[发明专利]产生功的方法

说明书

技术领域

本发明涉及产生功的方法。具体地，本发明涉及由富含硫化氢的燃料物流产生功的方法。

背景技术

天然气由天然气贮层采收和通常在通过管线输送至能量生产设施之后燃烧以产生电能。由贮层采收的气体物流的组成影响由气体物流回收和产生电功的经济可行性。由不同贮层采收的气体物流可能具有明显不同的组成。例如，脱硫的非酸性气体含有大量的甲烷(通常大于90mol％)，和可能含有少量硫化氢和二氧化碳。脱硫的非酸性气体物流是产生电功最优选的气体物流，需要较少的用于调节和管路输送的处理。

酸性气含有大量的二氧化碳，例如大于5mol％CO₂，并且比脱硫的非酸性气略不理想，因为为了避免腐蚀管线在管线输送前必须花费能量来从气体物流中脱除CO₂。所述能量经常由燃烧已从中分离CO₂的一部分甲烷提供，这减少了提供给管线的天然气量。相对于脱硫的非酸性气体，因为CO₂没有热能值，气体物流中大量的CO₂也降低了气体物流的总能量值。

酸性气含有大量的硫化氢，例如至少5mol％，或至少10mol％，经常为至少30mol％，和有时大于50mol％、75mol％或甚至90mol％的H₂S。对于采收和生产天然气来说，由于必须从贮层气体物流中脱除硫化氢，气体物流中中等量的硫化氢使得气体物流不太理想。这需要气体物流的一部分能量来实施分离，这减少了可由气体物流捕集的总能量。因为由天然气中分离H₂S需要的能量对于待工业开发的贮层来说变得太大，气体物流中的大量硫化氢(例如至少30mol％的H₂S)阻止了气体物流贮层的开发和采收。

大约20世纪70年代前，含小到中等量硫化氢的气体物流中的硫化氢被火炬烧掉以允许采收天然气和相关的烃液体。火炬烧掉硫化氢导致二氧化硫排放到大气中，这在现在受到硫排放的限制。引入Claus法作为由含硫化氢的天然气物流中以元素硫分离和捕集H₂S的措施，同时捕集H₂S的一些热能值用于分离方法中。Claus法利用空气燃烧1/3的低于化学计量量的H₂S和使所得的二氧化硫与剩余的H₂S在催化剂的作用下反应以回收元素硫。燃烧部分硫化氢产生的热能通常用于从气体物流中分离硫化氢。

但Claus法只对含中等量硫化氢如至多30mol％H₂S的气体物流工业有效。正如图1中的图表所示，对于含有35mol％H₂S和少量二氧化碳和氮以及天然气液体和甲烷的天然气田来说，在与分离H₂S、CO₂和天然气液体相关的能量损失后，即使包括由Claus法提供的能量，可获得气体物流中天然气的小于50％的能量。这导致只有一半的物流可作为市场出售的气体来为气田开发、复杂的工艺操作和输送基础设施买单，这种成本经常太高以致于难以验证含硫天然气田的开发和生产。由含甚至更高浓度硫化氢的酸性气贮层生产天然气在工业上甚至更不理想，和当硫化氢的浓度为约65-70mol％和更高时，则必须应用比所产生天然气中存在的天然气更多的能量来生产天然气，否则不可能实现。

需要的是捕集含大量硫化氢的气体物流(例如含至少30mol％硫化氢的气体物流)的能量的方法。

发明内容

在一个方面，本发明涉及一种产生电功的方法，其中燃烧至少90vol％的含至少30mol％硫化氢的气体物流以产生包含在燃烧气体物流内的热功。所述燃烧气体物流包含二氧化硫。由所述燃烧气体物流的热功产生电功。

在另一方面，本发明涉及一种产生电功的方法，其中由地下地质地层中分离出含至少30mol％硫化氢的气体物流和使其燃烧以产生包含在含二氧化硫的燃烧气体物流内的热功。由所述燃烧气体物流的热功产生电功。

在一个实施方案中，从燃烧气体物流中捕集二氧化硫，和将其注入地下地质地层。

附图说明

图1的图表给出了应用现有技术的Claus法从含35vol％硫化氢的气体物流中捕集硫的方法的能量捕集效率。

图2图示了用于实施处理高硫化氢含量的原料气物流以产生电功的本发明方法的系统示意图。

图3图示了用于实施处理高硫化氢含量的原料气物流以产生电功的本发明方法的系统示意图，其中所述系统包括燃气透平和热回收蒸汽发生器。