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TW201532658A - 從氣流中移除酸氣體之系統及方法 - Google Patents

從氣流中移除酸氣體之系統及方法 Download PDF

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TW201532658A
TW201532658A TW104101583A TW104101583A TW201532658A TW 201532658 A TW201532658 A TW 201532658A TW 104101583 A TW104101583 A TW 104101583A TW 104101583 A TW104101583 A TW 104101583A TW 201532658 A TW201532658 A TW 201532658A
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bicarbonate
hypochlorite
hydroxide
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TW104101583A
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Al Yablonsky
Alexander Stola
Adam Germain
Joe Jones
Original Assignee
Skyonic Corp
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Abstract

本發明提供用於自氣流移除酸氣體之裝置、系統及方法。氣流包括廢氣流或天然氣流。該等方法包括：在水性混合物中獲得次氯酸鹽及碳酸鹽或碳酸氫鹽；及混合該水性混合物與該氣流以自硫基及氮基酸性氣體產生硫酸鹽或硝酸鹽。本發明之一些實施例係有關於自該氣流中之CO2產生碳酸鹽及/或碳酸氫鹽洗滌試劑。仍揭示其他者。

Description

從氣流中移除酸氣體之系統及方法 對相關申請案之交叉參考
本申請案主張2014年1月17日申請之美國臨時申請案第61/928,965號的優先權。上文引用之揭示內容的全部文字具體地在無免責聲明之情況下以引用之方式併入本文中。
本發明大體而言係關於自氣流移除酸氣體之領域。更特定言之，本發明係關於經由自濃縮之氣流吸收酸氣體且接著獨立產生包含碳酸鹽、碳酸氫鹽、硝酸鹽及/或硫酸鹽之有用副產物而自氣流移除H2S、NOx、SOx及其他污染物。
當今世界所使用之大多數能源得自諸如煤、油及天然氣之含碳氫燃料的燃燒。除碳氫以外，此等燃料可含有氧、濕氣及污染物(諸如，H2S、在燃燒期間形成SOx之其他含硫化合物、在燃燒期間形成NOx之含氮化合物、二氧化碳、汞及其他微量元素)。對在燃燒期間釋放或存在於未燃燒之燃料中的酸氣體污染物的損傷作用之意識觸發強制執行對來自發電廠、精煉廠及其他工業製程之發射的不斷更嚴格之限制。因此，由監管機構及市場造成的壓力增加以達成酸氣體污染物之幾乎零發射並減少CO2發射。
胺製程業已存在，其可非選擇性地自煙道氣流移除CO2及H2S。 幾乎所有胺製程試圖再生胺(基本上將其用作催化劑)；在洗滌來自天然氣之CO2及H2S中常用的胺製程為二乙醇胺(DEA)。許多胺製程之不利方面中的一者為其經歷形成呈熱穩定胺鹽(HSAS)之形式之污染物的問題，該等污染物經由形成氯化物、硫酸鹽、甲酸鹽、乙酸鹽、乙二酸鹽、氰化物、硫代氰酸鹽及硫代硫酸鹽的鹽而降低系統中之洗滌效率。胺系統之其他問題通常包括濃縮於胺系統中之注射劑化學品、冷凝於系統中之烴及逐步形成於胺系統中之(不可溶的)微粒或懸浮性固體。存在在不同品牌名稱下的廣泛範圍之基於胺之系統，但該等系統大多數在某種程度上遭受上文所列舉之問題。
移除酸氣體(諸如，H2S及CO2)為必需的以遵守政府規章，且較有效地及在較低資源成本下如此做為合乎需要的。
本發明之實施例係關於用以藉由處於0.01%至12%之濃度下的漂白劑(NaClO)及處於0.01%至12%之濃度下的碳酸氫鈉(NaHCO3)之專有水性混合物自氣流移除硫基及/或氮基酸氣體之器件、系統及方法。該系統能夠以酸氣體(諸如，H2S)為目標，同時允許有機物(諸如，甲烷(CH4)及乙烷(C2H6))在不反應的情況下通過。藉由此等系統，例如，可經由在天然氣精煉廠、發電廠或其他製程廠安裝此洗滌系統來清潔含有酸氣體污染物之天然氣流。
本發明之實施例係關於用以在吸收塔中移除硫基及/或氮基酸氣體之器件、系統及方法。在製程之不同部分中所產生的碳酸氫鹽/碳酸鹽流可被引導至吸收塔且被用作用以螯合硫基及氮基酸氣體之試劑。此等實施例可進一步包含用於產生氫氧化物試劑之氯鹼電池，該氫氧化物試劑可直接用於CO2之螯合及間接用於(藉由使其與Cl2反應以產生次氯酸鹽)硫基及氮基酸氣體之螯合。
本發明之一個態樣係關於一種用於自氣流有效地減少污染物的 系統，其包含：第一組混合設備，其調適成摻合氫氧化物與氣流以形成第一摻合物，其中氣流中之二氧化碳及/或一氧化碳可與氫氧化物反應以在第一液體流出物中產生碳酸氫鹽產物或碳酸氫鹽與碳酸鹽產物之組合；及第二組混合設備，其調適成摻合次氯酸鹽及碳酸氫鹽產物或碳酸氫鹽與碳酸鹽產物之組合與氣流以形成第二摻合物，其中氮基或硫基酸氣體可與次氯酸鹽及碳酸氫鹽產物或碳酸氫鹽與碳酸鹽產物之組合反應以在第二液體流出物中產生硝酸鹽或硫酸鹽產物，其中在氣流之至少一部分流經第一組混合設備之前該氣流流經第二組混合設備。
本發明之另一態樣係關於一種自氣流有效地減少污染物之量的方法，其包含：(a)在水性混合物中獲得氫氧化物；(b)在水性混合物中獲得次氯酸鹽；(c)摻合氫氧化物與氣流中之二氧化碳以在第一摻合物中產生碳酸氫鹽產物或碳酸鹽與碳酸氫鹽產物之組合，藉此以礦物質產物形式螯合二氧化碳；及(d)摻合次氯酸鹽及來自第一摻合物的碳酸氫鹽產物之至少一部分或碳酸鹽與碳酸氫鹽產物之組合與氣流中之硫基或氮基酸氣體以在第二摻合物中產生硝酸鹽或硫酸鹽產物，藉此螯合酸氣體。
