RU2782371C2

RU2782371C2 - Device and method for desulfurization of natural gas

Info

Publication number: RU2782371C2
Application number: RU2021100897A
Authority: RU
Inventors: Рольф ХУЭЛЛЕР
Original assignee: Кнауф Гипс Кг
Priority date: 2018-06-18
Filing date: 2019-06-06
Publication date: 2022-10-26

Abstract

FIELD: gas industry.

SUBSTANCE: invention relates to a device and a method for desulfurization of natural gas. The device for desulfurization of natural gas contains: a) a system for desulfurization of sour gas, in which, among desulfurized natural gas, hydrogen sulfide-containing acid gas is formed, b) a system for extraction from acid gas formed in the desulfurization system of elemental sulfur and hydrogen sulfide-containing residual gas as waste gas, and c) an installation for the production of electricity and gypsum of residual gas or acid gas, or of a mixture of acid gas and residual gas. At the same time, the device additionally contains c1) a device for generation of electricity, containing a furnace device for combustion of residual gas or acid gas, or the mixture of residual gas and acid gas, while energy released during combustion is at least partially used for generation of electricity, c2) a system for desulfurization of flue gases for desulfurization of sulfur oxide-containing waste gaseous combustion products released during combustion by the formation of gypsum, d) a gas pipeline system for supply of acid gas from the desulfurization system to the system (for extraction of elemental sulfur) and to the installation for the production of electricity and gypsum, as well as for supply of residual gas from the system for extraction of elemental sulfur to the installation for the production of electricity and gypsum. Moreover, d1) the gas pipeline system has a gas-distributing device, which, in the first position, supplies acid gas only to the system for extraction of elemental sulfur, in the second position, supplies acid gas only to the installation for the production of electricity and gypsum, and, in a distribution position, supplies the first part of acid gas to the system for extraction of elemental sulfur, and the second part of acid gas – to the installation for the production of electricity and gypsum.

EFFECT: reduction in amount of sulfur formed during desulfurization of natural gas.

15 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к устройству и способу обессеривания природного газа.The invention relates to a device and method for the desulfurization of natural gas.

После добычи необработанного природного газа его сначала необходимо обработать, прежде чем его можно будет транспортировать на большие расстояния, например, по трубопроводам, и, наконец, использовать для получения энергии для потребителей. Добытый необработанный природный газ содержит сероводород, поэтому его также называют высокосернистым газом. Центральным этапом обработки природного газа является обессеривание путем удаления сероводорода из высокосернистого газа, например с использованием аминовой очистки. В то время как поток природного газа, очищенный от серы, поступает на дальнейшую переработку, поток сероводородсодержащего отходящего газа, называемого кислым газом, поступает в устройство для извлечения серы, например, в соответствии с процессом Клауса. Устройство для извлечения серы производит элементарную серу для использования в качестве сырья.Once raw natural gas is extracted, it must first be processed before it can be transported over long distances, such as through pipelines, and finally used to generate energy for consumers. Produced raw natural gas contains hydrogen sulfide, which is why it is also called sour gas. The central step in the processing of natural gas is desulfurization by removing hydrogen sulfide from sour gas, for example using amine scrubbing. While the desulfurized natural gas stream is sent for further processing, the hydrogen sulfide-containing off-gas stream, referred to as acid gas, enters a sulfur recovery device, for example, according to the Claus process. The sulfur recovery unit produces elemental sulfur for use as a feedstock.

Вместе с тем, в мире имеются большие объемы серы, полученной таким способом или аналогичным способом, и поэтому трудно найти применение элементарной сере, полученной посредством обессеривания.However, there are large volumes of sulfur obtained in this way or in a similar way in the world, and therefore it is difficult to find a use for elemental sulfur obtained by desulfurization.

Настоящее изобретение имеет целью предложить устройство и способ, снижающие количество серы, образующейся во время обессеривания природного газа, и позволяющие получить дополнительные продукты в дополнение к элементарной сере или в качестве альтернативы ей.The present invention aims to provide a device and method that reduces the amount of sulfur produced during the desulfurization of natural gas, and allows you to obtain additional products in addition to elemental sulfur or as an alternative to it.

Эта задача решена благодаря созданию устройства, характеризующегося признаками п. 1 формулы изобретения, и способа, характеризующегося признаками п. 8 формулы изобретения. Преимущественные варианты и модификации представлены в каждом из зависимых пунктов формулы изобретения.This problem is solved thanks to the creation of a device characterized by the features of paragraph 1 of the claims, and a method characterized by the features of paragraph 8 of the claims. Advantageous variations and modifications are presented in each of the dependent claims.

Изобретение предлагает устройство для обессеривания природного газа, содержащее:The invention provides a natural gas desulfurization device comprising:

a) систему обессеривания высокосернистого газа, в которой, помимо обессеренного природного газа, образуется сероводородсодержащий кислый газ,a) a sour gas desulphurisation system which, in addition to sweet natural gas, produces hydrogen sulfide acid gas,

b) систему извлечения из кислого газа, образованного в системе обессеривания, элементарной серы и сероводородсодержащего остаточного газа, в качестве отходящего газа,b) a system for recovering elemental sulfur and hydrogen sulfide tail gas from the acid gas generated in the desulfurization system as off-gas,

c) установку для производства электроэнергии и гипса из остаточного газа или кислого газа или из смеси кислого газа и остаточного газа,c) plant for the production of electricity and gypsum from residual gas or acid gas or from a mixture of acid gas and residual gas,

