特表 2024-540726 排気ガス再循環による炭素回収システムおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-11-01

(54)【発明の名称】排気ガス再循環による炭素回収システムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/62 20060101AFI20241025BHJP

   B01D 53/75 20060101ALI20241025BHJP

   B01D 53/92 20060101ALI20241025BHJP

   B01D 53/26 20060101ALI20241025BHJP

   C01B 32/50 20170101ALI20241025BHJP

【ＦＩ】

B01D53/62 ZAB

B01D53/75

B01D53/92 240

B01D53/92 310

B01D53/26 200

B01D53/26 300

C01B32/50

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024525816

(86)(22)【出願日】2022-11-01

(85)【翻訳文提出日】2024-06-24

(86)【国際出願番号】 US2022048526

(87)【国際公開番号】W WO2023081125

(87)【国際公開日】2023-05-11

(31)【優先権主張番号】63/274,652

(32)【優先日】2021-11-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】518414306

【氏名又は名称】チャート・エナジー・アンド・ケミカルズ，インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100211236

【弁理士】

【氏名又は名称】道下 浩治

(72)【発明者】

【氏名】バクスター，ラリー

(72)【発明者】

【氏名】ビッパーラ，ラビクマール

【テーマコード（参考）】

4D002

4D052

4G146

【Ｆターム（参考）】

4D002AA09

4D002AC10

4D002BA13

4D002BA20

4D002CA13

4D002EA01

4D002EA05

4D002FA01

4D002GA01

4D002GB02

4D002HA04

4D002HA08

4D052AA00

4D052CE00

4D052CF00

4D052GA04

4D052GB00

4D052HA00

4D052HA11

4D052HA12

4D052HA13

4D052HA14

4D052HA42

4D052HA43

4D052HB01

4G146JA02

4G146JB09

4G146JC10

4G146JC35

4G146JD06

(57)【要約】

極低温炭素回収システムは、熱機関と流体連通する排ガス冷却デバイスを備える。排ガス冷却デバイスは、熱機関の下流の流体流および冷却された液体冷却剤の流れを受け取り、その結果流体流は、冷却された液体冷却剤の流れによって冷却され、冷却された排ガス流が形成される。極低温炭素回収ユニットは、冷却された排ガス流の少なくとも一部を受け取り、冷却された排ガス流の第１の部分から二酸化炭素を分離し、これにより清浄な排ガス流および二酸化炭素の流れが形成される。液体冷却剤冷却デバイスは、清浄な排ガス流および液体冷却剤の流れを受け取り、清浄な排ガス流を使用して液体冷却剤の流れを冷却し、これにより冷却された液体冷却剤の流れが形成され、排ガス冷却デバイスに供給される。熱機関は、極低温炭素回収システムと流体連通し、排気ガス再循環流としての、排ガス冷却デバイスの下流にある分割流の一部、および空気流を受け取る。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱機関の排気ガスから二酸化炭素を分離するシステムであって、前記システムが、
ａ．燃料の流れを受け取って消費し、その結果熱機関の排気流が生成されるよう構成された、熱機関と、
ｂ．極低温炭素回収システムであって、
ｉ）前記熱機関と流体連通し、排ガス冷却デバイス出口を有する排ガス冷却デバイスであり、前記排ガス冷却デバイスが、前記熱機関の下流の流体流および冷却された液体冷却剤の流れを受け取るよう構成され、その結果前記流体流が、前記冷却された液体冷却剤の流れによって冷却され、冷却された排ガス流が形成され、前記冷却された排ガス流が、前記排ガス冷却デバイス出口を通って、前記排ガス冷却デバイスを出る、排ガス冷却デバイスと、
ｉｉ）前記排ガス冷却デバイス出口と流体連通し、前記冷却された排ガス流の少なくとも一部を受け取り、前記冷却された排ガス流の前記第１の部分から二酸化炭素を分離するよう構成され、これにより清浄な排ガス流および二酸化炭素の流れが形成される、極低温炭素回収ユニットと、
ｉｉｉ）前記極低温炭素回収ユニットからの前記清浄な排ガス流、および、液体冷却剤の流れを受け取り、前記清浄な排ガス流を使用して前記液体冷却剤の流れを冷却するよう構成され、これにより前記冷却された液体冷却剤の流れが、形成され、前記排ガス冷却デバイスに供給される、液体冷却剤冷却デバイスと、
を備える、極低温炭素回収システムと、
を具備し、
ｃ．前記熱機関が、前記極低温炭素回収システムと流体連通し、
ｉ）排気ガス再循環流としての、前記排ガス冷却デバイスの下流の分割流の一部と、
ｉｉ）空気流と、
を受け取るよう構成された、システム。