本發明之又一態樣係關於一種洗滌天然氣流之方法，其中洗滌階段由以下步驟組成或基本上由以下步驟組成：摻合次氯酸鹽氧化劑及碳酸氫鹽吸收劑與天然氣流中之硫基或氮基酸氣體以在摻合物中產生硝酸鹽或硫酸鹽產物，藉此螯合酸氣體。
如本文中所使用，短語「氣流」包含具有至少一種酸氣體之氣流。氣流之實例包括原始天然氣流及廢氣流(諸如，煙道氣流)。氣流可由使用碳基燃料之燃燒的發電製程、製造製程、工業製程或天然儲油層提取製程而產生。
酸氣體可為碳基、硫基及/或氮基且可包含H2S、SOx、NOx及 CO2。氮氧化物(NOx)包含NO、NO2、N2O3、N2O5及相關二聚體。硫氧化物(SOx)包含SO2及SO3。可自所描述實施例移除之其他酸氣體包括HF及HCl。
如本文中所使用，術語「碳酸鹽」或「碳酸鹽產物」大體上被定義為含有碳酸鹽基團[CO3]2-之礦物質組份。因此，該等術語包涵僅含有碳酸鹽離子之碳酸鹽/碳酸氫鹽混合物與種屬兩者。術語「碳酸氫鹽」及「碳酸氫鹽產物」大體上被定義為含有碳酸氫鹽基團[HCO3]1-之礦物質組份。因此，該等術語包涵僅含有碳酸氫鹽離子之碳酸鹽/碳酸氫鹽混合物與種屬兩者。
如本文中所使用，術語「螯合」用於大體上指部分或完全作用為自點發射源移除CO2及以某種形式儲存CO2以便防止其返回至氛圍的技術或實踐。此術語之用途並未排除任何形式之所描述實施例被視為「螯合」技術。
如本文中所使用，術語「低電壓電解」及「LVE」用於指在低於約4kA/m2之電流密度下的電解。
術語「耦接」被定義為連接，雖然未必為直接的且未必以機械方式。若兩個裝備可彼此耦接，則其為「可耦接」，且在耦接時可仍特徵化為「可耦接」。除非上下文另有明確需要，否則可耦接之裝備亦可去耦，且反之亦然。第一結構可耦接至第二結構的一個非限制性方式為使第一結構經組態以耦接(或經組態以可耦接)至第二結構。
除非本發明另有明確需要，否則術語「一」被定義為一或多個。術語「另一」被定義為至少第二或更多。術語「實質上」及「約」定義為至少接近(且包括)給定值或狀態(較佳在10%之內，更佳在1%之內，且最佳在0.1%之內)。
如由一般熟習此項技術者所理解，術語「實質上」、「近似」及「約」被定義為主要地但非完全必要地為所指定物(且完全包括所指定 物)。在任何所揭示實施例中，術語「實質上」、「近似」或「約」可用「在指定物之[百分數]內」來代替，其中該百分數包括0.1%、1%、5%及10%。
如在本說明書及/或申請專利範圍中所使用，術語「有效」意謂足以實現所要的、期待的或預期的結果。
術語「包含」(及包含之任何形式)、「具有」(及具有之任何形式)、「包括」(及包括之任何形式)及「含有」(及含有之任何形式)為開放式連系動詞。結果，本發明器件、系統及方法中之「包含」、「具有」、「包括」或「含有」一或多個元件的任一者擁有彼等一或多個元件，但不限於僅擁有彼等一或多個元件。同樣，器件、系統或方法之「包含」、「具有」、「包括」或「含有」一或多個特徵的元件擁有彼等一或多個特徵，但不限於僅擁有彼等一或多個特徵。另外，諸如「第一」及「第二」之術語僅用於區分結構或特徵，而並未將不同結構或特徵限制至特定次序。
此外，能夠執行功能或以一定方式組態之結構為有能力的或以至少彼方式組態，但亦可為有能力的或以未列舉之方式組態。
除非藉由本發明或實施例之性質明確地禁止，否則即使未描述或說明，一個實施例之一或多個特徵仍可應用於其他實施例。
本發明器件、系統及方法中之任一者可由所描述元件及/或特徵及/或步驟中之任一者組成或基本上由所描述元件及/或特徵及/或步驟中之任一者組成，而非包含/包括/含有/具有所描述元件及/或特徵及/或步驟中之任一者。因此，在申請專利範圍中之任一者中，可用術語「由……組成」或「基本上由……組成」代替上文所敍述之開放式連系動詞，以便自使用開放式連系動詞將個否則達成的範疇來改變給定申請專利範圍之範疇。
下文呈現與上文所描述之實施例及其他者相關聯的細節。
2‧‧‧氣流
5‧‧‧管路
10‧‧‧管路
11‧‧‧管路
20‧‧‧管路
21‧‧‧管路
22‧‧‧管路
30‧‧‧管路
40‧‧‧管路
50‧‧‧管路
100‧‧‧系統
103‧‧‧分液貯槽
105‧‧‧洗滌器
106‧‧‧降液管
110‧‧‧吸收/碳酸化塔
111‧‧‧氣泡/碳酸氫化塔
120‧‧‧氯鹼電池
130‧‧‧次氯酸鹽反應器
140‧‧‧HCl燃燒器
150‧‧‧肥料產生單元
200‧‧‧系統
以下圖式藉由實例且非限制進行說明。為了簡短及清晰起見，給定結構之每一特徵可未在彼結構出現的每一圖中標記。相同參考數字未必指示相同結構。相反，相同參考數字可用於指示類似特徵或具有類似功能之特徵，同樣，不同參考數字可用於指示類似特徵或具有類似功能之特徵。
圖1為展示酸氣體移除單元之一個實施例之初級特徵的製程流程圖，該酸氣體移除單元利用次氯酸鹽及碳酸氫鹽。
圖2為展示酸氣體移除單元之一個實施例之初級特徵的製程流程圖，該酸氣體移除單元具有利用次氯酸鹽及碳酸氫鹽之第一階段及利用氫氧化鈉以製得碳酸氫鹽之第二階段。該製程流程圖進一步展示該等單元如何整合以使得一個單元之產物可為另一(或多個)單元之反應物。
圖3a及圖3b分別展示H2S移除研究之結果，即，H2S移除隨時間推移的百分比及吸收液體隨時間推移的溫度的曲線。
圖4a及圖4b分別展示NOx移除研究之研究參數及結果。
本發明係關於至少二階段吸收製程，其中一或多種酸氣體(諸如，CO2、H2S、NOx及/或SOx)自氣流移除且轉化成碳酸鹽、碳酸氫鹽、硫酸鹽或硝酸鹽。本發明之方法及裝置之實施例包含以下一般組成部分中的一或多者：(1)水性去二氧化碳製程，藉以氣態CO2被吸收至苛性鹼液混合物中且接著與氫氧化物反應以形成碳酸鹽及/或碳酸氫鹽產物；(2)分離製程，藉以碳酸鹽及/或碳酸氫鹽產物與液體混合物分離；(3)針對在去二氧化碳製程中用於吸收劑流體中的氫氧化鈉之產生的鹽水電解製程；(4)水性氧化製程，藉以酸氣體被吸收至水性氧化混合物中且隨後與次氯酸鹽及碳酸氫鹽反應以形成硫酸鹽及/ 或硝酸鹽產物；(5)分離製程，藉以在氧化製程中產生之硫酸鹽及/或硝酸鹽產物自水性混合物萃取；(6)針對被用作水性氧化混合物之部分的次氯酸鹽之產生的次氯酸鹽產生製程；及(7)對來自去二氧化碳、氧化及電解製程之副產物(包括氯氣、氫氣、氫氯酸、碳酸鹽及碳酸氫鹽、硝酸鹽、硫酸鹽及漂白劑)的進一步處理或利用。下文進一步詳細解釋此等一般組成部分中之每一者。
