加工CO₂的系統和方法

專利名稱：加工CO₂的系統和方法
加工CO2的系統和方法交叉引用本申請要求以下申請的權益，其每個全盤引入本文作為參考。美國臨時專利申請61/158，992，申請日2009年3月10日，題目為Liquid Absorption of Gaseous Pollutants Using a Flat Jet Reactor"；美國臨時專利申請61/168，166，申請日2009年4月9日，題目為Apparatus， Systems, and Methods for Treating Industrial Waste Gases“；美國臨時專利申請61/178，475，申請日2009年5月14日，題目為"Apparatus, Systems, and Methods for Treating Industrial Waste Gases“；美國臨時專利申請61/228，210，2009年 7 月 24 日，題目為"Apparatus, Systems, and Methods for Treating Industrial Waste Gases“；美國臨時專利申請61/230，042，申請日2009年7月30日，題目為〃 Apparatus, Systems, and Methods for Treating Industrial Waste Gases“；美國臨時專利申請61/239,429,2009 年9 月 2 日，題目為"Apparatus, Systems, and Methods for Treating Industrial Waste Gases“；美國臨時專利申請61/178，360,2009年5月14日，題目為〃 Methodsand Apparatus for Contacting Gas and Liquid"；美國臨時專禾Ij申請61/221,457，申請日2009年6月29日，題目 為〃 Gas-Liquid-Solid Contactor and Precipitator Apparatus and Methods“；美國臨時專利申請61/221，631，申請日2009年6月30日，題目為〃 Gas,Liquid, Solid Contacting :Methods and Apparatus“；美國臨時專利申請61/223，657，2009年7月7日，題目為〃 Gas, Liquid, Solid Contacting :Methods and Apparatus“；美國臨時專利申請61/289，657，申請日2009年12月23日，題目為"Gas, Liquid, Solid Contacting :Methods and Apparatus“；美國臨時專利申請61/306，412，申請日2010年2月19日，題目為“Apparatus， Systems, And Methods For Treating Industrial Waste Gases“；禾口美國臨時專利申請61/311，275，申請日2010年3月5日，題目為“Apparatus, Systems, And Methods For Treating Industrial Waste Gases."背景二氧化碳和許多其它大氣污染物(例如N0x，S0x，揮發性有機物("VOCs")，和 顆粒物)的最濃縮點源是產生能量的發電廠，特別地通過燃燒碳型燃料生產它們的電力的 發電廠(例如火力發電廠)。考慮到預計全球能量需要增加，并且盡管非碳型能源的持續增 長，但是預計二氧化碳及碳型燃料的其它燃燒產物的大氣水平還會增加。因而，利用碳型燃 料的發電廠特別地是針對降低二氧化碳及其它大氣污染物的技術的用武之地。降低來自發電廠廢物物流的二氧化碳及其它大氣污染物的排放的企圖已經產生 了許多不同技術，其大部分需要非常大的能量輸入以便解決與分離和濃縮擴散氣體物質有關的能量。另外，目前的技術和有關設備是效率低的并且成本高的。因而，重要的是開發這 樣的經濟可行的技術，其能夠通過以穩定形式埋存(sequestering) 二氧化碳及其它大氣 污染物或者將其轉化為有用的商品產品而從氣態廢物物流中除去大量的二氧化碳及其它 大氣污染物。考慮到上述內容，對于有效且經濟地埋存二氧化碳及其它大氣污染物的系統和方 法存在著重大需要。概要在一些實施方案中，本發明提供用于將氣體組分轉移入液體的裝置，其包括氣體 入口 ；被配置以使液體和氣體接觸的室；在室中第一位置的第一液體引入單元和在室中第 二位置的第二液體引入單元，其中液體引入單元被配置以將液體引入室以便與氣體接觸； 被配置以在液體已經接觸氣體后包含所述液體的儲存器；用于液體的在其已經接觸氣體后 的出口，其中入口、室、液體引入單元、儲存器和出口可操作地連接；和以下特征中的至少 一個i)在室中的至少一個陣列的棚排，其中棚排被配置以當氣體進入室時重新分布其流 動，使得與氣體在進入所述室時在與棚排相互作用前的流動相比，氣體在室橫截面的更大 面積上軸向地沿室流動；ii)被配置以減少儲存器中的泡沫的消泡設備；iii)每一液體引 入單元至少一個泵，用于將液體泵送通過該引入單元；iv)配置液體引入單元，使得液體離 開第一單元的流動方向不同于液體離開第二單元的流動方向；ν) —個或多個節流孔機構 (排泄閥)，其被配置以將液體流動引導到液體引入單元中的至少一個、到氣體入口中、或 其組合；和vi)改變液體引入單元所覆蓋的區域，其中液體引入單元包括產生噴霧的霧化 單元，其中至少一個霧化單元被配置以產生角度不同于其它霧化單元的噴霧。在一些實施 方案中，所述裝置包括所述特征中的至少兩個。在一些實施方案中，所述裝置包括所述特征 中的至少三個。在一些實施方案中，所述裝置包括所述特征中的至少四個。在一些實施方 案中，所述裝置包括所述特征中的至少五個。在一些實施方案中，所述裝置包括全部所述特 征。在一些實施方案中，氣體入口被配置以接受工業廢氣、壓縮環境空氣、壓縮二氧化碳、超 臨界二氧化碳或其任何組合。在一些實施方案中，氣體包括工業廢氣、已經先前與工業廢氣 分離的二氧化碳、或其任何組合。在一些實施方案中，氣體包括二氧化碳、氮氧化物、和硫氧 化物中的一種或多種。在一些實施方案中，第一液體引入單元位于氣體入口之上的最低水 平處并且被取向為以基本上與氣體流動方向順流的方向引導液體流動進入所述室。在一些 實施方案中，第二液體引入單元被取向為以基本上與氣體流動方向逆流的方向引導液體流 動進入所述室。在一些實施方案中，第一液體引入單元，第二液體引入單元或兩者包括噴 口。在一些實施方案中，噴口包括雙流體噴口。在一些實施方案中，噴口包括噴射器-噴射 噴口。在一些實施方案中，用變頻機控制泵中的至少一個。在一些實施方案中，消泡設備包 括位于儲存器上的錐體。在一些實施方案中，消泡設備進一步包括朝錐體取向的液體噴霧 器。在一些實施方案中，所述裝置進一步包括液體再循環回路，其被配置以將液體從儲存器 弓丨導到液體弓I入單元中的一個或多個。在一些實施方案中，該裝置進一步包括在氣體離開 接觸室前的除霧面(demisting level) 0在一些實施方案中，除霧面(demisting level) 包括波浪形除霧器，平噴噴霧器，濕式靜電沉降器，填料床，或其任何組合。在一些實施方案 中，提供給除霧面(demisting level)的液體包括與提供給液體引入單元的液體不同的溶 液。在一些實施方案中，提供給每一液體引入單元的液體包括不同的溶液。在一些實施方案中，提供給除霧面(demisting level)的液體是清液。在一些實施方案中，提供給液體引入 單元的液體包括漿液。在一些實施方案中，該裝置進一步包括粉碎臺，其被配置以接受來自 儲存器的漿液并且將加工過的漿液提供給液體引入單元。在一些實施方案中，再循環回路 包括粉碎臺。在一些實施方案中，儲存器位于在接觸室的底部的噴口之下。在一些實施方 案中，該裝置進一步包括可操作連接到接觸室的沉淀槽。在一些實施方案中，沉淀槽包括溫 度控制器，用于添加PH調節劑的入口，攪拌器，用于晶體生長劑的入口，用于晶體播種劑的 入口，用于沉降劑(settling agent)的入口，用于絮凝劑的入口，或其任何組合。在一些實 施方案中，該裝置進一步包括可操作連接到沉淀槽的沉淀出口。在一些實施方案中，沉淀出 口收集固體沉淀物和上層清液溶液。在一些實施方案中，沉淀出口從上層清液溶液中分離 固體沉淀物。在一些實施方案中，該裝置進一步包括管道，而將固體沉淀物提供給建筑材料 制造臺。在一些實施方案中，氣體入口被配置以接受來自工業設備的廢氣。在一些實施方 案中，氣體入口被配置以接受來自燃燒化石燃料的設備的煙道氣。在一些實施方案中，氣體 入口被配置以接受來自燃燒化石燃料的設備的煙道氣，進一步地其中煙道氣在被提供至所 述裝置的氣體入口前已經通過排放控制系統。在一些實施方案中，排放控制系統包括以下 中的一種或多種i)用于收集顆粒物的靜電沉降器；ii)S0x控制技術；iii)N0x控制技術； iv)用于收集顆粒物的物理過濾技術；或ν)汞控制技術。在一些實施方案中，霧化單元的 噴霧器包括靠近接觸室的壁的60°噴霧器和在接觸室的內橫截面中的90°的噴霧器。在 一些實施方案中，氣體沿棚排的流動是垂直的。在一些實施方案中，在所述室中，該裝置進 一步包括填充材料、塔盤、填料床或其任何組合。在一些實施方案中，在所述室中，該裝置進 一步包括至少一個膜或一個微孔膜。 在一些實施方案中，本發明提供一種裝置，其包括吸收器，所述吸收器包括鼓泡 塔；可操作地連接到吸收器的用于工業氣體的入口，其中工業氣體包括數量等于時均原始 組成的C02，SOx, NOx，重金屬，非CO2酸性氣和/或飛灰；用于吸收溶液的入口，其中吸收溶 液包括堿性溶液，其包括鹽水、顆粒物材料或在吸收漿液中的兩者；用于排出氣體的出口， 所述氣體特征為其相對于所述工業氣體的所述原始組成而言貧乏CO2及SOx、NOx、重金屬、 非CO2酸性氣體和/或飛灰中的至少一個，其中所述出口可操作地連接到所述吸收器；可操 作地連接到吸收器的用于已接觸工業氣體的吸收溶液的出口 ；和可操作連接到該出口的加 工臺，其中加工臺被配置以獲得以下可售產品中的至少一種包括CO2埋存組分的建筑材 料、脫鹽水、飲用水、包括CO2埋存組分的漿液或包括CO2埋存組分的溶液，其中鼓泡塔被配 置以在吸收溶液中生產工業氣體的氣泡使得工業氣體中的至少10wt%的二氧化碳被轉移 到吸收溶液。在一些實施方案中，本發明提供一種裝置，其包括吸收器，所述吸收器包括噴 布(sparging)容器；可操作地連接到吸收器的用于工業氣體的入口，其中工業氣體包括數 量等于時均原始組成的C02，SOx, NOx，重金屬，非CO2酸性氣和/或飛灰；用于吸收溶液的 入口，其中吸收溶液包括堿性溶液，其包括鹽水、顆粒物材料或在吸收漿液中的兩者；用于 排出氣體的出口，所述氣體特征為其相對于所述工業氣體的所述原始組成而言貧乏CO2及 S0x、N0x、重金屬、非CO2酸性氣體和/或飛灰中的至少一個，其中所述出口可操作地連接到 所述吸收器；可操作地連接到吸收器的用于已接觸工業氣體的吸收溶液的出口 ；和可操作 連接到該出口的加工臺，其中加工臺被配置以獲得以下可售產品中的至少一種包括0)2埋 存組分的建筑材料、脫鹽水、飲用水、包括CO2埋存組分的漿液或包括CO2埋存組分的溶液，其中噴布容器被配置以在吸收溶液中生產工業氣體的氣泡使得工業氣體中的至少10wt% 的二氧化碳被轉移到吸收溶液。在一些實施方案中，本發明提供一種裝置，所述裝置包括吸 收器，其包括噴霧塔；可操作地連接到吸收器的用于工業氣體的入口，其中工業氣體包括數 量等于時均原始組成的C02，SOx, NOx，重金屬，非CO2酸性氣和/或飛灰；用于吸收溶液的 入口，其中吸收溶液包括堿性溶液、顆粒物材料或在吸收漿液中的兩者；用于排出氣體的出 口，所述氣體特征為其相對于所述工業氣體的所述原始組成而言貧乏CO2及SOx、NOx、重金 屬、非CO2酸性氣體和/或飛灰中的至少一個，其中所述出口可操作地連接到所述吸收器； 可操作地連接到吸收器的用于已接觸工業氣體的吸收溶液的出口 ；和可操作連接到該出口 的加工臺，其中加工臺被配置以獲得以下可售產品中的至少一種包括0)2埋存組分的建筑 材料、脫鹽水、飲用水、包括CO2埋存組分的漿液或包括CO2埋存組分的溶液，其中噴霧塔被 配置以在工業氣體中產生吸收溶液的物流、液滴或其組合使得工業氣體中的至少10襯％的 二氧化碳被轉移到吸收溶液，進一步地其中噴霧塔被配置以在50-5，000加侖/分鐘/1000 實際立方英尺的液體流動速率與氣體流動速率比值(L/G比)下操作。在一些實施方案中， 本發明提供一種裝置，所述裝置包括吸收器，其包括噴霧塔、填充材料、填料床、塔盤、棚排 或微孔膜中的至少一種；可操作地連接到吸收器的用于工業氣體的入口，其中工業氣體包 括數量等于時均原始組成的C02，SOx, NOx，重金屬，非CO2酸性氣和/或飛灰；用于吸收溶 液的入口，其中吸收溶液包括堿性溶液、顆粒物材料或在吸收漿液中的兩者；用于排出氣體 的出口，所述氣體特征為其相對于所述工業氣體的所述原始組成而言貧乏CO2及SOx、NOx、 重金屬、非CO2酸性氣體和/或飛灰中的至少一個，其中所述出口可操作地連接到所述吸 收器；可操作地連接到吸收器的用于已接觸工業氣體的吸收溶液的出口 ；和可操作連接到 該出口的加工臺，其中加工臺被配置以獲得以下可售產品中的至少一種包括CO2埋存組 分的建筑材料、脫鹽水、飲用水、包括CO2埋存組分的漿液或包括CO2埋存組分的溶液，其中 吸收器被配置以在工業氣體中產生吸收溶液的物流、液滴或其組合使得工業氣體中的至少 IOwt%的二氧化碳被轉移到吸收溶液，并且進一步其中吸收器被配置以在50-5，000加侖/ 分/1000實際立方英尺的液體流動速率與氣體流動速率比值(L/G比)操作。在一些實施 方案中，本發明提供一種裝置，所述裝置包括吸收器，其包括噴霧塔、填充材料、填料床、塔 盤、棚排或微孔膜中的至少一種；可操作地連接到吸收器的用于工業氣體的入口，其中工業 氣體包括數量等于時均原始組成的C02，SOx, N0x，重金屬，非CO2酸性氣和/或飛灰；用于 吸收溶液的入口，其中吸收溶液包括堿性溶液、顆粒物材料或在吸收漿液中的兩者，其中所 述堿性溶液包括鹽水、清液或其任何組合；用于排出氣體的出口，所述氣體特征為其相對于 所述工業氣體的所述原始組成而言貧乏CO2及SOx、NOx、重金屬、非CO2酸性氣體和/或飛 灰中的至少一個，其中所述出口可操作地連接到所述吸收器；可操作地連接到吸收器的用 于已接觸工業氣體的吸收溶液的出口 ；和可操作連接到該出口的加工臺，其中加工臺被配 置以獲得以下可售產品中的至少一種包括CO2埋存組分的建筑材料、脫鹽水、飲用水、包 括CO2埋存組分的漿液或包括CO2埋存組分的溶液，其中吸收器被配置以在工業氣體中產 生吸收溶液的物流、液滴或其組合使得工業氣體中的至少IOwt%的二氧化碳被轉移到吸收 溶液。