【請求項2】

前記清浄な排ガス流が、周囲温度以下の温度を有する、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記排ガス冷却デバイスによって受け取られる前記流体流が、前記熱機関の排気ガス流である、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記熱機関の排気流および液体流を受け取り、前記液体流を使用して前記タービンの排気流を冷却するよう構成され、これにより前記液体流が加熱され、前記流体流が前記排ガス冷却デバイスによって受け取られるように、排ガス流が形成される、熱回収熱交換器をさらに備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記熱回収熱交換器によって受け取られた前記液体流が、少なくとも部分的に気化されて気化流を形成し、前記システムが、前記気化流によって駆動される蒸気タービンをさらに備える、請求項４に記載のシステム。

【請求項6】

前記極低温炭素回収ユニットが、前記排ガス冷却デバイスおよび前記液体冷却剤冷却デバイスを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記熱機関が、コンバインドサイクルタービンを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記熱機関が、シンプルサイクルタービンを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

前記熱機関が、内燃機関を含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項10】

前記分割流が、前記冷却された排ガス流である、請求項１に記載のシステム。

【請求項11】

前記分割流が、前記清浄な排ガス流である、請求項１に記載のシステム。

【請求項12】

前記熱機関が、前記極低温炭素回収ユニットから前記排気ガス再循環流を受け取る、請求項１に記載のシステム。

【請求項13】

前記排ガス冷却デバイスと前記極低温炭素回収ユニットとの間に配置された乾燥機をさらに備え、前記乾燥機が、前記排ガス冷却デバイス出口から前記冷却された排ガス流を受け取り、前記冷却された排ガス流から水を除去するよう構成され、これにより、少なくとも部分的に乾燥された排ガス流が形成され、前記乾燥機が、前記極低温炭素回収ユニットおよび前記熱機関と流体連通する出口を有する、請求項１に記載のシステム。

【請求項14】

前記乾燥機が、乾燥剤または流体を使用する、請求項１３に記載のシステム。

【請求項15】

前記排ガス冷却デバイス出口から前記冷却された排ガス流を受け取り、（ｉ）前記冷却された排ガス流を前記乾燥機の入口へ送るか、または（ｉｉ）前記排気ガス再循環流を前記熱機関へ送るよう構成された、流量増大デバイスをさらに備える、請求項１３に記載のシステム。

【請求項16】

ｄ．前記熱機関と流体連通する出口を有する、第１の乾燥機と、
ｅ．前記第１の乾燥機の前記出口と流体連通する入口、および前記極低温炭素回収ユニットと流体連通する出口を有する、第２の乾燥機と、
をさらに備え、
ｆ．前記第１の乾燥機が、前記排ガス冷却デバイス出口から前記冷却された排ガス流を受け取り、前記冷却された排ガス流から水を除去するよう構成され、これにより、部分的に乾燥された排ガス流が形成され、前記部分的に乾燥された排ガス流を、前記第１の乾燥デバイス出口の外へ送り、その結果、前記部分的に乾燥された排ガス流の第１の部分が、前記第２の乾燥デバイスの前記入口へ送られ、前記排気ガス再循環流として、前記部分的に乾燥された排ガス流の第２の部分が、前記熱機関へ送られ、
ｇ．前記第２の乾燥機が、前記部分的に乾燥された排ガス流の前記第１の部分から水を除去するよう構成され、これにより、より一層乾燥された排ガス流が形成され、前記極低温炭素回収ユニットへ送られる、請求項１に記載のシステム。

【請求項17】

前記排ガス冷却デバイスの前に、前記熱機関の下流の前記流体流を冷却するよう構成された、排熱回収熱交換器をさらに備える、請求項１６に記載のシステム。

【請求項18】

前記排熱回収熱交換器が、前記極低温炭素回収ユニットから熱回収流を受け取り、前記熱回収流を温めるよう構成され、これにより前記熱機関の下流の前記流体流が冷却されて、戻り流が形成され、前記戻り流を前記極低温炭素回収ユニットへ送る、請求項１７に記載のシステム。

【請求項19】

前記冷却された排ガス流を、前記極低温炭素回収ユニットが受け取る前に冷却し、前記清浄な排ガス流を、前記液体冷却剤冷却デバイスが受け取る前に温めるよう構成された、補助熱交換器をさらに備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項20】

