用于處理氣體流、尤其用于處理天然氣流的設(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于處理氣體流、尤其用于處理天然氣流的方法。此外，本發(fā)明涉及一種用于執(zhí)行相應(yīng)的方法的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣是在燃燒時具有低二氧化碳(CO2)產(chǎn)量和低的廢產(chǎn)物排放的化石燃料。其作為世界上最重要的能量資源之一的貢獻(xiàn)持續(xù)地提高。在原料短缺、能量需求持續(xù)上升的背景下并且出于環(huán)境保護(hù)的理由，天然氣的處理和使用因此是一種用于以有效且低排放的方式產(chǎn)生能量的有前途的可能性。
[0003]然而原始天然氣的直接使用有時僅在某些條件下是可行的。由于天然氣流的酸性組成成分，如尤其硫化氫(H2S)，這些酸性組成成分通常不能夠直接在燃?xì)廨啓C(jī)中使用或用于管道運輸。因此，酸性的天然氣流絕大部分以未被使用的方式燒掉。
[0004]替選于此，嘗試借助于不同的沉積技術(shù)處理天然氣以進(jìn)一步使用。對此，使用物理的或化學(xué)的吸收介質(zhì)，以便確保天然氣的對于進(jìn)一步使用所需要的純度。然而，在此通常在原始天然氣中僅硫化氫和二氧化碳的份額被分離和回收。包含在后續(xù)的燃燒的廢氣中的0)2或在燃燒時從硫化氫中產(chǎn)生的SO 2通常保持未被使用。
[0005]為了也能夠分離和使用包含在廢氣中的或者所謂的煙氣中的組分，例如在燃燒之前首先將硫化氫從原始天然氣中去除并且在燃燒之后的方法中分離包含在煙氣中的二氧化碳。然而為此需要兩種彼此分離的方法和相應(yīng)的技術(shù)，由此在重新構(gòu)建時和/或在加裝現(xiàn)有設(shè)施時的投資成本是高的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，本發(fā)明的第一目的是:提出一種用于處理氣體流并且尤其是酸性的天然氣流以及用于在此產(chǎn)生的產(chǎn)物的使用的、成本適宜的且相對于常見的處理方法簡化的替選方案。
[0007]本發(fā)明的第二目的是提出一種可執(zhí)行相應(yīng)優(yōu)化的方法的設(shè)備。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的第一目的通過一種用于處理氣體流、尤其用于處理天然氣流的方法來實現(xiàn)。在該方法中，在氣體流燃燒之前在第一吸收器中借助于吸收介質(zhì)從氣體流中分離硫化氫；已處理的、被清除掉硫化氫的氣體流在燃燒裝置中燃燒；在第二吸收器中借助于吸收介質(zhì)分離包含在燃燒過的氣體流的廢氣中的二氧化碳；并且為了再生吸收介質(zhì)在至少一個解吸器中將被分離的硫化氫以及被分離的二氧化碳與吸收介質(zhì)分離。在此，為了從氣體流中分離硫化氫并且為了從廢氣中分離二氧化碳使用相同的吸收介質(zhì)。
[0009]在此，本發(fā)明基于如下考慮:天然氣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。在處理原始天然氣流時的主要挑戰(zhàn)是酸性氣體的份額，所述份額通常使氣體流的直接使用變難或者在最不利的情況下甚至妨礙其使用。酸性的天然氣流因此通常未被使用地?zé)艋蛘弑仨毥柚诤馁M的且昂貴的技術(shù)來處理。
[0010]對此，本發(fā)明認(rèn)識到:當(dāng)為了在燃燒前從氣體流中分離硫化氫并且為了分離在燃燒后包含在已燃燒過的氣體流的廢氣中的二氧化碳而使用相同的吸收介質(zhì)時，從天然氣流、尤其是具有高份額的酸性組分的天然氣流中產(chǎn)生可用的氣體流是可行的。
[0011]在此，吸收介質(zhì)執(zhí)行這兩個分離任務(wù)，S卩，所述吸收介質(zhì)適合于在燃燒之前通過吸收從原始天然氣流中分離硫化氫(燃燒前捕集)并且同樣適合于在燃燒之后通過吸收從煙氣中分離二氧化碳(燃燒后捕集)。由于使用僅一種吸收介質(zhì)，能夠在所需要的吸收介質(zhì)的量的方面節(jié)約成本。此外，能夠以低的與過程相關(guān)的耗費以及小的附加的空間需求實施天然氣的處理。將方法工藝集成到現(xiàn)有的工藝鏈中是可行的。