在一些實施方案中，本發明提供一種裝置，所述裝置包括吸收器，其包括噴霧塔、填 充材料、填料床、塔盤、棚排或微孔膜中的至少一種；可操作地連接到吸收器的用于工業氣 體的入口，其中工業氣體包括數量等于時均原始組成的C02，SOx, N0x，重金屬，非CO2酸性氣和/或飛灰；用于吸收溶液的入口，其中吸收溶液包括堿性溶液、顆粒物材料或在吸收漿 液中的兩者，其中所述堿性溶液包括鹽水；用于排出氣體的出口，所述氣體特征為其相對于 所述工業氣體的所述原始組成而言貧乏CO2及SOx、NOx、重金屬、非CO2酸性氣體和/或飛 灰中的至少一個，其中所述出口可操作地連接到所述吸收器；可操作地連接到吸收器的用 于已接觸工業氣體的吸收溶液的出口 ；和可操作連接到該出口的加工臺，其中加工臺被配 置以獲得可售產品，其中吸收器被配置以在工業氣體中產生吸收溶液的物流、液滴或其組 合使得工業氣體中的至少10wt%的二氧化碳被轉移到吸收溶液。在一些實施方案中，用于 工業氣體的入口被配置以接受工業廢氣，燃燒煙道氣，水泥窯煙道氣，壓縮二氧化碳，超臨 界二氧化碳或其任何組合。在一些實施方案中，吸收溶液接觸工業氣體使得吸收溶液以液 滴、溪流(rivulets)、液體柱、噴射噴霧、液膜、溶液等浮云(neutrally buoyantclouds of soluteion)或其任何組合的形式存在。在一些實施方案中，該裝置進一步包括在接觸室中 的霧化組件，包括壓力霧化器(噴口)、旋轉霧化器、空氣輔助霧化器、空氣噴射霧化器、超 聲霧化器、噴墨霧化器、MEMS霧化器、靜電噴霧器、雙流體霧化器、排出噴口或其任何組合。 在一些實施方案中，吸收溶液中的鹽水包括海水、堿性鹽水、富陽離子的鹽水、合成鹽水、工 業廢水、工業廢鹽水或其任何組合。在一些實施方案中，該裝置進一步包括再循環系統。在 一些實施方案中，再循環系統包括管道和泵從而將已接觸工業氣體的吸收溶液從用于已接 觸工業氣體的吸收溶液的出口、加工臺或兩者轉移到用于吸收溶液的入口、霧化組件或其 任何組合。在一些實施方案中，再循環系統包括管道和泵從而將CO2減少的氣體從用于排 出氣體的出口轉移到用于工業氣體的入口、鼓泡塔、噴布容器或其任何組合。在一些實施方案中，本發明提供可操作連接到發電廠的排放控制系統，其中發電 廠產生能量和包括二氧化碳的工業廢氣，其中排放控制系統被配置以吸收來自廢氣的至少 50%的二氧化碳并且被配置以使用小于30%的發電廠所產生的能量。在一些實施方案中， 本發明提供可操作連接到發電廠的排放控制系統，其中發電廠產生能量和包括硫氧化物的 工業廢氣，其中排放控制系統被配置以吸收來自廢氣的至少90 %的硫氧化物并且被配置以 使用小于30%的發電廠所產生的能量。在一些實施方案中，本發明提供可操作連接到發電 廠的排放控制系統，其中發電廠產生能量和包括二氧化碳和硫氧化物的工業廢氣，其中排 放控制系統被配置以吸收來自廢氣的至少50%的二氧化碳和至少80%的硫氧化物，并且 其中所述排放控制系統進一步被配置以使用小于30%的發電廠所產生的能量。在一些實施 方案中，排放控制系統被配置以接受來自發電廠的至少10%的工業廢氣。在一些實施方案 中，排放控制系統被配置以接受來自被配置以產生苛性堿溶液(caustic solution)的電化 學系統的堿性溶液。在一些實施方案中，電化學系統包括陽極、陰極和在陽極和陰極之間的 至少一個離子選擇膜。在一些實施方案中，電化學系統被配置以在陽極和陰極兩端施加的 2. 8V或更小的電壓下操作。在一些實施方案中，排放控制系統被配置以接受PH調節劑，其 中PH調節劑包括工業廢物、天然存在的pH調節劑、所產生的pH調節劑或其任何組合。在 一些實施方案中，排放控制系統被配置以在5-5，000加侖/分/1000實際立方英尺每分鐘 的液體流動速率與氣體流動速率比值(L/G)下操作。在一些實施方案中，系統被配置以在 100-500加侖/分/1000實際立方英尺每分鐘的液體流動速率與氣體流動速率比值(L/G) 下操作。在本文中提供了這樣的系統，其包括用于產生包括沉淀產物(包括碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合)的排出物的沉淀反應器，該沉淀反應器可操作地連接到用于濃縮來自沉淀 反應器排出物的沉淀產物的液_固分離裝置。在液-固分離裝置的一個版本中，液-固分離裝置包括折流板(baffle)，所述折流 板的位置使得在操作中折流板使沉淀反應器排出物偏轉，從而使得沉淀產物下降至液_固 分離裝置的下部區域并且上層清液上升并且離開液_固分離裝置。在液_固裝置的另一版 本中，液-固分離裝置包括螺旋形通道，其被配置以引導來自沉淀反應器的排出物在螺旋 形通道中流動，使得基于尺寸與質量進行沉淀產物的濃縮并且產生上層清液。本文中所述 的系統的液_固分離裝置包括沉淀產物收集器，其能夠收集50% -100%,75% -100%，或 95 % -100 %的來自沉淀臺的沉淀產物。另外，液-固分離裝置能夠加工lOOL/min-20，000L/ min，5000L/min-20, 000L/min，或 10，000L/min-20, OOOL/min 的來自沉淀臺的排出物。本文中所述的系統的沉淀反應器可以包括加料反應器和沉淀臺。加料反應器能夠 從工業廢氣物流中除去C02。此外，加料反應器可以能夠從工業廢氣物流(steam)中除去 SOx, N0x、重金屬、顆粒物、VOCs或其組合中的一種或多種。加料反應器包括連接到水源的 平噴噴口，其中平噴噴口適合于形成平噴物流，從而使包括CO2的氣態廢物物流與來自水源 的水接觸。包括CO2的氣態廢物物流是來自燃燒碳型燃料、煅燒材料或其組合的工業設備的 廢物物流。水源所提供的水可以包含堿土金屬離子；在此情況下水源可以選自淡水微咸水、 海水和鹽水。沉淀臺可操作地連接到PH-提高劑源。pH-提高劑可以包括灰、氧化物、氫氧 化物或碳酸鹽。沉淀臺適合于生產包括碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合的沉淀產物。本文中所述的系統可以進一步包括電化學電池。電化學電池可以被配置以除去來 自加料臺、沉淀臺或加料和沉淀臺的質子。還提供了綜合系統，其包括燃燒碳型燃料的發電廠而產生包括二氧化碳的廢氣物 流，其可操作地連接到廢氣加工系統。廢氣加工系統包括用于產生包括沉淀產物(包括碳 酸鹽、碳酸氫鹽或其組合)的排出物的沉淀反應器，其可操作地連接到用于濃縮來自沉淀 反應器排出物的沉淀產物的液_固分離裝置。在液_固分離裝置的一個版本中，液_固分 離裝置包括折流板(baffle)，所述折流板的位置使得在操作中折流板使沉淀反應器排出 物偏轉，從而使得沉淀產物下降至液_固分離裝置的下部區域并且上層清液上升并且離開 液-固分離裝置。在液-固分離裝置的另一版本中，液-固分離裝置包括螺旋形通道，其被 配置以引導來自沉淀反應器的排出物在螺旋形通道中流動，使得基于尺寸與質量進行沉淀 產物的濃縮并且產生上層清液。廢氣物流進一步包括S0x、N0x、重金屬、VOCs、顆粒物或其 組合。還提供了這樣的方法，其包括將部分或全部的包括二氧化碳的來自工業設備的氣 態廢物物流轉移到用于產生包括沉淀產物(包括碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合)的排出物的 沉淀反應器；和在液-固分離裝置中濃縮來自沉淀反應器排出物的沉淀產物。在液-固分 離裝置的一個版本中，排出物在液-固分離裝置中倚靠折流板偏轉，使得沉淀產物下降至 液_固分離裝置的下部區域并且上層清液上升并且離開液_固分離裝置。在液_固分離裝 置的另一版本中，使得排出物在螺旋形通道中流動，使得基于尺寸與質量進行沉淀產物的 濃縮和產生上層清液。可以使用前述權利要求中的任一項的任何系統，進行埋存二氧化碳的方法。


在所附權利要求中詳細地闡述了本發明的新穎特征。參考以下闡述其中利用了本 發明原理的例證性實施方案的詳細說明和附圖將獲得本發明的特征和優點的更好的理解， 在附圖中圖1提供一種本發明的系統，其包括處理器，其中處理器被配置以加工各種包括 二氧化碳的氣體。圖2提供一種本發明的系統，其包括處理器和處理系統，其中處理系統被配置以 處理來自處理器的組合物。圖3提供一種本發明的系統，其包括處理器和任選的處理系統，其中處理器包括 接觸器和反應器。圖4提供一種本發明的系統，其包括處理器和處理系統，其中來自處理系統的上 層清液可以任選地被再循環到處理器。圖5提供一種本發明的系統，其包括處理器、處理系統和電化學系統，其中來自處 理系統的上層清液可以任選地被再循環到處理器、電化學系統或其組合。圖6A提供了根據本發明一個實施方案的CO2埋存方法的示意圖。圖6B提供了根據本發明一個實施方案的CO2埋存系統的示意圖。圖6C提供是該系統實施方案的示意圖。圖7提供了根據本發明的另一實施方案的CO2埋存系統的示意圖。圖8提供了用于電化學生產氫氧化物的低壓裝置的一個實施方案的簡圖。圖9提供了用于電化學生產氫氧化物的低壓裝置的另一實施方案的簡圖。圖10提供了用于電化學生產氫氧化物的低壓裝置的另一實施方案的簡圖。圖11是具有塔配置的用于接觸固體材料、液體和氣體的裝置的實施方案的示意 圖。圖12是用于接觸固體材料、液體和氣體的方法的示意圖。圖13是如在橫截面縱向來看具有水平配置的用于接觸固體材料、液體和氣體的 裝置的實施方案的示意圖。圖14是如在橫截面端點來看具有水平配置的用于接觸固體材料、液體和氣體的 裝置的實施方案的示意圖。圖15是該裝置的實施方案的示意圖。圖16是整個裝置的實施方案的示意圖。圖17是顯示棚排設計的裝置的實施方案的一部分的示意圖。圖18是顯示噴霧器的可能排布的裝置的實施方案的示意圖。圖19是顯示噴霧器的可能排布的裝置的實施方案的示意圖。圖20是可用于裝置和系統的一些實施方案的棚排配置的示意圖。圖21A顯示本發明的實施方案的側視圖，其中液滴和氣體沿行在室周圍的長路 徑，其中氣體入口在室的頂端。圖21B顯示本發明的實施方案的自頂向下的剖視圖，其中液滴和氣體沿行在室周 圍的長路徑，其中氣體入口在室的頂端。圖22A顯示本發明的實施方案的側視圖，其中液滴和氣體沿行在室周圍的長路徑，其中氣體入口在室的底部。圖22B顯示本發明的實施方案的自頂向下剖視圖，其中液滴和氣體沿行在室周圍 的長路徑，其中氣體入口在室的底部。圖23提供了氣_液或氣-液-固接觸器的示意圖。圖24提供了圖23的氣-液或氣-液-固接觸器的另一視圖的示意圖。圖25提供在線監控器的簡圖。圖26是顯示縱向和水平取向的段的裝置的實施方案的示意圖。圖27是顯示縱向和水平取向的段的裝置的實施方案的示意圖。圖28是顯示縱向和水平取向的段的裝置的實施方案的示意圖，其中在使用 (suing)泵的水平取向的段中相對于氣體流動具有逆流溶液循環。圖29是裝置和系統的實施方案的示意圖，其中該系統是一系列裝置。圖30是顯示裝置陣列的系統的實施方案的示意圖。圖31是顯示裝置陣列的系統的實施方案的示意圖。圖32是系統的實施方案的示意圖。圖33提供了根據本發明的實施方案的集成以CO2埋存系統的發電廠的示意圖。圖34提供了波特蘭水泥廠的示意圖。圖35提供了根據本發明一個實施方案的與沉淀裝置共處的水泥廠的示意圖。圖36提供了根據本發明一個實施方案的不需要開采的石灰石原料的水泥廠的示 意圖。圖37提供了根據本發明一個實施方案的系統的示意圖。圖38、39和40提供了根據本發明一個實施方案的系統的示意圖。圖41和42提供了本發明的沉淀物的照片。圖43提供了本發明的無定形沉淀物的照片。圖44提供了在以下實施例部分中報道的CO2吸收實驗的圖表結果。圖45顯示了本發明的實施方案，其中液滴的形成和液滴與所關心的氣體的接觸 在不同的室中進行。圖46顯示了一種實施方案，其中液滴形成和氣體接觸在一個室中進行，該室被設 計成使凝聚的液滴與形成液滴的液體分開。圖47是顯示了使用去泡沫錐體和噴霧器的裝置的實施方案的示意圖。詳細說明本文中介紹了與有效地接觸固體材料、液體和氣體相關的系統、裝置和方法。本文 中介紹的實施方案代表了用于將氣體引入到液體或漿液或兩者中的方法和裝置。在一些其 中介紹了漿液的實施方案中，漿液包括液體和固體材料組分，使得在液體與氣體接觸的整 個過程中存在固體材料。引入所指的是將氣體溶解和/或吸收到液體中或者將氣體吸附和 /或化學吸附到液體的表面上。將氣體引入液體是通過優化接觸條件而實現的。在本文中 實施方案中變化和優化的條件包括液體的溶液化學；液體的表面積與體積之比；液體或 漿液和氣體(L/G)的流速比；和液體和氣體之間的接觸時間。將氣體引入液體是令人期望 的，這出于許多原因，其中一些在本文中的實施方案中被考慮，包括但不限于除去氣體物流 的組分(例如洗滌煙道氣)和從在氣體和液體間的反應中有效的沉淀材料(例如形成細固體顆粒物)。本發明的方法、裝置和系統可以利用如本文中進一步所描述的氣-液或 氣-液-固技術。可以利用其中液體或漿液(即吸收溶液)被引入氣體的接觸方法，其中 液體和/或漿液以液滴、物流或其組合的形式引入。可以利用其中氣體被引入液體或漿液 (即吸收溶液)的接觸方法，其中在液體或漿液中氣體產生氣泡或泡沫。在任一種情況中， 可以優化參數以便將二氧化碳和SOx、NOx、重金屬、非CO2酸性氣體或飛灰中的至少一種引 入構成吸收溶液的液體或漿液。為促進這種引入，在在本發明的方法、裝置和系統中可以使 用結構特征如填料材料、填料床、塔盤、棚排或膜，包括微孔膜。一旦氣體的期望組分已經通 過溶液和氣體之間的接觸引入吸收溶液，被接觸的溶液可通過適宜的手段進行處理，所述 適宜的手段未使得從氣體中除去的組分可釋放到地球大氣中。或者，被接觸的溶液可以經 受沉淀條件，使得形成固體沉淀物，并且這樣的沉淀物和排出物液體可以被進一步處理以 便回收可售產品(例如飲用水、建筑材料包括CO2-埋存組分)。本發明的方法、裝置和系統可適用于在可操作地連接到發電廠的排放控制系統中 使氣體和吸收溶液接觸，使得來自發電廠的煙道氣(即工業廢氣)包含二氧化碳、S0x、N0x、 重金屬、非二氧化碳酸性氣體和有時候飛灰。