DE2112447A1 - Natural gas calorific value conditioning - by adding flue gas purified from nitrogen oxide and oxygen - Google Patents

Abstract

Required flue gas is prepd. by burning natural gas with air in boiler. Crude flue gas contg. N oxide, O2 and steam as contaminants is taken from boiler and catalytically burnt after adding sufficient natural gas, as reducing agents, whereby O2 is consumed and N2O4 is reduced to N2. Compression of flue gases to press of natural gas to be conditioned is effected in a 4-step piston-compression. Heat of compression is removed from flue gas between individual steps, in intermediate coolers. Before entering 4th step, flue gas passes through a drier e.g. with SiO2 gel.

Description

Verfahren zur Konditionierung von Erdgas Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konditionierung von Erdgas durch Zusatz von Inertgasen. Method for conditioning natural gas The invention relates to a Process for conditioning natural gas by adding inert gases.

In gewissen Fällen ist es notwendig, ein vorhandenes Erdgas auf einen niedrigeren Heizwert bzw. eine bestimmte Wobbe-Zahl einzustellen. Hierzu können dem Erdgas Inertgase beigemischt werden, die besonderen Reinheitsanforderungen genügen müssen. In certain cases it is necessary to use an existing natural gas to set a lower calorific value or a certain Wobbe number. You can do this Inert gases are added to the natural gas that meet special purity requirements have to.

Es ist möglich und naheliegend aber noch nicht durchgeführt, z.B. Stickstoff aus einer iuftzerlegungsanlage für diese Zumischung zu verwenden. Die Zumischung von Stickstoff aus einer Luftzerlegungsanlage stellt ein sehr teures Verfahren hinsichtlich der Investitions- und Betriebskosten dar, zumal dann, wenn der dabei gleichzeitig anfallende sauerstoff nicht anderweitig ansetzbar ist. It is possible and obvious but not yet carried out, e.g. To use nitrogen from an air separation plant for this admixture. the Admixing nitrogen from an air separation plant is a very expensive one Procedures with regard to investment and operating costs, especially if the oxygen produced at the same time cannot be applied otherwise.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu finden, bei dem das Inertgas auf einfache Weise erzeugt werden kann und die Nebenprodukte solcher Inertgaserzeugung wirtschaftlich gut ausnutzbar sind. The invention is based on the object of finding a method in which the inert gas can be generated in a simple manner and the by-products such inert gas generation are economically well exploitable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Inertgas gereinigtes Rauchgas verwendet wird. According to the invention, this object is achieved in that the inert gas purified flue gas is used.

Zur Erlangung von ungereinigtem Rauchgas wird nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung das ungereinigte Rauchgas z.B. einem mit Erdgas oder anderen bekannten Brennstoffen beheizten Dampfkessel entnommen. To obtain uncleaned flue gas, another Embodiment of the invention the uncleaned flue gas e.g. one with natural gas or other known fuels taken from heated steam boilers.

Zur Reinigung des Rauchgases werden nach ferneren Ausgestaltungen der Erfindung die im ungereinigten Rauchgas enthaltenen Stickoxid- und Sauerstoffbestandteile weitgehend in einem Reaktor'durch eine katalytische Reaktion beseitigt, wobei als Reduktionsmittel,vorzugsweise soviel Erdgas verwendet wird'wie zur vollständigen Beseitigung der Stickoxid- und Sauerstoffbestandteile notwendig ist und dieses Erdgas vor der katalytischen Reaktion dem Rauchgas zugesetzt wird. For cleaning the flue gas, according to further refinements of the invention, the nitrogen oxide and oxygen components contained in the unpurified flue gas largely eliminated in a reactor by a catalytic reaction, with as Reducing agent, preferably as much natural gas is used as to complete Elimination of the nitrogen oxide and oxygen components is necessary and this natural gas is added to the flue gas before the catalytic reaction.

Nach der Erfindung. erfolgt die Endtrocknung des Rauchgases bei einer mehrstufigen Verdichtung destRauchgases mittels eines z.B. vierstufigen Verdichters'zwischen zwei Verdichterstufen, vorzugsweise vor der letzten Verdichterstufe mit Hilfe einer bekannten Trocknungsanlage z.B. mit Silikagel. According to the invention. the final drying of the flue gas takes place at a multi-stage compression of the flue gas by means of a four-stage compressor, for example two compressor stages, preferably before the last compressor stage with the help of one well-known drying system e.g. with silica gel.