d) газопроводную систему для подачи кислого газа из системы обессеривания в систему извлечения элементарной серы и в установку для производства электроэнергии и гипса, а также для подачи остаточного газа из системы извлечения элементарной серы в установку для производства электроэнергии и гипса, причемd) a gas pipeline system for supplying acid gas from the desulfurization system to the elemental sulfur recovery system and to the power and gypsum plant, and to supply tail gas from the elemental sulfur recovery system to the power and gypsum plant, wherein

d1) газопроводная система имеет газораспределительное устройство, которое в первом положении подает кислый газ исключительно в систему извлечения элементарной серы, во втором положении подает кислый газ исключительно в установку для производства электроэнергии и гипса, а в распределительном положении подает первую часть кислого газа в систему извлечения элементарной серы, а вторую часть кислого газа в установку для производства электроэнергии и гипса.d1) the gas pipeline system has a gas distribution device which in the first position supplies the acid gas exclusively to the elemental sulfur recovery system, in the second position supplies the acid gas exclusively to the power generation and gypsum plant, and in the distribution position supplies the first part of the acid gas to the elemental sulfur recovery system sulfur, and the second part of the acid gas in the installation for the production of electricity and gypsum.

Согласно изобретению установка для производства электроэнергии и гипса содержит:According to the invention, the installation for the production of electricity and gypsum contains:

с1) устройство для выработки электроэнергии, содержащее топочное устройство для сжигания остаточного газа или кислого газа или смеси остаточного газа и кислого газа; при этом энергия, выделяемая при сжигании, по меньшей мере частично используется для выработки электроэнергии, иc1) a device for generating electricity, containing a combustion device for burning tail gas or acid gas or a mixture of tail gas and acid gas; wherein the energy released during combustion is at least partially used to generate electricity, and

с2) систему обессеривания топочных газов для обессеривания содержащих оксид серы отходящих газообразных продуктов сгорания, выделяющихся при сжигании, путем образования гипса.c2) a flue gas desulfurization system for desulfurizing the sulfur oxide-containing flue gaseous combustion products released during combustion by forming gypsum.

В системе обессеривания природный газ обессеривают, например, с использованием аминового скруббера. Система извлечения элементарной серы из кислого газа системы обессеривания работает, например, с использованием процесса Клауса.In the desulfurization system, natural gas is desulfurized, for example using an amine scrubber. The system for recovering elemental sulfur from the acid gas of the desulfurization system operates, for example, using the Claus process.

Газораспределительное устройство может быть спроектировано таким образом, чтобы в распределительном положении оно обеспечивала возможность регулирования количества кислого газа, которое подается в качестве первой части кислого газа в систему для извлечения элементарной серы, и количества кислого газа, которое подается в качестве второй части кислого газа в установку для производства электроэнергии и гипса. Иными словами, соотношение между первой частью и второй частью кислого газа можно регулировать с использованием газораспределительного устройства в распределительном положении.The gas distribution device may be designed such that, in the distribution position, it provides the ability to control the amount of acid gas that is supplied as the first part of the acid gas to the elemental sulfur recovery system, and the amount of acid gas that is supplied as the second part of the acid gas to the plant. for the production of electricity and gypsum. In other words, the ratio between the first part and the second part of the acid gas can be adjusted using the gas distribution device in the distribution position.

Преимущества изобретения заключаются, в частности, в том, что содержание оксида серы в очищенном отходящем газе после обессеривания топочного газа дополнительно снижается благодаря предшествующей комбинации из процесса извлечения элементарной серы и процесса выработки электроэнергии посредством сжигания газа и таким образом, оказывается ниже, чем в остаточном газе. Кроме того, при реализации двух указанных вспомогательных способов извлечения серы и сжигания для выработки электроэнергии для оптимизации условий каждого может осуществляться регулирование соотношения смеси между остаточным газом и второй частью кислого газа, в частности, с предпочтительным содержанием сероводорода. Дополнительным преимуществом является прекращение выхода неиспользованных сероводородсодержащих газов, т.к. их энергия используется для выработки электроэнергии.The advantages of the invention lie in particular in that the content of sulfur oxide in the purified off-gas after desulfurization of the flue gas is further reduced by the previous combination of the elemental sulfur recovery process and the power generation process by gas combustion and is thus lower than in the tail gas . In addition, when implementing these two auxiliary methods of sulfur recovery and combustion for power generation, to optimize the conditions of each, the mixture ratio between the tail gas and the second part of the acid gas can be controlled, in particular, with a preferred content of hydrogen sulfide. An additional advantage is the termination of the release of unused hydrogen sulfide gases, because. their energy is used to generate electricity.

Еще одно важное преимущество состоит в том, что количество производимой элементарной серы снижается, поскольку серу теперь также накапливают в форме гипса. По сравнению с элементарной серой существует высокая потребность в гипсе для самых разных гипсовых изделий.Another important advantage is that the amount of elemental sulfur produced is reduced because sulfur is now also stored in the form of gypsum. Compared to elemental sulfur, there is a high demand for gypsum for a wide variety of gypsum products.

Температура горения в топочном устройстве предпочтительно составляет не менее 1000°С. Это имеет то преимущество, что при таких высоких температурах горения даже вредные сопутствующие вещества, такие как монооксид углерода, бензол и другие соединения серы, полностью сгорают с оборазованием диоксида углерода, оксида серы и воды и, таким образом, либо вовсе не присутствуют в отходящих топочных газах либо присутствуют в значительно уменьшенном количестве.The combustion temperature in the combustion device is preferably at least 1000°C. This has the advantage that at such high combustion temperatures, even harmful by-products, such as carbon monoxide, benzene and other sulfur compounds, are completely burned to form carbon dioxide, sulfur oxide and water and are thus either not present at all in the waste flue. gases or are present in a significantly reduced amount.