令人期望的是除去二氧化碳和S0x、N0x、重金 屬、非二氧化碳酸性氣體和有時候飛灰中的至少一種，同時使用很少的發電廠產生的能量， 如30%的發電廠產生的能量，來為排放控制系統提供能量。排放控制系統包括動作和組分 如，但不限于，泵送和再循環吸收溶液，再生或再裝填吸收溶液，循環煙道氣，除去包括飛灰 和沉淀物的顆粒物，和處理包含二氧化碳和SOx、NOx、重金屬、非二氧化碳酸性氣體和有時 候飛灰(從煙道氣中脫除的)中的至少一種的任何液體、固體或漿液。本發明的方法、裝置 和系統可以代替其它排放控制系統或者可以與在適當位置發電廠可能具有的現有的系統 一起使用，然而，在一些實施方案中，未必必需具有單獨的CO2和SOx排放控制系統。一些實施方案利用了同時粉碎、減小粒徑和混合漿液的固體組分和漿液的液體組 分。一些實施方案包括與氣體接觸，而同時混合并且減小固體顆粒物的尺寸。粉碎，或減小 粒徑，可用來通過增加可能參與反應的固體的表面積以及通過在漿液每一次通過粉碎步驟 使新的固體材料露出而改進漿液的固體組分的反應性。使用任何合適的減小固體顆粒物尺 寸的裝置，可以完成粉碎，這樣的裝置包括但不限于噴射磨、螺旋輸送機、高剪切混合器、濕 磨機、擦碎機、膠體磨或其任何組合。在一些實施方案中，在漿液與氣體首次接觸前，進行粉 碎。在一些實施方案中，在再循環期間，在漿液與氣體首次接觸后，進行粉碎。在一些實施 方案中，在管道中用螺旋輸送機進行粉碎，同時在到達接觸室前漿液還與氣體接觸。一些實施方案利用高效氣液接觸方法或裝置。高效氣液接觸方法或裝置具有最優 化的接觸參數的附加優點，如較高的表面積，借此氣體引入液體可以進行；溶液化學有利 于氣體引入液體的動力學；在氣體引入液體的同時，通過減慢流體流動或者增加液體和氣 體行程的路徑長度，提供了足夠的停留時間。有效的氣液接觸方法和裝置的用途之一是最優化沉淀反應。在氣_液接觸器中液 體的溶液化學的變化影響了液體引入氣體的能力。在一些實施方案中，影響液體(例如吸 收溶液、接觸混合物)的化學性質從而將氣體更有效地引入。在一些實施方案中，液體(例 如吸收溶液、接觸混合物)的PH值允許同時脫除來自氣體的CO2和SO2和/或SOx。在一些 實施方案中，液體(例如吸收溶液、接觸混合物)的化學性質不需要單獨的(即，與除去CO2的方法或步驟不同的)S02*/或SOx脫除步驟。在一些實施方案中，液體的pH值為PH 4 至pH 13.5。在一些實施方案中，液體的pH值為pH 4至pH 11。在一些實施方案中，液體 的PH值為pH 5至pHIO。在一些實施方案中，液體的pH值為pH 5. 5至pH 9.5。在一些實 施方案中，液體的PH值受加入制備液滴的溶液的試劑的影響。改變液體的pH值的試劑包 括但不局限于天然存在的PH提高劑，微生物和真菌，合成化學pH提高劑，回收的人造廢物 物流，和電化學手段產生的堿性溶液。在更詳細地描述本發明前，應將理解的是本發明不局限于本文中所述的具體實施 方案，因而實施方案可以變化。同樣應當理解，本文中使用的術語僅僅是為了描述具體實施 方案的目的，并不意圖用于進行限制，因為本發明的范圍將僅僅由所附權利要求限制。除非 另外定義，本文中使用的全部技術和科學術語具有與本發明所屬領域的技術人員通常理解 的相同的含義。在提供數值范圍的情況下，應當理解的是，在所述范圍上下限之間的各個居中值， 至所述下限單位十分之一，除非上下文明確相反指出的，以及在所述范圍內的任何其它所 述的或居間的值，包括在本發明中。這些較小范圍的上下限可獨立地包括在較小范圍內并 且也包括在本發明之內，受約束于在所述范圍內任何具體排除的界限。在所述范圍包括一 個或者兩個界限時，不包括那些被包括的界限之一或兩者的范圍也包括在本發明內。某些范圍在本文中以術語“大約”在數值之前的形式給出。術語“大約”用于本文 中來提供其之后的精確數字以及該術語之后的數字附近或近似數字的文字支持。在確定一 個數字是否在具體所述的數字附近或是否是近似，附近或近似的未描述數字可以是這樣的 數字，其在其所表示于其中的范圍中提供了具體所述數字的基本上等同物。本說明書中所述的全部出版物、專利和專利申請引入本文作為參考至相同的程 度，如同各自單獨的出版物、專利或專利申請具體地和單獨地被指出來結合作為參考。此 外，各個引用的出版物、專利或專利申請引入本文作為參考從而公開和描述了與所引用的 出版物相關的主題。任何出版物的引用是為在申請日之前的其公開內容并且不應當被理解 為允許本文中所述的本發明由于在先發明而無權預料這樣的出版物。進一步，所提供的公 開日可能不同于實際
公開日，其可能需要單獨證實。注意的是，如本文中使用的，和所附權利要求中使用的，單數形式“a”、“an”和 “the”包括多個所述之項，除非上下文明確相反指出。進一步注意到是可以撰寫權利要求來 排除任何任選的元素。因而，這種聲明意圖是用作在權利要求元素列舉方面使用這樣的排 他性術語如“僅僅”等，或者使用“否定”限制的在先基礎。當閱讀本公開內容時，對于本領域技術人員顯而易見的是本文中所述的和舉例說 明的每一個單獨實施方案具有分立的組件和特征，其可以容易地與任何其它多個實施方案 的特征分離和合并，而沒有背離本發明的范圍或精神。以所述事件的順序或者以任何其它 邏輯上可行的順序，可以進行任何所述的方法。盡管任何類似或等同于本文中所述的那些 的方法和材料也可用于實施或測試本發明，但是現在描述代表性的例證性的方法和材料。本發明的方法和系統通過可以利用由以下化學反應所總結的過程在液、氣或固相中含碳燃料源的燃燒形成了氣態二氧化碳C+02 (g) — CO2 (g)(2) 二氧化碳源與水源的接觸使二氧化碳成溶劑化物而得到二氧化碳的水溶液
CO2 (g) CO2 (aq)(3)溶于水的二氧化碳形成與碳酸水溶液的平衡CO2 (aq) +H2O H2CO3 (aq)(4)碳酸是一種弱酸，其在兩步中離解，其中平衡天平部分地由溶液的pH值確定， 其中通常pHs低于8-9有利于碳酸氫鹽形成和pHs高于9-10有利于碳酸鹽形成。在第二 步中，氫氧化物源可以被加入以便增加堿度H2C03+2H20 H3O+(aq)+HCCV (aq)HCOf (aq) +OF (aq) H2CHCO32- (aq)來自IIA族的元素金屬陽離子與碳酸鹽陰離子的反應形成金屬碳酸鹽沉淀物mX(aq)+nC032- Xm(CO3)n(S)其中X是能夠與一個或多個碳酸鹽基團化學結合的任何元素或元素組合，m和η是 化學計量正整數。在進一步描述主題發明中，首先詳細地描述根據本發明的實施方案的CO2埋存方 法。然后描述可用于實施本發明的方法的各種實施方案的系統，隨后使用本發明的方法和 系統可以生產的組合物。CO2埋存的方法在一些實施方案中，本發明提供0)2埋存方法。在這樣的實施方案中，一定量的CO2 可以從環境中，例如地球大氣或由工業設備產生的氣態廢物物流中被除去或埋存，以便一 些或全部的CO2不再存在于其中除去CO2的環境中。例如，CO2埋存除去了來自燃料燃燒的 CO2或者防止來自燃料燃燒的CO2釋放到大氣中。在一些實施方案中，被埋存的CO2的形式 是一種包括碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的組合物。這樣的組合物可以包括溶液， 包括沉淀材料的漿液，或單獨的或者與用于建筑材料中的或用作建筑材料的一種或多種另 外的材料結合的沉淀材料。例如，本發明的組合物可以包括沉淀材料，其包括碳酸酯化合 物(例如無定形碳酸鈣、方解石、霰石、vaterite等)。因此，在一些實施方案中，根據本發 明各方面的CO2埋存產生了組合物(例如包括碳酸酯化合物的沉淀材料)，其中組合物中至 少部分的碳源自于人類所用的燃料(例如化石燃料)。本發明的CO2-埋存方法由一定量的 CO2生產了存儲穩定的產物，使得于是其中產生產物的CO2被埋存在該產物中。存儲穩定的 CO2-埋存產物是存儲穩定的組合物，其將一定量的CO2引入存儲穩定的形式，如地上、水下 或地下存儲穩定的形式，使得CO2不再以大氣中的氣體的形式存在或者CO2對于大氣中的氣 體來說不再可得。因而，根據本發明的方法的CO2的埋存的結果是防止CO2氣體進入大氣并 且以使得CO2沒有變成大氣一部分的方式允許長期存儲co2。本發明的方法的實施方案包括小_、中性_或負性_碳足跡方法。本發明的碳中 性方法包括具有可忽略的碳足跡或沒有碳足跡的方法。在負性_碳足跡方法中，通過方法 的實施而埋存(例如通過將CO2轉化為碳酸鹽)的CO2的重量大于通過方法的實施而產 生(例如通過電力生產、堿生產等)的CO2的重量。在有些情況下，通過實踐方法所埋存的 CO2的重量超過通過實踐方法所產生的CO2的重量達1至100%、如5至100%、包括10至 95%、10 至 90%、10 至 80%、10 至 70%、10 至 60%、10 至 50%、10 至 40%、10 至 30%、10 至 20%、20至95%、20至90%、20至80%、20至70%、20至60%、20至50%、20至40%、20至 30%、30至95%、30至90%、30至80%、30至70%、30至60%、30至50%、30至40%、40至95%,40 至 90%、40 至 80%、40 至 70%、40 至 60%、40 至 50%、50 至 95%、50 至 90%、50 至 80%、50 至 70%、50 至 60%、60 至 95%、60 至 90%、60 至 80%、60 至 70%、70 至 95%、 70至90 %、70至80 %、80至95 %、80至90 %、和90至95 %。在有些情況下，通過實踐方法 所埋存的CO2的重量超過通過實踐方法所產生的CO2的重量達5%或更多、達10%或更多、 達15%或更多、達20%或更多、達30%或更多、達40%或更多、達50%或更多、達60%或更 多、達70%或更多、達80%或更多、達90%或以上或達95%或更多。參考圖1的系統，本發明提供了處理二氧化碳源(130)并且產生包括碳酸鹽、碳酸 氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的組合物的基于水性的方法，其中二氧化碳源包括一個或多個除 二氧化碳之外的另外的組分。在這樣的實施方案中，二氧化碳的工業源可以作為源頭，質 子-除去劑源(140)可以作為源頭，并且每一個可以被提供給處理器110來被處理(即，經 受適宜條件以便產生包括碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的組合物)。在一些實施方 案中，處理二氧化碳的工業源包括在接觸器(例如但不限于氣_液接觸器或氣-液-固接 觸器)中接觸質子_除去劑源以從初始水溶液或漿液產生二氧化碳_加料的組合物，該組 合物可以是溶液或漿液。在一些實施方案中，包括碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的 組合物可以在接觸器中由二氧化碳-加料的溶液或漿液產生。在一些實施方案中，二氧化 碳-加料的溶液或漿液可以被提供給反應器，在該反應器中，可以產生包括碳酸鹽、碳酸氫 鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的組合物。在一些實施方案中，組合物在接觸器和反應器中產生。例 如，在一些實施方案中，接觸器可以產生包括碳酸氫鹽的初始組合物，反應器可以由初始組 合物產生包括碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的組合物。在一些實施方案中，本發明 的方法可以進一步包括提供(sourcing) 二價陽離子源，如堿土金屬(例如Ca2+、Mg2+)源。 在這樣的實施方案中，二價陽離子源可以被提供給質子_除去劑源或者直接地提供給處理 器。倘若由質子-除去劑源、由二價陽離子源或者由上述源的組合提供足夠的二價陽離子， 包括碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的組合物可以包括可分離的沉淀材料(例如 CaCO3^MgCO3或其組合物)。無論來自處理器的組合物是否包括可分離的沉淀材料，在制造 建筑材料中可以直接地使用來自處理器的組合物(任選地使用極少的后處理)。在一些實 施方案中，直接來自處理器的包括碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的組合物(任選 地使用極少的后處理)可以被注入到地下位置，如美國臨時專利申請61/232，401 (2009年 8月7日申請，該申請全盤引入本文作為參考)中所述。參考圖2-5的系統，本發明提供了處理二氧化碳源(130)并且產生包括碳酸鹽、碳 酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的組合物的基于水性的方法，其中二氧化碳源包括一個或多個 除二氧化碳之外的另外的組分。除產生如參考圖1所述的組合物之外，本發明進一步提供 了處理包括碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的組合物的方法。因而，在一些實施方案 中，本發明提供了處理二氧化碳源(130)以產生包括碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫 鹽的組合物并且處理所產生的組合物的基于水性的方法。無論本發明的處理器產生的組合 物是否包括可分離的沉淀材料，組合物可以直接提供到本發明的處理系統進行處理(例如 濃縮、過濾等)。在一些實施方案中，組合物可以從處理器的接觸器、反應器或澄清槽直接 提供到處理系統。例如，不包含可分離的沉淀材料的處理器_產生的組合物可以直接提供 到處理系統來濃縮組合物和產生上層清液。在另一非限制性實例中，包括可分離的沉淀材 料的處理器_產生的組合物可以直接提供到處理系統進行液-固分離。處理器_產生的組合物可以提供到許多處理系統子系統中的任一個，該子系統包括但不局限于脫水系統、過 濾系統或與過濾系統結合的脫水系統，其中處理系統或其子系統，分離上層清液與組合物 以生產濃縮組合物(例如濃縮組合物就碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸鹽來說是更濃縮 的)。參考圖3的系統，在一些實施方案中，本發明提供用于加料溶液以來自工業廢氣 物流的CO2的方法以產生包括碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的組合物。