JP2013529543A5

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Publication number: JP2013529543A5
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Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2016-03-24
Anticipated expiration: 2031-06-09

Description

触媒モジュール、触媒反応器、流体ストリームを処理する方法、及び化学種捕獲装置

本発明は流体処理のための装置及び方法に関し、詳しくは排ガスの処理に関する。

関連出願のデータ
本願はここに、２０１０年６月９日出願の米国仮特許出願第６１／３５３，１０４号に対する米国特許法第１１９条（ｅ）の優先権を主張する。その全体がここに参照として組み込まれる。

煙道ガスに存在する窒素酸化物及び他の組成物の害は、当該化学種の放出を制限する厳格な基準が課される結果となっている。当該基準を満たすべく、一般的に、静止又は移動の燃焼源からの排ガスに存在するこうした酸化物及び／又は他の化学種の少なくとも一部を除去する必要がある。

通常、脱窒又は選択触媒還元（selective catalytic reduction（ＳＣＲ））法が、触媒反応器通過時の窒素酸化物除去を目的として、燃焼由来の煙道ガスに適用される。脱窒反応は、酸化窒素（ＮＯ）又は二酸化窒素（ＮＯ_２）のようなガス中の窒素酸化物種と、アンモニア又は尿素のような窒素含有還元剤とが反応した結果、二原子窒素（Ｎ_２）及び水が生成されることを含む。さらに、触媒的に分解することがない煙道ガスの他の化学種を除去するべく様々な吸着又は捕獲法が使用される。

触媒反応器という用語は一般に、触媒を含む容器を記述するべく使用される。触媒反応器は一般に、排ガス流経路を包含する触媒構造を含む。排ガス流経路は、排ガスのストリームと触媒構造の触媒的に活性なコンポーネントとの接触を可能にする。モジュラー触媒反応器の触媒構造は典型的に、一以上の触媒層からなる。各層は多数のモジュラー化されたセクションを含む。モジュラー化されたセクションはそれぞれ金属支持枠をさらに含む。金属支持枠は、所定数の触媒体を所定位置に保持する。適切な流れ分布の排ガスストリームが触媒体を通過するように、必要に応じて、当該触媒体間の封止又は充填材料が使用される。触媒体は触媒成分を包含し、当該触媒体を通って流れる排ガスの流れチャネル又は流路の輪郭を描く物理的構造を表す。

多くの場合、触媒反応器のモジュラー化されたセクションを通って流れる排ガスストリームは、圧力降下を経験する。圧力降下は、排ガスストリームの流れの妨げ又は抵抗となる構造、摩擦力、及び他の因子からもたらされ得る。圧力降下は、様々な効率の悪さを引き起こし、発電のような産業的適用の間に寄生出力損失をもたらし得る。

欧州特許出願公開第０１９１４４１（Ａ１）号明細書米国特許第３，４７５，１３３号明細書

上述に鑑み、本発明は一側面において、触媒モジュール及び触媒反応器を与える。これらはいくつかの実施例において、流体ストリームの圧力降下に関連する効率の悪さ及び／又は問題を軽減することができる。いくつかの実施例において、ここに記載される触媒モジュール及び／又は触媒反応器は、増大した有効触媒断面積によって、触媒モジュール及び／又は触媒反応器にわたる低い全体的圧力降下を促すことを与える。窒素酸化物の選択的還元の触媒性能が低減又は実質的に低減することがない。

一側面において、触媒体を含む触媒モジュールがここに記載される。いくつかの実施例において、触媒モジュールは、少なくとも一つの第１触媒体及び少なくとも一つの第１ダクトを含む第１流体ストリーム入口側と、少なくとも一つの第２触媒体及び少なくとも一つの第２ダクトを含む第２流体ストリーム出口側とを含み、当該少なくとも一つの第１ダクトは、当該少なくとも一つの第２触媒体への流体ストリーム入口であり、当該少なくとも一つの第２ダクトは、当該少なくとも一つの第１触媒体のための流体ストリーム出口である。

いくつかの実施例において、触媒モジュールは、複数の第１触媒体及び複数の第１ダクトを含む流体ストリーム入口側と、複数の第２触媒体及び複数の第２ダクトを含む流体ストリーム入口側とを含み、当該第１ダクトは、当該第２触媒体への流体ストリーム入口であり、当該第２ダクトは、当該第１触媒体のための流体ストリーム出口である。

触媒モジュールはさらに、いくつかの実施例において、当該モジュールの入口側と出口側との間に配置される少なくとも一つの追加触媒体と、当該少なくとも一つの追加触媒体への少なくとも一つの追加流体ストリーム入口ダクト及び当該少なくとも一つの追加触媒体の少なくとも一つの追加流体ストリーム出口ダクトとを含む。いくつかの実施例において、触媒モジュールはさらに、当該モジュールの入口側と出口側との間に配置される少なくとも一つの追加触媒体を含み、第１ダクトが当該少なくとも一つの追加触媒体への流体ストリーム入口として機能し、第２ダクトが当該少なくとも一つの追加触媒体の流体ストリーム出口として機能する。いくつかの実施例において、第１ダクトが、当該モジュールの入口側と出口側との間に配置される一以上の追加触媒体への流体ストリーム入口であり、第１ダクトは、当該モジュールの出口側にある第２触媒体に対するのと同様に、当該追加触媒体への流体ストリームを与える。いくつかの実施例において、第２ダクトが、当該モジュールの入口側と出口側との間に配置される一以上の追加触媒体への流体ストリーム入口であり、当該第２ダクトは、当該追加触媒体及び第１触媒体のための流体ストリーム出口を与える。

他側面において、ここに記載される一以上の触媒モジュールを含む触媒反応器が与えられる。いくつかの実施例において、触媒反応器は、ハウジングと、当該ハウジングの中に設けられる、ここに記載される少なくとも一つの触媒モジュールとを含む。ハウジングの中に設けられる触媒モジュールは、いくつかの実施例において、複数の第１触媒体及び複数の第１ダクトを含む流体ストリーム入口側と、複数の第２触媒体及び複数の第２ダクトを含む流体ストリーム出口側とを含み、当該第１ダクトは当該第２触媒体への流体ストリーム入口であり、当該第２ダクトは当該第１触媒体のための流体ストリーム出口である。

いくつかの実施例において、触媒反応器は、少なくとも一つの第１触媒モジュール及び少なくとも一つの第１ダクトを含む流体ストリーム入口側と、少なくとも一つの第２触媒モジュール及び少なくとも一つの第２ダクトを含む流体ストリーム出口側とを含み、当該少なくとも一つの第１ダクトは、当該少なくとも一つの第２触媒モジュールへの流体ストリーム入口であり、当該少なくとも一つの第２ダクトは当該少なくとも一つの第１触媒モジュールの流体ストリーム出口である。

いくつかの実施例において、触媒反応器は、複数の第１触媒モジュール及び複数の第１ダクトを含む流体ストリーム入口側と、複数の第２触媒モジュール及び複数の第２ダクトを含む流体ストリーム出口側とを含み、当該第１ダクトは当該第２触媒モジュールへの流体ストリーム入口であり、当該第２ダクトは当該第１触媒モジュールの流体ストリーム出口である。いくつかの実施例において、触媒反応器の流体ストリーム入口側及び／又は流体ストリーム出口側の触媒モジュールは、ここに記載されるダクト付き触媒モジュールを含む。

いくつかの実施例において、触媒反応器はさらに、触媒反応器の入口側と出口側との間に配置される少なくとも一つの追加触媒モジュールと、当該少なくとも一つの追加触媒モジュールへの少なくとも一つの追加流体ストリーム入口ダクト及び当該少なくとも一つの追加触媒モジュールの少なくとも一つの追加流体ストリーム出口ダクトとを含む。いくつかの実施例において、触媒反応器はさらに、当該反応器の入口側と出口側との間に配置される少なくとも一つの追加触媒モジュールを含み、第１ダクトが当該少なくとも一つの追加触媒モジュールへの流体ストリーム入口として機能し、第２ダクトが当該少なくとも一つの追加触媒モジュールの流体ストリーム出口として機能する。いくつかの実施例において、第１ダクトが、当該反応器の入口側と出口側との間に配置される一以上の追加触媒モジュールであり、当該第１ダクトは、当該反応器の出口側にある第２触媒モジュールに対するのと同様に、当該追加触媒モジュールへの流体ストリームを与える。いくつかの実施例において、第２ダクトが、当該反応器の入口側と出口側との間に配置される一以上の追加触媒モジュールのための流体ストリーム出口であり、当該第２ダクトは、追加触媒モジュール及び第１触媒モジュールのための流体ストリーム出口を与える。

他側面において、化学種捕獲装置がここに記載される。いくつかの実施例において、化学種捕獲装置は、少なくとも一つの第１捕獲体及び少なくとも一つの第１ダクトを含む流体ストリーム入口側と、少なくとも一つの第２捕獲体及び少なくとも一つの第２ダクトを含む流体ストリーム出口側とを含み、当該少なくとも一つの第１ダクトは当該少なくとも一つの第２捕獲体への流体ストリーム入口であり、当該少なくとも一つの第２ダクトは当該少なくとも一つの第１捕獲体のための流体ストリーム出口である。