雖然本發明之許多實施例消耗一些能量以實現對來自氣流之酸氣體的吸收及實現如本文中所描述之本發明之實施例的其他目標，但本發明之某些實施例的一個優勢為其在吸收大多數或所有酸氣體(包括CO2、H2S、SOx及NOx中之至少一者或任何組合)的同時提供優於先前技術之生態效率的生態效率。
不同於此項技術中之其他製程，某些實施例螯合二氧化碳及其他酸氣體成為經濟上有用之化學品且同時地產生有用之副產物(諸如，碳酸鈉、碳酸氫鈉、次氯酸鈉、氯氣、氫氯酸及氫氣)。因為所描述製程之副產物為經濟上有用的，所以彼等價值抵消酸氣體移除之成本，且在恰當設計之系統中可能使螯合製程自身為合算的。此外，不同於此項技術中之其他製程，CO2之螯合產生可用於螯合其他酸氣體之副產物，此舉亦增加成本及生態效率。
本發明之某些實施例之使其與其他CO2移除製程區分之另一額外益處為在一些市場條件中，產物的價值顯著超過所需之反應物或淨功率或廠折舊費。換言之，某些實施例為在實現酸氣體之顯著移除的同時產生氯氫碳酸鹽產物以及硝酸鹽及/或硫酸鹽產物而獲利的工業方法。
I. 流程圖：利用次氯酸鹽/碳酸氫鹽進行的酸氣體之吸收
圖1描繪說明本發明之裝置及方法之一般例示性實施例的簡化製程流程圖。提供此圖式以僅用於說明性目的，且因此其僅描繪本發明 之特定實施例且並不意欲以任何方式限制申請專利範圍之範疇。
在圖1中所展示之實施例中，待洗滌之氣流2在次氯酸鹽/碳酸氫鹽洗滌器105處進入系統100。洗滌器105經組態以將次氯酸鹽及碳酸氫鹽用作反應物而自氣流2移除包含含硫化合物及/或含氮化合物之酸氣體(例如，減小酸氣體之濃度)。經由此製程自氣流2移除之酸氣體可包括H2S、NOx、SOx及其組合中之至少一者。發生於洗滌器105中之可能的化學反應之實例包括以下各者。
H2S：H2S(g)+4NaClO(aq) → H2SO4(aq)+4NaCl(aq) (1)
H2SO4(aq)+2NaHCO3(aq) → Na2SO4(aq)+2CO2(aq)+2H2O(l) (2)
SOX：2SO2(g)+2H2O(l)+O2(g) → 2H2SO4(aq) (3)
SO3(g)+H2O(l) → H2SO4(aq) (4)
H2SO4(aq)+2NaHCO3(aq) → Na2SO4(aq)+2CO2(g)+2H2O(l) (5)
NOX：NO(g)+NaClO(aq) → NaCl(aq)+NO2(g) (6)
2NO(g)+3NaClO(aq)+H2O(l) → 3NaCl(aq)+2HNO3(aq) (7)
2NO2(g)+NaClO(aq)+H2O(l) → NaCl(aq)+2HNO3(aq) (8)
HNO3(aq)+NaHCO3(aq) → NaNO3(aq)+CO2(g)+H2O(l) (9)
2NO2(g)+2NaHCO3(aq) → NaNO3(aq)+NaNO2(aq)+2CO2(g)+H2O(l)(10)
NaNO2(aq)+NaClO(aq) → NaNO3(aq)+NaCl(aq) (11)
洗滌器105可為適合於使氣流2接觸含有次氯酸鹽及碳酸氫鹽之液相以便有效地減少存在於氣流2中之含氮及硫化合物之量的任何濕式洗滌組態。在所展示之實施例中，將碳酸氫鹽及次氯酸鹽反應物獨立地遞送至洗滌器105(諸如，分別經由管路11及30)。在各種實施例 中，洗滌器105可為填料氣泡塔或未填料氣泡塔。在所展示之實施例中，洗滌器105包含一組降液管106，其經組態以形成再循環迴路從而使含有次氯酸鹽及碳酸氫鹽之液相再循環。在一些實施例中，系統100可包含兩個洗滌器105且氣流2可選擇性地投送至任一者或兩者。 在一些實施例中，洗滌器105中之一者中的液相可在氣流2通過另一洗滌器105時實質上用新製反應器溶液置換。可輸送洗滌器105中產生之硝酸鹽、硫酸鹽及/或碳酸氫鹽產物以供進一步處理或儲存(諸如，經由管路5)。
在進入洗滌器105之前，若需要，可處理氣流2以移除任何重金屬、微粒及剩餘含水量(例如，在分液貯槽103中)。當氣流為天然氣或煙道氣流時，可需要此處理。在各種實施例中，分液貯槽103可經組態以藉由在與氣流2混合之分液貯槽103中噴射稀釋氫氧化物溶液之流來移除重金屬、微粒。氫氧化物溶液之濃度可按重量計為0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%或其間之任何值。在此製程中亦可移除酸氣體之一部分(特定言之，硫基酸氣體)。在其他實施例(諸如，展示於下文所描述之圖2中的實施例)中，分液貯槽103可位於洗滌器105之後以在氣流2進入至如下文所描述之塔110/111中之前移除氣流2中之殘餘含硫及含氮酸氣體。
II. 流程圖：二氧化碳及其他酸氣體之吸收
圖2描繪說明本發明之裝置及方法之一般例示性實施例的簡化製程流程圖。提供此圖式以僅用於說明性目的，且因此其僅描繪本發明之特定實施例且並不意欲以任何方式限制申請專利範圍之範疇。
在圖2中所展示之實施例中，待洗滌及去二氧化碳之氣流2在次氯酸鹽/碳酸氫鹽洗滌器105(諸如，上文所描述之次氯酸鹽/碳酸氫鹽洗滌器105)處進入系統200。CO2(其為此洗滌製程之副產物(例如，見等式(2)、(5)、(9)及(10)))變為退出洗滌器105之氣流2的部分。因此， 在各種實施例中，退出之氣流2可潛在地包含最初存在於氣流中的CO2與藉由洗滌器105中之製程所產生的CO2兩者。在其他實施例中，氣流2可僅包含CO2副產物。
自洗滌器105流動之氣流2可區別地引入至串聯地組態之吸收/碳酸化塔110或氣泡/碳酸氫化塔111中。在所描繪之實施例中，來自氯鹼電池120之氫氧化物可傳送至吸收/碳酸化塔110(諸如，經由管路20)，以根據由等式12所表示之反應而與存在於被引入至吸收/碳酸化塔110中的該氣流2部分中之二氧化碳反應。在一些實施例中，氯鹼電池120中所產生之氫氧化物溶液的濃度可在引入至氯鹼電池120中之前稀釋至較佳濃度。
