[發(fā)明專利]用于對用在燃氣發(fā)動機中的天然氣預(yù)處理的方法和設(shè)備

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910002901.3
• 申請日: 2009-01-12
• 公開（公告）號: CN101481635A
• 公開（公告）日: 2009-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: N·科尼格
• 申請（專利權(quán)）人: 曼柴油機歐洲股份公司
• 主分類號: C10L3/06
• 分類號: C10L3/06;F02M21/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 李永波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于對用在燃氣發(fā)動機中的天然氣預(yù)處理的方法和設(shè)備以及經(jīng)相應(yīng)預(yù)處理的天然氣及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

燃氣發(fā)動機、例如柴油燃氣發(fā)動機和燃氣汽油發(fā)動機例如作為固定式設(shè)備的動力源以及在天然氣汽車中越來越重要。柴油燃氣發(fā)動機的結(jié)構(gòu)和工作模式例如在DE?197?54?354?C1和DE?10?2005?050?435?A1中進行了詳細的說明，因此在相關(guān)方面可以參考它們文本的全部內(nèi)容。

所用天然氣的氣體特性對燃氣發(fā)動機的工作方式、尤其是它的燃燒過程至關(guān)重要。天然氣的主要成分為碳氫化合物“甲烷(CH₄)、乙烷(C₂H₆)、丙烷(C₃H₈)和丁烷(C₄H₁₀)”以及氣體“二氧化碳(CO₂)和氮氣(N₂)及可能的硫化氫(H₂S)”。在歐洲使用的天然氣的甲烷值隨著來源的不同通常在70到98之間。一般而言，燃燒過程中的爆震傾向隨著甲烷值的變小而增加，其中純甲烷的甲烷值為100，純氫氣的甲烷值則為0。當(dāng)天然氣中存在的成分丙烷和丁烷降低了抗爆性時，可通過惰性氣體成分氮氣和二氧化碳來提高抗爆性，從而天然氣混合氣的甲烷值甚至能超過100。

由于燃氣的品質(zhì)越來越差并且甲烷值也低于70，再加上現(xiàn)代燃氣發(fā)動機的工作范圍有限，因而需要改進燃氣的品質(zhì)，尤其是提高燃氣的甲烷值。

發(fā)明內(nèi)容

因此本發(fā)明的目的在于，提供用于對用在燃氣發(fā)動機中的天然氣進行預(yù)處理的改良方法和改良設(shè)備。

按本發(fā)明的第一觀點，該技術(shù)問題通過具有權(quán)利要求1特征的、用于對天然氣進行預(yù)處理的方法解決。

用于對用在燃氣發(fā)動機中的天然氣進行預(yù)處理的方法的特征在于，從已有的或輸入的天然氣混合氣中分離出較高級烴，剩下的天然氣混合氣則作為氣體燃料提供給燃氣發(fā)動機。

通過從天然氣混合氣分離出較高級烴可以讓剩余天然氣混合氣的甲烷值提高，從而使燃料品質(zhì)鑒于其較高的抗爆性得到改進。借助該方法有利的是，甲烷值較低的天然氣混合氣也能用于運行范圍有限的現(xiàn)代燃氣發(fā)動機。甲烷值可例如根據(jù)E?DIN?51624：2007-01來計算。

該方法同樣適用于對用在燃氣機發(fā)動機、例如具有或不具有預(yù)燃室點火、帶有或不帶有增壓的柴油燃氣發(fā)動機和燃氣汽油發(fā)動機中的天然氣進行預(yù)處理。燃氣發(fā)動機例如可以用于固定式設(shè)備或天然氣汽車。

此外，該方法原則上可用于任意的天然氣混合氣，即使對于甲烷值較低的天然氣混合氣而言也特別有利。要分離的較高級烴在此尤其指所有具有至少兩個碳原子的烴，如乙烷、丙烷、丁烷等。根據(jù)本分離方法實施形式的不同，屬于較高級烴的尤其指所有具有至少三個或更多碳原子的烴。較高級烴一般具有較高的沸點溫度。因此優(yōu)選從要預(yù)處理的天然氣中分離出較高沸點的烴，剩余的天然氣混合氣則提供給燃氣發(fā)動機作為燃料。

較高級烴例如可通過膜分離法和/或壓力冷凝法從輸入的天然氣混合氣中分離出來，但本發(fā)明并不局限于這兩種分離工序。在本發(fā)明的一種方案中，較高級烴借助多級工序從輸入的天然氣混合氣中分離出來，由此提高分離過程的效率。

在本發(fā)明的一種有利方案中，已分離出的較高級烴被液化，然后作為點火介質(zhì)供給燃氣發(fā)動機。因為較高級烴通常也具有較高的沸點，所以它們很容易被液化，且在液化后比例如氣態(tài)甲烷更加易燃，由此可以例如降低點火裝置的預(yù)熱銷溫度。

按本發(fā)明的第二個觀點，上述目的通過一種具有權(quán)利要求5特征的、用于對天然氣進行預(yù)處理的設(shè)備解決。

按照本發(fā)明，用于對用在燃氣發(fā)動機中的天然氣進行預(yù)處理的設(shè)備設(shè)有用于從輸入的天然氣混合氣中分離出較高級烴的分離裝置以及用于接收作為燃氣發(fā)動機燃料的剩余氣體的裝置。

使用該設(shè)備就能獲得和使用上述方法一樣的優(yōu)點，因此不再對此作重復(fù)說明。

分離裝置例如為了用于將較高級烴借助膜分離法和/或壓力冷凝法從輸入的天然氣混合氣中分離出來而構(gòu)成。

此外，該設(shè)備優(yōu)選具有用于將分離出來的較高級烴液化的裝置并尤其優(yōu)選具有用于接收已液化的作為燃氣發(fā)動機點火介質(zhì)的較高級烴的裝置。

附圖說明

下面結(jié)合附圖通過對優(yōu)選實施例的說明來更好地了解本發(fā)明上述及其它的技術(shù)問題、特征和優(yōu)點。唯一的一幅附圖是用于闡釋本發(fā)明的示意性工序流程圖。

具體實施方式