いくつかの実施例において、化学種捕獲装置は、複数の第１捕獲体及び複数の第１ダクトを含む流体ストリーム入口側と、複数の第２捕獲体及び複数の第２ダクトを含む流体ストリーム出口側とを含み、当該第１ダクトは当該第２捕獲体への流体ストリーム入口であり、当該第２ダクトは当該第１捕獲体のための流体ストリーム出口である。

化学種捕獲装置はさらに、いくつかの実施例において、当該装置の入口側と出口側との間に配置される少なくとも一つの追加捕獲体と、当該少なくとも一つの追加捕獲体への少なくとも一つの追加流体ストリームダクト及び当該少なくとも一つの追加捕獲体の少なくとも一つの追加流体ストリーム出口ダクトとを含む。いくつかの実施例において、化学種捕獲装置は、当該装置の入口側と出口側との間に配置される少なくとも一つの追加捕獲体を含み、第１ダクトが当該少なくとも一つの追加捕獲体の流体ストリーム入口として機能し、第２ダクトが当該少なくとも一つの追加捕獲体の流体ストリーム出口として機能する。いくつかの実施例において、第１ダクトは、当該装置の入口側と出口側との間に配置される一以上の追加捕獲体への流体ストリーム入口であり、当該第１ダクトは、当該装置の出口側にある第２捕獲体に対するのと同様に、当該追加捕獲体への流体ストリームを与える。いくつかの実施例において、第２ダクトは、当該装置の入口側と出口側との間に配置される一以上の追加捕獲体のための流体ストリーム出口であり、当該第２ダクトは、当該追加捕獲体及び第１捕獲体のための流体ストリーム出口を与える。

捕獲体は、いくつかの実施例において、一以上の化学種を流体ストリームから除去する動作をし得る。いくつかの実施例において、捕獲体は、少なくとも一つの化学種を流体ストリームから可逆的に除去する。いくつかの実施例において、捕獲体は、少なくとも一つの化学種を流体ストリームから非可逆的に除去する。

他側面において、ここに記載される化学種捕獲反応器は、一以上の化学種捕獲装置を含む。いくつかの実施例において、化学種捕獲反応器は、ハウジングと、当該ハウジングの中に設けられる、ここに記載される少なくとも一つの捕獲装置とを含む。ハウジングの中に設けられる捕獲装置は、いくつかの実施例において、少なくとも一つの第１捕獲体及び少なくとも一つの第１ダクトを含む流体ストリーム入口側と、少なくとも一つの第２捕獲体及び少なくとも一つの第２ダクトを含む流体ストリーム出口側とを含み、当該少なくとも一つの第１ダクトは、当該少なくとも一つの第２捕獲体への流体ストリーム入口であり、当該少なくとも一つの第２ダクトは、当該少なくとも一つの第１捕獲体のための流体ストリーム出口である。

ハウジングの中に設けられる捕獲装置は、いくつかの実施例において、複数の第１捕獲体及び複数の第１ダクトを含む流体ストリーム入口側と、複数の第２捕獲体及び複数の第２ダクトを含む流体ストリーム出口側とを含み、当該第１ダクトは当該第２捕獲体への流体ストリーム入口であり、当該第２ダクトは当該第１捕獲体のための流体ストリーム出口である。

いくつかの実施例において、化学種捕獲反応器はさらに、当該反応器の入口側と出口側との間に配置される少なくとも一つの追加捕獲装置と、当該少なくとも一つの追加捕獲装置への少なくとも一つの追加流体ストリーム入口ダクト及び当該少なくとも一つの追加捕獲装置の少なくとも一つの追加流体ストリーム出口ダクトとを含む。いくつかの実施例において、化学種捕獲反応器はさらに、当該反応器の入口側と出口側との間に配置される少なくとも一つの追加捕獲装置を含み、第１ダクトが当該少なくとも一つの追加捕獲装置への流体ストリーム入口として機能し、第２ダクトが当該少なくとも一つの追加捕獲装置のための流体ストリーム出口として機能する。いくつかの実施例において、第１ダクトが、当該反応器の入口側と出口側との間に配置される一以上の追加捕獲装置への流体ストリーム入口であり、当該第１ダクトは、当該反応器の出口側にある第２捕獲装置に対するのと同様に、当該追加捕獲装置への流体ストリームを与える。いくつかの実施例において、第２ダクトが、当該反応器の入口側と出口側との間に配置される一以上の追加捕獲装置のための流体ストリーム出口であり、当該第２ダクトは、当該追加捕獲装置及び第１捕獲装置のための流体ストリーム出口を与える。

他側面において、流体ストリームを処理する方法がここに記載される。一実施例において、流体ストリームを処理する方法は、少なくとも一つの第１触媒体及び少なくとも一つの第１ダクトを含む流体ストリーム入口側と、少なくとも一つの第２触媒体及び少なくとも一つの第２ダクトを含む流体ストリーム出口側とを含む少なくとも一つの触媒モジュールを与えることであって、当該少なくとも一つの第１ダクトは当該少なくとも一つの第２触媒体への流体ストリーム入口であり、当該少なくとも一つの第２ダクトは当該少なくとも一つの第１触媒体のための流体ストリーム出口であることを含む。流体ストリームの第１部分は、いくつかの実施例において、当該少なくとも一つの第１触媒体を通過し、当該少なくとも一つの第２ダクトを通って当該モジュールから出る。流体ストリームの第２部分は、いくつかの実施例において、少なくとも一つの第１ダクトを介して少なくとも一つの第２触媒体を通過する。

いくつかの実施例において、流体ストリームを処理する方法は、複数の第１触媒体及び複数の第１ダクトを含む流体ストリーム入口側と、複数の第２触媒体及び複数の第２ダクトを含む流体ストリーム出口側とを含む少なくとも一つの触媒モジュールを与えることであって、当該第１ダクトは当該第２触媒体への流体ストリーム入口であり、当該第２ダクトは当該第１触媒体のための流体ストリーム出口である。流体ストリームの第１部分は、いくつかの実施例において、当該第１触媒体を通過し、当該第２ダクトを通って当該モジュールから出る。流体ストリームの第２部分は、いくつかの実施例において、当該第１ダクトを介して当該第２触媒体を通過する。

いくつかの実施例において、流体ストリームを処理する方法は、少なくとも一つの第１触媒モジュール及び少なくとも一つの第１ダクトを含む流体ストリーム入口側と、少なくとも一つの第２触媒モジュール及び少なくとも一つの第２ダクトを含む流体ストリーム出口側とを含む少なくとも一つの触媒反応器を与えることであって、当該少なくとも一つの第１ダクトは当該少なくとも一つの第２触媒モジュールへの流体ストリーム入口であり、当該少なくとも一つの第２ダクトは、当該少なくとも一つの第１触媒モジュールのための流体ストリーム出口である。流体ストリームの第１部分は、いくつかの実施例において、当該少なくとも一つの第１触媒モジュールを通過し、当該少なくとも一つの第２ダクトを通って当該反応器を出る。流体ストリームの第２部分は、いくつかの実施例において、当該少なくとも一つの第１ダクトを介して当該少なくとも一つの第２触媒モジュールを通過する。

流体ストリームを処理する方法は、いくつかの実施例において、複数の第１触媒モジュール及び複数の第１ダクトを含む流体ストリーム入口側と、複数の第２触媒モジュール及び複数の第２ダクトを含む流体ストリーム出口側とを含む触媒反応器を与えることであって、当該第１ダクトは第２触媒モジュールへの流体ストリーム入口であり、当該第２ダクトは第１触媒モジュールの流体ストリーム出口であることを含む。流体ストリームの第１部分は、いくつかの実施例において、当該第１触媒モジュールを通過し、当該第２ダクトを通って触媒反応器から出る。いくつかの実施例において、流体ストリームの第２部分は、第１ダクトを介して第２触媒モジュールを通過する。いくつかの実施例において、触媒反応器の流体ストリーム入口側及び／又は流体ストリーム出口側の触媒モジュールは、ここに記載されるダクト付き触媒モジュールを含む。

いくつかの実施例において、流体ストリームを処理する方法は、第１捕獲体及び第１ダクトを含む流体ストリーム入口側と、第２捕獲体及び第２ダクトを含む流体ストリーム出口側とを含む少なくとも一つの化学種捕獲装置を与えることであって、当該第１ダクトは当該第２捕獲体への流体ストリーム入口であり、当該第２ダクトは当該第１捕獲体のための流体ストリーム出口である。流体ストリームの第１部分は、いくつかの実施例において、当該第１捕獲体を通過し、当該第２ダクトを通って当該装置から出る。流体ストリームの第２部分は、いくつかの実施例において、当該第１ダクトを介して当該第２捕獲体を通過する。