2 NaOH+CO2 → Na2CO3+H2O (12)
來自吸收/碳酸化塔110之包含碳酸鈉的液相之一部分被輸送(諸如，經由管路10)至氣泡/碳酸氫化塔111以藉由與液相中之殘餘CO2反應(如由等式13表示)而致使碳酸鹽轉化為碳酸氫鹽。在所描繪之實施例中，產生於塔111中之碳酸氫鹽之至少一部分被輸送至洗滌器105(諸如，經由管路11)以(例如)根據反應(2)、(5)、(9)、(10)而消耗掉。
Na2CO3+CO2+H2O → 2NaHCO3 (13)
如由熟習此項技術者所應用且教示(例如)於美國專利7,727,374(該案之全文以引用的方式併入本文中)中，可使用化學反應、化學工程改造及/或材料科學的原理及技術來進一步修改、最佳化及按比例擴大發生於吸收/碳酸化塔110及氣泡/碳酸氫化塔111中之去二氧化碳的製程。
在通過洗滌器105及塔110與111中之一者或兩者之後，氣流已顯著地減小酸氣體之含量。氣流2可接著繼續下一步驟，該步驟將取決於利用此所描述製程之特定應用。舉例而言，工業製程氣流可需要進一步清潔或直接排放至氛圍中。在其他實施例中(諸如，在清潔天然 氣流之上下文中)，可輸送氣流以供在另一位置使用、用於發電或儲存以供稍後用途。
支持製程及裝置整合至系統200中以產生用於上文所描述之吸收製程的額外反應物且包括氯鹼120及次氯酸鹽反應器130。氯鹼電池120使用電力以驅動由等式14所表示之反應物。
2 NaCl+2 H2O → 2 NaOH+Cl2+H2 (14)
電池120中所產生之氫氧化鈉可遞送(諸如，經由管路20)至吸收/碳酸化塔110及次氯酸鹽反應器130中之任一者或兩者。亦來自氯鹼電池120之氯的至少一部分被遞送(諸如，經由管路22)至次氯酸鹽反應器130及HCl燃燒器140中之任一者或兩者。
在次氯酸鹽反應器130中，氯之至少一部分與鹼金屬氫氧化物之至少一部分接觸(例如，氣泡通過)以根據反應15而產生次氯酸鹽溶液。次氯酸鹽溶液之至少一部分可饋入至洗滌器105中(諸如，經由管路30)。對於洗滌器105不需要之次氯酸鈉可用卡車運送至市場以作為可出售的漂白劑。
2 NaOH+Cl2 → NaOCl+NaCl+H2O. (15)
為捕獲產生於氯鹼電池120中且未用於次氯酸鹽反應器130中的氯氣，自氯鹼電池120產生之氯及氫可遞送至HCl燃燒器140(諸如，分別經由管路22及21)以產生氯化氫。所產生之HCl可傳送至貯槽以供儲存或經由管路40輸送。淨反應可由等式16表示：Cl2+H2 → 2 HCl (16)
在所展示之實施例中，在洗滌器105之後，處理氣流2以移除殘餘SOx及NOx酸氣體(例如，在分液貯槽103中)。舉例而言，分液貯槽103可經組態以藉由在與氣流2混合之分液貯槽103中噴射稀釋氫氧化物溶液之流來吸收殘餘SOx及NOx。稀釋氫氧化物流之濃度可按重量計為0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%或其間之任何值。在 所描繪之實施例中，稀釋氫氧化物溶液中之氫氧化物產生於氯鹼電池120中。
來自洗滌器105之含有硝酸鹽及/或硫酸鹽(諸如，NaNO3及/或NaSO4)的所反應液相之至少一部分可傳送(諸如，經由管路5)至肥料產生單元150。在單元150中，來自洗滌器105之液相可與氨反應以根據下文所提供之等式17及18而產生硫酸銨及/或硝酸銨。等式17及18之液相/固相產物可傳送以供進一步處理或儲存(諸如，經由管路50)。 如同系統100，系統200可包含兩個洗滌器105且氣流2可選擇性地投送至任一者或兩者。在一些實施例中，雙洗滌器105可有助於液相至單元150之傳送及吸收流體之補充。
經由上文所描述之製程，可利用自去二氧化碳產生之碳酸氫鹽副產物連同次氯酸鹽以在洗滌器105中洗滌多種酸氣體之氣流，且由於用碳酸氫鹽洗滌而產生之CO2可藉由去二氧化碳製程而重新捕獲。另外，可出售許多所產生之副產物以用於達成經濟增益(諸如，次氯酸鈉及碳酸氫鈉)。硫酸鹽及硝酸鹽副產物可容易地安置或可經進一步處理以產生肥料而達成經濟增益。
可使用如由熟習此項技術者應用之化學反應、化學工程改造及/或材料科學的原理及技術來進一步修改、最佳化及按比例擴大此等方法及器件。此等原理及技術教示(例如)於以下各者中：美國專利申請公開案2006/0185985及2009/0127127、美國專利第7,727,374號(申請於2005年9月22日)、美國臨時專利申請案第60/718,906號(申請於2005年9月20日)、美國臨時專利申請案第60/642,698號(申請於2005年1月10日)、美國臨時專利申請案第60/612,355號(申請於2004年9月23日)、美國專利申請案第12/235,482號(申請於2008年9月22日)、美國臨時申請案第60/973,948號(申請於2007年9月20日)、美國臨時申請案第61/032,802號(申請於2008年2月29日)、美國臨時申請案第61/033,298 號(申請於2008年3月3日)、國際申請案第排除他/US08/77122號(申請於2008年9月19日)及美國專利公開案第2013年/0202516號(申請於2013年1月11日)。上文引用之揭示內容(包括任何附件)中之每一者的全部文字具體地在無免責聲明之情況下以引用之方式併入本文中。
包括以上實例以表明本發明之特定實施例。然而，根據本發明，熟習此項技術者應瞭解在不背離本發明之精神及範疇的情況下可對所揭示之特定實施例中進行許多改變且仍獲得相同或類似結果。
III.自氣流水性螯合(吸收)酸氣體及其至硝酸鹽及/或硫酸鹽之轉化