在這樣的實 施方案中，在加料溶液以CO2前，溶液的PH值可以為6. 5-14. 0。在一些實施方案中，在加料 溶液以 CO2 前，溶液的 pH 值可以為至少 6. 5,7. 0,7. 5,8. 0,8. 5,9. 0,9. 5，10. 0，10. 5，11. 0， 11. 5，12. 0，12. 5，13. 0，13. 5或14. 0。使用任何適宜的方法，包括但不限于，使用質子_除 去劑和用于進行質子除去的電化學方法，可以增加溶液的PH值。在一些實施方案中，在加 料溶液以CO2前，可以使用質子-除去劑來增加溶液的pH值。這樣的質子-除去劑包括但 不局限于氫氧化物(例如Na0H，K0H)和碳酸鹽(例如Na2C03，K2C03)。在一些實施方案中， 使用氫氧化鈉來增加溶液的PH值。因而，在一些實施方案中，本發明提供用于加料堿性溶 液(例如PH值大于7.0)以來自工業廢氣物流的CO2的方法以產生包括碳酸鹽、碳酸氫鹽 或碳酸鹽和碳酸氫鹽的組合物。在一些實施方案中，由加料堿性溶液以來自工業廢物源(即，包括碳酸鹽、碳酸氫 鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的溶液)的CO2產生的組合物可以是漿液或基本上澄清的溶液(即， 基本上沒有沉淀材料，如至少95%或更多沒有)，這取決于在溶液加料以CO2時溶液中可得 的陽離子。如這里所述，溶液加料以CO2時，溶液可以，在一些實施方案中，包括二價陽離子 如Ca2+，Mg2+或其組合。在這樣的實施方案中，所得的組合物可以包括形成漿液的二價陽 離子的碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽(例如沉淀材料)。這樣的漿液，例如，可以包 括CaCO3,MgCO3或其組合。在一些實施方案中，溶液可以包括不充足的二價陽離子從而在溶 液加料以CO2時形成包括二價陽離子的碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的漿液。在這 樣的實施方案中，在溶液加料以CO2時，所得的組合物可以包括在基本上澄清溶液(即，基 本上沒有沉淀材料，如至少95%或更多沒有)中的碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽。 在一些實施方案中，例如，在溶液加料以CO2時，一價陽離子如Na+，K+或其組合(任選地通 過添加NaOH和/或Κ0Η)可以存在于基本上澄清溶液中。由加料這樣的溶液以CO2產生的 組合物可以包括，例如，一價陽離子的碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽。因而，在一些實施方案中，本發明提供加料堿性溶液(例如pH大于7.0)以來自工 業廢氣物流的CO2以產生包括碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的組合物的方法，其中 組合物是基本上澄清的(即，基本上沒有沉淀材料，如至少95%或更多沒有)。基本上澄清 的組合物可以隨后接觸二價陽離子源(例如Ca2+，Mg2+或其組合)以產生包括二價陽離子 的碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的組合物，這形成漿液。如上，這樣的漿液可以包 括CaCO3, MgCO3或其組合，其可以如本文中所述進行處理。在非限制性實例中，包括NaOH(例 如溶于缺乏顯著的二價陽離子的淡水的NaOH)的堿性溶液可以在氣-液接觸器中接觸來自 工業廢氣物流的CO2以產生包括碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的組合物，其中組合 物是基本上澄清的，這應歸于缺乏沉淀材料，而后者又應歸于缺乏顯著的二價陽離子。取 決于所添加的C02(和補充NaOH，如果有的話)的量，基本上澄清的組合物可以包括NaOH， NaHCO3和/或Na2C03。基本上澄清的組合物可以隨后在氣-液接觸器外的反應器中接觸二價陽離子源(例如，Ca2+, Mg2+，Sr2+等)以產生包括二價陽離子的碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳 酸鹽和碳酸氫鹽的組合物(例如，沉淀材料)，這形成漿液。因而，組合物可以包括CaCO3和 /或MgCO3，組合物可以如本文中所述的進行處理。例如，組合物可以經受液-固分離并且 固體被制成水泥，輔助的粘結材料，細集料，灰漿，粗集料，混凝土，火山灰水泥或其組合。參考圖4和5的系統，本發明還提供了處理二氧化碳源(130)并且產生包括碳酸 鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的組合物的基于水性的方法，其中二氧化碳源包括一個 或多個除二氧化碳之外的另外的組分，并且其中至少一部分處理系統上層清液被再循環。 例如，在一些實施方案中，本發明提供了在處理器中處理廢氣物流包括CO2和，任選地，SOx、 NOx、和/或Hg以產生被處理的廢氣物流(例如，純凈氣體物流適用于釋放到環境中)，包括 碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的組合物，和排出物的方法，其中至少一部分排出物 被再循環到處理器。如圖4和5所示，來自處理系統(其可以包括脫水系統和過濾系統)的 上層清液可以以各種方式進行再循環。因而，在一些實施方案中，可以使用來自脫水系統、 過濾系統或脫水系統和過濾系統的組合的上層清液的至少一部分來處理二氧化碳。上層清 液可以被提供到二氧化碳_處理系統處理器。在這樣的實施方案中，上層清液可以被提供 到接觸器(例如，氣_液接觸器，氣-液_固接觸器)，反應器，接觸器和反應器的組合，或用 于處理二氧化碳的任何其它單元或單元的組合。另外，在一些實施方案中，至少一部分來自 處理系統的上層清液可以被提供到洗滌系統。在這樣的實施方案中，可以使用上層清液來 洗滌本發明的組合物(例如，包括CaCO3, MgCO3或其組合的沉淀材料)。例如，可以使用上 層清液來洗滌來自基于碳酸鹽的沉淀材料的氯化物。參考圖5，至少一部分處理系統上層清 液可以被提供到電化學系統。因而，可以使用處理系統上層清液來產生質子-除去劑或者 進行用于處理二氧化碳的質子除去。在一些實施方案中，至少一部分來自處理系統的上層 清液可以被提供到不同的系統或工藝。例如，至少一部分處理系統上層清液可以被提供到 脫鹽裝置或脫鹽工藝使得處理系統上層清液，其在被用于處理二氧化碳后通常是比其它可 用的進料(例如，海水，鹽水等)更軟化的(即，較低濃度的Ca2+和/或Mg2+)，可以被脫鹽 用于飲用水。處理系統上層清液的再循環是有益的，因為再循環提供了可用資源的有效利用； 周圍環境的最小干擾；和降低的能量需要，所述降低的能量需要提供了本發明的系統和方 法的更低的碳足跡。當本發明的二氧化碳_處理系統可操作地連接到工業設備(例如，燃 燒化石燃料的發電廠如燃煤的發電廠)并且使用在工業設備處產生的電力，由處理系統上 層清液的再循環提供的降低的能量需要提供了降低的能量需要。當表示為百分數時，給定 的工藝、裝置或系統的能量需要是相對于該工藝、裝置或系統所連接的或者使用的發電廠 的總輸出，由該工藝、裝置或系統所消耗的能量。沒有為再循環配置的二氧化碳-處理系統 (即，為單程法配置的二氧化碳處理系統)如圖2中所示的那種可以具有至少10%的工業 設備的能量需要，這可歸因于連續地將堿度的新鮮源(例如，海水，鹽水)泵入系統。在這 樣的實例中，100兆瓦發電廠(例如，燃煤的發電廠)將需要將10兆瓦的電力提供給二氧化 碳-處理系統用于連續地將堿度的新鮮源泵入系統。相比之下，為再循環配置的系統如圖 4或圖5中所示的那種可以具有小于10%，如小于8%，包括小于6%，例如，小于4%或者 少于2%的工業設備的能量需要，該能量需要可能是可歸因于泵送補給水和再循環上層清 液。為再循環配置的二氧化碳-處理系統可以，當相比于為單程法設計的系統時，顯示出至少2%，如至少5%，包括至少10%，例如，至少25%或至少50%的能量需要的下降。例如， 如果為再循環配置的二氧化碳-處理系統消耗9兆瓦的電力來泵送補給水和再循環上層清 液并且為單程法設計的二氧化碳-處理系統消耗可歸因于泵送的10兆瓦，那么為再循環配 置的二氧化碳-處理系統顯示出10%的能量需要的下降。對于如圖4和5中所示的那些的 系統(即，為再循環配置的二氧化碳-處理系統)來說，可歸因于泵送和再循環的能量需要 的下降也可提供總能量需要的下降，特別地當相比于為單程法配置的二氧化碳_處理系統 時。在一些實施方案中，再循環提供了二氧化碳-處理系統的總能量需要的下降，其中下降 為至少2 %，如至少4%，包括至少6 %，例如至少8 %或至少10 %，當相比于為單程法配置的 二氧化碳_處理系統的總能量需求時。例如，如果為再循環配置的二氧化碳_處理系統具 有15%的能量需要并且為單程法設計的二氧化碳-處理系統具有20%能量需要，那么為再 循環配置的二氧化碳-處理系統顯示出5%的總能量需要的下降。例如，為再循環配置的二 氧化碳-處理系統，其中再循環包括通過過濾單元如納濾單元的過濾(例如，以便在滲余物 中濃縮二價陽離子和降低在滲透物中的二價陽離子)，可以具有至少2%，如至少4%，包括 至少6%，例如至少8%或至少10%的總能量需要的下降，當相比于為單程法配置的二氧化 碳-處理系統時。通過有效利用其它資源，本發明的二氧化碳-加工方法、裝置和系統的能量需要 可以被進一步降低。在一些實施方案中，通過有效利用來自工業源的熱量，本發明的二氧化 碳-加工系統的能量需要可以被進一步降低。在一些實施方案中，例如，來自二氧化碳的工 業源的熱量(例如，來自燃煤的發電廠的煙道氣熱量)可以被用于干燥包括沉淀材料(包 括碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽)的組合物。在這樣的實施方案中，噴霧干燥器可 被用來噴霧干燥組合物。例如，通過熱交換器可以利用低品位(例如，150-200°C)廢熱來 蒸發噴霧干燥包括沉淀材料的組合物。另外，利用來自二氧化碳的工業源的熱量干燥本發 明的組合物允許同時冷卻二氧化碳的工業源(例如，來自燃煤的發電廠的煙道氣)，這提高 了二氧化碳的溶解，一種與溫度成反比的過程。在一些實施方案中，本發明的二氧化碳-處 理系統的能量需要可以進一步通過有效利用壓力來降低。例如，在一些實施方案中，本發明 的二氧化碳-處理系統配置以能量回收系統。這樣的能量回收系統是已知的，例如，在脫鹽 領域中，并且通過壓力交換來操作。在一些實施方案中，當捕獲和處理70-90 %的從工業設 備(例如，燃煤的發電廠)排放的二氧化碳時，二氧化碳-處理系統的總能量需要可小于 99. 9%、90%、80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、15%、10%、5%或 3%。例如，在一 些實施方案中，當捕獲和處理70-90%的從工業設備(例如，燃煤的發電廠)排放的二氧化 碳，二氧化碳-處理系統的總能量需要可小于30%，如小于20%，包括小于15%，例如，小于 10%，小于5%或小于3%。因而，為再循環、熱交換和/或壓力交換配置的本發明的二氧化 碳_處理系統可以降低提供電力的工業設備的附加負載，同時保持二氧化碳處理能力。不可避免地，本文中所述的再循環及其它方法消耗水，因為水可能變成本發明 的組合物的一部分(例如，沉淀材料包括，例如，無定形碳酸鈣CaCO3 · H2O;三水菱鎂礦 MgCO3CH2O ；等)，可能通過干燥(例如，噴霧干燥)本發明的組合物而蒸發，或者在該方法 的一些其它部分中損失。因而，可以提供補給水來計算為處理二氧化碳以產生本發明的組 合物(例如，噴霧干燥的沉淀材料)而損失的水。例如，總計小于700，000加侖/日的補給 水可以替換為從35兆瓦燃煤的發電廠的煙道氣中產生例如噴霧干燥的沉淀材料而損失的水。僅僅需要補給水的方法可以被認為是零工藝水排放方法(即零液體廢物方法)。在其 中使用除補給水以外的另外的水的方法中，該水可以源自本文中所述的任何水源(例如， 海水，鹽水等)。在一些實施方案中，例如，水可以源自于發電廠冷卻物流并且在閉環系統中 返回到該物流。需要補給水和另外的工藝水的方法被認為是低工藝水排放方法，因為本發 明的系統和方法被設計成有效地使用資源。在一些實施方案中，本發明提供使一定體積的水溶液與二氧化碳源接觸以產生包 括碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的組合物，其中組合物是溶液或漿液。為產生包括 碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的沉淀材料，本發明的方法包括使一定體積的含二 階陽離子的水溶液與CO2源接觸并且使所得的溶液經受促進沉淀的條件。二價陽離子可以 來自許多不同的二價陽離子源中的任一種，這取決于在特定位置的可用性。這樣的源頭包 括工業廢物，海水，鹽水，硬水，巖石和礦物(例如，石灰，方鎂石，包括金屬硅酸鹽的材料如 蛇紋石和橄欖石)，和任何其它適合的源頭。在一些位置中，來自各種工業方法(S卩，工業廢物物流)的廢物物流提供了適宜的 二價陽離子源(以及質子_除去劑如金屬氫氧化物)。這樣的廢物物流包括但不局限于礦 業廢物；灰(例如，煤灰如飛灰，爐底灰，鍋爐渣)；熔渣(例如鐵熔渣，磷熔渣)；水泥窯廢 物(例如，水泥窯灰塵)；煉油廠/石化精煉廠廢物(例如油田和沼氣層鹽水)；煤層廢物 (例如采氣鹽水和煤層鹽水)；紙處理廢物；水軟化廢物鹽水(例如，離子交換排出物)；硅 加工廢物；農業廢物；金屬拋光廢物；高PH紡織廢物；和堿渣。灰、水泥窯灰塵和熔渣，總起 來說，金屬氧化物的廢物源頭，其進一步描述于美國專利申請12/486，692 (申請日為2009 年6月17日，其全盤引入本文作為參考)，可以與包括金屬硅酸鹽的材料以任何組合的形 式使用，后者進一步描述于美國專利申請12/501，217 (申請日為2009年7月10日，其也全 盤引入本文作為參考)。為了實施本發明，可以混合搭配本文中所述的任何二價陽離子源。 