Согласно еще одному варианту реализации изобретения, топочное устройство устройства для выработки электроэнергии содержит парогенератор или представляет собой парогенератор, который является частью термодинамического контура паросилового процесса, который, в свою очередь, содержит паровую турбину, установленную за парогенератором, и конденсатор, установленный за паровой турбиной. Для выработки электроэнергии служит генератор, приводимый в действие паровой турбиной. В этом случае энергия, выделяемая при сжигании в топочном устройстве, по меньшей мере частично используется для выработки электроэнергии в том смысле, что высвобождаемая энергия первоначально по меньшей мере частично используется в парогенераторе для производства пара, а затем произведенный пар по меньшей мере частично поступает в паровую турбину, которая приводит в действие генератор для выработки электроэнергии. Пар также может быть по меньшей мере частично отведен и подан для использования в качестве источника тепла, например для нагрева или отопления.According to another embodiment of the invention, the combustion device of the device for generating electricity contains a steam generator or is a steam generator that is part of the thermodynamic circuit of the steam power process, which, in turn, contains a steam turbine installed after the steam generator and a condenser installed after the steam turbine. A generator driven by a steam turbine is used to generate electricity. In this case, the energy released during combustion in the combustion device is at least partially used to generate electricity, in the sense that the released energy is initially at least partially used in the steam generator to produce steam, and then the generated steam is at least partially transferred to the steam room. a turbine that drives a generator to generate electricity. The steam may also be at least partially withdrawn and supplied for use as a heat source, for example for heating or heating.

Альтернативно или дополнительно устройство для выработки электроэнергии может также содержать газовую турбину и/или газовый двигатель. В этом случае для выработки электроэнергии служит генератор, приводимый в действие газовой турбиной и/или газовым двигателем.Alternatively or additionally, the power generation device may also comprise a gas turbine and/or a gas engine. In this case, a generator driven by a gas turbine and/or a gas engine serves to generate electricity.

Согласно еще одному варианту реализации изобретения предусмотрены:According to another embodiment of the invention, there are:

- измерительный прибор для выявления состава и/или теплотворной способности газа перед сжиганием в топочном устройстве (остаточного газа или кислого газа или смеси остаточного газа и кислого газа),- a measuring device for determining the composition and / or calorific value of the gas before combustion in the combustion device (residual gas or acid gas or a mixture of residual gas and acid gas),

- анализирующий аппарат для сравнения указанного выявленного состава с заданным составом или заданным диапазоном состава и/или для сравнения указанной выявленной теплотворной способности с заданной теплотворной способностью или заданным диапазоном теплотворной способности, и- an analyzing apparatus for comparing said detected composition with a given composition or a given composition range and/or for comparing said detected calorific value with a given calorific value or given calorific value range, and

- управляющее устройство и подающее устройство для подачи природного газа, при этом когда анализирующий аппарат выявляет отклонение от заданного состава и/или заданного диапазона состава или заданной теплотворной способности и/или заданного диапазона теплотворной способности, управляющее устройство устанавливает дополнительную долю природного газа, необходимую для корректировки, и перед сжиганием добавляет ее к газу через подающее устройство.- a control device and a supply device for supplying natural gas, while when the analyzing device detects a deviation from the specified composition and / or the specified composition range or the specified calorific value and / or the specified calorific value range, the control device sets an additional proportion of natural gas necessary for correction , and before burning it adds it to the gas through the supply device.

Это гарантирует, что состав сжигаемых газов является наиболее оптимальным для предполагаемого сжигания. В качестве альтернативы или дополнительно можно регулировать соотношение между остаточным газом и второй частью кислого газа, в частности, для того, чтобы адаптировать содержание сероводорода в газе, подаваемом в топочное устройство, например, с использованием газораспределительного устройства.This ensures that the composition of the combusted gases is the most optimal for the intended combustion. Alternatively or additionally, the ratio between tail gas and the second part of the acid gas can be adjusted, in particular in order to adapt the hydrogen sulfide content of the gas fed to the combustion device, for example using a gas distribution device.

Например, заданный состав или заданный диапазон состава может включать следующие доли в мольных процентах:For example, a given composition or a given composition range may include the following mole percentages:

Сероводород: от 3% до 70%, в частности от 40% до 60%, предпочтительно приблизительно 50%, и/илиHydrogen sulfide: 3% to 70%, in particular 40% to 60%, preferably about 50%, and/or

Диоксид углерода: от 10% до 90%, в частности от 40% до 60%, предпочтительно приблизительно 50%.Carbon dioxide: 10% to 90%, in particular 40% to 60%, preferably about 50%.

Альтернативно или дополнительно заданная теплотворная способность или заданный диапазон теплотворной способности может составлять от 9 до 30 МДж/м³ (при стандартных условиях), в частности от 15 до 25 МДж/м³ (при стандартных условиях), предпочтительно приблизительно 20 МДж/м³ (при стандартных условиях).Alternatively or additionally, the target calorific value or target range of calorific value can be from 9 to 30 MJ/m ³ (at standard conditions), in particular from 15 to 25 MJ/m ³ (at standard conditions), preferably about 20 MJ/m ³ (under standard conditions).