いくつかの実施例において、流体ストリームを処理する方法は、少なくとも一つの第１捕獲体及び少なくとも一つの第１ダクトを含む流体ストリーム入口側と、少なくとも一つの第２捕獲体及び少なくとも一つの第２ダクトを含む流体ストリーム出口側とを含む少なくとも一つの化学種捕獲装置を与えることであって、当該少なくとも一つの第１ダクトは当該少なくとも一つの第２捕獲体への流体ストリーム入口であり、当該少なくとも一つの第２ダクトは、当該少なくとも一つの第１捕獲体のための流体ストリーム出口である。流体ストリームの第１部分は、いくつかの実施例において、当該少なくとも一つの第１捕獲体を通過し、当該少なくとも一つの第２ダクトを通って当該装置から出る。流体ストリームの第２部分は、いくつかの実施例において、当該少なくとも一つの第１ダクトを介して当該少なくとも一つの第２捕獲体を通過する。

いくつかの実施例において、流体ストリームを処理する方法は、複数の第１捕獲体及び複数の第１ダクトを含む流体ストリーム入口側と、複数の第２捕獲体及び複数の第２ダクトを含む流体ストリーム出口側とを含む少なくとも一つの化学種捕獲装置を与えることであって、当該第１ダクトは当該第２捕獲体への流体ストリーム入口であり、当該第２ダクトは当該第１捕獲体のための流体ストリーム出口である。流体ストリームの第１部分は、いくつかの実施例において、当該第１捕獲体を通過し、当該第２ダクトを通って当該装置から出る。流体ストリームの第２部分は、いくつかの実施例において、当該第１ダクトを介して当該第２捕獲体を通過する。

いくつかの実施例において、ここに記載される触媒モジュール、触媒反応器、化学種捕獲装置及び／又は捕獲反応器を通過する流体ストリームは、排ガス又は煙道ガスストリームを含む。いくつかの実施例において、排ガス又は煙道ガスストリームは、一以上の炭化水素源の燃焼により生成される。当該炭化水素源は、石炭、天然ガス、及び／又は石油生成物を含むがこれらに限られない。排ガスストリーム又は煙道ガスストリームは、いくつかの実施例において、窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）の一以上の種を含む。

いくつかの実施例において、ここに記載される触媒モジュール、触媒反応器、捕獲装置、及び／又は捕獲反応器を通過する排ガス又は煙道ガスストリームは、ガスタービン、ガスボイラー、又は石炭火力ボイラーにより生成される。いくつかの実施例において、ここに記載される触媒モジュール、触媒反応器、捕獲装置、及び／又は捕獲反応器を通過する排ガス又は煙道ガスストリームは、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）の上流にある燃焼コンポーネントにより生成される。いくつかの実施例において、ＨＲＳＧの上流にある燃焼コンポーネントは、ガスタービンを含む。

いくつかの実施例において、ここに記載される触媒モジュール、触媒反応器、捕獲装置、及び／又は捕獲反応器を通過する流体ストリームは、液体ストリームである。いくつかの実施例において、液体ストリームは、当該ストリームから除去される一以上の汚染物質又は種を含む。いくつかの実施例において、液体ストリームは水性液体ストリームであり得る。いくつかの実施例において、液体ストリームは、非水性又は有機液体ストリームを含み得る。

さらに、いくつかの実施例において、ここに記載される触媒モジュール及び／又は触媒反応器に使用される触媒体は、モノリシック構造触媒体、平板触媒体、波形触媒体、充填型粒子触媒、又はこれらの組み合わせを含む。

いくつかの実施例において、ここに記載される触媒モジュール及び／又は触媒反応器に使用される触媒体は、排ガス又は煙道ガスストリーム中にあるＮＯ_ｘの選択触媒還元（ＳＣＲ）の動作をし得る。いくつかの実施例において、ここに記載される触媒モジュール及び／又は触媒反応器に使用される触媒体は、一酸化炭素又はダイオキシンを排ガス又は煙道ガスストリームから除去する動作をし得る。

いくつかの実施例において、ここに記載される化学種捕獲装置に使用される捕獲体は、揮発性有機化合物（volatile organic compound（ＶＯＣ））軽減、水銀捕獲、及び煙道ガス脱硫を含むがこれらに限られない適用に対して動作をし得る。加えて、いくつかの実施例において、捕獲体は、空気分離吸収材又は除湿吸収材としての使用に対して動作をし得る。

本発明に係るこれらの及び他の実施例が以下の詳細な説明においてさらに詳細に説明される。

従来技術触媒モジュールの一実施例を例示する。ここに記載される一実施例に係る触媒モジュールの断面図を例示する。ここに記載される一実施例に係る触媒モジュールの入口側の平面図を例示する。ここに記載される一実施例に係る触媒モジュールの出口側の平面図を例示する。ここに記載される一実施例に係る触媒モジュールの断面図を例示する。ここに記載される一実施例に係る触媒モジュールに使用されるモノリシック構造触媒体を例示する。ここに記載される一実施例に係る触媒反応器の断面図を例示する。ここに記載される一実施例に係る触媒反応器の入口側の平面図を例示する。ここに記載される一実施例に係る触媒反応器の出口側の平面図を例示する。ここに記載される一実施例に係る触媒モジュールの断面図を例示する。

本発明は、以下の詳細な説明及び図面並びにこれらの上記及び下記の説明を参照することにより容易に理解することができる。しかしながら、本発明に係る要素、装置、及び方法は、詳細な説明及び図面に提示される固有実施例に限られない。認識すべきことだが、これらの実施例は、本発明の原理の単なる例示である。当業者には、本発明の要旨及び範囲を逸脱することのない多数の修正及び適応が容易にわかる。

図１は、従来技術触媒モジュールの一実施例の入口側の平面図を例示する。図１に例示されるように、従来技術触媒モジュール（１０）は、その中に設けられるモノリシック構造触媒体（１４）を支持する開口金属枠（１２）を含む。モノリシック構造触媒体（１４）は、当該触媒体（１４）が広がり当該枠（１２）の断面積を完全に満たすように、当該枠（１２）の中で互いに隣接して配列される。しかしながら、図１に与えられる触媒モジュールは、当該枠（１２）の開口性質を例示するべく、触媒体により一部のみが満たされている。触媒体（１４）間には、排ガスストリームの流れが触媒体（１４）をバイパスすることを防止するべく充填材料が与えられ得る。図１に例示されるモジュールの有効触媒断面積は、モジュール枠（１２）の断面積を超過することがない。その結果、排ガスストリームが当該モジュール（１０）の触媒体（１４）を通過する際の圧力降下及び他の効率の悪さに取り組むには、存在するオプションが限られる。

上述に鑑み、本発明は触媒モジュール及び触媒反応器を与える。これらは、いくつかの実施例において、流体ストリームの圧力降下に関連する効率の悪さ及び問題を軽減することができる。いくつかの実施例において、ここに記載される触媒モジュール及び／又は触媒反応器は、増大した有効触媒断面積によって、触媒モジュール及び／又は触媒反応器にわたる低い全体的圧力降下を促すことを与える。様々な流体ストリームの処理における触媒性能が低減又は実質的に低減することがない。

Ｉ．触媒モジュール
一側面において、触媒モジュールは、ここに記載される触媒体を含む。いくつかの実施例において、触媒モジュールは、少なくとも一つの第１触媒体及び少なくとも一つの第１ダクトを含む第１流体ストリーム入口側と、少なくとも一つの第２触媒体及び少なくとも一つの第２ダクトを含む第２流体ストリーム出口側とを含み、当該少なくとも一つの第１ダクトは、当該少なくとも一つの第２触媒体への流体ストリーム入口であり、当該少なくとも一つの第２ダクトは、当該少なくとも一つの第１触媒体のための流体ストリーム出口である。

いくつかの実施例において、触媒モジュールは、複数の第１触媒体及び複数の第１ダクトを含む流体ストリーム入口側と、複数の第２触媒体及び複数の第２ダクトを含む流体ストリーム出口側とを含み、当該第１ダクトは当該第２触媒体への流体ストリーム入口であり、当該第２ダクトは当該第１触媒体のための流体ストリーム出口である。

図２は、ここに記載される一実施例に係る触媒モジュールの断面図を例示する。図２に例示される触媒モジュール（２０）は、流体ストリーム入口側（２２）及び流体ストリーム出口側（２３）を有する枠（２１）を含む。流体ストリーム入口側（２２）は、複数の第１触媒体（２４）及び複数の第１ダクト（２５）を含む。流体ストリーム出口側（２３）は、複数の第２触媒体（２６）及び複数の第２ダクト（２７）を含む。第１ダクト（２５）が第２触媒体（２６）への流体ストリーム入口である一方、第２ダクト（２７）は第１触媒体（２４）のための流体ストリーム出口である。

