[发明专利]用于对用在燃气发动机中的天然气预处理的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于对用在燃气发动机中的天然气预处理的方法和设备以及经相应预处理的天然气及其应用。

背景技术

燃气发动机、例如柴油燃气发动机和燃气汽油发动机例如作为固定式设备的动力源以及在天然气汽车中越来越重要。柴油燃气发动机的结构和工作模式例如在DE 197 54 354 C1和DE 10 2005 050 435 A1中进行了详细的说明，因此在相关方面可以参考它们文本的全部内容。

所用天然气的气体特性对燃气发动机的工作方式、尤其是它的燃烧过程至关重要。天然气的主要成分为碳氢化合物“甲烷(CH₄)、乙烷(C₂H₆)、丙烷(C₃H₈)和丁烷(C₄H₁₀)”以及气体“二氧化碳(CO₂)和氮气(N₂)及可能的硫化氢(H₂S)”。在欧洲使用的天然气的甲烷值随着来源的不同通常在70到98之间。一般而言，燃烧过程中的爆震倾向随着甲烷值的变小而增加，其中纯甲烷的甲烷值为100，纯氢气的甲烷值则为0。当天然气中存在的成分丙烷和丁烷降低了抗爆性时，可通过惰性气体成分氮气和二氧化碳来提高抗爆性，从而天然气混合气的甲烷值甚至能超过100。

由于燃气的品质越来越差并且甲烷值也低于70，再加上现代燃气发动机的工作范围有限，因而需要改进燃气的品质，尤其是提高燃气的甲烷值。

发明内容

因此本发明的目的在于，提供用于对用在燃气发动机中的天然气进行预处理的改良方法和改良设备。

按本发明的第一观点，该技术问题通过具有权利要求1特征的、用于对天然气进行预处理的方法解决。

用于对用在燃气发动机中的天然气进行预处理的方法的特征在于，从已有的或输入的天然气混合气中分离出较高级烃，剩下的天然气混合气则作为气体燃料提供给燃气发动机。

通过从天然气混合气分离出较高级烃可以让剩余天然气混合气的甲烷值提高，从而使燃料品质鉴于其较高的抗爆性得到改进。借助该方法有利的是，甲烷值较低的天然气混合气也能用于运行范围有限的现代燃气发动机。甲烷值可例如根据E DIN 51624：2007-01来计算。

该方法同样适用于对用在燃气机发动机、例如具有或不具有预燃室点火、带有或不带有增压的柴油燃气发动机和燃气汽油发动机中的天然气进行预处理。燃气发动机例如可以用于固定式设备或天然气汽车。

此外，该方法原则上可用于任意的天然气混合气，即使对于甲烷值较低的天然气混合气而言也特别有利。要分离的较高级烃在此尤其指所有具有至少两个碳原子的烃，如乙烷、丙烷、丁烷等。根据本分离方法实施形式的不同，属于较高级烃的尤其指所有具有至少三个或更多碳原子的烃。较高级烃一般具有较高的沸点温度。因此优选从要预处理的天然气中分离出较高沸点的烃，剩余的天然气混合气则提供给燃气发动机作为燃料。

较高级烃例如可通过膜分离法和/或压力冷凝法从输入的天然气混合气中分离出来，但本发明并不局限于这两种分离工序。在本发明的一种方案中，较高级烃借助多级工序从输入的天然气混合气中分离出来，由此提高分离过程的效率。

在本发明的一种有利方案中，已分离出的较高级烃被液化，然后作为点火介质供给燃气发动机。因为较高级烃通常也具有较高的沸点，所以它们很容易被液化，且在液化后比例如气态甲烷更加易燃，由此可以例如降低点火装置的预热销温度。

按本发明的第二个观点，上述目的通过一种具有权利要求5特征的、用于对天然气进行预处理的设备解决。

按照本发明，用于对用在燃气发动机中的天然气进行预处理的设备设有用于从输入的天然气混合气中分离出较高级烃的分离装置以及用于接收作为燃气发动机燃料的剩余气体的装置。

使用该设备就能获得和使用上述方法一样的优点，因此不再对此作重复说明。

分离装置例如为了用于将较高级烃借助膜分离法和/或压力冷凝法从输入的天然气混合气中分离出来而构成。

此外，该设备优选具有用于将分离出来的较高级烃液化的装置并尤其优选具有用于接收已液化的作为燃气发动机点火介质的较高级烃的装置。

附图说明

下面结合附图通过对优选实施例的说明来更好地了解本发明上述及其它的技术问题、特征和优点。唯一的一幅附图是用于阐释本发明的示意性工序流程图。

具体实施方式