用于纯化天然气料流的方法与流程

本发明的目的是如下方法：该方法用于纯化天然气料流，以降低其不期望的烃的含量，同时提高其甲烷和氢气的含量。根据本发明的方法对于制备具有高的能量含量和低的排放水平的基于天然气的燃料是特别有用的。

背景技术：

1、天然气基本上由如下组成：轻质c1-c5烃，其包括主要比例的甲烷(特别是大于80摩尔％、或者甚至大于90摩尔％)；和次要比例的更高的烃例如特别是乙烷、丙烷、丁烷和戊烷，其含量随着碳原子数增加而降低。例如，天然气的乙烷含量可最高达10摩尔％，丙烷含量最高达1摩尔％并且丁烷含量最高达0.3摩尔％。

2、天然气还可含有非常次要比例的不同于烃的其它化合物。取决于其来自于哪里，天然气可含有非常低水平的氮、二氧化碳、氢气、硫化氢、氦和硫醇。

3、天然气被越来越多地用作私家车辆和特种车辆(例如卡车、公交车、垃圾收集车辆等)两者中的动力发动机的燃料。

4、为了一方面提高基于天然气运行的发动机的能量效率并且另一方面减少来自这些发动机的污染物排放(尤其是二氧化碳)，所使用的天然气应该具有最高可能的甲烷含量和最低可能含量的含有至少两个碳原子的更高烃(下文中称作c2+烃)。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供用于纯化天然气的原创方法，该方法使得可实现降低其c2+烃含量，并且同时提高其甲烷含量的以上目的。

2、特别有利地，所述方法还使得可使天然气富含氢气而不产生二氧化碳。

3、因此，本发明的一个目的是用于纯化天然气料流的方法，其包括以下步骤：

4、a)将所述料流的至少一部分通过在从1000℃至2000℃的范围内的温度下热解而处理，以将包括至少两个碳原子的烃分解成单质碳和氢气h2并且因此获得经处理的料流的步骤，然后

5、b)消除来自步骤a)的经处理的料流中存在的单质碳以获得不含单质碳的经处理的料流的步骤；然后

6、c)当已经仅对天然气料流的一部分进行步骤a)和b)时，将来自步骤b)的不含单质碳的经处理的料流与未经处理的料流部分混合的步骤；然后

7、d)获得由来自步骤c)的混合物或者来自步骤b)的不含单质碳的经处理的料流组成的经纯化的天然气料流。

8、根据本发明的方法因此在于使天然气料流的全部或部分经历使得可通过如下而选择性地消除所存在的c2+烃例如乙烷、丙烷、丁烷和戊烷的工艺：将它们通过高温热解而转变为单质碳和氢气，并且然后消除由热解产生的单质碳。

9、作为消除c2+烃的结果，天然气的甲烷重量含量增加。

10、本发明因此使得可提高天然气料流的甲烷值。

11、其还使得可控制天然气的甲烷值，并且保证获得具有在所需要范围内或者在最小阈值以上的恒定甲烷值、满足例如规范的经处理的天然气。

12、以本身已知的方式，燃料气体的甲烷值是在从0至100的范围内的数值参数，并且对应于通过根据iso/tr 22302:2014的标准化燃烧试验进行的气体抗爆震性的测量结果。用作基准燃料的纯甲烷具有100的甲烷值。

13、在其中要使用天然气作为发动机燃料的基础物的情况下，必要的是，其具有恒定的甲烷值，以保证发动机性能。例如，规范en 16732-2要求大于60的甲烷值，但是制造商推荐大于70的甲烷值(参见该规范的附录d)。

14、一般来说，寻求获得具有尽可能高的甲烷值的燃料。

15、本发明因此使得例如可将经处理的料流部分的甲烷值从70以下的值提高至80以上的值。

16、此外，根据本发明的方法具有产生氢气(h2)并且因此提高天然气料流中的h2含量的效果。该氢气，称作“蓝绿氢气(turquoise dihydrogen)”，因此是在没有二氧化碳排放的情况下产生的。

17、当要使用天然气作为发动机燃料时，其氢气含量的提高是有益的，因为其通过降低燃料的碳强度以及通过提高发动机效率(因此进一步减少废气co2排放)而减少二氧化碳排放。

18、通过提高基于天然气的燃料的氢气含量，观察到废气颗粒物排放的减少、以及一氧化碳(co)和包括甲烷(ch4)的烃的排放的减少。

19、根据本发明的方法在生产用作内燃式发动机(内燃机)中的燃料的天然气方面是特别有利的。

20、因此，本发明还涉及用于制备用于内燃式发动机的燃料的方法，其包括：

21、(i)通过根据本发明的方法纯化天然气料流；和然后

22、(ii)将得自步骤(i)的天然气料流调节为压缩天然气、吸附天然气或液化天然气的形式，优选压缩天然气的形式。

技术特征：

1.用于纯化天然气料流(1)的方法，其包括以下步骤：

2.根据前一权利要求的方法，其特征在于步骤a)中的热解温度在从1100至1600℃、优选地从1200至1500℃的范围内。

3.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于热解步骤通过如下进行：将天然气料流或料流的一部分通过热等离子体加热。

4.根据前一权利要求的方法，其特征在于热等离子体是通过微波、等离子体炬或交流电产生的。

5.根据权利要求1和2任一项的方法，其特征在于热解步骤通过如下进行：将天然气料流或料流的一部分在填充有熔融金属的柱子中流通。

6.根据权利要求1和2任一项的方法，其特征在于热解步骤通过如下进行：将天然气料流或料流的一部分通过冲击波加热。

7.根据权利要求1和2任一项的方法，其特征在于热解步骤通过如下进行：将天然气料流或料流的一部分通过感应直接或间接地、例如经由催化剂加热。

8.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于天然气料流(1)的经历步骤a)和b)的比例占天然气料流(1)的至少10％重量、优选地所述料流(1)的从10至100％重量、更优选地从20至80％重量。

9.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于步骤b)通过如下进行：将来自步骤a)的经处理的天然气料流在熔盐浴中流通。

10.根据权利要求1至8任一项的方法，其特征在于步骤b)通过如下进行：将来自步骤a)的经处理的天然气料流冷却并且然后将其在一个或多个机械分离装置中流通。

11.根据前一权利要求的方法，其特征在于机械分离装置包括一个或多个旋风分离器以及之后的一个或多个过滤器。

12.用于制备用于内燃式发动机的燃料的方法，其包括：

技术总结
本发明涉及用于纯化天然气料流(1)的方法，其包括以下步骤：a)如下的的步骤(5)：将料流(1)的至少一部分(3)通过在从1000℃至2000℃的范围内的温度下热解而处理，以将包括至少两个碳原子的烃分解成单质碳和氢气H<subgt;2</subgt;并且因此获得经处理的料流(6)，然后b)如下的步骤(7)：消除来自步骤a)的经处理的料流(6)中存在的单质碳以获得没有任何单质碳的经处理的料流(8)；然后c)当已经仅对天然气料流(1)的一部分进行步骤a)和b)时，如下的步骤(10)：将来自步骤b)的没有任何单质碳的经处理的料流(8)与未经处理的料流部分(4)混合；然后d)获得由来自步骤c)的混合物(10)或者来自步骤b)的没有任何单质碳的经处理的料流(8)组成的经纯化的天然气料流(11)。本发明还涉及由以此方式纯化的天然气制备燃料。

技术研发人员：C·卡卢,L·弗兰克
受保护的技术使用者：道达尔能源一技术
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15