Soll das Verfahren energiemäßig autark durchgeführt werden, wird erfindungsgemäß bei Verwendung eines Uampfkessels für die Rauchgaserzeugung der in diesem Dampfkessel erzeugte Dampf zur Deckung der Energie für die Erdgas-Konditionieranlage-verwendet. If the process is to be carried out self-sufficiently in terms of energy according to the invention when using a steam boiler for the flue gas generation Steam generated in this steam boiler is used to cover the energy required for the natural gas conditioning system.

Ist für die Erdgasverdichtung eine besondere Energiequelle nicht vorhanden, so wird nach der Erfindung die im Dampfkessel erzeugte Dampfmenge so gewählt, daß sie auch zur Deckung eines zusätzlichen Energiebedarfs für eine Erdgasverdichtung ausreicht. Isn't a special energy source for natural gas compression present, according to the invention, that in the steam boiler generated Amount of steam chosen so that it also covers an additional energy requirement sufficient for natural gas compression.

Da das im Dampfkessel zu verbrennende Erdgas üblicherweise mit einem größeren Überdruck ansteht, wird nach der Erfindung ein Dampfkessel verwendet, der auf der Feuerungsseite mit Überdruck betrieben wird. Since the natural gas to be burned in the steam boiler is usually with a greater overpressure is present, a steam boiler is used according to the invention, the is operated with overpressure on the combustion side.

Ist die Erdgasverdichtung mit vorgesehen, wird das gereinigte Rauchgas dem Erdgas vor der gemeinsamen Verdichtung zugesetzt. If the natural gas compression is provided, the cleaned flue gas is added to the natural gas before the joint compression.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung die für das Verfahren wesentlichen Teile zur Reinigung und Trocknung von ungereinigtem Rauchgas und die Zusammenführung des gereinigten Rauchgases mit dem zu konditionierenden Erdgas in Verbindung mit einer mit Erdgas beheizten-Dampfkesselkraftanlage, bei der eine Kondensationsturbine einen Rauchgas-Kolbenverdichter antreibt. An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. The drawing shows in a schematic representation the parts essential for the process for cleaning and drying uncleaned Flue gas and the merging of the cleaned flue gas with that to be conditioned Natural gas in connection with a steam boiler power plant heated with natural gas which drives a condensing turbine of a flue gas piston compressor.

Durch Verbrennen von Erdgas mit Ituft in dem Dampfkessel 1 wird das für die Konditionierung benötigte Rauchgas hergestellt. By burning natural gas with Ituft in the steam boiler 1 that Flue gas required for conditioning is produced.

Das noch ungereinigte Rauchgas, das als unerwünschte Bestandteile Stickoxide, Sauerstoff und Wasserdampfenthält, wird dem Dampfkessel 1 bei ca. 350 bis 4ovo0 C entnommen und nach dem Zudosieren einer solchen Menge Erdgas, die zur vollständigen Beseitigung der Stickoxid- und Sauerstoffbestandteile notwendig ist, im Reaktor 2 katalytisch nachverbrannt, wobei also der restliche Sauerstoff verbraucht und die Stickoxide zu StickdDff reduziert werden. Das durch die Nachverbrennung im Reaktor 2 auf ca. 570 bis 6200 C erwärmte Rauchgas gibt einen Teil seiner Wärme in einem Speisewasservorwärmer 3 ab und wird in einem nachfolgenden Vorkühler 4 mit Kühlwasser weiter heruntergekühlt.The still uncleaned flue gas, which is an undesirable component Contains nitrogen oxides, oxygen and water vapor, the steam boiler 1 is at approx. 350 to 4ovo0 C removed and after metering in such an amount of natural gas that for complete elimination of nitrogen oxide and oxygen components is necessary, catalytically post-burned in reactor 2, so the remaining oxygen is consumed and the nitrogen oxides to StickdDff be reduced. That through the Afterburning in reactor 2 to about 570 to 6200 C heated flue gas gives a Part of its heat in a feedwater preheater 3 and is in a subsequent one Pre-cooler 4 is further cooled down with cooling water.