前記極低温炭素回収ユニットが、前記冷却された排ガス流を受け取るよう構成された、極低温回収ユニットの乾燥機と、前記極低温回収ユニットの乾燥機から、乾燥された排ガス流を受け取って冷却するよう構成された、極低温回収ユニットの熱交換器とを備え、前記分割流が、前記極低温回収ユニットの熱交換器の下流にある、請求項１に記載のシステム。

【請求項21】

前記熱機関の下流の前記流体流が、前記熱機関の排気流の一部を含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項22】

前記熱機関の下流の前記流体流が、前記熱機関の排気流全体を含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項23】

熱機関の排気ガスから二酸化炭素を分離する方法であって、
ａ．冷却された排ガス流が形成されるように、冷却された液体冷却剤の流れを使用して、前記熱機関の下流の流体流を冷却するステップと、
ｂ．極低温炭素回収工程において、清浄な排ガス流および二酸化炭素の流れが形成されるように、前記冷却された排ガス流から二酸化炭素を分離するステップと、
ｃ．前記冷却された液体冷却剤の流れが形成されるように、前記清浄な排ガス流を使用して、液体冷却剤の流れを冷却するステップと、
ｄ．ステップａ．の前記冷却するステップの下流の、分割流の一部を前記熱機関へ送るステップと、
を含む、方法。

【請求項24】

前記清浄な排ガス流が、周囲温度以下の温度を有する、請求項２３に記載の方法。

【請求項25】

ステップａ．で冷却される前記流体流が、前記熱機関の排気ガス流である、請求項２３に記載の方法。

【請求項26】

液体流が加熱され、ステップａ．で冷却される前記流体流として、排ガス流が形成されるように、前記液体流を使用して前記熱機関の排気流を冷却するステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。

【請求項27】

前記熱機関の排気流を冷却する一方で、前記液体流が、少なくとも部分的に気化されて蒸気流を形成し、前記方法が、前記蒸気流を蒸気タービンへ送るステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。

【請求項28】

乾燥された排ガス流を形成するために、ステップａ．の前記冷却された排ガス流を乾燥させるステップをさらに含み、ステップｂ．が、前記乾燥された排ガス流の第１の部分から二酸化炭素を分離するステップを含む、請求項２３に記載の方法。

【請求項29】

前記冷却された排ガス流を乾燥させるステップが、乾燥剤または流体の使用を含む、請求項２８に記載の方法。

【請求項30】

前記冷却された排ガス流および前記清浄な排ガス流を冷却するステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

[0001]この出願は、２０２１年１１月２日に出願された米国仮特許出願第６３／２７４，６５２号の利益を主張し、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

[0002]本開示は、概ね、ガスを精製するシステムおよび方法に関し、より詳細には、排気ガスの再循環を使用して、極低温炭素回収システムの供給流の二酸化炭素濃度を増加させる、炭素回収のためのシステムおよび方法に関する。

【背景技術】

【0003】

[0003]キャリアガスまたはフィードガスのガス精製は、長年にわたって、業界における重要な工程である。燃焼排ガスの処理は、その一例である。燃焼排ガスは、暖炉、オーブン、炉、ボイラ、蒸気発生器、または他の燃焼器からの排気ガスからなる。燃焼燃料源は、石炭、天然ガス、液体炭化水素、黒液、およびバイオマスを含む。燃焼排ガスは、燃焼方法および燃料源によって、組成が大きく異なる。空気を使用する燃焼では、排ガスの大部分は、窒素からなる。非窒素排ガスは、主に二酸化炭素（すなわちＣＯ２）、水、および消費されなかった酸素からなる。発生源によっては、少量の一酸化炭素、窒素酸化物、二酸化硫黄、および他の数百種類の微量の化学物質が存在する。大部分の燃焼排ガス流には、混入した塵埃および煤煙も存在するであろう。

【0004】

[0004]窒素などの他の軽ガスから二酸化炭素を分離することは、炭素回収と呼ばれ、ＣＯ２排出およびそれに伴う環境への影響を軽減するのに重要である。このＣＯ２が、温室効果および地球温暖化を拡大させる重要な要因を代表するものと、一般に考えられている。したがって、安全な貯留場所または別の用途に容易に搬送され得る、濃縮されたＣＯ２の流れを生成するために、排ガスからＣＯ２を回収する効率的な方法が明らかに必要である。