如上文所指出，在某些實施例中，本發明之裝置及方法採用水性螯合製程，藉此酸氣體被吸收至苛性鹼液混合物中，在苛性鹼液混合物中酸氣體接著與次氯酸鹽及碳酸氫鹽反應形成硫酸鹽及/或硝酸鹽產物。在本發明之實施例中，將次氯酸鈉及碳酸氫鈉用作洗滌試劑。當酸氣體與水性次氯酸鈉及水性碳酸氫鈉接觸時，所得產物取決於氣流之組合物。一般而言，產物包括硝酸鈉(NaNO3)及硫酸鈉(Na2SO4)。在本發明之一些實施例中，大多數硫基酸氣體及氮基酸氣體以此方式反應(例如，酸氣體之至少70%、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、99.1%、99.2%、99.3%、99.4%、99.5%、99.6%、99.7%、99.8%或99.9%以此方式反應)。
製程條件及試劑之量可基於氣流之組合物而變化，無論其是否僅包含硫基酸氣體、僅氮基酸氣體或其某一組合。大體而言，次氯酸鈉及碳酸氫鈉之濃度可各自按重量計在0.1%至約12%之間(諸如，0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%、6%、6.5%、7%、7.5%、8%、8.5%、9%、9.5%、10%、10.5%、11%、11.5%或其間之任何值或範圍)。舉例而言，在某些實施例中，次氯酸鈉濃度按重量計為約0.5%至約6%、按 重量計至約5%、按重量計至約4%或按重量計至約3%。類似地，在某些實施例中，碳酸氫鈉濃度按重量計為約0.5%至約8%、按重量計至約7%、按重量計至約6%、按重量計至約5%、按重量計至約4%或按重量計至約3%。另外，在各種實施例中，次氯酸鹽與碳酸氫鹽之莫耳比可在約5：1至約1：1之間，諸如約4：1、3：1或2：1。舉例而言，次氯酸鹽與碳酸氫鹽之莫耳比可在約2：1至約5：1或至約4：1之間。洗滌器105內之液相的pH值可為中性至鹼性，諸如在約7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11或其間之任何值或範圍的pH值之間。
硝酸鹽及/或硫酸鹽產物之形成可在大範圍之溫度及壓力內發生。關於溫度，舉例來說，進入之氣體可在約20℃至約140℃之間且進入之液體試劑饋源可在約10℃至約100℃之間。又藉由實例，吸收塔中之頂部空間壓力可在約1標準大氣壓至約3標準大氣壓之間。
在各種實施例中，洗滌器105可為噴霧塔、填料氣泡塔或未填料氣泡塔或其串聯型，或適合於使吸收劑溶液有效接觸氣流的任何其他混合組態。
使用H2S及CO2之氣態混合物且經由溶液使其氣泡來執行使H2S與次氯酸鹽-碳酸氫鹽溶液螯合的實驗室規模研究。該研究之結果表明功效且使人洞悉次氯酸鹽及碳酸氫鹽之濃度及相對比率如何影響螯合。測試參數及結果展示於下表1及2中。圖3a繪製H2S移除隨時間推移的百分比且圖3b繪製液相之溫度。在2.5小時的操作時間之後，自氣體移除之H2S的百分比開始與溫度一樣減退。此可能歸因於次氯酸鹽之降低之濃度，因為關於按批料模式操作之測試產生了此資料。
亦使用含有NO、NO2、SO2及/或CO2之各種氣態混合物且經由溶液使氣體混合物氣泡來執行使NOx與次氯酸鹽-碳酸氫鹽溶液螯合的實驗室規模研究。該研究之結果展示氣體之不同組合及次氯酸鹽與碳酸氫鹽之不同濃度可大大地影響NO分子之總反應性且可在某種程度上藉由所處理之氣流的組合物來特製反應器之特定組合物。該研究之測試參數及結果分別展示於圖4a及圖4b中之表中。該研究之結果表明功效且使人洞悉次氯酸鹽及碳酸氫鹽之濃度及相對比率如何影響螯合。 具有較高強度漂白劑及較高氣流之解決方案趨向於捕獲較多NO(可能歸因於漂白劑與NO之間更好的接觸)。
儘管所描述之洗滌器105實施例使用次氯酸鈉，但一般技術者應理解，有可能藉由任何數目之次氯酸鹽或其混合物(包括(但不限於)次氯酸鉀、次氯酸鈣及次氯酸鎂)來獲得類似之化學反應及氧化。類似地，所描述實施例亦使用碳酸氫鈉，然而一般技術者應理解，有可能藉由任何數目之碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽及/或碳酸氫鹽之混合物(包括(但不限於)碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀、碳酸鈣、碳酸氫鈣、碳酸鎂及碳酸氫鎂)來獲得類似之化學反應及氧化。
IV.來自氣流之CO 2 的水性去二氧化碳(吸收)及其至碳酸鹽及碳酸氫鹽之轉化
如上文所指出，在某些實施例中，本發明之裝置及方法採用經由吸收/碳酸化塔110及氣泡/碳酸氫化塔111之水性去二氧化碳製程， 藉以氣態CO2被吸收至苛性鹼液混合物中，在苛性鹼液混合物中其接著與氫氧化物反應以形成碳酸鹽及碳酸氫鹽產物。在本發明之許多實施例中，氫氧化鈉被用作初級吸收劑流體。已知呈各種濃度之氫氧化鈉容易洗滌CO2。當二氧化碳與水性氫氧化鈉接觸時，可形成自純碳酸氫鈉(NaHCO3)至純碳酸鈉(Na2CO3)的一系列產物，且可產生將驅動任一方向上之平衡的不同條件。在本發明之一些實施例中，大多數或幾乎所有二氧化碳以此方式反應。在一些實施例中，反應可繼續完成(或接近完成)且可達成所要碳酸鹽產物之足夠濃度(藉由藉由各種手段達成的水之任一製程化學反應或移除)以便致使碳酸氫鹽、碳酸鹽或兩者之混合物沈澱。
在一些實施例中，當二氧化碳與水性氫氧化鈉接觸時，反應塔內之流體接近等式13中所展示之狀態。所進行之兩個反應製程為：
1. CO2被容易地吸收之初始吸收階段：當CO2進入液體時，其吸收至流體中以形成碳酸，碳酸接著與氫氧化物反應。流體之吸收能力隨著OH-濃度降低而降低，且當OH-濃度被消耗時吸收結束且在一些情況下逆轉。以上等式12中所展示之反應在此部分期間為放熱的且形成幾乎完全碳酸鹽。
2. CO2被吸收的二級轉化階段，但與先前步驟相比較不有利。當CO2進入液體時，其形成碳酸。此碳酸接著與進入之碳酸鹽溶液反應，從而藉由以下淨化學計量而形成碳酸氫鈉溶液：Na2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(aq) → 2 NaHCO3(aq) (13)
在各種實施例中，如圖2中所說明，碳酸氫鹽之形成出現於兩個獨立塔中，其中一個塔用於產生碳酸鈉且另一腔室用於產生碳酸氫鈉。在各種實施例中，每一腔室可為噴霧塔、填料氣泡塔或未填料氣泡塔或其串聯型，或適合於使氫氧化物溶液或碳酸鹽溶液有效接觸氣流以用於吸收至碳酸鹽(在塔110之狀況下)及轉化至碳酸氫鹽(在塔111 之狀況下)的任何其他混合組態。