為了實施本發明，例如，包括金屬硅酸鹽(例如，硅酸鎂礦物如橄欖石，蛇紋石，等等)的材 料可以與本文中所述的任何二價陽離子源結合。在一些位置中，用于制備本發明的組合物(例如，包括碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽 和碳酸氫鹽的沉淀材料)的適宜二價陽離子源是水(例如，包括二價陽離子的水溶液如海 水或鹽水)，后者可以變化，這取決于實施本發明的特定的位置。可使用的合適的二價陽離 子的水溶液包括含一種或多種二價陽離子(例如，堿土金屬陽離子如Ca2+和Mg2+)的溶 液。在一些實施方案中，水性二價陽離子源包括堿土金屬陽離子。在一些實施方案中，堿土 金屬陽離子包括鈣，鎂或其混合物。在一些實施方案中，二價陽離子的水溶液包括數量為50 至 50，OOOppm,50 至 40，OOOppm,50 至 20，OOOppm,100 至 10，OOOppm,200 至 5000ppm 或 400 至IOOOppm的鈣。在一些實施方案中，二價陽離子的水溶液包括數量為50至40，OOOppm, 50 至 20，OOOppm, 100 至 10，OOOppm, 200 至 10，OOOppm, 500 至 5000ppm 或 500 至 2500ppm 的鎂。 在一些實施方案中，在Ca2+和Mg2+都存在的情況下，在二價陽離子的水溶液中的Ca2+與 Mg2+ 的比值(即，Ca2+ Mg2+)為 1 1 至 1 2. 5 ;1 2. 5 至 1 5 ;1 5 至 1 10 ； 1 10 至 1 25 ;1 25 至 1 50 ;1 50 至 1 100 ;1 100 至 1 150 ;1 150 至 1 200 ；1 200 至 1 250 ;1 250 至 1 500 ;1 500 至 1 1000 或其范圍。例 如，在一些實施方案中，在二價陽離子的水溶液中Ca2+與Mg2+的比值在1 1和1 10 ； 1 5 禾口 1 25 ;1 10 禾口 1 50 ;1 25 禾口 1 100 ;1 50 禾口 1 500 ；或 1 100 和1 1000之間。在一些實施方案中，在二價陽離子的水溶液中Mg2+與Ca2+的比值(即， Mg2+ Ca2+)為 1 1 至 1 2. 5 ;1 2. 5 至 1 5 ;1 5 至 1 10 ;1 10 至 1 25 ； 1 25 至 1 50 ;1 50 至 1 100 ;1 100 至 1 150 ;1 150 至 1 200 ;1 200 至1 250 ;1 250至1 500 ;1 500至1 1000或其范圍。例如，在一些實施方案 中，在二價陽離子的水溶液中Mg2+與Ca2+的比值在1 1和1 10 ;1 5和1 25; 1 10 和 1 50 ;1 25 和 1 100 ;1 50 禾口 1 500 ；或 1 100 和 1 1000 之間。由其制備本發明的組合物(例如，沉淀材料)的存在于二價陽離子源中的一種或 多種組分可以被用于標識所使用的二價陽離子源。這些標識組分和其數量可以被稱為“來 源標識符”或“標記”。例如，如果二價陽離子源是海水，可以存在于本發明的組合物(例 如，沉淀材料)中的來源標識符或標記包括但不局限于氯，鈉，硫，鉀，溴，硅，鍶等。這樣的 元素可以以任何已知的化合價存在于組合物中。任何這樣的來源標識符或標記可以以少量 存在,例如,20，OOOppm或更少，2000ppm或更少，200ppm或更少或20ppm或更少。在一些實 施方案中，例如，標記是鍶。在本發明的沉淀材料中，鍶可以被引入到霰石晶格中，并且構成 霰石晶格的10，OOOppm或更少，在某些實施方案中，3至10，OOOppm,如5至5000ppm，包括5 至lOOOppm，例如，5至500ppm或5至lOOppm。來源標識符可以不同，這取決于用于產生本 發明的組合物所使用的特定的二價陽離子源(例如，鹽水)。在一些實施方案中，至少部分 地由于二價陽離子源，本發明的組合物(例如，沉淀材料)的碳酸鈣含量可以是25% w/w或 更高，如40% w/w或更高，包括50% w/w或更高，例如，60% w/w或更高。在一些實施方案 中，這樣的組合物具有受由其產生組合物的二價陽離子源的影響的鈣鎂比值，并且因此 反映了所述二價陽離子源。在一些實施方案中，鈣鎂摩爾比為10 1至1 5Ca Mg， 如5 1至1 3Ca Mg。在一些實施方案中，組合物特征為具有來源標識碳酸鹽氫氧 化物化合物比值，其中該比值例如為100至1，10至1，或1至1。二價陽離子的水溶液可以包括源自淡水，微咸水，海水或鹽水(例如，天然存在的 鹽水或人為的鹽水如地熱裝置廢水，脫鹽裝置廢水，合成鹽水，包括含溶解礦物的合成鹽 水)，以及鹽度大于淡水的其它水溶液(其中任一種可以是天然存在的或人為的)的二價 陽離子。為了方便起見，在描述本發明中，淡水可以被認為具有小于0.5ppt (千分率)的鹽 度。微咸水可以包括比淡水更多的鹽，但是沒有像海水那樣多的鹽。微咸水可以被認為具 有約0.5-約35ppt的鹽度。海水可以是來自海、海洋或者鹽度范圍為約35-約50ppt的 任何其它水體的水。鹽水可以具有約50ppt或更多的鹽度。因而，鹽水可以是用鹽飽和或 幾乎飽和的水。在一些實施方案中，二價陽離子源自其中的水源是富含礦物的(例如，富 含鈣的和/或富含鎂的)淡水源。在一些實施方案中，二價陽離子源自其中的水源是天然 存在的鹽水源，其選自海，海洋，湖泊，沼澤，河口，瀉湖，地表鹽水，深鹽水，堿湖，內海等等。 在一些實施方案中，二價陽離子源自其中的水源是地表鹽水。在一些實施方案中，二價陽 離子源自其中的水源是地下鹽水。在一些實施方案中，二價陽離子源自其中的水源是深鹽 水。在一些實施方案中，二價陽離子源自其中的水源是Ca-Mg-Na-(K)-Cl ；Na-(Ca)-SO4-Cl ； Mg-Na-(Ca)-SO4-Cl ；Na-CO3-Cl ；或Na-CO3-SO4-Cl鹽水。在一些實施方案中，二價陽離子源 自其中的水源是人為的鹽水，其選自地熱裝置廢水或脫鹽廢水。在一些實施方案中，水源還 可包含以硼酸鹽形式存在的硼，包括但不限于，尤其，B033_、B2054_、B3075_和B4096_。淡水常常是適宜的二價陽離子源(例如，堿土金屬的陽離子如Ca2+和Mg2+)。可以使用許多合適的淡水源中任一種，包括從相對不含礦物的來源至相對富含礦物的來源的 范圍的淡水源。富含礦物的淡水源可能是天然存在的，包括許多硬水源、湖泊或內海中的任 一種。一些富含礦物的淡水源如堿湖或內海(例如，土耳其的Lake Van)也提供了 pH_改 變劑的來源。富含礦物的淡水源也可是人為的。例如，礦物-貧乏的(軟)水可以與二價 陽離子源如堿土金屬陽離子(例如，Ca2+，Mg2+，等等)接觸以產生富含礦物的水，其適合于 本文中所述的方法和系統。使用任何適宜的流程(例如，添加固體、懸浮液或溶液)，二價陽 離子或其前體(例如鹽、礦物)可以被添加到淡水(或本文中所述的任何其它類型的水)。 在一些實施方案中，將選自Ca2+和Mg2+的二價陽離子添加到淡水。在一些實施方案中，選 自Na+和K+的一價陽離子被添加到淡水。在一些實施方案中，包括Ca2+的淡水結合以包 括金屬硅酸鹽的材料，灰(例如，飛灰、爐底灰、鍋爐渣)，或其產物或加工形式，包括上述的 組合，這形成了包括鈣和鎂陽離子的溶液。因而，一些方法包括通過將一種或多種二價陽離子(例如，Ca2+、Mg2+、其組合，等 等)添加到水源來制備二價陽離子源。鎂陽離子的來源包括但不局限于氫氧化鎂、氧化鎂、 等等。鈣陽離子的來源包括但不局限于氫氧化鈣、氧化鈣、等等。可以使用這樣的陽離子的 天然存在的或人為的來源。這樣的陽離子的天然存在的來源包括但不局限于鎂鐵質礦物 (例如，橄欖石、蛇紋石、橄欖石、滑石，等等)諸如此類。在產生本發明的組合物前將附加 的鎂陽離子添加到水源(例如，海水)增加了產量(例如，沉淀材料的產量)以及影響了這 樣的組合物(例如，沉淀材料)的組成，這提供了通過利用礦物如但不限于橄欖石、蛇紋石 和Mg(0H)2(水鎂石)增加CO2埋存的方式。特定的陽離子(例如，Ca2+、Mg2+、其組合，等 等)來源可以是天然存在的或人為的，并且相對于礦物來說可以是純的或者不純的(例如， 由所關心的礦物及其它礦物和組分組成的組合物)。本發明的方法包括以足以在水中產生3或更高、例如、4或更高、如5或更高、例如 6或更高、包括7或更高的鎂與鈣比值的方式，將鎂陽離子源添加到初始的水。在某些實施 方案中，水的期望的鎂與鈣陽離子比值為3-10，如4-8。任何適宜的鎂陽離子源可以被添加 到水中，而提供期望的鎂與鈣陽離子比值，其中所關心的特定的鎂陽離子源包括但不局限 于Mg (OH) 2，蛇紋石，橄欖石，鎂鐵質礦物和超鎂鐵質礦物。添加到水的鎂陽離子源的量可以 變化，例如，這取決于具體的鎂陽離子源和由其產生CO2-加料的水的初始的水。在某些實施 方案中，添加到水中的鎂陽離子的量為0. 01至100. 0克/升，如1至100克/升的水，包括 5至100克/升的水，例如5至80克/升的水，包括5至50克/升的水。在某些實施方案 中，添加到水中的鎂陽離子的量足以產生硬度讀數為0. 06克/升或更多、如0. 08克/升或 更多、包括0. 1克/升或更多的水，如由Metrohm滴定儀(Metrohm AG，瑞士)根據制造商的 指導確定的。使用任何適宜的流程，例如攪拌、混合等，鎂陽離子源可以結合以水。在其中鎂、鈣或鎂和鈣的組合的來源被添加到水的實施方案中，所述來源可以是 固體形式的，例如大的、硬的并且常常結晶的顆粒或難于進入溶液的顆粒的結塊的形式的。 例如，水鎂石形式的Mg(0H)2可以處于這樣的形式，如許多可用于本發明的實施方案的礦 物，如蛇紋石、橄欖石和其它硅酸鎂礦物，以及水泥廢物等。可以使用任何合適的方法將來 自這樣的來源的二價陽離子如鎂陽離子引入適用于與碳酸鹽反應而形成二價陽離子的碳 酸鹽的形式的水溶液中。通過降低粒徑來增加表面積是一種這樣的方法，其可以通過本領 域眾所周知的方法如球磨和噴射研磨來實現。噴射研磨具有破壞物質的許多晶體結構的進一步優點，這提高了溶解度。還考慮的是聲化學，其中可以使用強烈的聲處理以提高反 應速率達期望的量，例如106倍或更高。顆粒，有或者沒有減縮尺寸的，可以暴露于促進水 溶液的條件，如暴露于酸如HC1、H2S04等等；在一些實施方案中也可以使用弱酸或堿。參見 例如，美國專利申請出版號 2005/0022847 ；2004/0213705 ；2005/0018910 ；2008/0031801 ； 和2007/0217981 ；歐洲專利申請EP1379469和EP1554031 ；和國際專利申請出版號WO 07/016271和WO 08/061305，其每個全盤引入本文作為參考。在一些實施方案中，本發明的方法和系統使用蛇紋石作為礦物源。蛇紋石是天然 存在的豐足的礦物并且可能通常由通式X2-3Si205 (OH) 4來描述，其中X選自以下Mg、Ca、 Fe2+、Fe3+、Ni、Al、Zn、和Mn，蛇紋石材料是主要由氫氧化鎂和二氧化硅構成的非均質混合 物。在本發明的一些實施方案中，蛇紋石不僅用作鎂源，而且用作氫氧化物源。因此，在本發 明的一些實施方案中，提供氫氧化物以便從水中除去質子和/或通過溶解蛇紋石來調節PH 值；在這些實施方案中，酸溶解對于加速溶解來說不是理想的，并且使用其它方式，如噴射 研磨和/或聲處理。應當理解的是，在間歇或連續方法中，溶解蛇紋石或其它礦物的持續時 間不是關鍵的，因為一旦所述方法以期望的規模開始，并且足夠的時間已經過去達合適水 平的溶解，已溶材料的連續物流可以無限地保持。因此，即使溶解到期望的水平花費數天、 數周、數月或甚至數年，一旦所述方法已經達到已經發生期望的溶解時的第一時間點，其可 以無限地保持。在已經發生期望的溶解時的時間點前，可以使用其它方法以便將一些或全 部的鎂和/或氫氧化物提供給所述方法。蛇紋石也是鐵源，其是用于例如水泥(其中常常 期望鐵組分)的沉淀物的有用組分。對本發明有用的硅酸鹽型礦物的其它實例包括但不局限于橄欖石，天然的硅酸 鎂-鐵((Mg，Fe) 2Si04)，其可能通常由通式X2 (SiO4) η來描述，其中X選自Mg、Ca、Fe2+、 Fe3+、Ni、Al、Zn和Mn，和η = 2或3 ；和硅酸鈣，如鈣硅石。礦物可以單獨地或者彼此結 合地使用，如美國專利申請(公開號)2009/0301352 (公開于2009年12月10日)中所 述，其全盤引入本文作為參考。另外，材料可以天然存在或者可以被制造。工業副產物的 實例包括但不限于廢水泥，富含鈣的飛灰，和水泥窯灰塵(CKD)，如美國專利申請(公開 號)2010/0000444 (公開于2010年1月7日)中所述，其全盤引入本文作為參考。在一些實施方案中，二價陽離子的水溶液可以由也正提供廢氣物流(例如，燃燒 氣體物流)的工業設備獲得。例如，在水冷的工業設備，如海水-冷卻的工業設備中，已經 被工業設備用于冷卻的水然后可以用作產生沉淀材料所用的水。如果期望的話，在進入本 發明的沉淀系統前，水可以被冷卻。這樣的方法可以例如與直通式冷卻系統一起使用。例 如，城市或農業用水供給可以用作工業設備用的直通式冷卻系統。來自工業設備的水然后 可以用于產生沉淀材料，其中輸出水具有降低的硬度和更大的純度。 二價陽離子的水溶液可以進一步提供質子-除去劑，其可以表示為堿度或者含二 階陽離子的溶液將酸中和至碳酸鹽或碳酸氫鹽的等效點的能力。堿度(AT)可以由以下公 式表不At = [HCO3"] T+2 [CO32"] τ+ [B (OH) 4—] T+ [OH—] T+2 [PO43"] T+ [HPO42"] τ+ [SiO (OH) 3—] T- [H+] SWS- [HSO4 ]，其中，“Τ”表示如測量的在溶液中的物質的總濃度。其它物質，取決于來源，也可 以有助于堿度。在溶液中物質的總濃度與游離濃度不同，后者考慮了例如在海水中存在的顯著量的離子對相互作用。根據該公式，水性二價陽離子源可以具有各種濃度的碳酸氫鹽， 碳酸鹽，硼酸鹽，氫氧化物，磷酸鹽，磷酸氫鹽和/或硅酸鹽，后者可有助于水性二價陽離子 源的堿度。任何類型的堿度適于本發明。例如，在一些實施方案中，高硼酸鹽堿度的二價陽 離子源適合于本發明。在這樣的實施方案中，二價陽離子的來源可以包含以硼酸鹽形式存 在的硼，包括但不限于，尤其，bo33-、B2O54_、B3O75-和B4096-。在這樣的實施方案中，硼酸鹽濃度 可以超過溶液中任何其它物質的濃度，包括例如碳酸鹽和/或碳酸氫鹽。