【0005】

[0005]残りの排ガスから単位質量のＣＯ２を分離するのに必要な最小作業量は、ＣＯ２生成物の純度、分離される（回収される）ＣＯ２の割合、ガス中のＣＯ２の初期量によって異なる。初期ＣＯ２含有量は、他の２つの変数よりもこの最小エネルギーに大きく影響し、初期ＣＯ２含有量が減るにつれて、比エネルギーの必要性（回収されるＣＯ２の単位質量当たりのエネルギー）が増大する。

【0006】

[0006]多くの燃焼システムでは、排気ガスの一部が燃焼器入口に再循環する場合、すなわち、排気ガス再循環（ＥＧＲ：ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）として知られる工程において、排気ガスまたは排ガス中の初期ＣＯ２含有量が増加する。ＥＧＲは主に、燃焼に必要な量よりも実質的に多くの空気を処理するシステムに適用され、その主な例としては、タービン（シンプルサイクルとコンバインドサイクルとの両方）ならびにレシプロエンジンがある。レシプロエンジンにおけるＥＧＲは、主に汚染を抑制するために使用される一般的な技法であるが、タービンでのＥＧＲは稀である。タービンとレシプロエンジンとの両方が、多くの場合、ピーク燃焼温度を管理するか、または工程の効率を高めるために、再循環される排気ガスを冷却する必要がある。たとえば、タービンが発電機および圧縮機を駆動するコンバインドサイクルでは、排気流が、排熱回収ボイラ（ｈｅａｔ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｓｔｅａｍ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）で冷却され、その結果生じる流れは、復水器に送られる。

【0007】

[0007]炭素回収がより普及するにつれて、効率を高め、かつ／または他の炭素回収技術に他の運用上の利点をもたらす、新しいシステムおよび方法が必要となる。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0008】

[0008]本主題には、下記で説明され、特許請求される方法、デバイス、およびシステムにおいて、個別にまたは一緒に具現化され得る、いくつかの態様がある。これらの態様は、単独で使用されてもよく、または本明細書で説明される主題の他の態様と組み合わせて使用されてもよく、これらの態様を一緒に説明していることは、これらの態様を個別に使用すること、またはここに添付された特許請求の範囲に記載されている、個別または別の組合せでかかる態様を特許請求することを、排除することが意図されるものではない。

【0009】

[0009]一態様では、熱機関の排気ガスから二酸化炭素を分離するシステムは、燃料の流れを受け取って消費するよう構成され、その結果熱機関の排気流が生成される、熱機関と、極低温炭素回収システムとを備える。極低温炭素回収システムは、熱機関と流体連通し、排ガス冷却デバイス出口を有する、排ガス冷却デバイスを備える。排ガス冷却デバイスは、熱機関の下流の流体流および冷却された液体冷却剤の流れを受け取るよう構成され、その結果流体流は、冷却された液体冷却剤の流れによって冷却され、冷却された排ガス流が形成される。冷却された排ガス流は、排ガス冷却デバイス出口を通って、排ガス冷却デバイスから出る。極低温炭素回収ユニットは、排ガス冷却デバイス出口と流体連通し、冷却された排ガス流の少なくとも一部を受け取り、冷却された排ガス流の第１の部分から二酸化炭素を分離するよう構成され、これにより清浄な排ガス流および二酸化炭素の流れが形成される。液体冷却剤冷却デバイスは、極低温炭素回収ユニットからの清浄な排ガス流および液体冷却剤の流れを受け取り、清浄な排ガス流を使用して液体冷却剤の流れを冷却するよう構成され、これにより冷却された液体冷却剤の流れが形成され、排ガス冷却デバイスに供給される。熱機関は、極低温炭素回収システムと流体連通し、（ｉ）排気ガス再循環流としての、排ガス冷却デバイスの下流の分割流の一部と、（ｉｉ）空気流とを受け取るよう構成される。

【0010】

[0010]別の態様では、熱機関の排気ガスから二酸化炭素を分離する方法は、冷却された排ガス流が形成されるように、冷却された液体冷却剤の流れを使用して、熱機関の下流の流体流を冷却するステップと、極低温炭素回収工程において、清浄な排ガス流および二酸化炭素の流れが形成されるように、冷却された排ガス流から二酸化炭素を分離するステップと、冷却された液体冷却剤の流れが形成されるように、清浄な排ガス流を使用して、液体冷却剤の流れを冷却するステップと、初期の冷却ステップの下流の、分割流の一部を、熱機関へ送るステップとを含む。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】[0011]本開示のシステムおよび方法の第１の実施形態を示す、工程流れ図および概略図である。