Ввиду того, что отходящие газообразные продукты сгорания имеют очень высокое содержание оксида серы (в особенности, диоксида серы и триоксида серы) по сравнению с обычными отходящими газообразными продуктами сгорания, может быть целесообразно создать многоступенчатую систему обессеривания топочных газов, предпочтительно содержащую реактор с неподвижным слоем для отделения триоксида серы и золоуловитель (мокрый золоуловитель) для отделения диоксида серы.In view of the fact that flue gaseous products have a very high content of sulfur oxide (especially sulfur dioxide and sulfur trioxide) compared to conventional flue gaseous products, it may be advantageous to provide a multi-stage flue gas desulfurization system, preferably comprising a fixed bed reactor for sulfur trioxide separation and an ash catcher (wet ash catcher) for separating sulfur dioxide.

Например, в многоступенчатой системе обессеривания топочных газов на одном этапе способа, предпочтительно на первом этапе способа, в реакторе с неподвижным слоем может быть выделен триоксид серы. На другом этапе способа в мокром золоуловителе может быть выделен диоксид серы. В реакторе с неподвижным слоем может использоваться известняк, например, имеющий размер зерна 4/6 мм. Например, для мокрой промывки может использоваться порошок известняка, имеющий следующий размер зерна: 90% ниже 0,063 мм.For example, in a multi-stage flue gas desulfurization system, sulfur trioxide can be separated in one process step, preferably the first process step, in a fixed bed reactor. In another process step, sulfur dioxide may be separated from the wet ash collector. The fixed bed reactor may use limestone, for example having a grain size of 4/6 mm. For example, limestone powder having a grain size of 90% below 0.063 mm can be used for wet washing.

Существенным преимуществом этой многоступенчатой системы обессеривания топочных газов является отделение триоксида серы. Через один только мокрый золоуловитель триоксид серы будет проходить практически без изменений, то есть без реактора с неподвижным слоем на одном из этапов способа триоксид серы достиг бы дымохода и образовал бы аэрозоль на выходе из дымовой трубы. В особенности в случае сжигания сероводородсодержащих отходящих газов в результате обессеривания высокосернистого газа в соответствии с изобретением, доля триоксида серы является относительно высокой, и поэтому многоступенчатая система обессеривания топочных газов, содержащая реактор с неподвижным слоем для отделения триоксида серы, имеет особое значение.A significant advantage of this multi-stage flue gas desulfurization system is the separation of sulfur trioxide. Through the wet ash collector alone, sulfur trioxide will pass almost unchanged, i.e. without a fixed bed reactor, in one of the process steps, sulfur trioxide would reach the chimney and form an aerosol at the outlet of the chimney. Particularly in the case of combustion of hydrogen sulfide-containing flue gases from the desulfurization of sour gas according to the invention, the proportion of sulfur trioxide is relatively high, and therefore a multi-stage flue gas desulfurization system comprising a fixed bed reactor for separating sulfur trioxide is of particular importance.

Используя устройство согласно изобретению, можно выделить из кислого газа более 99,9% оксидов серы или оставшаяся доля оксидов серы составляет менее 100 мг/м³ (при стандартных условиях).Using the device according to the invention, more than 99.9% of sulfur oxides can be separated from acid gas, or the remaining proportion of sulfur oxides is less than 100 mg/m ³ (under standard conditions).

Согласно еще одному варианту реализации изобретения, установка для производства электроэнергии и гипса содержит гипсовый цех, в котором гипс, полученный в процессе обессеривания топочных газов, используется для производства гипсовых изделий, в частности гипсокартонных панелей и/или готовых гипсовых штукатурных смесей.According to another embodiment of the invention, the installation for the production of electricity and gypsum contains a gypsum plant, in which gypsum obtained in the process of flue gas desulfurization is used for the production of gypsum products, in particular gypsum boards and/or ready-made gypsum plaster mixtures.

Вышеуказанный гипсовый цех может быть организован таким образом, что он полностью или частично удовлетворяет свои потребности в электроэнергии от устройства для выработки электроэнергии. Гипсовый цех может также быть организован таким образом, что он полностью или частично удовлетворяет свои потребности в тепле от газообразных продуктов сгорания, образующихся при сжигании газов в топочном устройстве и/или в процессе выработки электроэнергии, в частности в термодинамическом контуре паросилового процесса. Если предполагается полностью или частично удовлетворять потребности в тепле с использованием паросилового процесса, это может быть сделано путем подачи пара непосредственно в гипсовый цех для отопления или нагрева целей посредством отвода. Например, пар может быть использован для подачи тепла в сушильное и/или обжиговое устройство гипсового цеха. Существенное преимущество здесь в том, что таким образом можно избежать выбросов углекислого газа в окружающую среду.The above gypsum plant can be organized in such a way that it fully or partially satisfies its needs for electricity from the device for generating electricity. The gypsum plant can also be organized in such a way that it fully or partially satisfies its heat requirements from the gaseous products of combustion formed during the combustion of gases in the combustion device and/or during the power generation process, in particular in the thermodynamic circuit of the steam power process. If it is intended to meet all or part of the heat demand using a steam power process, this can be done by supplying steam directly to the gypsum plant for heating or heating targets by extraction. For example, steam can be used to supply heat to a dryer and/or calciner in a gypsum plant. The significant advantage here is that carbon dioxide emissions to the environment can be avoided in this way.