在一些實施方案 中，二價陽離子的來源具有至少10，100，500，1000，1500，3000，5000或大于5000毫當量的 堿度。例如，在一些實施方案中，二價陽離子的來源具有500至1000毫當量的堿度。在本發明的一些方法中，在使水經受沉淀條件前，水(如鹽水或富含礦物的水)沒 有接觸CO2源。在這些方法中，水將具有一定量的與其有關的CO2,例如以碳酸氫鹽離子的形 式，后者已經從在實施所述方法前水所暴露到的環境中獲得。使水經歷本發明的沉淀條件 導致這種CO2轉化為存儲穩定的沉淀物，并且因此埋存了 co2。當經受本發明的方法的水再 次暴露于其自然環境如大氣時，來自大氣的更多的CO2將被水吸收，這導致來自大氣的CO2 的凈除去并且將相應數量的CO2引入到存儲穩定的產物中，其中富含礦物的淡水源可接觸 CO2源，例如，如下文更詳細地描述的。這些方法的實施方案可以被看作埋存直接來自地球 大氣的CO2氣體的方法。方法的實施方案有效地除去來自地球大氣的co2。例如，方法的實 施方案被配置以按每加侖的鹽水計以0. 025M或更多、如0. 05M或更多、包括0. IM或更多的 速率從鹽水中除去CO2。在一些實施方案中，本發明提供使一定體積的吸收溶液(例如水溶液)與二氧化 碳源接觸以產生包括碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的組合物，其中組合物是溶液 或漿液。在一些實施方案中，所述溶液是包括含碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的沉 淀材料的漿液。在一些實施方案中，沉淀材料是通過使在與二氧化碳源接觸前、中或后使所 述體積的水溶液經受沉淀條件而產生的。在水溶液中可能有足夠的二氧化碳以產生顯著量 的碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽(例如，從鹽水或海水)；然而通常使用另外的二 氧化碳。CO2的來源可以是任何適宜的CO2源。CO2的來源可以是氣體、液體、固體(例如， 干冰)、超臨界流體或溶于液體的co2。在一些實施方案中，CO2源是氣體CO2源如廢氣物 流。氣體CO2源可以是基本上純的CO2,或者，如下文更詳細地描述的，包括一種或多種除CO2 之外的組分，其中一種或多種組分包括一種或多種另外的氣體如S0x(例如，SO, SO2, SO3)， NOx (例如，NO，NO2)，等等，非氣體組分，或其組合。廢物物流可以進一步包括VOC (揮發性有 機化合物)，金屬(例如，汞，砷，鎘，硒)，和顆粒物質，包括固體的顆粒(例如，飛灰)或懸 浮在氣體中的液體。在一些實施方案中，氣體CO2源可以是由工業設備的主動過程產生的 廢氣物流(例如，排氣)。工業設備的性質可以不同，工業設備包括但不限于發電廠，化學加 工廠，機械加工廠，煉油廠，水泥廠，煉鋼廠，和其它產生CO2作為燃料燃燒或另一加工步驟 (例如，水泥廠的煅燒)的副產物的工業設備。在一些實施方案中，例如，氣體CO2源可以是 來自燃煤的發電廠的煙道氣。包括CO2的廢氣物流包括還原狀態物流(例如，合成氣，變換合成氣，天然氣，氫氣 等)和氧化狀態物流(例如，由燃燒產生的煙道氣)。可適用于本發明的特定的廢氣物流包 括由燃燒產生的含氧的煙道氣(例如，來自煤或另一碳型燃料，有很少的或者沒有煙道氣 的預處理)，渦輪增壓鍋爐產物氣體，煤炭氣化產物氣體，預燃燒合成氣體(例如，如在發電廠中在煤炭氣化期間形成的那種)，變換的煤炭氣化產物氣體，厭氧消化池產物氣體，井口 天然氣物流，重整天然氣或甲烷水合物等。來自任何適宜源的燃燒氣體可以用于本發明的 方法和系統中。在一些實施方案中，使用來自工業設備如發電廠、水泥廠和煤炭加工廠的燃 燒后排出物煙囪的燃燒氣體。因此，廢氣物流可以由各種不同類型的工業設備產生。本發明的合適的廢氣物流 包括由燃燒化石燃料(例如，煤炭，石油，天然氣，丙烷，柴油)、生物質和/或天然存在的有 機燃料儲藏物(例如，焦油砂礦，重油，油頁巖，等等)的人為的燃料產物的工業設備產生的 廢氣物流。在一些實施方案中，適用于本發明的系統和方法的廢氣物流來源于燃煤的發電 廠，如粉煤發電廠、超臨界煤炭發電廠、大量燃煤發電廠、流化床煤炭發電廠。在一些實施方 案中，廢氣物流來源于燃氣或油的鍋爐和蒸汽輪機發電廠，燃氣或油的鍋爐簡單循環燃氣 輪機發電廠，或燃氣或油的鍋爐聯合循環燃氣輪機發電廠。在一些實施方案中，使用由燃燒 合成氣(即，通過有機物，例如，煤炭、生物質等的氣化產生的氣體)的發電廠產生的廢氣物 流。在一些實施方案中，使用來自集成氣化聯合循環(IGCC)裝置的廢氣物流。在一些實施 方案中，根據本發明的系統和方法使用由余熱回收蒸汽發生器(HRSG)裝置產生的廢氣物 流。包括CO2的廢氣物流也可由其它工業加工產生。由水泥廠產生的廢氣物流也適用 于本發明的系統和方法。水泥廠廢氣物流包括來自濕法和干法裝置的廢氣物流，所述裝置 可以使用豎窯或轉窯，并且可以包括預煅燒爐。這些工業設備可以各自燃燒單種燃料，或者 可以順序地或同時地燃燒兩種或更多種燃料。其它工業設備如熔爐和煉油廠也是包括二氧 化碳的廢氣物流的有用的來源。以輸送氣態廢物物流的任何適宜方式，氣態廢物物流可以由工業設備提供給本發 明的CO2-處理系統。在一些實施方案中，廢氣物流由氣體輸送裝置(例如，管道、管子等)提 供，后者從工業設備的煙道或同功結構(例如，工業設備的煙道和煙囪)到CO2-處理系統的 一個或多個位置。在這樣的實施方案中，管線(例如，管道，管子，等等)可以連接到工業設 備的煙道，使得通過煙道離開的氣體被輸送到CO2-處理系統的合適的位置(例如，處理器 或其組件，如氣-液接觸器或氣-液-固接觸器)。取決于CO2-處理系統的特定的配置，工 業設備上的氣體輸送裝置的位置可以變換，例如，以便提供期望的溫度的廢氣物流。因而， 在一些實施方案中，其中期望溫度為0°c至2000°C，如0°C至1800°C，包括60 V至700 V，例 如，100°C至400°C的氣態廢物物流，在鍋爐、燃氣輪機、窯爐的出口點，或在提供期望的溫度 的發電廠的任一點可以獲得煙道氣。氣體輸送裝置可以被配置以保持煙道氣在露點(例 如，125°C)以上的溫度，以免冷凝和相關的復雜因素。可以采取其它步驟以降低冷凝及其 它有害作用的不利影響，如使用不銹鋼或氟烴(如聚(四氟乙烯))管線化的管道，使得管 道不迅速地損壞。二氧化碳可以是廢氣物流中的主要的非空氣源組分。在一些實施方案中，廢氣物 流可以包括數量為 200ppm 至 1，000，OOOppmjn IOOOppm 至 200，OOOppm、包括 2000ppm 至 200，OOOppm、例如、2000ppm 至 180，OOOppm 或 2000ppm 至 130，OOOppm 的二氧化碳。在一些 實施方案中，廢氣物流可以包括數量為350ppm至400，OOOppm的二氧化碳。這樣數量的二 氧化碳可以被認為是時間平均的數量。例如，在一些實施方案中，廢氣物流可以包括數量為 40，OOOppm (4% )至100，OOOppm (10% )的二氧化碳，這取決于廢氣物流(例如，來自燃燒天然氣的發電廠、熔爐、小型鍋爐等的CO2)。例如，在一些實施方案中，廢氣物流可以包括數量 為100, OOOppm(10% )至150, 000ppm(15% )的二氧化碳，這取決于廢氣物流(例如，來自 燃煤的發電廠、燃油發電機、柴油發電機等的CO2)。例如，在一些實施方案中，廢氣物流可以 包括數量為200，OOOppm (20% )至400，OOOppm (40% )的二氧化碳，這取決于廢氣物流(例 如，來自水泥廠煅燒、化工廠等的CO2)。例如，在一些實施方案中，廢氣物流可以包括數量為 900, OOOppm (90% )至1, 000, OOOppm (100% )的二氧化碳，這取決于廢氣物流(例如，來自 乙醇發酵罐的CO2，在煉油廠、氨裝置、代用天燃氣(SNG)裝置處來自蒸汽重整的CO2、與酸性 氣體分離的CO2等)。廢氣物流中的CO2的濃度可以減少達10%或更多、20%或更多、30%或 更多、40%或更多、50%或更多、60%或更多、70%或更多、80%或更多、90%或更多、95%或 更多、99%或更多、99. 9%或更多、或99. 99%。換言之，至少10 %、20%、30%、40 %、50%、 60%、70%、80%、90%、95%、99%、99. 9%或99. 99%的二氧化碳可以從廢氣物流中除去。可以使用來自工業設備的一部分廢氣物流(即，非全部氣態廢物物流)來產生包 括碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的組合物。在這種實施方案中，用于產生組合物的 該部分的廢氣物流可以是75%或更少，如60%或更少，和包括50%和更少的廢氣物流。在 其它實施方案中，由工業設備產生的整個廢氣物流的大多數(例如，80%或更多)用于產生 組合物。在這種實施方案中，80 %或更多、如90 %或更多、包括95 %或更多、直至100 %的由 所述來源產生的廢氣物流(例如，煙道氣)可以用于產生本發明的組合物。在本發明的一些實施方案中，基本上100%的煙道氣或者一部分煙道氣(來自發 電廠)中所含的CO2可以被埋存作為本發明的組合物(例如，包括一種或多種穩定的或亞 穩定的無機物的沉淀材料)。這樣的埋存可以在單個步驟中或者在多個步驟中進行，并且 可以進一步包括其它用于埋存CO2的方法(例如，當煙道氣中CO2的濃度降低時，用于除去 氣體中全部最初的CO2的能量消耗過高的更加能量集約的方法在除去氣體中的最終CO2中 可能變得可行)。因此，在一些實施方案中，進入發電廠的氣體(常規的大氣空氣)可以包 含一定濃度的CO2，其大于離開發電廠的煙道氣中的CO2的濃度，所述煙道氣已經由本發明 的方法和系統處理。因此，在一些實施方案中，本發明的方法和系統包括這樣的方法，其包 括提供氣體(例如，大氣空氣)給發電廠，其中氣體包括CO2 ；在發電廠中處理該氣體(例 如，通過燃燒化石燃料來消耗O2)以產生CO2，然后處理排氣氣體而除去CO2 ；和從發電廠釋 放氣體，其中從發電廠釋放的氣體具有比提供給發電廠的氣體更低的CO2含量。在一些實施 方案中，從發電廠釋放的氣體包含比進入發電廠的氣體少至少10%的CO2，或少至少20%的 CO2,或少至少30 %的CO2,或少至少40 %的CO2,或少至少50 %的CO2,或少至少60 %的CO2, 或少至少70 %的CO2,或少至少80 %的CO2,或少至少90 %的CO2,或少至少95 %的CO2,或少 至少99%的CO2，或少至少99. 5%的CO2，或少至少99. 9%的CO2。在一些實施方案中，進入 發電廠的氣體是大氣空氣，離開發電廠的氣體是經處理的煙道氣。盡管，來自工業設備的廢氣物流提供了相對濃縮的由化石燃料燃燒產生的CO2源 和/或另外的組分，但是本發明的方法和系統也適用于除去來自較少濃縮的來源的燃燒氣 體組分(例如，大氣空氣)，后者包含比例如煙道氣濃度低得多的污染物。因此，在一些實 施方案中，方法和系統包括通過產生本發明的組合物降低大氣空氣中的CO2和/或另外的 組分的濃度。如同廢氣物流一樣，一部分大氣空氣中的CO2的濃度可以降低達10%或更多、 20%或更多、30%或更多、40%或更多、50%或更多、60%或更多、70%或更多、80%或更多、90%或更多、95%或更多、99%或更多、99. 9%或更多、或99. 99%。CO2的這樣的降低可以 以如本文中所述的收率，或者以更高或更低的收率實現，并且可以在一個處理步驟中或者 在一系列處理步驟中實現。在某些實施方案中，氧化條件包括使氣體物流經受過氧化氫(H2O2)或H202/CH30H 混合物。使用過氧化氫氧化含CO2的氣體物流的系統和方法的示范性的說明可以見于美國 專利5，670，122中，后者全盤引入本文作為參考。如'122專利所述，氣體物流可以用過氧 化氫處理達足夠的時間以便氧化其中的組分，例如，從而將一氧化氮(NO)、三氧化硫(SO3)、 輕質烴類(C1-C4)、一氧化碳(CO)和汞中的一種或多種轉化為N02、S02、C0dnHg0。氣體物 流可以用過氧化氫或H202/CH30H混合物處理，然后使氣體物流與水接觸(例如，含堿土金屬 離子的水，形式為平噴物流、噴霧或液滴、煙霧或其組合)。在一些實施方案中，一種回收的 氣體物流，其是在使氣體物流與水(例如，含堿土金屬的水)接觸后回收的，用H202/CH30H混 合物處理并且再加工(即，第二次接觸到水)。過氧化氫或H202/CH30H混合物的反應時間可以為0. 01-5秒，例如0. 1-2秒。N02、 SO2XO2和HgO (及氣體物流的其它組分)于是能夠通過吸附到水例如含堿土金屬離子的水 中來除去。在某些實施方案中，氣體加料的水然后經受沉淀條件而形成沉淀物，其包括來自 氣體物流的一種或多種化學組分(例如，NO2, SO2, CO2, HgO等)。因而，本發明提供了一種 快速且有效的除去各式各樣的氣體源的化學組分的方法(例如，CO2、重要污染物和/或其 它有毒的或環境有害的組分)，使得這些組分沒有以危險高濃度排放到大氣中。例如，本發 明可用于除去從鍋爐、熔爐、焚燒爐、固定式發動機和其它與燃燒各種類型的燃料有關的系 統散發的煙道氣中的這些化合物。與氣體物流組合使用的過氧化氫和甲醇的總量，相對于組分總數的摩爾比，通常 將是0. 5-2.0，在大多數應用中，0.9-1. 5。過氧化氫可以被噴射(例如，以水溶液的形式)， 濃度為_50%，例如，10-30%。過氧化氫也可以以H2O2溶液和甲醇的混合物的形式被噴 射。使用H2O2和甲醇混合物是令人期望的，因為甲醇的成本非常低。甲醇與H2O2的比例應 該盡可能高以便降低添加劑的成本，但是要滿足排放要求。在本發明中使用過氧化氫具有許多優點。如果恰當存儲的話，過氧化氫水溶液很 穩定。使用過氧化氫沒有產生任何環境問題，因為過氧化氫本身不是污染源，唯一的反應副 產物是水和氧氣。因此，在本發明中可以安全地使用過氧化氫。與CO2源接觸的水的PH值可以不同。在有些情況下，與CO2源接觸的水的pH值是 酸性的，使得PH是低于7、如6. 5或更低、6或更低、5. 5或更低、5或更低、4. 5或更低或4或 更低。在其它實施方案中，水的PH值可以是中性的至略堿性的，這是指水的pH值可以為pH 7 至 pH9，如 pH 7 至 pH 8. 5，包括 pH 7. 5 至 pH 8.5。