在本發明之各種實施例中，可在總系統中產生廣泛量範圍之碳酸氫鹽/碳酸鹽/苛性鹼/漂白劑/其他所要產物。然而，所需之用於洗滌酸氣體的碳酸氫鹽之量取決於氣流之組合物。在某些實施例中，硫基及/或氮基酸氣體之較高濃度可能需要較多碳酸氫鈉引導至洗滌器105，且相反地，較低濃度需要較少碳酸氫鈉引導至洗滌器105。
可使用如由熟習此項技術者應用之化學反應、化學工程改造及/或材料科學的原理及技術來進一步修改、最佳化及按比例擴大此等方法及器件。此等原理及技術教示(例如)於以下各者中：美國專利第7,727,374號(申請於2005年9月22日)、美國臨時專利申請案第60/718,906號(申請於2005年9月20日)、美國臨時專利申請案第60/642,698號(申請於2005年1月10日)、美國臨時專利申請案第60/612,355號(申請於2004年9月23日)、美國專利申請案第12/235,482號(申請於2008年9月22日)、美國臨時申請案第60/973,948號(申請於2007年9月20日)、美國臨時申請案第61/032,802號(申請於2008年2月29日)、美國臨時申請案第61/033,298號(申請於2008年3月3日)、國際申請案第PCT/US08/77122號(申請於2008年9月19日)及美國專利公開案第2013年/0202516號(申請於2013年1月11日)。上文引用之揭示內容(包括任何附件)中之每一者的全部文字具體地在無免責聲明之情況下以引用之方式併入本文中。
V. 產物之分離
關於塔110及/或111液流，碳酸氫鈉(NaHCO3或碳酸氫鈉)及碳酸鈉(Na2CO3或蘇打灰)之形成歷經大範圍之溫度及壓力而發生且在給定CO2之不同部分壓力的情況下提供平衡之不同端點。藉由操控鹼性濃度、試劑及/或氣流速率、溫度、壓力及流體深度中之一或多者，可發生碳酸鹽及/或碳酸氫鹽沈澱劑之形成。在各種實施例中，可更改 試劑流動速率及/或氣體流動速率以致使碳酸鹽及/或碳酸氫鹽沈澱劑之形成。此外，在一些實施例中，碳酸鹽/碳酸氫鹽沈澱劑可藉由機械分離(例如，離心)及/或與進入氣體之熱能交換而與液相分離或乾燥。替代地或另外，在某些實施例中，用於分離製程之熱量可得自初始電解中所產生之氫。
取決於吸收器/系統設計，自塔110及/或111退出之液流可包括處於各種平衡之水、NaHCO3、Na2CO3及其他溶解的氣體。在一個實施例中，分離/移除退出之液流(例如，自碳酸鹽移除水/將水與碳酸鹽分離(在該詞之此意義上，「碳酸鹽」意謂碳酸鹽及碳酸氫鹽之混合物))可包括機械分離(諸如，離心分離)及/或添加熱能以使水自混合物蒸發。在其他實施例中，處於平衡濃度及/或呈漿料或濃縮形式的純碳酸鹽、純碳酸氫鹽及兩者之混合物可接著週期性地輸送至儲存貯槽及/或卡車/貯槽-汽車。在其他實施例中，液流可移位至蒸發貯槽/場地，其中可藉由蒸發帶走諸如水之液體。
在根據本發明之某些實施例的沈澱方法中，處於液相之水結合二氧化碳，從而致使氣體一接觸即被吸收而實質上瞬間轉化為碳酸鹽離子。反應鏈之此階段可受質量輸送限制，以使得一旦二氧化碳已被吸收隨後之離子反應便快速發生。然而，對於碳酸氫鹽之形成而言，反應受反應速率限制。因此，如本文中所描述之分離此等兩個階段的系統可特別對獲得較高純度之沈澱劑更有效。
關於洗滌器105液流，自洗滌器105退出之液流的組合物主要取決於氣流之內容物。退出之液流可包括處於各種平衡之水、Na2SO4、NaNO3、NaCl、NaOCl、NaHCO3及其他溶解的氣體。
在一個實施例中，分離/安置退出之液流(例如，自硝酸鹽及硫酸鹽移除水/分離水與硝酸鹽及硫酸鹽)可涉及加熱液體以使水蒸發。在另一實施例中，可藉由使液流通過硫酸鹽回收製程來隔離硫酸鹽，該 硫酸鹽回收製程將硫酸鹽與NaCl分離且接著添加CaCl2以將Na2SO4轉化至CaSO4，該CaSO4沈澱。類似地，在其他實施例中，水相可與氨反應以根據等式17及18而產生硫酸銨及/或硝酸銨(諸如，在肥料產生單元150中)。以此方式，可再生碳酸氫鹽。另外，可將硫酸銨及/或硝酸銨產物用作肥料。
Na2SO4(aq)+2NH3(aq)+2H2O(l)+2CO2(g) → (NH4)2SO4(aq)+2NaHCO3(s) (17)
NaNO3(aq)+NH3(aq)+H2O(l)+CO2(g) → NH4NO3(aq)+NaHCO3(s)(18)
在其他實施例中，液流可移位至蒸發貯槽/場地，其中可藉由蒸發帶走諸如水之液體。
VI.用於在低能下產生吸收劑流體之電解
如上文所指出，在某些實施例中，本發明之裝置及方法採用氯鹼電池120以用於產生在去二氧化碳製程中被用作吸收劑流體的氫氧化鈉。氯鹼電解為主要用於產生濃縮之氫氧化鈉(苛性鈉)及氯氣的電化學製程，且通常藉由等式14在整個相關文獻中加以描述：2 NaCl+2 H2O → 2 NaOH+H2+Cl2 (14)
此電解通常藉由三個一般類型之標準電解電池來實現：隔膜電池、汞電池及薄膜電池。此等類型之電池中之每一者自相同輸入反應物產生相同輸出產物。其不同於彼此主要在於反應物及產物彼此分離的方式。
在一個實施例中，可歸因於若干因素使用薄膜電池。第一，關於汞之環境關注已減少對汞電池之需求。第二，隔膜電池可產生相對弱之苛性鹼產物，其含有顯著濃度之鹽及氯離子且需要顯著之後續重新處理/分離以自苛性鹼移除顯著鹽含量。第三，氟化聚合物技術之改良已提高薄膜電池技術之壽命時間及電效率，其中在工業市場中常 規地保證超過五年之薄膜壽命時間。另外，在較佳實施中，每噸苛性鹼功率效率超出隔膜電池與汞電池兩者之每噸苛性鹼功率效率。
許多較佳實施例可在此功能中採用薄膜電池。薄膜電池具有優於其他氯鹼電解製程之若干優勢。第一，薄膜電池在與隔膜電池及汞電池相比時既不含有又不產生任何環境敏感性發射(例如，汞)且為電學上有效的。其亦採用濃縮/稀釋/補充NaCl迴路以使得其可很好地適合於用作連續「鹽迴路」處理單元。接下來，在無進一步蒸發/濃縮的情況下產生於薄膜電池中之NaOH可為供用於去二氧化碳製程中的自然地適當之濃度水平(例如，按重量計30-33% NaOH)。薄膜電池技術亦可藉由添加小增量單元而容易地自實驗室規模按比例調整至廠規模生產。
