用于处理气体流、尤其用于处理天然气流的设备和方法技术

本发明专利技术提出一种用于处理气体流、尤其用于处理天然气流的方法，其中，在气体流燃烧之前在第一吸收器(3)中借助于吸收介质(5)从气体流中分离硫化氢；在燃烧装置(9)中燃烧已处理的、清除掉硫化氢的气体流；在第二吸收器(17)中借助于吸收介质(5)分离在燃烧后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(5)在至少一个解吸器(27)中将被分离的硫化氢和被分离的二氧化碳从所述吸收介质分离。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(5)。此外，提出一种用于处理气体流的相应的设备，其中第一吸收器(3)和第二吸收器(17)彼此流体连接以交换吸收介质(5)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于处理气体流、尤其用于处理天然气流的设备和方法
本专利技术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，本专利技术涉及一种用于执行相应的方法的设备。
技术介绍
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。
技术实现思路
因此，本专利技术的第一目的是：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。本专利技术的第二目的是提出一种可执行相应优化的方法的设备。根据本专利技术，本专利技术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，本专利技术基于如下考虑：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，本专利技术认识到：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/SOx。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/SOx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。因此，通过所述方法在尽可能避免所不期望的有害于气候的排放的情况下获得、存储包含在至今为止几乎不使用的天然气流中的原料(作为CO2的碳和作为H2S或SO2的硫)，和/或将其转化成所期望的产物。酸性的天然气流为了处理在燃烧之前经由输送管道引入到第一吸收器(H2S吸收器)的下部部分中，尤其是呈吸收塔的形式的下部部分中。通过硫化氢在位于吸收器中的吸收介质中的吸收，吸收了硫化氢和可能存在的CO2。由此尤其降低气体流中的H2S水平，由此能够避免在燃烧装置处的不可修复的损伤、例如腐蚀。燃烧本身在燃烧单元中、尤其在燃气轮机中进行，其中通过燃烧从清除掉硫化氢的气体流中获得可用的能量。在燃烧时在燃烧装置中产生的废气、即烟气几乎没有含硫的组分。燃烧之后的废气、即烟气被馈入给第二吸收器(CO2吸收器)，所述第二吸收器尤其是常见的CO2沉积设备的一部分。为了在那里有利于吸收过程，烟气通常在进入到吸收器之前在所谓的烟道气体冷却器中冷却。由此改进关于CO2在CO2吸收器之内的吸收介质中的吸收的条件，因为CO2的可溶性随着温度下降上升。不仅在燃烧前包含在原始天然气中的H2S而且在燃烧之后包含在烟气中的CO2通常通过吸收-解吸工艺借助于适当的吸收介质从相应的气体流中洗掉。为此，气体流在各个相应的吸收器中与吸收介质接触并且在那里被吸收或可逆地结合。硫化氢在第一吸收器之内(燃烧前捕集)在相同的吸收介质中被吸收，所述吸收介质也用于在第二吸收器(燃烧后捕集)中对二氧化碳进行烟气处理。在燃烧之前被清洁的原始天然气流和被清洁的烟气离开相应的吸收器，而第一和/或第二吸收器所装载的吸收介质在温度提高的情况下被导入到至少一个解吸器中以分离H2S和CO2并且再生吸收介质。解吸器中的分离通常以热学的方式进行，这就是说，H2S和CO2通过输送热量来解吸和排出并且随后能够被输送用于存储或使用。所包含的SOx不以热学的方式排出，而是例如作为硫酸钾析出。这优选在处理和清洁吸收介质的回收装置中进行。再生的吸收介质从解吸器引回到吸收器并且随后重新在燃烧过程之前被提供用于吸收H2S并且在燃烧过程之后被提供用于吸收CO2。用于吸收二氧化碳的吸收介质通常必须尽可能不具有二氧化硫，因为所述吸收介质通常通过二氧化硫来去活化。与此相应地，所需要的是，在烟气在用于CO2的沉积设备处与吸收介质接触之前，所述烟气在进入用于CO2的所述沉积设备之前几乎完全地脱硫。这已经通过硫化氢在燃烧之前在第一吸收器中的吸收发生。在本专利技术的一个有利的设计方案中，使用含胺的吸收介质。在此，适当地使用水状的含胺的吸收介质。含胺的吸收介质不仅为在燃烧之前出自原始天然气流的硫化氢提供所期望的分离条件同样为在燃烧后出自烟气的二氧化碳提供所期望的分离条件。含胺的吸收介质基本上能够包含由胺构成的混合物或单独的胺。作为胺能够使用：伯胺、如单乙醇胺或二甘醇胺；仲胺、如二乙醇胺或二异丙醇胺；和叔胺、如甲基二乙醇胺。同样地，能够使用络合胺、如用于形成氨基甲酸盐的位阻的胺或环胺。此外有利的是，使用氨基酸盐作为吸收介质。在此，使用水状的氨基酸盐溶液也本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理气体流、尤其用于处理天然气流的方法，其中‑在所述气体流燃烧之前在第一吸收器(3，53)中借助于吸收介质(5，55)从所述气体流中分离硫化氢，‑在燃烧装置(9，59)中燃烧已处理的、清除掉硫化氢的所述气体流，‑在第二吸收器(17，65)中借助于吸收介质(5，55)分离包含在燃烧过的所述气体流的废气中的二氧化碳，并且‑为了再生所述吸收介质(5，55)，在至少一个解吸器(27，77，81)中将被分离的硫化氢和被分离的二氧化碳从所述吸收介质(5，55)分离，其中为了从所述气体流中分离硫化氢并且为了从所述废气中分离二氧化碳使用相同的吸收介质(5，55)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.02.19 DE 102013202597.11.一种用于处理气体流的方法，其中-在所述气体流燃烧之前在第一吸收器(3，53)中借助于吸收介质(5，55)从所述气体流中分离硫化氢，-在燃烧装置(9，59)中燃烧已处理的、清除掉硫化氢的所述气体流，-在第二吸收器(17，65)中借助于吸收介质(5，55)分离包含在燃烧过的所述气体流的废气中的二氧化碳，并且-为了再生所述吸收介质(5，55)，在至少一个解吸器中将被分离的硫化氢和被分离的二氧化碳从所述吸收介质(5，55)分离，其特征在于，为了从所述气体流中分离硫化氢并且为了从所述废气中分离二氧化碳使用相同的吸收介质(5，55)，其中含二氧化碳的所述吸收介质从所述第二吸收器(17，65)经由所述第二吸收器(17，65)的导出管道(21，71)直接流入到所述第一吸收器(3，53)的输送管道(19，69)中。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述气体流是天然气流。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中使用含胺的吸收介质(5，55)。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中将氨基酸盐用作为吸收介质(5，55)。5.根据权利要求1或2所述的方法，其中在共同的解吸器中从所述吸收介质(5，55)中解吸硫化氢和二氧化碳。6.根据权利要求1或2所述的方法，其中分别在独立的解吸器中从所述吸收介质(5，55)中解吸硫化氢和二氧化碳。7.一种用于处理气体流的设备(1，51，101)，所述设备包括：用于借助于吸收介质(5，55)从所述气体流中分离硫化氢的第一吸收器(3，53)；连接在所述第一吸收器(3，53)下游的、用于燃烧已清除掉硫化氢的所述气体流的燃烧装置(9，59)；连接在所述燃烧装置下游的、用于借助于吸收介质(5，55)从所述燃烧装置(9，59)的废气中分离二氧化碳的第二吸收器(17，65)；以及用于从所述吸收...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯文·布雷希特尔，比约恩·菲舍尔，鲁迪格·施奈德，亨宁·施拉姆，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE