用于对含甲烷的气体料流改性的方法技术

本发明专利技术涉及用于对含甲烷的气体料流改性的方法，其包括以下步骤：i)从含甲烷的气体料流中抽取至少一个子料流，ii)使用通过电学手段产生的等离子体处理该子料流，从而产生经改性的气体组合物，其包含比所用的所述含甲烷的气体料流更低含量的甲烷，和iii)使所述经改性的气体组合物返回所述含甲烷的气体料流中，所述方法可在天然气管网中储存过量的料流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
仅可低效率地控制的具有波动生成曲线的可再生能源(RE)的扩张对于能源基础设施具有越来越大的挑战。除了能源输送网扩展和用于负载管理的方法之外，还需要提供合适的储存容量。在该情况中，不但需考虑用于稳定电网的高动态的储存器，而且还需考虑收集大量过量Re的技术。在后述情况中，目前除了已设立的泵压储存装置之外，特别是加压空气储存装置和采用氢气形式的化学储存也正纳入考虑之中，并且已对其进行持续研发。在氢气的情况中，除了对组件的基本投资大幅减少的要求之外，并且为了提高转化步骤中的效率，还存在用于储存、分配和利用氢气的合适的基础设施方面的问题。近年来，对于氢气基础设施已有各种方法。在单独地储存、运输和利用氢气的方法之间必须进行区别。在该情况中的一个缺点是用于引入单独的基础设施的开支相当大。如果这些观念基于能量载体的广泛可得性，则特别是氢气流动性的实例显示在引入过程中存在不小的障碍。此外，由于初始基本投资高，对用于氢气储存的中央地下洞室的频繁有利利用意味着相当大的进入障碍。不仅如此，使用者似乎必须安装新设备。因此，在利用用于储存和运输可再生氢气的现有天然气基础设施方面存在许多工作。在EU资助的NaturalHy项目中，已研究和验证了将氢气供入天然气管线中的技术可行性，以及特别是与安全性相关的可行性。但是，天然气中氢气的含量比较高且特别是波动的，从而导致末端设备中存在问题；这是由于许多末端设备仅允许比较窄的所谓的沃泊指数的范围，并且该范围的扩大将会造成在末端设备上需安装复杂的额外装置。DIN51857中所规定的可燃气体的沃泊指数由所述气体的热值和相对密度进行计算，描述在喷嘴燃烧器中燃烧所述气体所实现的热输出。例如，在荷兰，沃泊指数必须维持在约lMJ/m3的范围内。但是，即使以约5体积％的低含量加入氢气，也会导致所述沃泊指数脱离该范围。因此，将氢气直接供入用于例如分配天然气的常规气体输送网仅在有限程度上是可能的。用于实际使用相对大量的源自RE的能源的一种可替代的可能方案是将氢气和一氧化碳或二氧化碳转化为甲烷，以下也将其称为甲烷化。在该情况中，理论上对于供入的能源量没有限制。另一方面，必须注意的是，除了产生氢气之外，甲烷化在设备上也需要耗费相当大的开支，并且伴有另外的能量损失。例如，甲烷化在约200-300°C、超压下的气相过程中进行。该反应是平衡受限的，并因此需要对过程气体进行或多或少的大量的后处理(work-up)和循环。此外，该反应是高度放热的。通常不能利用或仅可部分利用反应热，特别是在比较大的装置的情况中尤其如此。因此，在任何情况中已较低的效率在总体转化链中进一步降低。
技术实现思路
鉴于现有技术，目前本专利技术的目的是提供一种特别可用于储存或实际使用电能的技术上改进的方法，该方法不具有常规方法的缺陷。由此，通过本专利技术方法，应可将电能一一特别是过量的可再生能源一通过合适的方法转化成可储存的形式特别地，本专利技术的目的是寻找，相对于现有技术，可降低储存、运输和利用优选可再生性产生的氢气时设备和运行方面的开支的方法。此外，该方法应能够以规模可变化(scalable)的方式实施，从而使得也可以模块化方式构建的比较小的装置可用于实施储存。此外，装置的分散操作也应是可能的。此外，该方法应具有尽可能高的效率。此外，本专利技术方法应适于使用常规的和基本上现有的基础设施进行操作。[0011 ] 此外，本专利技术方法应可获得在该方法中作为额外的副产物产生的有价值的化学品O此外，该方法应适于尽可能简单且低成本地实施。此外，该方法应适于以尽可能少的方法步骤实施，其中所述方法步骤应是简单且可重现的。此外，实施该方法不应伴有对环境或人体健康的危害，由此人们可基本上无需使用危害健康的物质或化合物，其可伴有对环境的不利。此外，该方法应适于与可获得的天然气的品质无关的使用。这些目的以及未明确说明、但可从本文开篇处所论述的关系容易衍生或推出的其它目的通过以下方法实现:其中以这样一种方式用等离子体处理含甲烷的气体料流的子料流，从而使得一些甲烷反应而形成氢气和高级烃并且经处理的子料流得到比含甲烷的气体料流更高的热值。本专利技术因此涉及，其包括以下步骤:i)从含甲烷的气体料流中抽取子料流，ii)使用通过电学手段产生的等离子体处理所述子料流，从而产生经改性的气体组合物，其包含比所述含甲烷的气体料流更低含量的甲烷，和iii)使经改性的气体组合物返回所述含甲烷的气体料流中。