[发明专利]用于处理气体流、尤其用于处理天然气流的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于处理气体流、尤其用于处理天然气流的方法。此外，本发明涉及一种用于执行相应的方法的设备。

背景技术

天然气是在燃烧时具有低二氧化碳(CO₂)产量和低的废产物排放的化石燃料。其作为世界上最重要的能量资源之一的贡献持续地提高。在原料短缺、能量需求持续上升的背景下并且出于环境保护的理由，天然气的处理和使用因此是一种用于以有效且低排放的方式产生能量的有前途的可能性。

然而原始天然气的直接使用有时仅在某些条件下是可行的。由于天然气流的酸性组成成分，如尤其硫化氢(H₂S)，这些酸性组成成分通常不能够直接在燃气轮机中使用或用于管道运输。因此，酸性的天然气流绝大部分以未被使用的方式烧掉。

替选于此，尝试借助于不同的沉积技术处理天然气以进一步使用。对此，使用物理的或化学的吸收介质，以便确保天然气的对于进一步使用所需要的纯度。然而，在此通常在原始天然气中仅硫化氢和二氧化碳的份额被分离和回收。包含在后续的燃烧的废气中的CO₂或在燃烧时从硫化氢中产生的SO₂通常保持未被使用。

为了也能够分离和使用包含在废气中的或者所谓的烟气中的组分，例如在燃烧之前首先将硫化氢从原始天然气中去除并且在燃烧之后的方法中分离包含在烟气中的二氧化碳。然而为此需要两种彼此分离的方法和相应的技术，由此在重新构建时和/或在加装现有设施时的投资成本是高的。

发明内容

因此，本发明的第一目的是：提出一种用于处理气体流并且尤其是酸性的天然气流以及用于在此产生的产物的使用的、成本适宜的且相对于常见的处理方法简化的替选方案。

本发明的第二目的是提出一种可执行相应优化的方法的设备。

根据本发明，本发明的第一目的通过一种用于处理气体流、尤其用于处理天然气流的方法来实现。在该方法中，在气体流燃烧之前在第一吸收器中借助于吸收介质从气体流中分离硫化氢；已处理的、被清除掉硫化氢的气体流在燃烧装置中燃烧；在第二吸收器中借助于吸收介质分离包含在燃烧过的气体流的废气中的二氧化碳；并且为了再生吸收介质在至少一个解吸器中将被分离的硫化氢以及被分离的二氧化碳与吸收介质分离。在此，为了从气体流中分离硫化氢并且为了从废气中分离二氧化碳使用相同的吸收介质。

在此，本发明基于如下考虑：天然气流的使用是用于以有效且低排放的方式使用能量的有前途的可能性。在处理原始天然气流时的主要挑战是酸性气体的份额，所述份额通常使气体流的直接使用变难或者在最不利的情况下甚至妨碍其使用。酸性的天然气流因此通常未被使用地烧掉或者必须借助于耗费的且昂贵的技术来处理。

对此，本发明认识到：当为了在燃烧前从气体流中分离硫化氢并且为了分离在燃烧后包含在已燃烧过的气体流的废气中的二氧化碳而使用相同的吸收介质时，从天然气流、尤其是具有高份额的酸性组分的天然气流中产生可用的气体流是可行的。

在此，吸收介质执行这两个分离任务，即，所述吸收介质适合于在燃烧之前通过吸收从原始天然气流中分离硫化氢(燃烧前捕集)并且同样适合于在燃烧之后通过吸收从烟气中分离二氧化碳(燃烧后捕集)。由于使用仅一种吸收介质，能够在所需要的吸收介质的量的方面节约成本。此外，能够以低的与过程相关的耗费以及小的附加的空间需求实施天然气的处理。将方法工艺集成到现有的工艺链中是可行的。

所使用的吸收介质实现：不仅吸收硫化氢而且吸收二氧化碳，其中这两种组分的吸收基本上在两个彼此分开的吸收器中进行，所述吸收器彼此流体连接，以便确保吸收介质的交换。

此外，除了在第二吸收器中吸收在燃烧期间产生的CO₂之外也通过第一吸收器中的吸收介质吸收在燃烧之前就已经包含在天然气中的CO₂。相应地，同样适用于可能残留在气体流中的H₂S或SO₂/SO_x。H₂S基本上即使在燃烧之后仍能够通过吸收介质吸收并且通过随后的从吸收介质中的解吸被输送给另外的工艺步骤。SO₂/SO_x例如能够以硫酸钾的形式析出。这例如在处理和清洁吸收介质的回收装置中进行。

换言之，通过原始天然气流的组合的燃烧前处理和燃烧后处理，在共同的工艺中可以近似完全地保留通过天然气引入的碳负荷和硫负荷，使得至今为止几乎不能够或仅可受限制地近似完全地使用可用的天然气流。