专利名称：烃类的一种燃烧方法
技术领域：
本发明涉及一种用于降低燃烧过程或化学过程的天然气或其他烃类气体的进料气流中碳含量的方法，从而将燃烧此类气体(例如烧气电站)产生的二氧化碳的排放量消除到所希望的程度或至少降低二氧化碳的排放量。
化石燃料、煤、天然气和其他烃类在燃烧期间，会在废气中发现既有蒸汽形式的水也有二氧化碳。这两种气体的比例取决于所涉及的燃料中的碳与氢量之比。煤燃烧几乎仅产生二氧化碳，甲烷燃烧将产生水和二氧化碳(2∶1)，而氢燃烧仅产生水。在致力于减少温室效应的种种努力中，降低二氧化碳排放量已日益为人们所重视，限制二氧化碳的排放固然重要，但最好的解决办法是完全消除这些气体。
本发明的目的是通过提供降低天然气和烃类气体碳的含量的方法来使此种情况得到改善。此种降低能以将燃烧过程或化学过程后二氧化碳的含量降低到所要求的水平来实现。这种降低特地延伸用纯氢作燃料，从而完全避免了CO2的排放。
本发明的另一目的也使在以天然气作燃料时(如燃气轮机)，大大地减少二氧化碳的产生成为可能，例如在气体透平机中。
上述目的是通过具有下面所述技术特征的本发明的方法来实现的。
本发明的用于降低燃烧过程或化学过程天然气或其他烃类气体原料流中碳中碳含量以减少或消除燃烧此类气体或该类气体在其他化学应用中二氧化碳排放量的方法，其特征在于要燃烧的该天然气体或烃类气体全部或部分进行高温热分解过程，该原料气的全部或部分通过一个反应器，在此反应器中以所要求的分解程度被全部或部分分解成为氢组分和或碳组分，该碳组分同来自所说反应器的任何未分解的组分及天然气或烃类气体的任何单独组分一起被送到燃烧过程或化学过程中;和从所说过程中排出的沉淀下来的碳组分，以便单独使用。
本发明的方法的另一特征在于在热分解过程中所形成的部分氢在反应器中循环使用。
本发明的方法的又一特征在于将所说原料流分为两部分流，而仅一部分流通过反应器。提取出的碳作为纯碳产品在冶金工业中用作还原材料的用途。
本发明的方法的一特征在于所除去的碳组分由纯碳组成。
本发明的方法中提取出的纯氢的用途，例如用于燃料电池或用作内燃机的燃料。
本发明的方法用于燃气电站的用途。
本发明的方法用于燃烧烃类作能量目的用途。
本发明是基于烃类能高温分解为碳和氢这一事实而提出的。如用纯氢作燃料，就不会排放二氧化碳。如将碳从用作燃料的天然气或烃类气体中去除，在燃烧前就降低了二氧化碳的排放量。
将燃烧过程或化学过程的原料气中的天然气或烃类气体完全或部分转化即能将二氧化碳的排放量降低。原料气分解成碳和氢到所要求的水平，这样降低碳含量的天然气再送去燃烧或化学过程时，碳成分就从单独操作的工艺中除去了。把天然气或烃类气体的部分物流转换也能把二氧化碳的量降低。
在上述情况下，分解为碳和氢均需能量。由于释去了碳，这就意味着能量的损失，所以降低了碳含量的气体的能量就会比纯天然气或烃类气体的低，为了获得如纯天然气或烃类气体的同样的效果，就需较多的气体送到过程中去，气体增加的多少取决于碳含量降低的程度，即转换所进行的程度，同时也取决于有关燃烧过程的效率。
为了能完全消除二氧化碳的排放，其目的是用纯氢作燃料。
然而，现有的各厂，其操作条件阻止了纯氢的使用，这样就必须加一定量的烃。
因此要设计一种方法，能将一定量的天然气或烃类气体加入氢气流中去，其量可以根据操作条件来进行调节。
在燃烧过程后，废气用本领域中的公知方法来净化，这类净化方法常常十分昂贵，例如催化净化就是如此。
业已发现，燃烧装置(即燃烧前)所用作燃料的天然气或烃类气体的转化费用可以得到补偿，因此尽管在燃烧物流中有能量损失，仍然能够得到一个经济而合算的方法。这除氢气外，在本发明方法的热分解过程中，是通过产生纯碳来实现的。碳质物料将以炭黑形式存在，这样的物料价值很高，如碳黑在冶金工业或在传统的“碳黑市场”上可作还原剂。如果碳质物料用作铝工业的阳极，由于排放硫和焦油，新的阳极既不污染电解质和产品，也不污染环境，所以从环境保护和从经济观点看，这均将带来实质性的进步。