【図2】[0012]本開示のシステムおよび方法の第２の実施形態を示す、工程流れ図および概略図である。

【図3】[0013]本開示のシステムおよび方法の第３の実施形態を示す、工程流れ図および概略図である。

【図4】[0014]本開示のシステムおよび方法の第４の実施形態を示す、工程流れ図および概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

[0015]本明細書では、ライン、導管、配管、通路、および同様の構造体、ならびに対応する流れは、両方とも、図に示された同じ要素番号で呼ばれる場合があることに留意されたい。

【0013】

[0016]さらに、本明細書で使用され、当技術分野で知られている、熱交換器とは、相異なる温度の２つ以上の流れ間で、または流れと周囲との間で、間接的な熱交換が行われるデバイスまたはデバイス内の領域である。加えて、本明細書で参照されるすべての熱交換器は、１つまたは複数の熱交換器デバイスに組み込まれてもよく、またはそれぞれが、個別の熱交換器デバイスであってもよい。本明細書で使用される、「連通」、「連通している」などの用語は、別段の指定がない限り、一般に流体連通を指す。また、連通する２つの流体が、混合時に熱交換する場合があるが、かかる交換が、熱交換器内で起こる可能性があるが、かかる交換は、熱交換器内での熱交換と同じものではないみなされるものとする。

【0014】

[0017]本明細書で使用される、「高い」、「中間の」、「温かい」、「冷たい」などの用語は、当技術分野で通例である、同等の流れに関する用語である。

【0015】

[0018]図面に関連して明細書で挿入される参照番号は、他の特徴に関する文脈を提示するために、共通の要素または構成要素に関して明細書で追加説明することなく、１つまたは複数の後続の図で繰り返される場合がある。

【0016】

[0019]特許請求の範囲では、文字（たとえば、ａ．、ｂ．、およびｃ．）が、特許請求されたステップを特定するために使用されている。これらの文字は、方法のステップを参照する助けとなるように使用され、特許請求の範囲でかかる順序が具体的に列挙されていない限り、かつ列挙されている場合はその範囲内のみにおいて、特許請求されたステップが実行される順序を示すことが意図されるものではない。

【0017】

[0020]本開示のシステムおよび方法は、排気ガス再循環（ＥＧＲ）を使用して、熱機関の下流で排気ガスの部分流を分離し、好ましくはガスを冷却し、分離された流れを入ってくる空気と混合することにより、排気ガス中のＣＯ２濃度を高める。本開示のシステムおよび方法は、再循環流に関与する冷却場所および範囲、ならびに炭素回収工程における冷却による熱の、可能性のある使用法に関する革新を実現する。

【0018】

[0021]再循環された排気流は、シンプルサイクルタービンおよびコンバインドサイクルタービンの場合、圧縮機の上流で吸入空気と混合する。圧縮機を出た、圧縮された混合流は、タービンに送られ、燃焼および冷却の助けとなる。この開示における図は、熱機関である、コンバインドサイクルシステムを示している。しかし、同じ処置が、シンプルサイクルタービン、内燃機関、および排気ガスが空気供給流の一部の代わりになることができる任意のシステムなど、他の熱機関に適用される。

【0019】

[0022]本開示のシステムおよび方法の第１の実施形態を示す、工程流れ図および概略図が、図１に提示されている。燃料の流れ１０は、熱機関８によって受け取られ、消費される。一実施形態では、熱機関は、燃料の流れを受け取るコンバインドサイクルのタービン１２を備えることができる。タービン１２は、その結果、シャフト１６を介して圧縮機１４に動力を供給する。タービンはまた、発電機（図示せず）または他のシステム構成要素に動力を供給することもできる。単なる一例として、燃料の流れ１０は、天然ガスを含むことができる。

【0020】

[0023]代替実施形態では、熱機関８は、シンプルサイクルタービン、内燃機関、または排気ガスが空気供給流の一部の代わりになることができる任意のシステムを含んでもよい。