いくつかの実施例において、図２に例示される流体ストリーム入口側（２２）の第１触媒体（２４）は、単数の触媒体を含む。いくつかの実施例において、図２に例示される流体ストリーム入口側（２２）の第１触媒体（２４）は、複数の触媒体を含む。第１触媒体（２４）が複数の触媒体を含むいくつかの実施例において、関連する第２ダクト（２７）が、当該触媒体のための共通の流体ストリーム出口として機能する。いくつかの実施例において、関連する第２ダクト（２７）は、流体ストリームを当該複数の触媒体（２４）から受け入れる一以上のチャネル又はバッフル（図示せず）を含む。いくつかの実施例において、例えば、関連する第２ダクト（２７）は、流体ストリームを当該複数の触媒体のそれぞれから受け入れる一のチャネル又はバッフルを含む。

さらに、いくつかの実施例において、図２に例示される流体ストリーム出口側（２３）の第２触媒体（２６）は、単数の触媒体を含む。いくつかの実施例において、図２に例示される流体ストリーム出口側（２３）の第２触媒体（２６）は、複数の触媒体を含む。第２触媒体（２６）が複数の触媒体を含むいくつかの実施例において、関連する第１ダクト（２５）が、当該触媒体への共通の流体ストリーム入口として機能する。いくつかの実施例において、関連する第１ダクト（２５）は、流体ストリームを当該複数の触媒体の中に向ける一以上のチャネル又はバッフル（図示せず）を含む。いくつかの実施例において、例えば、関連る第１ダクト（２５）は、流体ストリームを当該複数の触媒体それぞれの中に向けるチャネル又はバッフルを含む。

図２の実施例において、第１触媒体（２４）及び第２触媒体（２６）は、流体が流れる方向に対して直交する流体入口面を有するように例示される。いくつかの実施例において、第１及び／又は第２触媒体の流体入口面は、流体が流れる方向に対して傾斜し又は非直交である。

図３は、ここに記載される一実施例に係る触媒モジュールの入口側の平面図を例示する。図３に例示されるように、触媒モジュール（３０）の入口側（３１）は、複数の第１触媒体（３２）及び複数の第１ダクト（３３）を含む。第１触媒体（３２）は、第１ダクト（３３）の行（３５）と交互する行（３４）の中に配列される。いくつかの実施例において、触媒体（３２）間の流体ストリームの流れを禁止又は防止するべく、行（３４）の個別触媒体（３２）間に充填材料を設けることができる。図３に例示される実施例において、柱（３６）は、第１ダクト（３３）の入口又は開口の輪郭を描くべく使用される。

代替実施例において、第１触媒体は、第１ダクトの列と交互する列の中に配列される。いくつかの実施例において、当該縦列的配列は、図３の平面図を９０度だけ回転することにより想像することができる。

図４は、図３に例示される触媒モジュール（３０）の出口側の平面図を例示する。触媒モジュール（３０）の出口側（３７）は、複数の第２触媒体（３８）及び複数の第２ダクト（３９）を含む。第２触媒体（３８）は、第２ダクト（３９）の行（４１）と交互する行（４０）の中に配列される。いくつかの実施例において、触媒体（３９）間の流体ストリームの流れを禁止又は防止するべく、行（４０）の個別触媒体（３８）間に充填材料を設けることができる。図４に例示される実施例において、柱（４２）は、第２ダクト（３９）の輪郭を描くべく使用される。

代替実施例において、第２触媒体は、第２ダクトの列と交互する列の中に配列される。いくつかの実施例において、当該縦列的配列は、図４の平面図を９０度だけ回転することにより想像することができる。

図３に例示される触媒モジュール（３０）の入口側（３１）の第１ダクト（３３）は、図４に例示される触媒モジュール（３０）の出口側（３７）にある、第２触媒体（３８）への流体ストリーム入口である。さらに、触媒モジュール（３０）の出口側（３７）の第２ダクト（３９）は、第１触媒体（３２）のための流体ストリーム出口である。

触媒モジュールはさらに、いくつかの実施例において、当該モジュールの入口側と出口側との間に配置される少なくとも一つの追加触媒体と、当該少なくとも一つの追加触媒体への少なくとも一つの追加流体ストリーム入口ダクト及び当該少なくとも一つの追加触媒体の少なくとも一つの追加流体ストリーム出口ダクトとを含む。いくつかの実施例において、触媒モジュールは、当該モジュールの入口側と出口側との間に設けられる複数の追加触媒体と、当該追加触媒体への追加流体ストリーム入口ダクト及び当該追加触媒体の追加流体ストリーム出口ダクトとを含む。

図５は、ここに記載される一実施例に係る追加触媒体を含む触媒モジュールの断面図を例示する。触媒モジュール（５０）は、複数の第１触媒体（５２）及び複数の第１ダクト（５３）を含む流体ストリーム入口側（５１）を含む。触媒モジュールは、複数の第２触媒体（５５）及び複数の第２ダクト（５６）を含む流体ストリーム出口側（５４）を含む。第１ダクト（５３）は、第２触媒体（５５）への流体ストリーム入口であり、第２ダクト（５６）は、第１触媒体（５２）の流体ストリーム出口である。

触媒モジュール（５０）はさらに、触媒モジュール（５０）の入口側（５１）と出口側（５４）との間に配置される複数の追加触媒体（５７）を含む。触媒モジュール（５０）の入口側（５１）はさらに、追加触媒体（５７）への追加流体ストリーム入口ダクト（５８）を含み、出口側（５４）はさらに、加触媒体（５７）の追加流体ストリーム出口ダクト（５９）を含む。

いくつかの実施例において、触媒モジュールはさらに、当該モジュールの入口側と出口側との間に配置される少なくとも一つの追加触媒体を含み、第１ダクトが当該少なくとも一つの追加触媒体への流体ストリーム入口として機能し、第２ダクトが当該少なくとも一つの追加触媒体の流体ストリーム出口として機能する。いくつかの実施例において、第１ダクトが、当該モジュールの入口側と出口側との間に配置される一以上の追加触媒体への流体ストリーム入口であり、第１ダクトは、当該モジュールの出口側にある第２触媒体に対するのと同様に、当該追加触媒体への流体ストリームを与える。いくつかの実施例において、第２ダクトが、当該モジュールの入口側と出口側との間に配置される一以上の追加触媒体への流体ストリーム入口であり、当該第２ダクトは、当該追加触媒体及び第１触媒体のための流体ストリーム出口を与える。

図１０は、ここに記載される一実施例に係る追加触媒体を含む触媒モジュールの断面図を例示する。触媒モジュール（１００）は、複数の第１触媒体（１０２）及び複数の第１ダクト（１０３）を含む流体ストリーム入口側（１０１）を含む。触媒モジュールは、複数の第２触媒体（１０５）及び複数の第２ダクト（１０６）を含む流体ストリーム出口側（１０４）を含む。第１ダクト（１０３）は、第２触媒体（１０５）への流体ストリーム入口であり、第２ダクト（１０６）は、第１触媒体（１０２）の流体ストリーム出口である。

触媒モジュール（１００）はさらに、触媒モジュール（１００）の入口側（１０１）と出口側（１０４）との間に配置される複数の追加触媒体（１０７）を含む。第１ダクト（１０３）は、モジュール（１００）の出口側（１０４）にある、追加触媒体（１０７）及び第２触媒体（１０５）の流体ストリーム入口として機能する。さらに、第２ダクト（１０６）は、第１触媒体（１０２）及び追加触媒体（１０７）のための流体ストリーム出口として機能する。図１０の実施例に例示されるように、触媒モジュールは、流体ストリームを当該追加触媒体の中に及びこれの外に向ける別個の追加ダクトを含まない。しかしながら、いくつかの実施例において、第１ダクト（１０３）及び／又は第２ダクト（１０６）は、追加触媒体（１０７）を通る流体の流れを変える一以上のバッフル構造（図示せず）を含んでよい。

さて、ここに記載される触媒モジュールのコンポーネントについて、ここに記載される触媒モジュールは触媒体を含む。本発明の目的に合致しないわけではない任意タイプの触媒体を使用することもできる。いくつかの実施例において、触媒体は、排ガス又は煙道ガスストリームにある窒素酸化物の選択触媒還元（ＳＣＲ）を行う動作をし得る。

いくつかの実施例において、触媒体はモノリシック構造触媒体を含む。これは、各々の全体がここに参照として組み入れられる米国特許第７，６５８，８９８号明細書及び米国特許出願第１０／８０１，１４０号及び第１１／１２２，２６１号明細書に記載されるモノリシック構造触媒体を含むがこれらに限られない。

図６は、ここに記載される触媒モジュールの一実施例に使用されるハニカム状モノリシック構造触媒体を例示する。図６のハニカム状モノリシック構造触媒体（６０）は、一の外部周縁壁（６１）及び複数の内部区画壁（６２）を表す。内部区画壁（６２）は、当該ハニカム状モノリシック構造触媒体を通って長さ方向に延びる複数の流れチャネル又はセルを画定する。いくつかの実施例において、外部周縁壁（６１）及び／又は内部区画壁（６２）は、触媒材料が堆積される不活性担体を含む。いくつかの実施例において、外部周縁壁（６１）及び／又は内部区画壁（６２）は、触媒的に活性な材料から形成される。

