洗浄液（１３８ｂ）と、前記第１の加熱された使用済み洗浄液（１６４）と、前記第２の加熱された使用済み洗浄液（１６６）とを、前記再生器（１６２）において蒸気と接触させ、再生された洗浄液（１６８）を形成する、請求項１１記載の方法。
13. 前記再生された洗浄液をリボイラ（１８０）において加熱し、これにより、高温の再生された洗浄液（１８４）を形成する、請求項１２記載の方法。
14. 前記高温の再生された洗浄液（１８４）を冷却ユニット（１８６）へ提供し、冷却された再生された洗浄液（１８８）を形成し、前記冷却ユニット（１８６）は前記第１の熱交換器（１７２）と吸収装置（１３０）との間に配置されている、請求項１３記載の方法。
15. 前記冷却された再生された洗浄液（１８８）を前記吸収装置（１３０）へ提供し、
    前記冷却された再生された洗浄液（１８８）を、気体汚染物を含むガス流（１２０）と接触させ、これにより、前記ガス流（１２０）から気体汚染物を除去し、使用済み洗浄液（１３８）を形成する、請求項１４記載の方法。
16. 再生器（１６２）によって消費されるエネルギの量を減じる方法であって、
    使用済み洗浄液（１３８ｂ）を複数の部分に分離し、
    前記使用済み洗浄液（１３８ｂ）の第１の部分（１４１）を再生器（１６２）へ提供し、該使用済み洗浄液（１３８ｂ）は第１の温度（Ｔ１）を有し、
    前記使用済み洗浄液（１３８ｂ）の第２の部分（１４３）を加熱し、第２の温度（Ｔ２）を有する第１の加熱された使用済み洗浄液（１６４）を形成し、
    前記使用済み洗浄液（１３８ｂ）の第３の部分（１６４ｂ）を加熱し、第３の温度（Ｔ３）を有する第２の加熱された使用済み洗浄液（１６６）を形成し、
    その際、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３の温度分布が維持されており、
    前記第１の加熱された使用済み洗浄液（１６４ａ）を、前記使用済み洗浄液が再生器（１６２）に進入するところより、再生器（１６２）における使用済み洗浄液の流れに関して下流の進入箇所において前記再生器（１６２）に提供し、
    前記第２の加熱された使用済み洗浄液（１６６）を、前記第１の加熱された使用済み洗浄液（１６４ａ）および前記使用済み洗浄液（１４１）が導入されるところよりも下流の進入箇所において前記再生器（１６２）へ提供し、
    これにより、再生器（１６２）によって消費されるエネルギの量を減じることを特徴とする、再生器によって消費されるエネルギの量を減じる方法。

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