【0021】

[0024]排気ガス流１８は、熱機関８（図示の実施形態ではタービン１２である）を出て、部分的または全体的に、図示の実施形態では排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ：ｈｅａｔ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｓｔｅａｍ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）２２に統合された、任意選択の熱回収熱交換器に送られる。当技術分野で知られているように、ＨＲＳＧは、排ガス流１８および液体流２４（通常は水）を受け取る、１つまたは複数の熱交換器を備える。液体流は、ＨＲＳＧ２２内で、排気ガス流によって温められ、その結果、蒸気流２６が生成される。蒸気は、蒸気タービン３２に送られ、蒸気タービンを回転させ、蒸気タービンは、発電機または他の構成要素に動力を供給するために使用され得る。蒸気タービンから、蒸気タービンの排気流３４が出る一方で、排ガス流３６として冷却されたタービンの排気流が、ＨＲＳＧから出る。排ガス流３６は、一部または全部が、極低温炭素回収システム４０の冷却塔３８などの、排ガス冷却デバイスに送られる。冷却塔３８の代わりに、当技術分野で知られている、液体スプレーを備える水平ダクトを含むがこれに限定されるものではない、代替冷却デバイスが使用されてもよい。

【0022】

[0025]極低温炭素回収システム４０の冷却塔４２などの、液体冷却剤冷却デバイスは、液体冷却剤供給流４４を受け取り、下記で説明されるように冷却される。冷却塔４２の代わりに、当技術分野で知られている、液体スプレーを備える水平ダクトを含むがこれに限定されるものではない、代替冷却デバイスが使用されてもよい。単なる一例として、液体冷却剤は水であってもよい。冷却された液体冷却剤の流れ４６は、排ガス冷却塔３８へ流れる。排ガス流３６が、排ガス冷却塔３８を通り、排ガス冷却塔３８内で液体冷却剤の流れ４６と接触することにより、冷却された排ガス流４８が、排ガス冷却塔５２から出る。温められた液体冷却剤の流れ５４は、排ガス冷却塔１２の底部から出る。

【0023】

[0026]冷却された排ガス流４８の一部は、排気ガス再循環流５６として分岐する。この流れは、図示の実施形態では圧縮機１４を備える熱機関８に送り返され、圧縮機は、冷却空気流５８も受け取る。蒸気５６および５８は、熱機関の圧縮機１４内で組み合わされて圧縮され、これにより圧縮された混合流６２が形成される。この流れは、タービン１２に送られ、熱機関８内での冷却および燃焼の助けとなる。

【0024】

[0027]単なる一例として、排気ガス再循環流５６を形成するために、冷却された排ガス流４８の約３０％が分流されてもよい。単なる例として、流れ４８の一部を分流して流れ５６を形成するために、ライン４８または５６に配置される分流器、逸らせ板、または送風機が使用されてもよい。

【0025】

[0028]本開示のシステムの代替実施形態では、排気ガス再循環蒸気５６は、極低温炭素回収システム４０の排ガス冷却塔３８の後ろの、任意の代替場所から分岐してもよい。たとえば、排気ガス再循環流５６は、極低温回収ユニット６４の流れから、または清浄な排ガス流７２から分岐することができ、その両方が下記で説明される。

【0026】

[0029]冷却された排ガス流の、排気ガス再循環流５６が流れ４８から分流された後に残る部分は、炭素回収供給流６６として、極低温炭素回収システム４０の極低温炭素回収ユニット６４に送られる。炭素回収供給流６６は、上記で説明された排気ガス再循環（ＥＧＲ）により、（ＥＧＲのないシステムと比較されると）二酸化炭素濃度がより高く、質量流量がより軽い。単なる一例として、本開示のシステムの実施形態は、炭素回収供給流６６の二酸化炭素濃度を、濃度レベル４％から濃度１０％まで高めることができる。炭素回収供給流６６の二酸化炭素濃度をさらに高めるために、より大部分の冷却された排ガス流４８が、または上記で言及された他の流れが、流れ５６へ分流されてもよい。

【0027】

[0030]極低温炭素回収ユニット６４に入る炭素回収供給流６６は、二酸化炭素が分離され、流れ６８として極低温炭素回収ユニット６４の外へ送られるように、処理される。結果として得られる清浄な排ガス流７２も、極低温炭素回収ユニット６４から出る。いくつかの実施形態では、清浄な排ガス流は、周囲温度以下の温度であってもよく、極低温炭素回収システムの冷却液冷却塔４２に送られ、これにより、冷却塔４２に入る、冷却液の流れ４４も冷却される。結果として得られる、温められた清浄な排ガス流は、排出口ガス流７４として冷却液冷却塔４２から出る。