根据本发明的方法，得到了经济上有利的工业生产和环境保护(即减少了污染)的非常适宜的结合。
下面通过本方法使用的实施例对本发明作较详细的描述。
根据燃气电站的操作为选用天然气作为它的能源。这个例子打算说明本发明的主要原理。本发明的其他应用是生产纯氢和用天然气或另外的烃作能源的各种过程的方法。对于电源生产而言，本发明特别适合于用氢作为燃烧方法的燃料电池。
在向燃气电站(如用甲烷等天然气体操作)输送燃料的管线上设置一个反应器，该反应器根据热分解原理用等离子炬来操作，使送入的天然气或烃类气体分解为氢和碳粒，此反应器也可设置在反应器的支管上或旁通管上。在我们同时申请的914904和914907号挪威专利申请中，介绍了用于此方法的这种反应器的操作方法和上述等离子炬的设计。正如这些专利申请文件中所介绍的那样，对于碳组分而言，质量控制可以实现。所生成的氢气通过回路也用作所说火炬的形成等离子气，这样既能使整个反应器在不引起任何污染的情况下运行。
氢气从反应器出来后，被送到气体透平机，它既可以单独也可和烃类(甲烷)一起作为气体透平机的燃料。气体透平机用惯常方法操作，但又有一主要差别，那就是二氧化碳的排放量降低或完全消除了。二氧化碳的排放量降低的程度取决于供给气体透平机的纯氢占多大比例。在此方法的全过程中，此比例可在无氢的掺合气体至纯氢的整个区间调节。
权利要求
1.一种用于降低燃烧过程或化学过程天然气或其他烃类气体原料流中碳含量以减少或消除燃烧此类气体或该类气体在其他化学应用中二氧化碳排放量的方法，其特征在于要燃烧的该天然气体或烃类气体全部或部分进行高温热分解过程，该原料气的全部或部分通过一个反应器，在此反应器中以所要求的分解程度被全部或部分分解成为氢组分和或碳组分，该碳组分同来自所说反应器的任何未分解的组分及天然气或烃类气体的任何单独组分一起被送到燃烧过程或化学过程中；和从所说过程中排出的沉淀下来的碳组分，以便单独使用。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于在热分解过程中所形成的部分氢在反应器中循环使用。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于将所说原料流分为两部分流，而仅一部分流通过反应器。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于所除去的碳组分由纯碳组成。
5.权利要求1所说方法中提取出的纯氢的用途，例如用于燃料电池或用作内燃机的燃料。
6.权利要求1的方法用于燃气电站的用途。
7.权利要求1的方法用于燃烧烃类作能量目的用途。
8.权利要求3的提取出的碳作为纯碳产品在冶金工业中用作还原材料的用途。
全文摘要
在天然气或其他烃类气体中加入氢，以降低碳含量从而降低或消除该类气体燃烧时二氧化碳的排放量，对将燃烧的天然气或烃类气体的进料进行高温热分解，把所说气体送到将于其中至少部分分解为组分碳和氢的反应器中，将组分碳除去到所希望的程度，剩下的任何组分同组分氢一起送到燃烧过程中，除去的组分碳从该过程中排出以作单独使用，对全部或部分供料进行高温热分解过程。
文档编号F16L55/16GK1074742SQ9211518
公开日1993年7月28日 申请日期1992年12月11日 优先权日1991年12月12日
发明者S·赖努, K·豪斯滕, K·霍斯, J·哈达尔, N·迈克里巴斯特 申请人:克瓦纳尔工程有限公司