いくつかの実施例において、モノリシック構造触媒体は、５０から９９．９重量％の無機酸化物成分と、少なくとも０．１重量％の触媒的に活性な金属官能基とを含む均一化学組成物を含み得る。無機酸化物成分は、チタニア（ＴｉＯ_２）、アルミナ（Ａ１_２Ｏ_３）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、及び／又はこれらの混合物を含むがこれらに限られない。さらに、いくつかの実施例において、触媒的に活性な金属官能基は、金、白金、イリジウム、パラジウム、オスミウム、ロジウム、レニウム、ルテニウム、五酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）、酸化タングステン（ＷＯ_３）、酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）、若しくは他の貴金属、又はこれらの混合物を含むがこれらに限られない。さらなる実施例において、均一化学組成物は、３０重量％までの二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）のような他の酸化物、ガラス繊維のような強化剤、及び／又は押出補助剤を含み得る。

いくつかの実施例において、ここに記載されるモジュールに使用される触媒体は、平板触媒を含む。平板触媒は、いくつかの実施例において、触媒材料が堆積される平板状担体を含む。いくつかの実施例において、例えば、平板触媒体は、触媒材料が堆積される金属平板又はワイヤメッシュ担体を含む。いくつかの実施例において平板触媒担体に堆積される触媒材料は、金、白金、イリジウム、パラジウム、オスミウム、ロジウム、レニウム、ルテニウム、五酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）、酸化タングステン（ＷＯ_３）、酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）、若しくは他の貴金属、又はこれらの混合物を含む。

いくつかの実施例において、触媒体は、充填床触媒を含む。充填床触媒体は、いくつかの実施例において、容器の中に設けられる粒子触媒又は粒状触媒を含む。いくつかの実施例において、粒子又は粒状触媒は、無機担体粒子又は小球上に設けられる触媒材料を含む。他実施例において、粒子又は小球は触媒材料により、当該触媒材料が当該粒子の本体全体にわたって存在するように形成される。

さらに、粒子又は粒状触媒が設けられる容器は任意の所望形状を有し得る。いくつかの実施例において、当該容器は、矩形形状、正方形形状、又は他の多角形形状を有する。いくつかの実施例において、当該容器は、円筒形状又は楕円形状を有する。

いくつかの実施例において、触媒体は波形触媒を含む。波形触媒は、いくつかの実施例において、一連の波形表面を含む。いくつかの実施例において、波形表面は、非波形表面と交互する。流れを伝達するチャネルが、当該波形表面の交互する隆起及び／又は溝によって形成される。流れを伝達するチャネルはまた、存在する場合には非波形表面によって形成される。波形触媒のいくつかの又はすべての表面が、触媒材料が堆積又は含浸される基板材料又は担体を含む。担体材料は、いくつかの実施例において、セラミック繊維又はセラミック紙を含む。波形触媒担体の表面に堆積されるセラミック材料は、いくつかの実施例において、金、白金、イリジウム、パラジウム、オスミウム、ロジウム、レニウム、ルテニウム、酸化チタン、五酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）、酸化タングステン（ＷＯ_３）、酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）、若しくは他の貴金属、又はこれらの混合物を含む。

いくつかの実施例において、ここに記載されるモジュールに使用される触媒体は、リファービッシュされた形態、清浄化された形態、及び／又は再生された形態を含むがこれらに限られない使用済み形態での、上述の触媒タイプのいずれかを含み得る。いくつかの実施例において、例えば、ここに記載されるモジュールにより与えられる断面触媒面積の増大によって、使用済み触媒体の寿命を延ばすことができる。これにより、当該使用済み触媒体の交換を遅延し又は当該使用済み触媒体の再生を遅延することができる。さらに、いくつかの実施例において、ここに記載されるモジュールに使用される触媒体は、新しい触媒体と使用済み触媒体との混合を含み得る。

ここに記載される触媒モジュールは、追加的に、触媒体が設けられる枠を含む。当該枠は、本発明の目的に合致しないわけではない任意の設計及び／又は寸法を有し得る。いくつかの実施例において、触媒モジュールの枠は、熱回収蒸気発生器又はガスタービンの燃焼コンポーネントにより生成される煙道ガスストリームを含むがこれに限られない排ガス又は煙道ガスストリームにおける窒素酸化物の産業的選択触媒還元（ＳＣＲ）での使用に適した設計及び寸法を含む。いくつかの実施例において、触媒モジュールの枠は、一酸化炭素又はダイオキシンを排ガス又は煙道ガスストリームから除去する使用に適した設計及び寸法を含む。

いくつかの実施例において、ここに記載される触媒モジュール及び／又は反応器のパラメータ及び寸法は、当該モジュール又は反応器が置かれる固有の適用及び／又は環境に応じて変わり得る。いくつかの実施例において、触媒モジュールのパラメータ及び寸法は、様々な因子に応じて選択される。当該因子は、当該モジュール及び／又は反応器の特定の適用及び／又は所望の触媒性能に適切な、最大圧力降下、最大モジュール及び／又は反応器の寸法及び重量を含む。

いくつかの実施例において、触媒モジュール及び／又は反応器の複数の第１ダクト、第２ダクト、及び任意の追加ダクトは、本発明の目的に合致しないわけではない任意の設計及び／又は寸法を含み得る。ここの図２に例示されるように、触媒モジュールのダクトは、いくつかの実施例において、テーパ設計を含み得る。いくつかの実施例において、図２の第１触媒体（２４）と第２触媒体（２６）との間の距離を増大させることができる。これにより、第１ダクト（２５）及び第２ダクト（２７）の長さを増大させることができる。第１ダクト（２５）及び／又は第２ダクト（２７）の長さを増大させることは、より漸次的なテーパを許容することができるので、テーパが始まる移行角度が低減される。いくつかの実施例において、第１触媒体（２４）と第２触媒体（２６）との間の距離は減少させることができる。これにより、第１ダクト（２５）及び第２ダクト（２７）の長さを減少させることができる。第１ダクト（２５）及び／又は第２ダクト（２７）の長さを減少させることは、より急峻なテーパを許容することができるので、テーパが始まる移行角度が増大される。さらに、第１触媒体（２４）は、いくつかの実施例において、第２ダクト（２７）のテーパ点から、任意の所望距離だけずらすことができる。いくつかの実施例において、第２触媒体（２６）は、第１ダクト（２５）のテーパ点から、任意の所望距離だけずらすことができる。

加えて、いくつかの実施例において、ここに記載される任意モジュールの入口面触媒面積及び入口面ダクト面積は式（Ｉ）：
ｘ＜［入口面触媒総面積］／［（第１触媒の入口面総面積）＋（入口面ダクト総面積）］
を満たす。ここでｘは１である。いくつかの実施例において、ここに記載される任意モジュールの入口面触媒面積及び入口面ダクト面積は式（Ｉ）を満たす。ここで、ｘは１．１又は１．４である。いくつかの実施例において、ここに記載される任意モジュールの入口面触媒面積及び入口面ダクト面積は式（Ｉ）を満たす。ここで、ｘは２又は３である。

図２に例示される触媒モジュールにおいて、例えば、入口面触媒総面積は、第１触媒体（２４）の入口表面積と第２触媒体（２６）の入口面表面積との合計である。入口面ダクト総面積は、当該モジュールの流体ストリーム入口側（２２）において測定される、第１ダクト（２５）が占める総表面積である。当該モジュールの入口側と出口側との間に追加触媒が配置される実施例において、当該追加触媒の入口表面積が、入口面触媒総面積の決定に使用される。さらに、追加触媒に関連する単数又は複数の追加入口ダクトが、入口面ダクト総面積の決定に使用される。

いくつかの実施例において、ここに記載される触媒モジュールのダクトは、窒素酸化物の選択触媒還元（ＳＣＲ）を含む産業的流体処理の適用における、触媒体に関する使用に適した設計及び寸法を有する。いくつかの実施例において、例えば、ここに記載される触媒モジュール及び／又は反応器は、ＨＲＳＧ又はガスタービン排ガス処理システムに適用される。

加えて、ここに記載される触媒モジュールのダクトは、本発明の目的に合致しないわけではない任意材料から構成することができる。いくつかの実施例において、複数の第１ダクト、第２ダクト、及び任意の追加ダクトが、金属又は他の耐熱性材料から構成される。

ＩＩ．触媒反応器
他側面において、ここに記載される一以上の触媒モジュールを含む触媒反応器が与えられる。いくつかの実施例において、触媒反応器は、ハウジングと、当該ハウジングの中に設けられる少なくとも一つの触媒モジュールとを含む。ハウジングの中に設けられる触媒モジュールは、いくつかの実施例において、複数の第１触媒体及び複数の第１ダクトを含む流体ストリーム入口側と、複数の第２触媒体及び複数の第２ダクトを含む流体ストリーム出口側を含み、当該第１ダクトは当該第２触媒体への流体ストリーム入口であり、当該第２ダクトは当該第１触媒体のための流体ストリーム出口である。

いくつかの実施例において、触媒反応器は、複数の第１触媒モジュール及び複数の第１ダクトを含む流体ストリーム入口側と、複数の第２触媒モジュール及び複数の第２ダクトを含む流体ストリーム出口側とを含み、当該第１ダクトは当該第２触媒モジュールへの流体ストリーム入口であり、当該第２ダクトは当該第１触媒モジュールの流体ストリーム出口である。

いくつかの実施例において、触媒反応器はさらに、触媒反応器の入口側と出口側との間に配置される少なくとも一つの追加触媒モジュールと、当該少なくとも一つの追加触媒モジュールへの少なくとも一つの追加流体ストリーム入口ダクト及び当該少なくとも一つの追加触媒モジュールの少なくとも一つの追加流体ストリーム出口ダクトとを含む。いくつかの実施例において、触媒反応器はさらに、当該反応器の入口側と出口側との間に配置される少なくとも一つの追加触媒モジュールを含み、第１ダクトが当該少なくとも一つの追加触媒モジュールへの流体ストリーム入口として機能し、第２ダクトが当該少なくとも一つの追加触媒モジュールのための流体ストリーム出口として機能する。いくつかの実施例において、第１ダクトが、当該反応器の入口側と出口側との間に配置される一以上の追加触媒モジュールであり、当該第１ダクトは、当該反応器の出口側にある第２触媒モジュールに対するのと同様に、当該追加触媒モジュールへの流体ストリームを与える。いくつかの実施例において、第２ダクトが、当該反応器の入口側と出口側との間に配置される一以上の追加触媒体のための流体ストリーム出口であり、当該第２ダクトは、当該追加触媒モジュール及び第１触媒モジュールのための流体ストリーム出口を与える。

触媒反応器の触媒モジュールは、一以上の触媒体を含む。いくつかの実施例において、触媒モジュールは、ここに記載される触媒体のいずれかを含む。いくつかの実施例において、触媒反応器の触媒モジュールは、ここに記載される構成及び／又は設計のいずれかを含み得る。

図７は、本発明の一実施例に係る触媒反応器の断面図を例示する。図７に例示される触媒反応器（７０）は、流体ストリーム入口側（７２）及び流体ストリーム出口側（７３）を有するハウジング（７１）を含む。流体ストリーム入口側（７２）は、複数の第１触媒モジュール（７４）及び複数の第１ダクト（７５）を含む。流体ストリーム出口側（７３）は、複数の第２触媒モジュール（７６）及び複数の第２ダクト（７７）を含む。第１ダクト（７５）が第２触媒モジュール（７６）への流体ストリーム入口である一方、第２ダクト（７７）は第１触媒モジュール（７４）のための流体ストリーム出口である。

図８は、本発明の一実施例に係る触媒反応器の入口側の平面図を例示する。図８に例示されるように、触媒反応器（８０）の入口側（８１）は、複数の第１触媒モジュール（８２）及び複数の第１ダクト（８３）を含む。第１触媒モジュール（８２）は、第１ダクト（８３）の行（８５）と交互する行（８４）の中に配列される。図８に例示される実施例において、柱（８６）は、第１ダクト（８３）の入口の輪郭を描くべく使用される。

代替実施例において、第１触媒モジュールは、第１ダクトの列と交互する列の中に配列される。

図９は、図８に例示される触媒反応器（８０）の出口側の平面図を例示する。触媒反応器（８０）の出口側（８７）は、複数の第２触媒モジュール（８８）及び複数の第２ダクト（８９）を含む。第２触媒モジュール（８８）は、第２ダクト（８９）の行（９１）と交互する行（９０）の中に配列される。図９に例示される実施例において、柱（９２）は、第２ダクト（８９）の輪郭を描くべく使用される。

代替実施例において、第２触媒モジュールは、第２ダクトの列と交互する列の中に配列される。

図８に例示される触媒反応器（８０）の入口側（８１）の第１ダクト（８３）は、図９に例示される触媒反応器の出口側（８７）にある、第２触媒モジュール（８８）への流体ストリーム入口である。さらに、触媒反応器（８０）の出口側（８７）の第２ダクト（８９）は、第１触媒モジュール（８２）のための流体ストリーム出口である。

ここに記載される触媒反応器は、様々な流体ストリーム処理の適用において使用することができる。いくつかの実施例において、ここに記載される触媒反応器は、排ガス又は煙道ガスストリームにある窒素酸化物の選択触媒還元（ＳＣＲ）に適用される。いくつかの実施例において、触媒反応器は、発電及び／又は製造プロセスに対する炭化水素源の燃焼のような産業的適用からもたらされる排ガス又は煙道ガスストリームのＳＣＲに適用される。さらに、いくつかの実施例において、ここに記載される触媒反応器は、一酸化炭素又はダイオキシンを排ガス又は煙道ガスストリームから除去する動作をし得る。

ＩＩＩ．化学種捕獲装置
他側面において、化学種捕獲装置がここに記載される。いくつかの実施例において、化学種捕獲装置は、少なくとも一つの第１捕獲体及び少なくとも一つの第１ダクトを含む流体ストリーム入口側と、少なくとも一つの第２捕獲体及び少なくとも一つの第２ダクトを含む流体ストリーム出口側とを含み、当該少なくとも一つの第１ダクトは当該少なくとも一つの第２捕獲体への流体ストリーム入口であり、当該少なくとも一つの第２ダクトは当該少なくとも一つの第１捕獲体のための流体ストリーム出口である。

化学種捕獲装置はさらに、いくつかの実施例において、当該モジュールの入口側と出口側との間に配置される少なくとも一つの追加捕獲体と、当該少なくとも一つの追加捕獲体への少なくとも一つの追加流体ストリームダクト及び当該少なくとも一つの追加捕獲体の少なくとも一つの追加流体ストリーム出口ダクトとを含む。いくつかの実施例において、化学種捕獲装置は、当該装置の入口側と出口側との間に配置される少なくとも一つの追加捕獲体を含み、第１ダクトが当該少なくとも一つの追加捕獲体の流体ストリーム入口として機能し、第２ダクトが当該少なくとも一つの追加捕獲体の流体ストリーム出口として機能する。いくつかの実施例において、第１ダクトは、当該装置の入口側と出口側との間に配置される一以上の追加捕獲体への流体ストリーム入口であり、当該第１ダクトは、当該装置の出口側にある第２捕獲体に対するのと同様に、当該追加捕獲体への流体ストリームを与える。いくつかの実施例において、第２ダクトは、当該装置の入口側と出口側との間に配置される一以上の追加捕獲体のための流体ストリーム出口であり、当該第２ダクトは、当該追加捕獲体及び第１捕獲体のための流体ストリーム出口を与える。

捕獲体は、いくつかの実施例において、一以上の化学種を流体ストリームから除去する動作をし得る。いくつかの実施例において、捕獲体は、少なくとも一つの化学種を流体ストリームから可逆的に除去する。いくつかの実施例において、捕獲体は、少なくとも一つの化学種を、液体及び／又は気体流体ストリームを含む流体ストリームから非可逆的に除去する。いくつかの実施例において、ここに記載される化学種捕獲装置に使用される捕獲体は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）軽減、水銀捕獲、及び煙道ガス脱硫を含むがこれらに限られない適用に対して動作をし得る。加えて、いくつかの実施例において、捕獲体は、空気分離吸収材又は除湿吸収材としての使用に対して動作をし得る。いくつかの実施例において、捕獲体は、一以上の化学種を水性流体ストリーム又は有機流体ストリームから除去する動作をし得る。

他側面において、一以上の化学種捕獲装置を含む化学種捕獲反応器がここに記載される。いくつかの実施例において、化学種捕獲反応器は、ハウジングと、当該ハウジングの中に設けられる少なくとも一つの捕獲装置とを含む。ハウジングの中に設けられる捕獲装置は、いくつかの実施例において、少なくとも一つの第１捕獲体及び少なくとも一つの第１ダクトを含む流体ストリーム入口側と、少なくとも一つの第２捕獲体及び少なくとも一つの第２ダクトを含む流体ストリーム出口側とを含み、当該少なくとも一つの第１ダクトは、当該少なくとも一つの第２捕獲体への流体ストリーム入口であり、当該少なくとも一つの第２ダクトは、当該少なくとも一つの第１捕獲体のための流体ストリーム出口である。

ＩＶ．流体ストリームの処理方法
他側面において、流体ストリームを処理する方法がここに記載される。一実施例において、流体ストリームを処理する方法は、少なくとも一つの第１触媒体及び少なくとも一つの第１ダクトを含む流体ストリーム入口側と、少なくとも一つの第２触媒体及び少なくとも一つの第２ダクトを含む流体ストリーム出口側とを含む少なくとも一つの触媒モジュールを与えることであって、当該少なくとも一つの第１ダクトは当該少なくとも一つの第２触媒体への流体ストリーム入口であり、当該少なくとも一つの第２ダクトは当該少なくとも一つの第１触媒体のための流体ストリーム出口であることを含む。流体ストリームの第１部分は、いくつかの実施例において、当該少なくとも一つの第１触媒体を通過し、当該少なくとも一つの第２ダクトを通って当該モジュールから出る。流体ストリームの第２部分は、いくつかの実施例において、少なくとも一つの第１ダクトを介して少なくとも一つの第２触媒体を通過する。