在有些情況下，當與CO2源如含二氧化碳的氣體物流接觸時，水如含堿土金屬離子 的水(包括堿性溶液或天然的鹽堿水)是堿性的。在這一情況下，雖然是堿性的，但是水的 PH值通常不足以引起存儲穩定的二氧化碳埋存產物的沉淀。因而，pH可以是9. 5或更低， 如9. 3或更低，包括9或更低。在有些情況下，在與含二氧化碳的氣體物流接觸時，如上所述的pH可以被維持在 基本上定值，或者可以操控PH以便最大化CO2吸收同時最小化堿消耗或者除去質子的其它 方式，如通過在某一 pH開始并且隨著CO2持續被引入，逐漸地使pH升高。在其中pH被維持在基本上恒定的實施方案中，其中“基本上恒定”是指在與二氧化碳接觸的某些階段中PH 變化幅度是0. 75或更少，如0. 50或更少，包括0. 25或更少，如0. 10或更少。pH可以被維 持在基本上定值，或者被操控以便最大化CO2吸收，但是防止氫氧化物沉淀，沒有沉淀物，使 用任何適宜的方法。在有些情況下，在水的CO2加料期間，pH被維持在基本上定值，或者在 沒有沉淀的情況下被操控來最大化CO2吸收，這是通過以提供基本上恒定的pH的方式添加 足夠量的堿至水中來實現的。有時候，令人期望的是控制PH以便在沒有固體沉淀的情況 下以及在沒有從水(即吸收溶液)釋放CO2的情況下最大化二氧化碳及來自氣體物流的其 它組分(例如S0x、N0x、重金屬、其它酸性氣體)的吸收。可以添加任何適宜的堿或堿的組 合，包括但不限于氧化物和氫氧化物，如氫氧化鎂，其中合適的堿的進一步的實例在下文綜 述。在其它情況中，PH可以被維持在基本上定值，或者被操控以便最大化CO2吸收，這是通 過使用電化學流程，如如下所述的流程實現的，以便水的PH值用電化學方法維持在基本上 定值。令人驚訝地，如實例IV中所示，已經發現，通過簡單海水噴布，同時添加堿(除去質 子)，有可能吸收，例如，大于50%的包括20%的CO2的氣體中所含的C02。在一些實施方案中，本發明的方法和系統能夠吸收CO2的氣體源如CO2I業源， 例如來自發電廠的煙道氣或來自水泥廠的廢氣中的5%或更多、10%或更多、15%或更多、 20%或更多、25%或更多、30%或更多、35%或更多、40%或更多、45%或更多、50%或更多、 55%或更多、60%或更多、65%或更多、70%或更多、75%或更多、80%或更多、85%或更多、 90 %或更多、95 %或更多、或99 %或更多的CO2。在一些實施方案中，本發明的方法和系統能 夠吸收CO2的氣體源如CO2工業源例如來自發電廠的煙道氣或來自水泥廠的廢氣中的50% 或更多的CO2。在一些實施方案中，本發明的方法和系統能將大于20噸/小時的二氧化碳吸收到 吸收溶液中，按72小時的連續操作的平均值計。在一些實施方案中，本發明的方法和系統 能將大于40噸/小時的二氧化碳吸收到吸收溶液中。在一些實施方案中，本發明的方法和 系統能將大于60噸/小時的二氧化碳吸收到吸收溶液中。在一些實施方案中，本發明的方 法和系統能將大于70噸/小時的二氧化碳吸收到吸收溶液中。在一些實施方案中，本發明 的方法和系統能將大于80噸/小時的二氧化碳吸收到吸收溶液中。在一些實施方案中，本 發明的方法和系統能將大于90噸/小時的二氧化碳吸收到吸收溶液中。在一些實施方案 中，本發明的方法和系統能將大于100噸/小時的二氧化碳吸收到吸收溶液中。在一些實 施方案中，本發明的方法和系統能將大于110噸/小時的二氧化碳吸收到吸收溶液中。在 一些實施方案中，本發明的方法和系統能將大于120噸/小時的二氧化碳吸收到吸收溶液 中。在一些實施方案中，本發明的方法和系統能將大于130噸/小時的二氧化碳吸收到吸 收溶液中。在一些實施方案中，本發明的方法和系統能將大于140噸/小時的二氧化碳吸 收到吸收溶液中。在一些實施方案中，本發明的方法和系統能將大于150噸/小時的二氧 化碳吸收到吸收溶液中。在一些實施方案中，本發明的方法和系統能將大于160噸/小時 的二氧化碳吸收到吸收溶液中。在一些實施方案中，本發明的方法和系統能將大于170噸/ 小時的二氧化碳吸收到吸收溶液中。在一些實施方案中，本發明的方法和系統能將大于180 噸/小時的二氧化碳吸收到吸收溶液中。在一些實施方案中，本發明的方法和系統能將大 于190噸/小時的二氧化碳吸收到吸收溶液中。在一些實施方案中，本發明的方法和系統 能將大于200噸/小時的二氧化碳吸收到吸收溶液中。
在一些實施方案中，本發明提供使一定體積的水溶液與二氧化碳源接觸以產生包 括碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的組合物，其中組合物是溶液或漿液。使水溶液與 二氧化碳源接觸促進了 CO2溶解到水溶液中，這產生了碳酸，一種與碳酸氫鹽和碳酸鹽平衡 的物質。為了產生本發明的組合物(例如，包括碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的沉 淀材料)，在水溶液中從各種物質(例如碳酸、碳酸氫鹽、水合氫離子等)中除去質子從而使 得平衡朝著碳酸氫鹽、碳酸鹽或其間的某處移動。當質子被除去時，更多的CO2進入溶液中。 在一些實施方案中，使用質子-除去劑和/或方法，同時使水溶液與CO2接觸以提高CO2在 反應單相中的吸收，其中PH可以保持恒定，增加或者甚至降低，隨后快速除去質子(例如， 通過添加堿)，其在一些實施方案中可以引起沉淀材料的快速沉淀。通過任何適宜的方法， 包括但不限于使用天然存在的質子-除去劑，使用微生物和真菌，使用合成的化學質子-除 去劑，回收來自工業過程的廢物物流，和使用電化學手段，質子可以從各種物質中除去(例 如碳酸，碳酸氫鹽，水合氫離子，等等)。天然存在的質子-除去劑包括在很寬泛的環境中存在的任何質子_除去劑，所述 環境可以產生或具有堿性局部環境。一些實施方案提供了天然存在的質子-除去劑，包 括當添加到溶液后產生堿性環境的礦物。這樣的礦物包括但不局限于石灰(CaO)；方鎂石 (MgO)；氫氧化鐵礦物(例如，針鐵礦和褐鐵礦)；和火山灰。這樣的礦物和包括這樣的礦物 的巖石的消化方法描述于2009年7月10日申請的美國專利申請No. 12/501，217中，其全 盤引入本文作為參考。一些實施方案提供使用天然存在的水體作為質子_除去劑源，該水 體包括碳酸鹽，硼酸鹽，硫酸鹽或硝酸鹽堿度，或其一些組合。任何堿性鹽水(例如，地表鹽 水，地下鹽水，深鹽水等)適用于本發明。在一些實施方案中，包括碳酸鹽堿度的地表鹽水 提供了質子_除去劑源。在一些實施方案中，包括硼酸鹽堿度的地表鹽水提供了質子_除 去劑源。在一些實施方案中，包括碳酸鹽堿度的地下鹽水提供了質子-除去劑源。在一些 實施方案中，包括硼酸鹽堿度的地下鹽水提供了質子-除去劑源。在一些實施方案中，包括 碳酸鹽堿度的深鹽水提供了質子_除去劑源。在一些實施方案中，包括硼酸鹽堿度的深鹽 水提供了質子-除去劑源。天然堿性水體的實例包括但不局限于地表水源(例如堿湖如位 于加利福尼亞的Mono湖)和地下水源(例如堿性含水層如位于加利福尼亞的Searles湖 的深地質堿性含水層)。其它實施方案提供了使用來自干涸堿性水體的沉積物如沿非洲的 東非大裂谷中的Natron湖的痂塊。對于鹽水和蒸發鹽的另外的來源，參見2009年11月25 日申請的美國臨時專利申請No 61/264，564，其全盤引入本文作為參考。在一些實施方案 中，在其正常代謝作用中分泌堿性分子或溶液的生物體用作質子_除去劑。這樣的生物體 的實例是產生堿性蛋白酶的真菌(例如，深海的真菌枯曲霉，最適PH為9)和產生堿性分子 的細菌(例如，藍細菌如鞘絲藍細菌屬，來自不列顛哥侖比亞省的Atlin濕地，其增加來自 光合作用副產物的PH)。在一些實施方案中，使用生物體來產生質子_除去劑，其中生物體 (例如，巴斯德氏芽胞桿菌，其將脲水解為氨)代謝污染物(例如脲)以產生質子_除去劑 或包括質子-除去劑的溶液(例如，氨，氫氧化銨)。在一些實施方案中，生物體單獨地由沉 淀反應混合物中培養，其中質子_除去劑或包括質子_除去劑的溶液用于添加到沉淀反應 混合物。在一些實施方案中，天然存在的或產生的酶與質子-除去劑組合使用來引起沉淀 材料的沉淀。碳酸酐酶，其是一種由植物和動物產生的酶，在水溶液中加速了碳酸轉化為碳 酸氫鹽。因而，碳酸酐酶可用于提高CO2的溶解并且加速沉淀材料的沉淀，如本文中更詳細描述的。用于進行質子除去的化學試劑泛指合成的化學試劑，其大量生產并且是市售可得 的。例如，用于除去質子的化學試劑包括但不局限于氫氧化物，有機堿，超強堿，氧化物，氨 和碳酸鹽。氫氧化物包括在溶液中提供氫氧化物陰離子的化學物種，包括，例如，氫氧化鈉 (NaOH)，氫氧化鉀(KOH)，氫氧化鈣(Ca (OH) 2)或氫氧化鎂(Mg (OH) 2)。有機堿是含碳分子， 其通常是含氮堿，包括伯胺如甲胺，仲胺如二異丙胺，叔胺如二異丙基乙胺，芳香族胺如苯 胺，雜芳族化合物如吡啶，咪唑和苯并咪唑和其各種形式。在一些實施方案中，有機堿，其選 自吡唳，甲胺，咪唑，苯并咪唑，組氨酸和磷腈，用于從各種物質(例如，碳酸，碳酸氫鹽，水 合氫離子等)中除去質子來制備本發明的組合物。在一些實施方案中，使用氨來將PH提高 到足以制備本發明的組合物的水平。適于用作質子_除去劑的超強堿包括乙醇鈉，氨基鈉 (NaNH2),氫化鈉(NaH)，丁基鋰，二異丙基氨基化鋰，二乙基氨基化鋰和雙(三甲基甲硅烷 基)氨基化鋰。例如包括氧化鈣(CaO)，氧化鎂(MgO)，氧化鍶(SrO)，氧化鈹(BeO)和氧化 鋇(BaO)的氧化物也是合適的可使用的質子-除去劑。用于本發明的碳酸鹽包括但不局限 于碳酸鈉。除包括適用于本發明的陽離子(例如，Ca2+, Mg2+等)及其他合適的金屬形式之 外，來自各種工業方法的廢物物流(即，工業廢物物流)可以提供質子-除去劑。這樣的廢 物物流包括但不局限于礦業廢物；灰(例如，煤灰如飛灰，爐底灰，鍋爐渣)；熔渣(例如鐵 熔渣，磷熔渣)；水泥窯廢物(例如，水泥窯灰塵(CKD))；煉油廠/石化精煉廠廢物(例如油 田和沼氣層鹽水)；煤層廢物(例如采氣鹽水和煤層鹽水)；紙處理廢物；水軟化廢物鹽水 (例如，離子交換排出物)；硅加工廢物；農業廢物；金屬拋光廢物；高pH紡織廢物；和堿渣。 礦業廢物包括任何來自從地球提取金屬或另一貴重或有用礦物的廢物。在一些實施方案 中，來自采礦的廢物用于改變PH，其中廢物選自來自Bayer鋁提取方法的紅泥；來自從海水 中提取鎂的廢物(例如，Mg(0H)2如存在于加利福尼亞的Moss Landing中的那些)；和來自 包括浸出的采礦方法的廢物。例如，紅泥可用于改變PH，如以下文獻中所述2009年3月18 日申請的美國臨時專利申請No. 61/161369，和2010年3月2日申請的題目為“Gas Stream Multi-Pollutants Control Systems And Methods” 的 PCT 申請 PCT/US10/25970 和 2010 年3月 2 日申請的題目為"Gas Stream Multi-Pollutants ControlSystems And Methods，， 美國專利申請No. 12/716，235，其以其全部內容引入本文作為參考。紅泥，取決于加工條件 和源材料(例如，鋁礬土 )可以包括 Fe203, A1203, SiO2, Na20, CaO, TiO2, Κ20, MgO, CO2, S20， MnO2, Ρ205，所述物質的每一種以從極其豐富至較少豐富的順序不嚴格地列出，并且所述物 質的每一種用氧化物的形式表示，這為了方便起見。煤灰，水泥窯灰塵和熔渣，總起來說金 屬氧化物的廢物來源，進一步描述于美國專利申請No. 12/486692 (申請日為2009年6月17 日，公開號為 US 2010-0000444Α1，公開于 2010年 1 月 7 日，題目為〃 Methods And Systems For Utilizing Waste Sources Of Metal Oxides.“)，其公開內容全盤引入本文，它們可 以單獨地或者與其它質子_除去劑組合來使用從而提供用于本發明的質子_除去劑。農業 廢物，通過動物廢物或過度的肥料使用，可以包含氫氧化鉀(KOH)或氨(NH3)或兩者。因而， 農業廢物在本發明的一些實施方案中可用作質子-除去劑。這種農業廢物常常收集在池塘 中，但是其也可滲流到含水層，其中其可以被獲得和使用。在本發明的一些實施方案中，灰可用于質子-除去劑，例如，為提高CO2-加料的水的PH值。灰可用作唯一的PH改變劑或者與一種或多種另外的pH改變劑一起使用。在某 些實施方案中所考慮的是使用煤灰作為灰。如本發明中使用的煤灰是指在發電廠鍋爐或燃 煤熔爐(例如鏈式篩鍋爐、旋風鍋爐和流化床鍋爐)中由燃燒粉碎的無煙煤，褐煤，煙煤或 次煙煤產生的殘余物。這樣的煤灰包括飛灰，其是通過排氣或煙道氣來自熔爐所攜帶的細 碎的煤灰；和爐底灰，其在熔爐底部以結塊形式收集。飛灰通常是高度非均質的，并且包括玻璃狀顆粒與各種可識別的晶體相如石英、 富鋁紅柱石和各種鐵氧化物的混合物。所考慮的飛灰包括F型和C型飛灰。上述F型和C 型飛灰是由CSA Standard A23. 5和ASTM C618限定的。這些類別之間的主要差別是鈣，二 氧化硅，氧化鋁的數量和灰中的鐵含量。飛灰的化學性質主要受所燃燒的煤炭(即無煙煤、 煙煤和褐煤)的化學內容物的影響。所考慮的飛灰包括大量的二氧化硅(二氧化硅，SiO2) (無定形和晶體兩者)和石灰(氧化鈣，CaO，氧化鎂，MgO)。以下表3提供了各種類型的用于本發明實施方案的飛灰的化學成分。表3.各種類型的飛灰的化學成分。
權利要求
一種用于將氣體組分轉移入液體的裝置，所述設備包括氣體入口；被配置以使液體和氣體接觸的室在所述室中第一位置的第一液體引入單元和在室中第二位置的第二液體引入單元，其中液體引入單元被配置以將液體引入所述室以便與氣體接觸；被配置以在液體已經接觸氣體后包含所述液體的儲存器；用于液體的在其已經接觸氣體后的出口，其中所述入口、室、液體引入單元、儲存器和出口可操作地連接；和以下特征中的至少一個i)在所述室中的至少一個陣列的棚排，其中所述棚排被配置以當氣體進入所述室時重新分布其流動，使得與氣體在進入所述室時與棚排相互作用前的流動相比，氣體在室橫截面的更大面積上軸向地沿室流動；ii)被配置以減少所述儲存器中的泡沫的消泡設備；iii)每一液體引入單元至少一個泵，用于將液體泵送通過該引入單元；iv)配置液體引入單元，使得液體離開第一單元的流動方向不同于液體離開第二單元的流動方向；v)一個或多個節流孔機構(排泄閥)，其被配置以將液體流動引導到液體引入單元中的至少一個、到氣體入口中、或其組合；和vi)改變液體引入單元所覆蓋的區域，其中液體引入單元包括產生噴霧的霧化單元，其中至少一個霧化單元被配置以產生角度不同于其它霧化單元的噴霧。