Um den Katalysator im Reaktor 2 vor einer unzulässigen Erwärmung zu schützen, ist es angebracht, den Brennstoff im Dampfkessel 1 mit einem möglichst geringen Luftüberschuß zu verbrennen. Weiterhin ist es notwendig, dem Rauchgas vor Eintritt in das Katalysatorbett eine solche Menge reduzierender Gase, hier vorzugsweise Erdgas, zuzusetzen, daß gegenüber der stöchiometrisohen Menge zur Reduktion des Sauerstoffs und der Stickoxide ein geringer Überschuß besteht. Die bei der katalytischen Verbrennung frei werdende Wärmemenge hängt im wesentlichen von der im Rauchgas enthaltenen Sauerstoffmenge ab, da der Anteil an Stickoxiden im Verhältnis zum Sauerstoff nur sehr klein ist.In order to prevent the catalyst in reactor 2 from being excessively heated protect, it is appropriate to the fuel in the steam boiler 1 with a possible to burn a small excess of air. It is also necessary to put the flue gas in front of it Such an amount of reducing gases enters the catalyst bed, preferably here Natural gas to add that compared to the stoichiometric amount to reduce the Oxygen and nitrogen oxides there is a slight excess. The one with the catalytic The amount of heat released during combustion depends essentially on the amount of heat contained in the flue gas Oxygen quantity from, since the proportion of nitrogen oxides in relation to the oxygen only is very small.

Die Verdichtung des Rauchgases auf den Druck des zu konditionierenden Erdgas erfolgt in einem vierstufigen Solbenverdichter So Zwischen den einzelnen Stufen wird dem Rauchgas in Zwischenkühlern 6 die Verdichtungswärme entzogen. Vor Eintritt in die vierte Stufe passiert das Rauchgas eine rocknungsanlage 7 bekannter Bauart z.B. mit Silikagel, womit die Reinigung des Rauchgases abgeschlossen ist;'denn zur Rauchgasreinigung gehört neben der' Entfernung der Stickoxide und des Sauerstoffs mittels Batalytischer Reaktion im Reaktor 2 auch die Beseitigung des Wasserdampfes durch Kondensation im Vorkühler 4 und in den-Zwischenkühlern 6«und durch anschließende Adsorption in der Trocknungsanlage 7. Der im Dampfkessel 1 erzeugte Dampf treibt eine Kondensations-Dampfturbine 8 an, die über ein Getriebe 9 mit dem Kolbenverdichter 5 verbunden ist. Der Turbinenabdampf wird in einem Kondensator 10 niedergeschlagen und als Kondensat mit einer Kesselspeisepumpe 11 über den Speisewasservorwärmer 3 wieder in den Dampfkessel 1 gedruckt.The compression of the flue gas to the pressure of that to be conditioned Natural gas takes place in a four-stage piston compressor so between the individual Steps, the heat of compression is withdrawn from the flue gas in intercoolers 6. before Entering the fourth stage, the flue gas passes a drying system 7 known Construction e.g. with silica gel, with which the cleaning of the flue gas is completed; 'because flue gas cleaning includes the removal of nitrogen oxides and oxygen by means of a catalytic reaction in reactor 2 also the elimination of the water vapor by condensation in the pre-cooler 4 and in the intermediate coolers 6 "and subsequent adsorption 7. The one generated in the steam boiler 1 in the drying system Steam drives a condensation steam turbine 8, which via a gear 9 with the Piston compressor 5 is connected. The turbine exhaust steam is in a condenser 10 precipitated and as condensate with a boiler feed pump 11 via the feed water preheater 3 printed again in the steam boiler 1.

Die mit der Erfindung ersielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Konditionierung von Erdgas als Inertgas gereinigtes Rauchgas eines Dampfkessels zugemischt wird, wobei die erzeugte Dampfmenge so gewählt werden kann, daß ihre Energie zur Erzeugung der notwendigen Antriebsenergie fur die Prozeß-StuSen zur Reinigung und Verdichtung des Rauchgases auf den Brdgasdruck ausreicht. Ist es erforderlich, an dieser Stelle der Erdgas leitung auch noch den Erdgasdruck zu erhöhen, so kann die Dampfkesselanlage gleich so ausgelegt werden, daß die Dampfmenge die notwendige zusätzliche Energie für eine Erdgasverdichtung aufbringt. Durch diese Kopplung zwischen der Verwendung des Rauchgases und dem erhaltenen Dampf ergibt stich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine sehr wirtschaftliche Lösung des Problems der Erdgaskonditionierung. The advantages obtained with the invention are in particular: that in the process of the invention for conditioning natural gas as an inert gas Purified flue gas from a steam boiler is added, the amount of steam generated can be chosen so that their energy to generate the necessary drive energy for the process steps for cleaning and compressing the flue gas to the combustion gas pressure sufficient. Is it necessary to also use the natural gas line at this point To increase natural gas pressure, the steam boiler system can be designed in such a way that that the amount of steam provides the additional energy required for natural gas compression brings up. This coupling between the use of the flue gas and the one obtained With the method according to the invention, steam is very economical Solving the problem of natural gas conditioning.