Способ обессеривания природного газа по настоящему изобретению использует устройство в соответствии с настоящим изобретением и включает следующие этапы:The natural gas desulfurization process of the present invention uses the apparatus of the present invention and includes the following steps:

а) обеспечение наличия природного газа в виде сероводородсодержащего высокосернистого газа;a) ensuring the availability of natural gas in the form of hydrogen sulfide-containing sour gas;

б) обессеривание высокосернистого газа с использованием системы обессеривания, в которой, в дополнение к обессеренному природному газу, образуется сероводородсодержащий кислый газ;b) desulfurization of sour gas using a desulfurization system in which, in addition to desulfurized natural gas, hydrogen sulfide-containing acid gas is produced;

c) установку газораспределительного устройства газопроводной системы в первое положение или во второе положение или в распределительное положение, при этом в первом положении кислый газ подают исключительно в систему для извлечения элементарной серы, во втором положении кислый газ подают исключительно в установку для производства электроэнергии и гипса, а в распределительном положении первую часть кислого газа подают в систему для извлечения элементарной серы, а вторую часть кислого газа подают в установку для производства электроэнергии и гипса;c) setting the gas distribution device of the gas pipeline system to the first position or to the second position or to the distribution position, while in the first position the acid gas is supplied exclusively to the elemental sulfur recovery system, in the second position the acid gas is supplied exclusively to the plant for the production of electricity and gypsum, and in the distribution position, the first part of the acid gas is fed into the elemental sulfur recovery system, and the second part of the acid gas is fed into the plant for the production of electricity and gypsum;

d) производство электроэнергии и гипса из остаточного газа или кислого газа или из смеси кислого газа и остаточного газа с использованием установки для производства электроэнергии и гипса,d) production of electricity and gypsum from tail gas or acid gas or from a mixture of acid gas and tail gas using a plant for the production of electricity and gypsum,

d1) причем остаточный газ или кислый газ или смесь остаточного газа и кислого газа подают в топочное устройство устройства для выработки электроэнергии и сжигают там, энергию, выделяемую при сжигании, по меньшей мере частично используют для выработки электроэнергии,d1) wherein the tail gas or acid gas or a mixture of tail gas and acid gas is fed into the combustion unit of the power generation device and burned there, the energy released during combustion is at least partially used for power generation,

d2) содержащие оксид серы отходящие газообразные продукты сгорания, полученные при сжигании, поступают на обессеривание топочных газов с использованием системы обессеривания топочных газов, аd2) sulfur oxide-containing flue gaseous products of combustion obtained during combustion are fed to flue gas desulfurization using a flue gas desulphurization system, and

d3) при обессеривании топочных газов образуется гипс.d3) gypsum is formed during flue gas desulfurization.

Преимущества способа согласно изобретению проистекают из преимуществ устройства согласно изобретению, описанного выше.The advantages of the method according to the invention result from the advantages of the device according to the invention described above.

Сжигание на этапе d1) предпочтительно происходит при температуре сгорания по меньшей мере 1000°С.The combustion in step d1) preferably takes place at a combustion temperature of at least 1000°C.

Дополнительный вариант способа основан на устройстве, в котором топочное устройство для выработки электроэнергии содержит парогенератор или представляет собой парогенератор, который является частью термодинамического контура паросилового процесса, который, в свою очередь, содержит паровую турбину, установленную за парогенератором, и конденсатор, установленный за паровой турбиной. В этом способе энергия, выделенная при сжигании, по меньшей мере частично используется для выработки электроэнергии. Более конкретно, выделенную энергию первоначально по меньшей мере частично используют в парогенераторе для производства пара, а затем произведенный пар по меньшей мере частично поступает в паровую турбину, которая приводит в действие генератор для выработки электроэнергии. Пар также может быть по меньшей мере частично отведен и подан для использования в качестве источника тепла, например для нагрева или отопления.An additional variant of the method is based on a device in which the combustion device for generating electricity contains a steam generator or is a steam generator that is part of the thermodynamic circuit of a steam power process, which, in turn, contains a steam turbine installed after the steam generator and a condenser installed after the steam turbine . In this method, the energy released during combustion is at least partially used to generate electricity. More specifically, the extracted energy is initially at least partially used in a steam generator to produce steam, and then the generated steam is at least partially fed to a steam turbine which drives a generator to generate electricity. The steam may also be at least partially withdrawn and supplied for use as a heat source, for example for heating or heating.

Если устройство для выработки электроэнергии установки содержит газовую турбину и/или газовый двигатель, для выработки электроэнергии в соответствии со способом служит генератор, приводимый в действие газовой турбиной и/или газовым двигателем.If the power generation device of the plant comprises a gas turbine and/or a gas engine, a generator driven by the gas turbine and/or gas engine serves to generate electricity in accordance with the method.

Согласно еще одному варианту реализации способа, перед сжиганием в топочном устройстве выявляют состав или теплотворную способность газа (остаточного газа или кислого газа или смеси остаточного газа и кислого газа), подаваемого в устройство для выработки электроэнергии на этапе d1). Выявленный состав сравнивают с заданным составом или заданным диапазоном состава и/или выявленную теплотворную способность сравнивают с заданной теплотворной способностью или с заданным диапазоном теплотворной способности. При наличии отклонения от заданного состава и/или заданного диапазона состава или заданной теплотворной способности и/или заданного диапазона теплотворной способности устанавливают дополнительную долю природного газа, необходимую для корректировки, и перед сжиганием добавляют ее к газу.According to another embodiment of the method, before burning in the combustion device, the composition or calorific value of the gas (tail gas or acid gas or mixture of tail gas and acid gas) supplied to the device for generating electricity in step d1) is detected. The detected composition is compared to a target composition or a target composition range and/or the detected calorific value is compared to a target calorific value or a target calorific value range. If there is a deviation from the specified composition and/or the specified composition range or the specified calorific value and/or the specified calorific value range, an additional proportion of natural gas necessary for correction is set and added to the gas before combustion.