【0028】

[0031]当技術分野で知られている任意の炭素回収技術が、炭素回収システム４０または極低温炭素回収ユニット６４で使用されてもよい。単なる例として、炭素回収システム４０または極低温炭素回収ユニット６４は、すべてがＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，Ｉｎｃ．に付与され、これらのそれぞれの内容が、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第９，２５０，０１２号、米国特許第９，４１０，７３６号、米国特許第９，７６６，０１１号、米国特許第１０，５３７，８２３号、米国特許第１０，７２４，７９３号、米国特許第１０，２１３，７３１号、米国特許第１０，７３９，０６７号、米国特許第１０，９６９，１６９号、および米国特許第１０，９９５，９８４号、ならびにすべてがＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，Ｉｎｃ．によって所有され、これらのそれぞれの内容がまた、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２０２０／０３１８９００号、米国特許出願公開第２０２１／０２９９５９１号、米国特許出願公開第２０１８／００３１３１５号、および米国特許出願公開第２０１９／０１９２９９９号に開示された技術を、使用することができる。

【0029】

[0032]システムの代替実施形態では、排ガス冷却塔３８および／または液体冷却剤冷却塔４２は、極低温炭素回収ユニット６４に統合されてもよく、または極低温炭素回収ユニットの一部であってもよい。

【0030】

[0033]図２の実施形態では、送風機もしくは補助扇風機８２、または他の流量増大デバイス、ならびに乾燥塔８４および８６などの一対の乾燥機が、図１の排ガス冷却塔３８と極低温炭素回収ユニット６４との間の極低温炭素回収システム４０に追加されている。図２には２台の乾燥塔が示されているが、システムは、その代わりに、単一の乾燥塔または３台以上の乾燥塔を特徴とすることもできる。さらに、乾燥塔８４および８６の代わりに、当技術分野で知られている、代替タイプの乾燥機が使用されてもよい。加えて、システムの代替実施形態では、送風機または補助扇風機８２が省略されてもよい。１台または複数の送風機または補助扇風機が、その代わりに、ライン９４、９６、および／または９８のいずれかまたはすべてに配置されてもよい。

【0031】

[0034]図２に示されているように、冷却された排ガス流４８は、送風機または補助扇風機８２を通過し、次いで、第１の乾燥塔８４に送られる。

【0032】

[0035]乾燥塔８４の上部は、乾燥剤液体流９２を受け取る。冷却された排ガス流４８は、流量増大デバイス８２を出た後、乾燥塔８４に入り、そこで乾燥剤の流れと接触する。乾燥剤の流れは、その結果、冷却された排ガス流から、水蒸気、および他の潜在的な、二酸化炭素などの他の成分を回収して、流れ９２として出る。

【0033】

[0036]単なる例として、乾燥剤液体流は、水と、以下の２つの群のうちのいずれかによる化合物との混合物からなり得る。ｉ）炭酸カリウム、ギ酸カリウム、酢酸カリウム、酢酸カルシウムマグネシウム、塩化マグネシウム、塩化ナトリウム、塩化リチウム、および塩化カルシウムを含む、イオン性化合物、ならびにｉｉ）グリセロール、アンモニア、プロピレングリコール、エチレングリコール、エタノール、およびメタノールを含む、可溶性有機化合物。

【0034】

[0037]量を減らされた水を含む、部分的に乾燥された排ガス流９４が、乾燥塔８４の上部から出る。部分的に乾燥された排ガス流９４の一部は、図１の実施形態と同様に、排気ガス再循環流９６として分岐する。この流れは、熱機関８の圧縮機１４に送り返され、圧縮機は、冷却空気流５８も受け取る。蒸気９６および５８は、圧縮機１４内で組み合わされて圧縮され、これにより圧縮された混合流６２が形成される。この流れは、熱機関８のタービン１２に送られ、冷却および燃焼の助けとなる。

【0035】

[0038]部分的に乾燥された排ガス流９４の残りの部分は、流れ９８として、極低温炭素回収システム４０の第２の乾燥塔８６へ流れる。第１の乾燥塔８４と同様に、第２の乾燥塔８６の上部は、乾燥剤液体流１０２を受け取る。流れ９８は、第２の乾燥塔８６に入り、そこで乾燥剤の流れと接触する。乾燥剤の流れは、その結果、部分的に乾燥された排ガス流９８から、水蒸気、および他の潜在的な、二酸化炭素などの他の成分を回収して、流れ１０４として出る。

【0036】

[0039]より一層乾燥された排ガス流１０６は、第２の乾燥塔８６を出て極低温炭素回収ユニット６４に送られ、そこで図１について上記で説明された、さらなる処理が行われる。