另外，藉由薄膜電池所產生之氫為「清潔」的、近似「電子等級」且相對擺脫了NaCl或其他污染物。因而，氫可壓縮及貯藏為電子等級H2氣體，用於現場電力生產(諸如，與低級煤之燃燒混合或用於燃燒技術增益)。替代地，氫可用於鍋爐燃料以用於分離製程。另外，藉由薄膜製程所產生之氯氣與藉由其他標準電解製程所產生之氯氣相比而較不「濕潤」。因而，一個階段壓縮循環可足夠用於產生水處理等級的氯。
在某些實施例中，在溶液被電解之前向溶液添加酸。酸可為可將質子化提供至溶液之任何形式的酸，包括(但不限於)氫氯酸。一般技術者應理解，有可能藉由任何數目之酸或酸之混合物來獲得類似之化學反應及電解。在一些實施例中，酸為經由副產物H2及Cl2之燃燒而產生於燃燒器140中的氫氯酸。添加至溶液之酸的量可基於對達成用以產生反應物之最低能量及用以自產物回收之最高能量的最佳質子化速率之判定。
可使用如由熟習此項技術者應用之化學反應、化學工程改造及/ 或材料科學的原理及技術來進一步修改、最佳化及按比例擴大此等方法及器件。此等原理及技術(包括用於使用低電壓電解(LVE)以改良製程之熱力學效率的技術)教示(例如)於以下各者中：美國專利第7,727,374號(申請於2005年9月22日)、美國臨時專利申請案第60/718,906號(申請於2005年9月20日)、美國臨時專利申請案第60/642,698號(申請於2005年1月10日)、美國臨時專利申請案第60/612,355號(申請於2004年9月23日)、美國專利申請案第12/235,482號(申請於2008年9月22日)、美國臨時申請案第60/973,948號(申請於2007年9月20日)、美國臨時申請案第61/032,802號(申請於2008年2月29日)、美國臨時申請案第61/033,298號(申請於2008年3月3日)、國際申請案第PCT/US08/77122號(申請於2008年9月19日)及美國專利公開案第2013/0202516號(申請於2013年1月11日)。上文引用之揭示內容(包括任何附件)中之每一者的全部文字具體地在無免責聲明之情況下以引用之方式併入本文中。
VII. 次氯酸鹽之產生
如上文所指出，在某些實施例中，本發明之裝置及方法採用次氯酸鹽反應器130。產生於電池120中之氯鹼製程中的氯氣被收集並移至次氯酸鹽反應器130及/或HCl燃燒器140。遞送至次氯酸鹽反應器130之氯氣經由直接或間接自氯鹼電池120遞送之氫氧化鈉溶液而被接觸(氣泡)。與產生於轉化/碳酸氫化塔111、洗滌器105中及/或用卡車運送至市場的碳酸氫鹽溶液一道，產生次氯酸鈉溶液且次氯酸鈉溶液可用作吸收劑溶液。
VIII. 廢熱之回收
不同於標準氯鹼製程，因為在存在發電廠或呈煙道氣體或來自燃燒之其他熱氣體之形式的CO2之大型發射的情況下採用本發明之某些實施例，所以可存在利用此‘廢’熱來最佳化電化學電池之充分機 會。例如，典型的進入之煙道氣體溫度(例如，在靜電沈澱處理之後)可很好地為300℃。根據本發明之系統可包含熱交換器，該等熱交換器調適成將彼煙道氣體降低至小於300℃之點同時加熱陽極電解液及陰極電解液流體(對於LVE而言，其應大體上保持>87.5℃)。此促進在無與陽極電解液及陰極電解液加熱器相關聯之功率損耗的情況下的操作。
大體而言，因為在發電廠可獲得之煙道氣體在100℃(洗滌典型)、300℃(在沈澱處理之後)及900℃(沈澱入口)或其他此等溫度之間的溫度下退出，所以可藉由經由與功率回收循環之熱交換冷卻進入之煙道氣體來提取可觀的廢熱處理，功率回收循環之實例為氨水循環(例如，「Kalina」循環)、蒸汽循環或實現相同熱力學手段之任何此循環。因為本發明之一些實施例依賴於DC功率以實現製造用於本發明之試劑/吸收劑，所以可直接部分地或完全地藉由廢熱回收來對製程供以電力，該廢熱回收經實現而不存在與將彼DC功率轉換至供其他用途之AC功率相關聯的正常變壓器損耗。另外，經由使用廢熱工作引擎，可在根本不採用發電步驟的情況下實現顯著效率。在一些條件中，可發現此等廢熱回收能量以完全對本發明之實施例供以電力。
亦可類似於系統中之其他點處的增益效率而採用自系統之其他製程的廢熱回收。
以上說明書及實例提供對例示性實施例之結構及用途的完整描述。儘管上文已經以一定的精確程度或參考一個或多個個別實施例來描述某些實施例，但熟習此項技術者可在不背離本發明之範疇的情況下對所揭示之實施例作出許多變更。因而，本發明裝置、系統及方法之說明性實施例並不意欲為限制性的。相反，本發明器件、系統及方法包括屬於申請專利範圍之範疇的所有修改及替代例，且除所展示之彼等實施例之外的實施例可包括所描繪實施例之一些或所有特徵。舉 例而言，組件可經組合為單式結構及/或連接可被代替。另外，在適當時，可將上文所描述之實例中的任一者之態樣與所描述之其他實例中的任一者之態樣組合，以形成具有可比較或不同性質並解決相同或不同問題的另外實例。類似地，應理解，上文所描述之益處和優點可關於一個實施例或可關於若干實施例。
除非給定申請專利範圍中分別使用短語「用於……之構件」或「用於……之步驟」明確敍述此限制，否則申請專利範圍不欲解釋為包括構件附加功能或步驟附加功能限制。
2‧‧‧氣流
5‧‧‧管路
10‧‧‧管路
11‧‧‧管路
20‧‧‧管路
21‧‧‧管路
22‧‧‧管路
30‧‧‧管路
40‧‧‧管路
50‧‧‧管路
103‧‧‧分液貯槽
105‧‧‧洗滌器
110‧‧‧吸收/碳酸化塔
111‧‧‧氣泡/碳酸氫化塔
120‧‧‧氯鹼電池
130‧‧‧次氯酸鹽反應器
140‧‧‧HCl燃燒器
150‧‧‧肥料產生單元
200‧‧‧系統

Claims (39)

  1. 一種用於自氣流有效地減少污染物的系統，其包含：第一組混合設備，其經調適成摻合氫氧化物與氣流以形成第一摻合物，其中該氣流中之二氧化碳可與氫氧化物反應以在第一液體流出物中產生碳酸氫鹽產物或碳酸氫鹽與碳酸鹽產物之組合；及第二組混合設備，其經調適成摻合次氯酸鹽及該碳酸氫鹽產物或該碳酸氫鹽與碳酸鹽產物之組合與該氣流以形成第二摻合物，其中氮基或硫基酸氣體可與該次氯酸鹽及該碳酸氫鹽產物或該碳酸氫鹽與碳酸鹽產物之組合反應，以在第二液體流出物中產生硝酸鹽或硫酸鹽產物，其中在氣流之至少一部分流經該第一組混合設備之前，該氣流流經該第二組混合設備。