いくつかの実施例において、触媒モジュールはさらに、当該モジュールの入口側と出口側との間に配置される少なくとも一つの追加触媒体と、当該少なくとも一つの追加触媒体への少なくとも一つの追加流体ストリーム入口ダクト及び当該少なくとも一つの追加触媒体の少なくとも一つの追加流体ストリーム出口ダクトとを含む。いくつかの実施例において、流体ストリームの一部が当該少なくとも一つの追加触媒体の中に入り、当該追加入口ダクトを通過し、当該追加出口ダクトを通って当該モジュールから出る。いくつかの実施例において、当該モジュールは、当該少なくとも一つの追加触媒体への少なくとも一つの追加流体ストリーム入口ダクト、及び当該少なくとも一つの追加触媒体の少なくとも一つの追加流体ストリーム出口ダクトを含むわけではない。当該実施例において、当該モジュールの入口側にある一以上の第１ダクトが、当該少なくとも一つの追加触媒体への流体ストリームの一部を与え、一以上の第２ダクトが、当該少なくとも一つの触媒体のための流体ストリーム出口を与える。

流体ストリームを処理する方法は、いくつかの実施例において、複数の第１触媒モジュール及び複数の第１ダクトを含む流体ストリーム入口側と、複数の第２触媒モジュール及び複数の第２ダクトを含む流体ストリーム出口側とを含む触媒反応器を与えることであって、当該第１ダクトは当該第２触媒モジュールへの流体ストリーム入口であり、当該第２ダクトは当該第１触媒モジュールの流体ストリーム出口であることを含む。流体ストリームの第１部分は、いくつかの実施例において、第１触媒モジュールを少なくとも部分的に通過し、第２ダクトを通って触媒反応器を出る。いくつかの実施例において、流体ストリームの第２部分は、第１ダクトを介して第２触媒モジュールを少なくとも部分的に通過する。

いくつかの実施例において、触媒反応器はさらに、触媒反応器の入口側と出口側との間に配置される少なくとも一つの追加触媒モジュールと、当該少なくとも一つの追加触媒モジュールへの少なくとも一つの追加流体ストリーム入口ダクト及び当該少なくとも一つの追加触媒モジュールの少なくとも一つの追加流体ストリーム出口ダクトとを含む。いくつかの実施例において、流体ストリームの一部が当該追加入口ダクトを通って当該少なくとも一つの追加触媒モジュールの中に入り、当該追加出口ダクトを通って当該反応器から出る。いくつかの実施例において、当該反応器は、当該少なくとも一つの追加触媒モジュールへの少なくとも一つの追加流体ストリーム入口ダクト、及び当該少なくとも一つの追加触媒モジュールの少なくとも一つの追加流体ストリーム出口ダクトを含むわけではない。当該実施例において、当該反応器の入口側にある一以上の第１ダクトが、当該少なくとも一つの追加触媒モジュールへの流体ストリームの一部を与え、一以上の第２ダクトが、当該少なくとも一つの触媒モジュールのための流体ストリーム出口を与える。

いくつかの実施例において、化学種捕獲装置はさらに、当該捕獲装置の入口側と出口側との間に配置される少なくとも一つの追加捕獲体と、当該少なくとも一つの追加捕獲体への少なくとも一つの追加流体ストリーム入口ダクト及び当該少なくとも一つの追加捕獲体の少なくとも一つの追加流体ストリーム出口ダクトとを含む。いくつかの実施例において、流体ストリームの一部が、当該追加入口ダクトを通って当該少なくとも一つの追加捕獲体の中に入り、当該追加出口ダクトを通って当該捕獲装置から出る。いくつかの実施例において、化学種捕獲装置は、当該少なくとも一つの追加捕獲体への少なくとも一つの追加流体ストリーム入口ダクト、及び当該少なくとも一つの追加捕獲体の少なくとも一つの追加流体ストリーム出口ダクトを含むわけではない。当該実施例において、当該捕獲装置の入口側にある一以上の第１ダクトが、当該少なくとも一つの追加捕獲体への流体ストリームの一部を与え、一以上の第２ダクトが、当該少なくとも一つの捕獲体のための流体ストリーム出口を与える。

いくつかの実施例において、ここに記載される触媒モジュール、触媒反応器、及び／又は捕獲装置を通過する流体ストリームは、排ガス又は煙道ガスストリームを含む。いくつかの実施例において、排ガス又は煙道ガスストリームは、一以上の炭化水素源の燃焼により生成される。当該炭化水素源は、石炭、天然ガス、及び／又は石油生成物を含むがこれらに限られない。

いくつかの実施例において、ここに記載される触媒モジュール、触媒反応器、捕獲装置、及び／又は捕獲反応器を通過する排ガス又は煙道ガスストリームは、ガスタービン、ガスボイラー、又は石炭火力ボイラーにより生成される。いくつかの実施例において、ここに記載される触媒モジュール、触媒反応器、捕獲装置、及び／又は捕獲反応器を通過する排ガス又は煙道ガスストリームは、ＨＲＳＧの上流にある燃焼コンポーネントにより生成される。いくつかの実施例において、ＨＲＳＧの上流にある燃焼コンポーネントは、ガスタービンを含む。

いくつかの実施例において、排ガス又は煙道ガスストリームは、ここに記載される触媒モジュール、触媒反応器、捕獲装置、及び／又は捕獲反応器に対し、少なくとも４，０８０ｋｇ／ｈｒ（９，０００ｌｂ／ｈｒ）の流速で与えられる。いくつかの実施例において、排ガス又は煙道ガスストリームは、ここに記載される触媒モジュール、触媒反応器、捕獲装置、及び／又は捕獲反応器に対し、少なくとも２２，７００ｋｇ／ｈｒ（５０，０００ｌｂ／ｈｒ）又は２２７，０００ｋｇ／ｈｒ（５００，０００ｌｂ／ｈｒ）の流速で与えられる。いくつかの実施例において、排ガス又は煙道ガスストリームは、ここに記載される触媒モジュール、触媒反応器、捕獲装置、及び／又は捕獲反応器に対し、少なくとも４０８，０００ｋｇ／ｈｒ（９００，０００ｌｂ／ｈｒ）の流速で与えられる。

排ガスストリーム又は煙道ガスストリームは、いくつかの実施例において、窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）の一以上の種を含む。ここに記載される排ガス又は煙道ガスを処理する方法のいくつかの実施例において、窒素酸化物の一以上の種が、選択的に触媒分解される。ここに記載される排ガス又は煙道ガスを処理するいくつかの実施例において、一酸化炭素及び／又はダイオキシンが排ガス又は煙道ガスストリームから除去される。加えて、いくつかの実施例において、一以上のＶＯＣ、水銀、又は硫黄種が排ガス又は煙道ガスストリームから捕獲又は除去される。

いくつかの実施例において、ここに記載される触媒モジュール、触媒反応器、及び／又は捕獲装置を通過する流体ストリームは、液体ストリームを含む。いくつかの実施例において、液体ストリームは、当該ストリームから除去される一以上の汚染物質又は種を含む。いくつかの実施例において、液体ストリームは水性液体ストリームであり得る。いくつかの実施例において、液体ストリームは、非水性又は有機液体ストリームを含み得る。

本発明の様々な実施例が、本発明の様々な目的を達成するように記載されてきた。理解すべきことだが、これらの実施例は本発明の原理の例示にすぎない。本発明の要旨及び範囲から逸脱することなく、これらの多数の修正例及び適応例が当業者にとって容易にわかる。