【0037】

[0040]いくつかの実施形態では、第１および第２の乾燥塔８４および８６内で、冷却された排ガス流４８から、水蒸気のうちの１％から１００％を除去することができる。

【0038】

[0041]当技術分野で知られている、代替タイプの乾燥機が図２の乾燥剤式乾燥機８４および８６の代わりになってもよい。

【0039】

[0042]図２の実施形態は、排気ガス再循環流９６中の水分含有量を減らすことにより、流れ９６の温度をより低くすることを可能にする。より具体的には、流れ９６の水分含有量を減らすことにより、熱機関８の圧縮機１４内での凍結は、はるかに低温になるまで起こらない。流れ９６がより低温であることが、圧縮機１４を通る質量流量を増加させ、その結果、熱機関８のタービン１２の出力が増加する。本開示のシステムのいくつかの実施形態では、部分的に乾燥した流れ９４の温度が、したがって排気ガス再循環流９６の温度が、０℃程度に低くなり得る。

【0040】

[0043]システムの代替実施形態では、排ガス冷却塔３８、液体冷却剤冷却塔４２、流量増大デバイス８２、ならびに／または第１および第２の乾燥塔８４および８６の一方もしくは両方が、極低温炭素回収ユニット６４に統合されてもよく、または極低温炭素回収ユニット６４の一部であってもよい。さらに、代替実施形態では、炭素回収ユニットの乾燥機が、乾燥機８４および８６の代わりに、極低温炭素回収熱交換器と共に、炭素回収ユニット６４内に設けられてもよく、極低温炭素回収ユニットの乾燥機は、冷却された排ガス流を受け取って乾燥し、これにより乾燥された排ガス流が形成され、極低温炭素回収ユニットの熱交換器は、乾燥された排ガス流を受け取ってさらに冷却し、排気ガス再循環流として、得られた流れの一部が、熱機関に送られる。

【0041】

[0044]図３のシステムでは、極低温炭素回収システム４０の排ガス冷却塔３８および液体冷却剤冷却塔４２と、極低温炭素回収ユニット６４との間に、補助熱交換器１１２が追加されている。補助熱交換器１１２は、冷媒の流れ１１４を受け取り、これにより冷却された排ガス流４８の、さらなる冷却を行う。これは、圧縮機１４を通る質量流量を増やし、したがってタービン１２の出力を増大させるために、排気ガス再循環流５６を、より低温にすることを可能にする。補助熱交換器１１２はまた、清浄な排ガス流７２のさらなる冷却も実現し、液体冷却剤冷却塔４２内の冷却温度を、より低くすることを可能にする。

【0042】

[0045]温められた冷媒の流れ１１６は、補助熱交換器１１２を出て、冷媒の流れ１１４を生成するために、閉ループ冷凍サイクルで圧縮および冷却され得る。別法として、冷媒の流れ１１４を生成するために、開ループ冷凍システムが使用されてもよい。

【0043】

[0046]単なる例として、冷媒の流れ１１４は、プロパン、混合冷媒、Ｒ１３４Ａ、または当技術分野で知られている、他の任意の冷媒を含むことができる。加えて、図３の補助熱交換器１１２の代わりに、当技術分野で知られている代替冷却デバイスが使用されてもよい。

【0044】

[0047]図３では、極低温炭素回収システム４０の一部として示されているが、代替実施形態では、補助熱交換器１１２は極低温炭素回収システム４０の一部でなくてもよい。

【0045】

[0048]図４のシステムでは、図２のＨＲＳＧ２２と極低温炭素回収システム４０の排ガス冷却塔３８との間に、補助熱回収熱交換器１２０が追加されている。補助熱回収熱交換器１２０は、極低温炭素回収ユニット６４から冷却流１２４を受け取り、これにより、排ガス冷却塔３８の前で、排ガス流３６に対してさらなる冷却を行う。単なる一例として、冷却流１２４および温められた戻り流１２６は、極低温炭素回収ユニット６４の蒸留塔によるリボイラサービスであってもよい。

【0046】

[0049]図４では、極低温炭素回収システム４０の一部として示されているが、代替実施形態では、補助熱回収熱交換器１２０は極低温炭素回収システム４０の一部でなくてもよい

【0047】

[0050]本開示の好ましい実施形態が図示され説明されてきたが、当業者には、本開示の精神、以下の特許請求の範囲によって定義される範囲から逸脱することなく、その中で変更および修正が行われ得ることが明らかであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】