Claims (10)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Konditionierung von Erdgas durch Zusatz von Inertgasen, d a d u,r c h g e k e n n z e i c h n e t daß als Inertgas gereinigtes Rauchgas verwendet wird. 1. Process for conditioning natural gas by adding inert gases, d a d u, r c h e k e n n n n z e i c h n e t that flue gas purified as an inert gas is used. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d z d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das ungereinigte Rauchgas z.B. 2. The method of claim 1, d z d u r c h g e -k e n n z e i c n e t that the uncleaned flue gas e.g. einem mit Erdgas oder anderen bekannten Brenestoffen beheizten Dampfkessel (1) entnommen wird.a steam boiler heated with natural gas or other known fuels (1) is taken. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die im ungereinigten Rauchgas enthaltenen Stickoxid- und Sauerstoffbestandteile weitgehend in einem Reaktor (2) durch eine katalytische Reaktion beseizeigt werden. 3. The method according to claim 1 and 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the nitrogen oxide and oxygen components contained in the uncleaned flue gas largely be activated in a reactor (2) by a catalytic reaction. 4o Verfahren nach Anspruch 3, d a d ur c- h g e -k e n n z e i c h n e t , daß als Reddttlonsmittel vorzugsweise soviel Erdgas verwendet wird, wie zur vollständigen Beseitigung der Stickoxid- und Sauerstoffbestandteile notwendig ist und dieses Erdgas vor der katalytischen Reaktion dem Rauchgas zugesetzt wird. 4o method according to claim 3, d a d ur c h g e -k e n n z e i c H n e t that as much natural gas is preferably used as Reddttlonsmittel as necessary for the complete elimination of nitrogen oxide and oxygen components and this natural gas is added to the flue gas before the catalytic reaction. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Restwärme des ungereinigten Rauchgases und die Reaktionswärme z.B. in einen Speisewasservorwärmer (3) des Dampfkessels (1) weitestgehend abgegeben werden. 5. The method according to claim 1 to 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the residual heat of the unpurified flue gas and the heat of reaction E.g. in a feed water preheater (3) of the steam boiler (1) will. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Endtrocknung des Rauchgases bei einer mehrstufigen Verdichtung des Rauchgases mittels eines z.B. vierstufigen Verdichters (5) zwischen zwei Verdichterstufen, vorzugsweise vor der letzten Verdichterstufe mit Hilfe einer bekannten Trocknungsanlage (7) z.B. mit Silikagel erfolgt. 6. The method according to claim 1 to 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the final drying of the flue gas in a multi-stage compression of the flue gas by means of e.g. a four-stage compressor (5) between two compressor stages, preferably before the last compressor stage with the aid of a known drying system (7) is done e.g. with silica gel. 7. Verfahren nach Anspruch 2, 5 und 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bei Verwendung des Dampfkessels (1) für die Rauchgaserzeugung der in diesem Dampfkessel erzeugte Dampf zur Deckung der Energie für die Erdgas-Konditionieranlage verwendet wird. 7. The method according to claim 2, 5 and 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that when using the steam boiler (1) for the generation of flue gas the steam generated in this steam boiler to cover the energy for the natural gas conditioning system is used. 8. Verfahren nach Anspruch 2 und 5 bis 7,'d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die im Dampfkessel (1) erzeugte Dampfmenge so gewählt wird, daß sie auch zur Deckung eines zusätzlichen Energiebedarfs für eine Erdgasverdichtung ausreicht. 8. The method according to claim 2 and 5 to 7, 'd a d u r c h g e k e n It is noted that the amount of steam generated in the steam boiler (1) is selected in such a way that that they also cover an additional energy requirement for natural gas compression sufficient. 9. Verfahren nach einem der Ansprüchs 2, 5 bis 8, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Dampfkessel (1) verwendet wird, der auf der Feuerungsseite mit Überdruck betrieben wird. 9. The method according to any one of claims 2, 5 to 8, d a -d u r c h it is not noted that a steam boiler (1) is used which is based on the Firing side is operated with overpressure. 10. Verfahren nach Anspruch 8 und 9, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das gereinigte Rauchgas dem Erdgas vor der gemeinsamen Verdichtung zugesetzt wird. Leerseite 10. The method according to claim 8 and 9, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the cleaned flue gas is the natural gas before the common compression is added. Blank page