Ввиду того, что отходящие газообразные продукты сгорания имеют очень высокое содержание оксида серы (в особенности, диоксида серы и триоксида серы) по сравнению с обычными отходящими газообразными продуктами сгорания, может быть целесообразно создать многоступенчатую систему обессеривания топочных газов, предпочтительно содержащую реактор с неподвижным слоем для отделения триоксида серы и золоуловитель (мокрый золоуловитель) для отделения диоксида серы. Примеры и пояснения, касающиеся системы обессеривания топочных газов как устройства, в равной степени относятся и к способу.In view of the fact that flue gaseous products have a very high content of sulfur oxide (especially sulfur dioxide and sulfur trioxide) compared to conventional flue gaseous products, it may be advantageous to provide a multi-stage flue gas desulfurization system, preferably comprising a fixed bed reactor for sulfur trioxide separation and an ash catcher (wet ash catcher) for separating sulfur dioxide. The examples and explanations regarding the flue gas desulfurization system as a device apply equally to the method.

Согласно еще одному варианту реализации способа, гипс, произведенный в процессе обессеривания топочных газов, подают в гипсовый цех с целью получения гипсовых изделий, в частности, гипсокартонных панелей и/или готовых гипсовых штукатурных смесей.According to another embodiment of the method, the gypsum produced in the process of flue gas desulfurization is fed into the gypsum plant in order to obtain gypsum products, in particular gypsum boards and/or ready-made gypsum plaster mixtures.

Вышеуказанный гипсовый цех может быть полностью или частично обеспечен электроэнергией за счет электричества, произведенного на этапе d1). Гипсовый цех может также полностью или частично удовлетворять свои потребности в тепле от газообразных продуктов сгорания, образующихся при сжигании на этапе d1) и/или при выработке электроэнергии, в частности в термодинамическом контуре паросилового процесса.The above gypsum plant can be fully or partially supplied with electricity from the electricity generated in step d1). The gypsum plant can also fully or partially meet its heat requirements from the combustion gases generated during combustion in step d1) and/or from power generation, in particular in the thermodynamic circuit of the steam power process.

Если предполагаются полностью или частично удовлетворять потребности в тепле из паросилового процесса, пар может быть отведен и подан в гипсовый цех для нагрева или отопления. Например, пар может быть использован для подачи тепла в сушильное и/или обжиговое устройство гипсового цеха. Существенное преимущество здесь в том, что таким образом можно избежать выбросов углекислого газа в окружающую среду.If it is intended to meet all or part of the heat demand from the steam-powered process, the steam can be removed and supplied to the gypsum plant for heating or heating. For example, steam can be used to supply heat to a dryer and/or calciner in a gypsum plant. The significant advantage here is that carbon dioxide emissions to the environment can be avoided in this way.

Изобретение, его признаки и преимущества, более подробно пояснено ниже на основе описания вариантов его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:The invention, its features and advantages, are explained in more detail below based on the description of embodiments with reference to the accompanying drawings, in which:

На фиг.1 показан вариант устройства для обессеривания природного газа согласно изобретению.Figure 1 shows a variant of the device for desulfurization of natural gas according to the invention.

На фиг.2 показан первый вариант установки для производства электроэнергии и гипса.Figure 2 shows the first version of the installation for the production of electricity and gypsum.

На фиг.3 показан второй вариант установки для производства электроэнергии и гипса.Figure 3 shows the second version of the installation for the production of electricity and gypsum.

На фиг.4 показан третий вариант установки для производства электроэнергии и гипса.Figure 4 shows a third version of the installation for the production of electricity and gypsum.

Соответствующие части и компоненты обозначены на чертежах одинаковыми номерами позиции.Corresponding parts and components are designated in the drawings by the same reference numbers.

На фиг.1 показан вариант осуществления устройства 100 для обессеривания природного газа согласно изобретению. Этот чертеж также иллюстрирует способ обессеривания природного газа согласно изобретению.Figure 1 shows an embodiment of a device 100 for desulfurizing natural gas according to the invention. This drawing also illustrates the natural gas desulfurization process according to the invention.

Устройство 100 содержит систему 102 обессеривания, в которую поступает добытый природный газ (необработанный газ) в виде сероводородсодержащего высокосернистого газа 101. Например, в системе 102 происходит аминовая очистка. Во время обессеривания высокосернистого газа 101 в системе 102 обессеривания образуются обессеренный природный газ 103 и сероводородсодержащий кислый газ 104. После дальнейшей обработки обессеренный природный газ 103 при необходимости может быть доставлен потребителям.The apparatus 100 includes a desulfurization system 102 that receives produced natural gas (raw gas) as a hydrogen sulfide-containing sour gas 101. For example, amine treatment occurs in system 102. During the desulfurization of the sour gas 101 in the desulfurization system 102, sweet natural gas 103 and hydrogen sulfide-containing acid gas 104 are produced. After further processing, sweet natural gas 103 can be delivered to consumers if necessary.

Устройство 100 дополнительно содержит систему 106 для извлечения элементарной серы 107, например, систему Клауса для проведения процесса Клауса. Кислый газ 104 может подаваться из системы 102 обессеривания в систему 106 через газопроводную систему 105, как более подробно описано ниже. Во время извлечения элементарной серы 107 в системе 106 в дополнение к элементарной сере 107 образуется сероводородсодержащий остаточный газ 108 в виде отходящего газа.The apparatus 100 further comprises a system 106 for recovering elemental sulfur 107, such as a Claus system for carrying out the Claus process. Sour gas 104 may be supplied from the desulfurization system 102 to the system 106 through the gas pipeline system 105, as described in more detail below. During the recovery of elemental sulfur 107 in system 106, in addition to elemental sulfur 107, a hydrogen sulfide-containing residual gas 108 is formed as off-gas.