2.權利要求1的裝置，其包括所述特征中的至少兩個。
3.權利要求2的裝置，其包含所述特征中的至少三個。
4.權利要求3的裝置，其包含所述特征中的至少四個。
5.權利要求4的裝置，其包含所述特征中的至少五個。
6.權利要求5的裝置，其包括全部所述特征。
7.權利要求1-6中任一項的裝置，其中所述氣體入口被配置以接受工業廢氣、壓縮環 境空氣、壓縮二氧化碳、超臨界二氧化碳或其任何組合。
8.權利要求1-6中任一項的裝置，其中所述氣體包括工業廢氣，先前已經與工業廢氣 分離的二氧化碳，或其任何組合。
9.權利要求8的裝置，其中所述氣體包括二氧化碳、氮氧化物、和硫氧化物中的一種或 多種。
10.權利要求1-9中任一項的裝置，其中所述第一液體引入單元位于氣體入口之上的 最低水平處并且被取向為以基本上與氣體流動方向并流的方向引導液體流動進入所述室。
11.權利要求10的裝置，其中所述第二液體引入單元被取向為以基本上與氣體流動方 向逆流的方向引導液體流動進入所述室。
12.權利要求11的裝置，其中第一液體引入單元，第二液體引入單元或兩者包括噴口。
13.權利要求12的裝置，其中噴口包括雙流體噴口。
14.權利要求12的裝置，其中噴口包括噴射器-噴射噴口。
15.權利要求1-14中任一項的裝置，其中用變頻機控制泵中的至少一個。
16.權利要求10的裝置，其中消泡設備包括位于儲存器上的錐體。
17.權利要求10的裝置，其中消泡設備進一步包括朝所述錐體取向的液體噴霧器。
18.權利要求10的裝置，所述裝置進一步包括液體再循環回路，其被配置以將液體從 儲存器弓I導到液體弓I入單元中的一個或多個。
19.權利要求10或者18的裝置，進一步包括在氣體離開接觸室前的除霧面。
20.權利要求19的裝置，其中除霧面包括波浪形除霧器，平噴噴霧器，濕式靜電沉降 器，填料床，或其任何組合。
21.權利要求19的裝置，其中提供給除霧面的液體包括與提供給液體引入單元的液體 不同的溶液。
22.權利要求21的裝置，其中提供給各液體引入單元的液體包括不同的溶液。
23.權利要求21的裝置，其中提供給除霧面的液體是清液。
24.權利要求21的裝置，其中提供給液體引入單元的液體包括漿液。
25.權利要求24的設備，進一步包括粉碎臺，其被配置以接受來自儲存器的漿液并且 將加工過的漿液提供給液體引入單元。
26.權利要求25的裝置，其中再循環回路包括粉碎臺。
27.權利要求1-26中任一項的裝置，其中儲存器位于在接觸室的底部的噴口之下。
28.權利要求1-26中任一項的裝置，進一步包括可操作連接到接觸室的沉淀槽。
29.權利要求28的裝置，其中沉淀槽包括溫度控制器，用于添加PH調節劑的入口，攪拌 器，用于晶體生長劑的入口，用于晶體播種劑的入口，用于沉降劑的入口，用于絮凝劑的入 口，或其任何組合。
30.權利要求29的裝置，進一步包括可操作連接到沉淀槽的沉淀出口。
31.權利要求30的裝置，其中所述沉淀物出口收集固體沉淀物和上層清液溶液。
32.權利要求31的裝置，其中所述沉淀物出口從上層清液溶液分離固體沉淀物。
33.權利要求32的裝置，進一步包括管道，而將固體沉淀物提供給建筑材料制造臺。
34.權利要求33的裝置，其中所述氣體入口被配置以接受來自工業設備的廢氣。
35.權利要求34的裝置，其中所述氣體入口被配置以接受來自燃燒化石燃料的設備的 煙道氣。
36.權利要求35的裝置，其中所述氣體入口被配置以接受來自燃燒化石燃料的設備的 煙道氣，進一步地其中煙道氣在被提供至所述裝置的氣體入口前已經通過排放控制系統。
37.權利要求36的裝置，其中所述排放控制系統包括以下中的一個或多個i)用于收集顆粒物的靜電沉降器；ii)S0x控制技術；iii)N0x控制技術； iv)用于收集顆粒物的物理過濾技術；或 ν)汞控制技術。
38.權利要求7的裝置，其中所述霧化單元的噴霧器包括靠近接觸室的壁的60°的噴 霧器和在接觸室的內橫截面中的90°的噴霧器。
39.權利要求7的裝置，其中氣體沿棚排的流動是垂直的。
40.權利要求7的裝置，進一步包括在所述室中的填充材料、塔盤、填料床或其任何組I=I ο
41.權利要求40的裝置，進一步包括在所述室中的至少一個膜或一個微孔膜。
42.一種裝置，其包括吸收器，所述吸收器包括鼓泡塔；可操作地連接到吸收器的用于工業氣體的入口，其中工業氣體包括數量等于時均原始 組成的CO2, SOx, NOx,重金屬，非CO2酸性氣和/或飛灰；用于吸收溶液的入口，其中吸收溶液包括堿性溶液，其包括鹽水、顆粒材料或在吸收漿 液中的兩者；用于排出氣體的出口，所述氣體特征為其相對于所述工業廢氣的所述原始組成而言貧 乏CO2及S0x、N0x、重金屬、非CO2酸性氣體和/或飛灰中的至少一個，其中所述出口可操作 地連接到所述吸收器；可操作地連接到所述吸收器的用于已接觸工業廢氣的吸收溶液的出口 ；和 可操作連接到該出口的加工臺，其中所述加工臺被配置以獲得以下可售產品中的至少 一種包括CO2埋存組分的建筑材料、脫鹽水、飲用水、包括CO2埋存組分的漿液或包括CO2 埋存組分的溶液，其中鼓泡塔被配置以在吸收溶液中生產工業氣體的氣泡使得工業氣體中 的至少IOwt%的二氧化碳被轉移到吸收溶液。
43.一種裝置，其包括吸收器，所述吸收器包括噴布容器；可操作地連接到吸收器的用于工業氣體的入口，其中所述工業氣體包括數量等于時均 原始組成的C02，SOx, NOx,重金屬，非CO2酸性氣和/或飛灰；用于吸收溶液的入口，其中吸收溶液包括堿性溶液，其包括鹽水、顆粒材料或在吸收漿 液中的兩者；用于排出氣體的出口，所述氣體特征為其相對于所述工業廢氣的所述原始組成而言貧 乏CO2及S0x、N0x、重金屬、非CO2酸性氣體和/或飛灰中的至少一個，其中所述出口可操作 地連接到所述吸收器；可操作地連接到吸收器的用于已接觸工業廢氣的吸收溶液的出口 ；和 可操作連接到該出口的加工臺，其中所述加工臺被配置以獲得以下可售產品中的至少 一種包括CO2埋存組分的建筑材料，脫鹽水，飲用水，包括CO2埋存組分的漿液，或包括CO2 埋存組分的溶液，其中噴布容器被配置以在吸收溶液中生產工業氣體的氣泡使得工業氣體 中的至少IOwt%的二氧化碳被轉移到吸收溶液。
44.一種裝置，其包括吸收器，所述吸收器包括噴霧塔；可操作地連接到吸收器的用于工業氣體的入口，其中所述工業氣體包括數量等于時均 原始組成的C02，SOx, NOx,重金屬，非CO2酸性氣和/或飛灰；用于吸收溶液的入口，其中吸收溶液包括堿性溶液、顆粒材料或在吸收漿液中的兩者；用于排出氣體的出口，所述氣體特征為其相對于所述工業廢氣的所述原始組成而言貧 乏CO2及S0x、N0x、重金屬、非CO2酸性氣體和/或飛灰中的至少一個，其中所述出口可操作 地連接到所述吸收器；可操作地連接到吸收器的用于已接觸工業廢氣的吸收溶液的出口 ；和可操作連接到該出口的加工臺，其中所述加工臺被配置以獲得以下可售產品中的至少 一種包括CO2埋存組分的建筑材料，脫鹽水，飲用水，包括CO2埋存組分的漿液，或包括CO2 埋存組分的溶液，其中噴霧塔被配置以在工業氣體中產生吸收溶液的物流、液滴或其組合使得工業氣體 中的至少10wt%的二氧化碳被轉移到吸收溶液，進一步其中噴霧塔被配置以在50-5，000 加侖/分/1000實際立方英尺的液體流動速率與氣體流動速率比值(L/G比)操作。
45.一種裝置，其包括吸收器，其包括噴霧塔、填充材料、填料床、塔盤、棚排或微孔膜中的至少一種； 可操作地連接到吸收器的用于工業氣體的入口，其中工業氣體包括數量等于時均原始 組成的CO2, SOx, NOx,重金屬，非CO2酸性氣和/或飛灰；用于吸收溶液的入口，其中吸收溶液包括堿性溶液、顆粒材料或在吸收漿液中的兩者；用于排出氣體的出口，所述氣體特征為其相對于所述工業廢氣的所述原始組成而言貧 乏CO2及S0x、N0x、重金屬、非CO2酸性氣體和/或飛灰中的至少一個，其中所述出口可操作 地連接到所述吸收器；可操作地連接到吸收器的用于已接觸工業廢氣的吸收溶液的出口 ；和 可操作連接到該出口的加工臺，其中加工臺被配置以獲得以下可售產品中的至少一 種包括CO2埋存組分的建筑材料，脫鹽水，飲用水，包括CO2埋存組分的漿液，或包括CO2埋 存組分的溶液，其中吸收器被配置以在工業氣體中產生吸收溶液的物流、液滴或其組合使得工業氣 體中的至少IOwt %的二氧化碳被轉移到吸收溶液，并且進一步其中吸收器被配置以在 50-5，000加侖/分/1000實際立方英尺的液體流動速率與氣體流動速率比值(L/G比)操 作。
46.一種裝置，其包括吸收器，其包括噴霧塔、填充材料、填料床、塔盤、棚排或微孔膜中的至少一種； 可操作地連接到吸收器的用于工業氣體的入口，其中工業氣體包括數量等于時均原始 組成的CO2, SOx, NOx,重金屬，非CO2酸性氣和/或飛灰；用于吸收溶液的入口，其中吸收溶液包括堿性溶液、顆粒材料或在吸收漿液中的兩者， 其中所述堿性溶液包括鹽水、清液或其任何組合；用于排出氣體的出口，所述氣體特征為其相對于所述工業廢氣的所述原始組成而言貧 乏CO2及S0x、N0x、重金屬、非CO2酸性氣體和/或飛灰中的至少一個，其中所述出口可操作 地連接到所述吸收器；可操作地連接到吸收器的用于已接觸工業廢氣的吸收溶液的出口 ；和 可操作連接到該出口的加工臺，其中加工臺被配置以獲得以下可售產品中的至少一 種包括CO2埋存組分的建筑材料，脫鹽水，飲用水，包括CO2埋存組分的漿液，或包括CO2埋 存組分的溶液，其中吸收器被配置以在工業氣體中產生吸收溶液的物流、液滴或其組合使得工業氣體 中的至少IOwt%的二氧化碳被轉移到吸收溶液。
47.一種裝置，其包括吸收器，其包括噴霧塔、填充材料、填料床、塔盤、棚排或微孔膜中的至少一種；可操作地連接到吸收器的用于工業氣體的入口，其中工業氣體包括數量等于時均原始 組成的CO2, SOx, NOx,重金屬，非CO2酸性氣和/或飛灰；用于吸收溶液的入口，其中吸收溶液包括堿性溶液、顆粒材料或在吸收漿液中的兩者， 其中所述堿性溶液包括鹽水；用于排出氣體的出口，所述氣體特征為其相對于所述工業廢氣的所述原始組成而言貧 乏CO2及S0x、N0x、重金屬、非CO2酸性氣體和/或飛灰中的至少一個，其中所述出口可操作 地連接到所述吸收器；可操作地連接到吸收器的用于已接觸工業廢氣的吸收溶液的出口 ；和可操作連接到該出口的加工臺，其中加工臺被配置以獲得可售產品，其中吸收器被配置以在工業氣體中產生吸收溶液的物流、液滴或其組合使得工業氣體 中的至少IOwt%的二氧化碳被轉移到吸收溶液。
48.權利要求42-47中任一項的裝置，其中用于工業氣體的入口被配置以接受工業廢 氣，燃燒煙道氣，水泥窯煙道氣，壓縮二氧化碳，超臨界二氧化碳或其任何組合。
49.權利要求48中任一項的裝置，其中吸收溶液接觸工業氣體使得吸收溶液以液滴、 溪流、液體柱、噴射噴霧、液膜、溶液等浮云或其任何組合的形式存在。
50.權利要求49的裝置，進一步包括在接觸室中的霧化組件，包括壓力霧化器(噴 口 )、旋轉霧化器、空氣輔助霧化器、空氣噴射霧化器、超聲霧化器、噴墨霧化器、MEMS霧化 器、靜電噴霧器、雙流體霧化器、排出噴口或其任何組合。
51.權利要求48的裝置，其中吸收溶液中的鹽水包括海水、堿性鹽水、富陽離子的鹽 水、合成鹽水、工業廢水、工業廢鹽水或其任何組合。
52.權利要求42-51中任一項的裝置；進一步包括再循環系統。
53.權利要求52的裝置，其中再循環系統包括管道和泵從而將已接觸工業氣體的吸 收溶液從用于已接觸工業氣體的吸收溶液的出口、加工臺或兩者轉移到用于吸收溶液的入 口、霧化組件或其任何組合。
54.權利要求53的裝置，其中再循環系統包括管道和泵從而將CO2減少的氣體從用于 排出氣體的出口轉移到用于工業氣體的入口、鼓泡塔、噴布容器或其任何組合。
55.可操作連接到發電廠的排放控制系統，其中發電廠產生能量和包括二氧化碳的工 業廢氣，其中排放控制系統被配置以吸收至少50 %的來自廢氣的二氧化碳并且被配置以使 用小于30%的發電廠所產生的能量。
56.可操作連接到發電廠的排放控制系統，其中發電廠產生能量和包括硫氧化物的工 業廢氣，其中排放控制系統被配置以吸收至少90 %的來自廢氣的硫氧化物并且被配置以使 用小于30%的發電廠所產生的能量。
57.可操作連接到發電廠的排放控制系統，其中發電廠產生能量和包括二氧化碳和硫 氧化物的工業廢氣，其中排放控制系統被配置以吸收來自廢氣的至少50%的二氧化碳和至 少80%的硫氧化物，并且其中所述排放控制系統進一步被配置以使用小于30%的發電廠 所產生的能量。
58.權利要求55-57中任一項的排放控制系統，其中所述排放控制系統被配置以接受 來自發電廠的至少10%的工業廢氣。
59.權利要求55-58中任一項的排放控制系統，其中所述排放控制系統被配置以接受 來自被配置以產生苛性堿溶液的電化學系統的堿性溶液。
60.權利要求59的排放控制系統，其中所述電化學系統包括陽極、陰極和在陽極和陰 極之間的至少一個離子選擇膜。
61.權利要求60的排放控制系統，其中所述電化學系統被配置以在陽極和陰極兩端施 加的2. 8V或更小的電壓下操作。
62.權利要求55-58中任一項的排放控制系統，其中所述排放控制系統被配置以接受 PH調節劑，其中pH調節劑包括工業廢物、天然存在的pH調節劑、所產生的pH調節劑或其任 何組合。
63.權利要求55-62中任一項的排放控制系統，其中所述排放控制系統被配置以在 5-5，000加侖/分/1000實際立方英尺每分鐘的液體流動速率與氣體流動速率比值(L/G) 下操作。
64.權利要求63的排放控制系統，其中所述系統被配置以在100-500加侖/分/1000實際立方英尺每分鐘的液體流動速率與氣體流動速率比值(L/G)下操作。
全文摘要
提供了降低二氧化碳及其他大氣污染物的水平的系統和方法。還討論了能夠從氣態廢物物流中除去大量二氧化碳及其他大氣污染物并且以存儲穩定的形成埋存它們的經濟可行的系統和方法。
文檔編號B01D53/14GK101983098SQ201080000951
公開日2011年3月2日 申請日期2010年3月10日 優先權日2009年3月10日
發明者J·沃爾, K·塞爾夫, K·法薩, R·P·奧康諾爾, R·W·埃利奧特, W·R·西克 申請人:卡勒拉公司