由此可以出人意料且不可预期的方式提供以上给出的方法，所述方法具有特别良好的性能(property profile),并且其特别地克服了常规方法的缺陷。【具体实施方式】根据本专利技术，含甲烷的气体料流是指除了甲烷之外还可包含其它气态化合物的气体料流。所使用的含甲烷的气体料流优选具有至少50体积％、特别优选至少60体积％、并且特别为至少80体积％的甲烷含量。优选地，所述含甲烷的气体料流是天然气、民用煤气或生物气，特别优选是天然气。特别优选地，所述含甲烷的气体料流是流经管线或天然气分配线的天然气。在本专利技术方法中，移出优选为至多80%、特别优选为至多60%、并且特别为至多40%的所述含甲烷的气体料流作为子料流。可将已移出的子料流在使用等离子体处理之前进行储存(特别是临时储存)、分流和/或预处理。在本专利技术方法中，使用通过电学手段产生的等离子体处理已移出的子料流。表述“通过电学手段产生的等离子体”根据本专利技术是指通过电或电磁手段产生的气体放电。通过电学手段产生的等离子体可以是远离热平衡进行的辉光放电(高电子温度的非平衡等离子体)或接近热平衡的气体放电(准等温的等离子体)。用于等离子体产生的方法是本领域技术人员从 Rutscher/Deutsch: Plasmatechnik - Grundlagen undAnwendungen - Eine Einfiihrung[等离子体技术-基础和应用-导论]，许可版，CarlHanser Verlag, Munich, Vienna, VEB Fachbuchverlag Leipzig, 1984,第 L 2章“Erzeugungdes Plasmazustandes” [等离子态的产生],第46-58页中已知的。等离子体处理在理论上可在任何想要的压力下进行。对于该处理，可将移出的子料流中的压力降低。但优选地，该方法在仅略微不同于含甲烷的气体料流的压力的压力下实施，从而使得不需要复杂的压力适应或压缩以回复压力。优选地，通过介质阻挡放电(DBD)产生等离子体。用于在气体料流中产生介质阻挡放电的装置是本领域技术人员已知的，并且是市售可得的，例如用于从氧气产生臭氧。在甲烧中发生介质阻挡放电从而形成乙烧的过程描述于Beitr.Plasmaphys.23 (1983) 181-191中。使用通过介质阻挡放电产生的等离子体的处理优选在低于50巴、特别优选低于10巴、并且特别地低于1.2巴的压力下实施。介质阻挡放电可使用低频交流——例如使用网格频率(grid frequency)50Hz-操作。为了提高生产量，可在不大于IOOGHz的较高频率下实施操作。优选地，在约131取、90011取或2.46取的技术上常规的频率范围内实施操作。优选对介质阻挡放电的几本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于对含甲烷的气体料流改性的方法，其包括以下步骤：i)从含甲烷的气体料流中抽取子料流，ii)使用通过电学手段产生的等离子体处理所述子料流，从而产生经改性的气体组合物，其包含比所述含甲烷的气体料流更低含量的甲烷，和iii)使经改性的气体组合物返回所述含甲烷的气体料流中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.20 DE 102011077788.11.用于对含甲烷的气体料流改性的方法，其包括以下步骤: i)从含甲烷的气体料流中抽取子料流， ii)使用通过电学手段产生的等离子体处理所述子料流，从而产生经改性的气体组合物，其包含比所述含甲烷的气体料流更低含量的甲烷，和 iii)使经改性的气体组合物返回所述含甲烷的气体料流中。2.权利要求1的方法，其特征在于所述含甲烷的气体料流是天然气或生物气，并且优选是天然气。3.权利要求1或2的方法，其特征在于所述经改性的气体组合物具有比所述抽取的子料流更高含量的氢气和乙烷。4.前述权利要求中任一项的方法，其特征在于所述经改性的气体组合物包含比所移出的子料流更高含量的丙烷、乙烯和/或丙烯。5.前述权利要求中任一项的方法，其特征在于在使所述经改性的气体组合物返回之前向其中加入额外气体。6.权利要求5的方法，其特征在于所述额外气体包含氧气、氮气、二氧化碳、一氧化碳和/或氢气。7.权利要求5或6的方法，其特征在于所述额外气体包含空气。8.权利要求5或6的方法，其特征在于所述额外气体包含来自水电解的氢气。9.权利要求5或6的方法，其特征在于所述含甲烷的气体料...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·马尔科夫兹，J·E·朗，R·许特，
申请(专利权)人：赢创德固赛有限公司，
类型：
国别省市：