Установку 1 для выработки электроэнергии 24 и гипса 21 следует рассматривать как дополнительную часть устройства 100. Остаточный газ 108 или кислый газ 104, или смесь кислого газа 104 и остаточного газа 108 могут поступать в установку 1 через газопроводную систему 105. Установка 1 содержит устройство 4 для выработки электроэнергии, содержащее топочное устройство 6 для сжигания подаваемого газа, при этом энергия, выделяемая при сжигании, по меньшей мере частично используется для выработки электроэнергии. Кроме того, установка 1 содержит систему обессеривания топочных газов для обессеривания содержащих оксид серы отходящих газообразных продуктов 18 сгорания, выделяющихся при сжигании, путем образования гипса 21.Plant 1 for generating electricity 24 and gypsum 21 should be considered as an additional part of the device 100. Tail gas 108 or acid gas 104, or a mixture of acid gas 104 and tail gas 108 can enter the plant 1 through a gas pipeline system 105. Plant 1 includes a device 4 for power generation, containing a combustion device 6 for burning the supplied gas, while the energy released during combustion is at least partially used to generate electricity. In addition, the plant 1 includes a flue gas desulfurization system for desulfurizing the sulfur oxide-containing combustion off-gases 18 released during combustion by forming gypsum 21.

Вышеупомянутая газопроводная система 105 используется для подачи кислого газа 104 из системы 102 обессеривания в систему 106 для извлечения элементарной серы 107 и в установку 1 для производства электроэнергии 24 и гипса 21, а также для подачи остаточного газа 108 из системы 106 для извлечения элементарной серы 107 в установку 1 для производства электроэнергии 24 и гипса 21. Газопроводная система 105 имеет газораспределительное устройство 109, в первом положении подающее кислый газ исключительно в систему 106 для извлечения элементарной серы 107, во втором положении подающее кислый газ исключительно в установку 1 для производства электроэнергии 24 и гипса 21, а в распределительном положении подающее первую часть кислого газа 104 в систему 106 для извлечения элементарной серы 107, а вторую часть кислого газа 104 в установку 1 для производства электроэнергии 24 и гипса 21. Соотношение между первой и второй частями кислого газа 104 может быть отрегулировано в распределительном положении с использованием газораспределительного устройства 109.The aforementioned gas pipeline system 105 is used to supply acid gas 104 from the desulfurization system 102 to the system 106 to recover elemental sulfur 107 and to the plant 1 for the production of electricity 24 and gypsum 21, as well as to supply tail gas 108 from the system 106 to recover elemental sulfur 107 in installation 1 for the production of electricity 24 and gypsum 21. The gas pipeline system 105 has a gas distribution device 109, in the first position supplying acid gas exclusively to the system 106 for the extraction of elemental sulfur 107, in the second position supplying acid gas exclusively to the installation 1 for the production of electricity 24 and gypsum 21, and in a distributing position, feeding the first part of acid gas 104 to the system 106 for recovering elemental sulfur 107, and the second part of acid gas 104 to the plant 1 for generating electricity 24 and gypsum 21. The ratio between the first and second parts of acid gas 104 can be adjusted in distributing position with using a gas distribution device 109.

На фиг.2-4 показаны три различных варианта установки 1 для производства электроэнергии и гипса. Таким образом, эти чертежи также иллюстрируют способ производства электроэнергии и гипса.Figures 2-4 show three different installations 1 for the production of electricity and gypsum. Thus, these drawings also illustrate the method of producing electricity and gypsum.

Во всех трех вариантах осуществления подача остаточного газа 108 и/или кислого газа 104 показана слева. Как указано выше, каждый газ может поступать в установку 1 по-отдельности или в виде смеси остаточного газа 108 и кислого газа 104 и, таким образом, быть использованным в способе производства электроэнергии и гипса.In all three embodiments, tail gas supply 108 and/or acid gas 104 is shown on the left. As indicated above, each gas can enter plant 1 individually or as a mixture of residual gas 108 and acid gas 104 and thus be used in the process for producing electricity and gypsum.

Более конкретно, газ подают в устройство 4 для выработки электроэнергии и сжигают там, предпочтительно с подачей воздуха 5, при этом энергию, выделяемую при сжигании, по меньшей мере частично используют для выработки электроэнергии.More specifically, the gas is fed into the device 4 for generating electricity and burned there, preferably with the supply of air 5, while the energy released during combustion is at least partially used to generate electricity.

Во всех рассмотренных вариантах показано, что перед подачей в устройство 4 для выработки электроэнергии газ пропускают через газовый смеситель 17, предназначенный для получения газа 3, состав которого соответствует заданному составу и/или заданному диапазону состава и/или теплотворная способность которого соответствует заданной теплотворной способности и/или заданному диапазону теплотворной способности. Примеры такого заданного состава или заданного диапазона состава и такой заданной теплотворной способности или заданного диапазона теплотворной способности приведены выше в общем описании. Газовый смеситель 17 не является абсолютно необходимым для реализации изобретения.In all considered embodiments, it is shown that before being fed into the device 4 for generating electricity, the gas is passed through a gas mixer 17 designed to obtain a gas 3 whose composition corresponds to a given composition and/or a given composition range and/or whose calorific value corresponds to a given calorific value and /or a given calorific value range. Examples of such a target composition or target composition range and such target calorific value or target calorific value range are given above in the general description. The gas mixer 17 is not absolutely necessary for the implementation of the invention.