  2. 如請求項1之系統，其進一步包含經調適成將該液體流出物傳送至該第二組混合設備以形成該第二摻合物的管道。
  3. 如請求項1之系統，其進一步包含氯鹼電池，該氯鹼電池經調適成藉由質子化鹽水溶液來電化學地產生該氫氧化物，其中該氯鹼電池與該第一組混合設備形成流體連通。
  4. 如請求項3之系統，其進一步包含第三組混合設備，該第三組混合設備經調適成摻合來自該氯鹼電池之氫氧化物與來自該氯鹼電池之氯氣，其中該氯鹼電池與該第三組混合設備形成流體連通且其中該第三組混合設備與該第二組混合設備形成流體連通。
  5. 如請求項3之系統，其進一步包含第四組混合設備，該第四組混合設備經調適成在該氣流之至少一部分流經該第一組混合設備 之前摻合來自該氯鹼電池之氫氧化物與該氣流。
  6. 如請求項3之系統，其進一步包含經調適成燃燒來自該氯鹼電池之氫氣及氯氣以產生氫氯酸的燃燒器。
  7. 如請求項4之系統，其中該氫氯酸之至少一部分與該氯鹼電池連通以將鹽水溶液質子化。
  8. 如請求項1之系統，其中該氣流為天然氣流或煙道氣流。
  9. 如請求項1之系統，其中該酸氣體為NOx、SOx或H2S。
  10. 如請求項9之系統，其進一步包含第五組混合設備，該第五組混合設備調適成將該等硫酸鹽或硝酸鹽產物轉化至硫酸銨或硝酸銨。
  11. 如請求項1之系統，其中該酸氣體為SOx或H2S。
  12. 如請求項11之系統，其進一步包含第五組混合設備，該第五組混合設備經調適成將該等硫酸鹽產物與該第二液體流出物分離且形成呈固體形式之硫酸鈣。
  13. 如請求項1之系統，其中該酸氣體為NOx。
  14. 如請求項13之系統，其進一步包含第五組混合設備，該第五組混合設備經調適成將該等硝酸鹽產物轉化至硝酸銨。
  15. 如請求項1之系統，其中該第二摻合物包含按重量計約0.5%至按重量計約5%的次氯酸鹽及按重量計約0.5%至按重量計約5%的碳酸氫鹽。
  16. 如請求項15之系統，其中次氯酸鹽與碳酸氫鹽之莫耳比為約1：1至約5：1。
  17. 如請求項1之系統，其中該第一組混合設備包含兩個階段：第一階段，其經調適成摻合該氫氧化物與退出該第二組混合設備的該氣流之一部分，以在第一階段液體流出物中產生碳酸鹽產物；及 第二階段，其經調適成摻合該第一階段液體流出物與退出該第二組混合設備的該氣流之另一部分，以在該第一液體流出物中產生碳酸氫鹽產物。
  18. 如請求項1之系統，其中該次氯酸鹽係呈次氯酸鈉之形式且該氫氧化物係呈氫氧化鈉之形式。
  19. 一種自氣流有效地減少污染物之量的方法，其包含：(a)在水性混合物中獲得氫氧化物；(b)在水性混合物中獲得次氯酸鹽；(c)摻合該氫氧化物與該氣流中之二氧化碳以在第一摻合物中產生碳酸氫鹽產物或碳酸鹽與碳酸氫鹽產物之組合，藉此以礦物質產物形式螯合該二氧化碳；及(d)摻合該次氯酸鹽及來自該第一摻合物的該等碳酸氫鹽產物或碳酸鹽與碳酸氫鹽產物之組合之至少一部分與該氣流中之硫基或氮基酸氣體，以在第二摻合物中產生硝酸鹽或硫酸鹽產物，藉此螯合該酸氣體。
  20. 如請求項19之方法，其中步驟(c)包含變更反應平衡以有利於碳酸氫鹽產物之產生。
  21. 如請求項19之方法，其中獲得該氫氧化物包含：獲得1族或2族鹽；摻合該鹽與酸及水、酸及蒸汽、或酸、水及蒸汽以產生質子化鹽溶液；及電解該質子化鹽溶液以產生該氫氧化物、氫氣及氯氣。
  22. 如請求項21之方法，其中獲得該次氯酸鹽包含：摻合該氫氧化物與該氯氣以產生該次氯酸鹽。
  23. 如請求項22之方法，其進一步包含在於步驟(c)中摻合該氣流之前及在於步驟(d)中摻合該氣流之後在第二水性混合物中獲得該 氫氧化物，且噴射該水性混合物以與該氣流摻合。
  24. 如請求項22之方法，其進一步包含在於步驟(c)及步驟(d)中摻合該氣流之前在第二水性混合物中獲得該氫氧化物，且噴射該水性混合物以與該氣流摻合。
  25. 如請求項21之方法，其進一步包含使該氫氣與該氯氣反應以產生氫氯酸。
  26. 如請求項25之方法，其中該質子化鹽溶液包含該氫氯酸之至少一部分。
  27. 如請求項19之方法，其中該氣流為天然氣流或煙道氣流。
  28. 如請求項19之方法，其中該酸氣體為NOx、SOx或H2S。
  29. 如請求項28之方法，其進一步包含使該等硫酸鹽或硝酸鹽產物與氨及二氧化碳反應以產生碳酸氫鹽及硫酸銨或硝酸銨。
  30. 如請求項19之方法，其中該酸氣體為SOx或H2S。
  31. 如請求項30之方法，其進一步包含將該等硫酸鹽產物與該第二液體流出物分離且將該等硫酸鹽產物轉化至硫酸鈣。
  32. 如請求項19之方法，其中該酸氣體為NOx。
  33. 如請求項32之方法，其進一步包含第五組混合設備，該第五組混合設備經調適成將該等硝酸鹽產物轉化至硝酸銨。
  34. 如請求項19之方法，其中摻合該次氯酸鹽及該等碳酸氫鹽產物或碳酸鹽與碳酸氫鹽產物之組合之至少一部分包含摻合溶液或溶液之組合，該(等)溶液包含按重量計0.5%至按重量計約5%的次氯酸鹽及按重量計約0.5%至按重量計約5%的碳酸氫鹽。
  35. 如請求項34之方法，其中次氯酸鹽與碳酸氫鹽之莫耳比為約1：1至約5：1。
  36. 如請求項19之方法，其中該次氯酸鹽係呈次氯酸鈉之形式且該氫氧化物係呈氫氧化鈉之形式。
  37. 一種洗滌天然氣流之方法，其中該洗滌階段基本上由以下步驟組成：摻合次氯酸鹽及碳酸氫鹽與該天然氣流中之硫基或氮基酸氣體以在摻合物中產生硝酸鹽或硫酸鹽產物，藉此螯合該酸氣體。
  38. 如請求項37之方法，其中次氯酸鹽之濃度為按重量計0.5%至按重量計5%且碳酸氫鹽之濃度為按重量計0.5%至按重量計5%。
  39. 如請求項38之方法，其中次氯酸鹽與碳酸氫鹽之莫耳比為約1：1至約5：1。
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