Claims

触媒モジュールであって、
少なくとも一つの第１触媒体及び少なくとも一つの第１ダクトを含む流体ストリーム入口側と、
少なくとも一つの第２触媒体及び少なくとも一つの第２ダクトを含む流体ストリーム出口側と
を含み、
前記少なくとも一つの第１ダクトは、前記少なくとも一つの第２触媒体への流体ストリーム入口であり、
前記少なくとも一つの第２ダクトは、前記少なくとも一つの第１触媒体の流体ストリーム出口であり、
り、
前記流体ストリーム入口側はさらに、複数の第１触媒体及び複数の第１ダクトを含み、
前記流体ストリーム出口側はさらに、複数の第２触媒体及び複数の第２ダクトを含み、
前記第１ダクトは、前記第２触媒体への流体ストリーム入口であり、
前記第２ダクトは、前記第１触媒体の流体ストリーム出口である触媒モジュール。
前記第１触媒体の少なくとも一つの行を含む、請求項１に記載の触媒モジュール。
前記第１触媒体の複数の行を含む、請求項２に記載の触媒モジュール。
前記第２ダクトの複数の行を含む、請求項３に記載の触媒モジュール。
前記第２触媒体の少なくとも一つの行を含む、請求項１に記載の触媒モジュール。
前記第２触媒体の複数の行を含む、請求項５に記載の触媒モジュール。
前記第１ダクトの複数の行を含む、請求項６に記載の触媒モジュール。
前記第１ダクト及び第２ダクトの少なくとも一方はテーパを有する、請求項１に記載の触媒モジュール。
前記第１ダクトの開口を少なくとも部分的に画定する柱をさらに含む、請求項１に記載の触媒モジュール。
前記触媒モジュールは、式：
ｘ＜［入口面触媒総面積］／［（第１触媒の入口面総面積）＋（入口面ダクト総面積）］
を満たし、ｘは１である、請求項１に記載の触媒モジュール。
前記触媒モジュールは、式：
ｘ＜［入口面触媒総面積］／［（第１触媒の入口面総面積）＋（入口面ダクト総面積）］
を満たし、ｘは１．１である、請求項１に記載の触媒モジュール。
前記触媒モジュールは、式：
ｘ＜［入口面触媒総面積］／［（第１触媒の入口面総面積）＋（入口面ダクト総面積）］
を満たし、ｘは１．４である、請求項１に記載の触媒モジュール。
前記第１触媒体及び前記第２触媒体は、モノリシック構造触媒体を含む、請求項１に記載の触媒モジュール。
前記第１触媒体及び前記第２触媒体の少なくとも一方は、平板触媒体、充填床触媒体、又は波形触媒体を含む、請求項１に記載の触媒モジュール。
前記第１触媒体及び前記第２触媒体の少なくとも一方は、使用済み触媒体である、請求項１に記載の触媒モジュール。
前記触媒モジュールの入口側と出口側との間に配置される少なくとも一つの追加触媒体をさらに含む、請求項１に記載の触媒モジュール。
前記触媒モジュールの入口側と出口側との間に配置される複数の追加触媒体をさらに含む、請求項２に記載の触媒モジュール。
前記少なくとも一つの追加触媒体への少なくとも一つの追加流体ストリーム入口ダクト、及び前記少なくとも一つの追加触媒体の少なくとも一つの追加流体ストリーム出口ダクトをさらに含む、請求項１６に記載の触媒モジュール。
前記追加触媒体への複数の追加流体ストリーム入口ダクト、及び前記追加触媒体の複数の追加流体ストリーム出口をさらに含む、請求項１７に記載の触媒モジュール。
触媒モジュールであって、
第１構造触媒体の複数の行及び第１ダクトの複数の行を含む流体ストリーム入口側と、
第２構造触媒体の複数の行及び第２ダクトの複数の行を含む流体ストリーム出口側と
を含み、
前記第１ダクトは、前記第２構造触媒体への流体ストリーム入口であり、
前記第２ダクトは、前記第１構造触媒体の流体ストリーム出口であり、
前記触媒モジュールは、以下の式：
ｘ＜［入口面触媒総面積］／［（第１構造触媒体の入口面総面積）＋（入口面ダクト総面積）］
を満たし、ｘは１である触媒モジュール。
ｘは１．１である、請求項２０に記載の触媒モジュール。
前記第１構造触媒体及び前記第２構造触媒体の少なくとも一方は、使用済み構造触媒体を含む、請求項２０又は２１に記載の触媒モジュール。
触媒反応器であって、
少なくとも一つの触媒モジュールを含み、
前記少なくとも一つの触媒モジュールは、
複数の第１触媒体及び複数の第１ダクトを含む流体ストリーム入口側と、
複数の第２触媒体及び複数の第２ダクトを含む流体ストリーム出口側と
を含み、
前記第１ダクトは、前記第２触媒体への流体ストリーム入口であり、
前記第２ダクトは、前記第１触媒体の流体ストリーム出口である触媒反応器。
前記第１触媒体及び前記第２触媒体の少なくとも一方は、モノリシック構造触媒体を含む、請求項２３に記載の触媒反応器。
前記第１触媒体及び前記第２触媒体の少なくとも一方は、平板触媒体、充填床触媒体、又は波形触媒体を含む、請求項２３に記載の触媒反応器。
前記触媒モジュールの入口側と出口側との間に配置される少なくとも一つの追加触媒体と、
前記少なくとも一つの追加触媒体への少なくとも一つの追加流体ストリーム入口ダクト、及び前記少なくとも一つの追加触媒体の少なくとも一つの追加流体ストリーム出口ダクトと
をさらに含む、請求項２３に記載の触媒反応器。
前記触媒モジュールの入口側と出口側との間に配置される複数の追加触媒体と、
前記追加触媒体への複数の追加流体ストリーム入口ダクト、及び前記追加触媒体の複数の追加流体ストリーム出口ダクトと
をさらに含む、請求項２３に記載の触媒反応器。
触媒反応器であって、
ガスタービン、ガスボイラー、又は石炭火力ボイラーからの煙道ガスストリームを処理するための少なくとも一つの触媒モジュールを含み、
前記少なくとも一つの触媒モジュールは、
第１構造触媒体の複数の行及び第１ダクトの複数の行を含む煙道ガスストリーム入口側と、
第２構造触媒体の複数の行及び第２ダクトの複数の行を含む煙道ガスストリーム出口側と
を含み、
前記第１ダクトは、前記第２構造触媒体への煙道ガスストリーム入口であり、
前記第２ダクトは、前記第１構造触媒体の煙道ガスストリーム出口であり、
前記触媒モジュールは、以下の式：
ｘ＜［入口面触媒総面積］／［（第１構造触媒体の入口面総面積）＋（入口面ダクト総面積）］
を満たし、ｘは１である触媒反応器。
ｘは１．１である、請求項２８に記載の触媒反応器。
前記第１構造触媒体及び前記第２構造触媒体の少なくとも一方は、使用済み構造触媒体を含む、請求項２８又は２９に記載の触媒反応器。
前記ガスタービンは、熱回収蒸気発生器の上流にある、請求項２８又は２９に記載の触媒反応器。
触媒反応器であって、
複数の第１触媒モジュール及び複数の第１ダクトを含む流体ストリーム入口側と、
複数の第２触媒モジュール及び複数の第２ダクトを含む流体ストリーム出口側と
を含み、
前記第１ダクトは、前記第２触媒モジュールへの流体ストリーム入口であり、
前記第２ダクトは、前記第１触媒モジュールの流体ストリーム出口である触媒反応器。
前記第１触媒モジュール及び前記第２触媒モジュールの少なくとも一方は、複数の触媒体を含む、請求項３２に記載の触媒反応器。
前記触媒反応器の入口側と出口側との間に配置される少なくとも一つの追加触媒モジュールと、
前記少なくとも一つの追加触媒モジュールへの少なくとも一つの追加流体ストリーム入口ダクト、及び前記少なくとも一つの追加触媒モジュールの少なくとも一つの追加流体ストリーム出口ダクトと
をさらに含む、請求項３２に記載の触媒反応器。
流体ストリームを処理する方法であって、
複数の第１触媒体及び複数の第１ダクトを含む流体ストリーム入口側と、複数の第２触媒体及び複数の第２ダクトを含む流体ストリーム出口側とを含む少なくとも一つの触媒モジュールを与えることであって、前記第１ダクトは前記第２触媒体への流体ストリーム入口であり、前記第２ダクトは前記第１触媒体の流体ストリーム出口であることと、
前記流体ストリームの第１部分を前記第１触媒体に通過させ、前記第２ダクトを通して前記触媒モジュールから出すことと
を含む方法。
前記流体ストリームの第２部分を、前記第１ダクトを介して前記第２触媒体に通過させることをさらに含む、請求項３５に記載の方法。
前記少なくとも一つの触媒モジュールはさらに、前記流体ストリーム入口側と流体ストリーム出口側との間に配置される少なくとも一つの追加触媒体を含み、
前記流体ストリームの一部が前記少なくとも一つの追加触媒体を通過する、請求項３５に記載の方法。
前記流体ストリームは、ガスタービン、ガスボイラー、又は石炭火力ボイラーにより生成される煙道ガスストリームである、請求項３５に記載の方法。
前記ガスタービンは、熱回収蒸気発生器の上流にある、請求項３８に記載の方法。
化学種捕獲装置であって、
第１捕獲体及び第１ダクトを含む流体ストリーム入口側と、
第２捕獲体及び第２ダクトを含む流体ストリーム出口側と
を含み、
前記第１ダクトは、前記第２捕獲体への流体ストリーム入口であり、
前記第２ダクトは、前記第１捕獲体の流体ストリーム出口であり、
前記流体ストリーム入口側はさらに、複数の第１捕獲体及び複数の第１ダクトを含み、
前記流体ストリーム出口側はさらに、複数の第２捕獲体及び複数の第２ダクトを含み、
前記第１ダクトは、前記第２捕獲体への流体ストリーム入口であり、
前記第２ダクトは、前記第１捕獲体の流体ストリーム出口である化学種捕獲装置。
前記化学種捕獲装置の入口側と出口側との間に配置される少なくとも一つの追加捕獲体をさらに含む、請求項４０に記載の化学種捕獲装置。
前記化学種捕獲装置の入口側と出口側との間に配置される複数の追加触媒体をさらに含む、請求項４１に記載の化学種捕獲装置。