[0012]所使用的吸收介質(zhì)實現(xiàn):不僅吸收硫化氫而且吸收二氧化碳，其中這兩種組分的吸收基本上在兩個彼此分開的吸收器中進(jìn)行，所述吸收器彼此流體連接，以便確保吸收介質(zhì)的交換。
[0013]此外，除了在第二吸收器中吸收在燃燒期間產(chǎn)生的CO2之外也通過第一吸收器中的吸收介質(zhì)吸收在燃燒之前就已經(jīng)包含在天然氣中的co2。相應(yīng)地，同樣適用于可能殘留在氣體流中的H2S或S02/S0x。H2S基本上即使在燃燒之后仍能夠通過吸收介質(zhì)吸收并且通過隨后的從吸收介質(zhì)中的解吸被輸送給另外的工藝步驟。S02/S0x例如能夠以硫酸鉀的形式析出。這例如在處理和清潔吸收介質(zhì)的回收裝置中進(jìn)行。
[0014]換言之，通過原始天然氣流的組合的燃燒前處理和燃燒后處理，在共同的工藝中可以近似完全地保留通過天然氣引入的碳負(fù)荷和硫負(fù)荷，使得至今為止幾乎不能夠或僅可受限制地近似完全地使用可用的天然氣流。
[0015]因此，通過所述方法在盡可能避免所不期望的有害于氣候的排放的情況下獲得、存儲包含在至今為止幾乎不使用的天然氣流中的原料(作為CO2的碳和作為H 2S或502的硫)，和/或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化成所期望的產(chǎn)物。
[0016]酸性的天然氣流為了處理在燃燒之前經(jīng)由輸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。通過硫化氫在位于吸收器中的吸收介質(zhì)中的吸收，吸收了硫化氫和可能存在的CO2。由此尤其降低氣體流中的H2S水平，由此能夠避免在燃燒裝置處的不可修復(fù)的損傷、例如腐蝕。
[0017]燃燒本身在燃燒單元中、尤其在燃?xì)廨啓C(jī)中進(jìn)行，其中通過燃燒從清除掉硫化氫的氣體流中獲得可用的能量。在燃燒時在燃燒裝置中產(chǎn)生的廢氣、即煙氣幾乎沒有含硫的組分。
[0018]燃燒之后的廢氣、即煙氣被饋入給第二吸收器(CO2吸收器)，所述第二吸收器尤其是常見的CO2沉積設(shè)備的一部分。為了在那里有利于吸收過程，煙氣通常在進(jìn)入到吸收器之前在所謂的煙道氣體冷卻器中冷卻。由此改進(jìn)關(guān)于0)2在CO2吸收器之內(nèi)的吸收介質(zhì)中的吸收的條件，因為0)2的可溶性隨著溫度下降上升。
[0019]不僅在燃燒前包含在原始天然氣中的H2S而且在燃燒之后包含在煙氣中的0)2通常通過吸收-解吸工藝借助于適當(dāng)?shù)奈战橘|(zhì)從相應(yīng)的氣體流中洗掉。為此，氣體流在各個相應(yīng)的吸收器中與吸收介質(zhì)接觸并且在那里被吸收或可逆地結(jié)合。硫化氫在第一吸收器之內(nèi)(燃燒前捕集)在相同的吸收介質(zhì)中被吸收，所述吸收介質(zhì)也用于在第二吸收器(燃燒后捕集)中對二氧化碳進(jìn)行煙氣處理。
[0020]在燃燒之前被清潔的原始天然氣流和被清潔的煙氣離開相應(yīng)的吸收器，而第一和/或第二吸收器所裝載的吸收介質(zhì)在溫度提高的情況下被導(dǎo)入到至少一個解吸器中以分離H2S和CO2并且再生吸收介質(zhì)。解吸器中的分離通常以熱學(xué)的方式進(jìn)行，這就是說，H2S和CO2通過輸送熱量來解吸和排出并且隨后能夠被輸送用于存儲或使用。所包含的SOx不以熱學(xué)的方式排出，而是例如作為硫酸鉀析出。這優(yōu)選在處理和清潔吸收介質(zhì)的回收裝置中進(jìn)行。
[0021]再生的吸收介質(zhì)從解吸器引回到吸收器并且隨后重新在燃燒過程之前被提供用于吸收H2S并且在燃燒過程之后被提供用于吸收C02。
[0022]用于吸收二氧化碳的吸收介質(zhì)通常必須盡可能不具有二氧化硫，因為所述吸收介質(zhì)通常通過二氧化硫來去活化。與此相應(yīng)地，所需要的是，在煙氣在用于CO2的沉積設(shè)備處與吸收介質(zhì)接觸之前，所述煙氣在進(jìn)入用于CO2的所述沉積設(shè)備之前幾乎完全地脫硫。這已經(jīng)通過硫化氫在燃燒之前在第一吸收器中的吸收發(fā)生。
[0023]在本發(fā)明的一個有利的設(shè)計方