[发明专利]用于对含甲烷的气体料流改性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于对含甲烷的气体料流改性的方法。

背景技术

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1MJ/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℃、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。

发明内容

鉴于现有技术，目前本发明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，通过本发明方法，应可将电能——特别是过量的可再生能源——通过合适的方法转化成可储存的形式

特别地，本发明的目的是寻找，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，本发明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。

此外，本发明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。

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。

本发明因此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子料流，