Газовый смеситель 17 содержит измерительный прибор 12, с использованием которого выявляют состав и/или теплотворную способность поступающих сероводородсодержащих газов 3 (остаточного газа 108 или кислого газа 104 или смеси остаточного газа 108 и кислого газа 104). Газовый смеситель 17 дополнительно содержит анализирующий аппарат 13, который сравнивает выявленный состав с заданным составом или заданным диапазоном состава, или выявленную теплотворную способность с заданной теплотворной способностью или заданным диапазоном теплотворной способности.The gas mixer 17 includes a measuring device 12, which is used to determine the composition and/or calorific value of the incoming hydrogen sulfide-containing gases 3 (tail gas 108 or acid gas 104 or a mixture of tail gas 108 and acid gas 104). The gas mixer 17 further comprises an analysis apparatus 13 which compares the detected composition with a given composition or a given composition range, or a detected calorific value with a given calorific value or a given calorific value range.

Кроме того, газовый смеситель 17 содержит управляющее устройство 14 и подающее устройство 15 для подачи природного газа. Когда анализирующий аппарат 13 выявляет отклонение от заданного состава и/или заданного диапазона состава или заданной теплотворной способности и/или заданного диапазона теплотворной способности, управляющее устройство 14 устанавливает дополнительную долю природного газа, требуемую для корректировки, и взаимодействует с подающим устройством 15, так что установленная часть природного газа, необходимая для корректировки, перед сжиганием добавляется к газу 3 через подающее устройство 15 в качестве добавочного газа 16. В качестве альтернативы или дополнительно управляющее устройство может также адаптировать соотношение смеси между остаточным газом 108 и второй частью 109 кислого газа для корректировки, например, с использованием газораспределительного устройства 109.In addition, the gas mixer 17 includes a control device 14 and a supply device 15 for supplying natural gas. When the analyzer 13 detects a deviation from the target composition and/or the target composition range or the target calorific value and/or the target calorific value range, the control device 14 sets the additional proportion of natural gas required for correction and cooperates with the supply device 15 so that the set the part of the natural gas required for correction is added to the gas 3 through the supply device 15 as make-up gas 16 before combustion. , using a gas distribution device 109.

Затем сероводородсодержащие газы 3, состав которых, возможно, был скорректирован, подают в устройство 4 для выработки электроэнергии. Устройство 4 для выработки электроэнергии в варианте осуществления согласно фиг.2 содержит термодинамический контур 11 паросилового процесса. Для этого устройство 4 для выработки электроэнергии содержит, в качестве топочного устройства 6, парогенератор, в который поступает газ 3. Сероводородсодержащие газы 3 сжигают в парогенераторе с подачей воздуха 5, предпочтительно при температуре сгорания по меньшей мере 1000°С. Выделенную энергию по меньшей мере частично используют в парогенераторе для выработки пара.Then, hydrogen sulfide-containing gases 3, whose composition may have been adjusted, are fed into the device 4 for generating electricity. The device 4 for generating electricity in the embodiment according to figure 2 contains a thermodynamic circuit 11 steam power process. To this end, the power generation device 4 comprises, as a combustion device 6, a steam generator into which the gas 3 is supplied. Hydrogen sulfide-containing gases 3 are burned in the air-fed steam generator 5, preferably at a combustion temperature of at least 1000°C. The released energy is at least partially used in the steam generator to generate steam.

Устройство 4 для выработки электроэнергии дополнительно содержит паровую турбину 7. Пар 10, вырабатываемый парогенератором, поступает в паровую турбину 7. Паровая турбина 7, в свою очередь, соединена с генератором 8, который приводится в действие паровой турбиной 7, для выработки электроэнергии 24. Выработанная электроэнергия 24 может быть подана в общественную сеть 25 и/или предоставлена потребителям электроэнергии.The device 4 for generating electricity further comprises a steam turbine 7. The steam 10 generated by the steam generator enters the steam turbine 7. The steam turbine 7, in turn, is connected to the generator 8, which is driven by the steam turbine 7, to generate electricity 24. electricity 24 may be fed into the public grid 25 and/or provided to consumers of electricity.

Устройство 4 для выработки электроэнергии дополнительно содержит конденсатор 9, расположенный за паровой турбиной 7, то есть после протекания через паровую турбину 7 пар 10 поступает в конденсатор 9. Конденсатор 9 предпочтительно реализован с воздушным охлаждением.The power generation device 4 further comprises a condenser 9 downstream of the steam turbine 7, i.e., after flowing through the steam turbine 7, the steam 10 enters the condenser 9. The condenser 9 is preferably air-cooled.

После конденсации в конденсаторе 9 конденсированная жидкость и/или пар, если он по-прежнему присутствует, поступает обратно в топочное устройство 6 (в данном случае парогенератор) и таким образом, термодинамический контур 11 паросилового процесса оказывается закрытым.After condensation in the condenser 9, the condensed liquid and/or steam, if still present, flows back into the combustion device 6 (in this case, the steam generator) and thus the thermodynamic circuit 11 of the steam power process is closed.

Возможен также вариант, согласно которому прерывают термодинамический контур 11 и используют тепловую энергию, все еще содержащуюся в паре после прохождения через паровую турбину 7, для других целей, например для отопления с использованием местных или районных систем отопления, в соответствии с традиционной технологией теплопередачи. В этом случае вода для компенсации должна подаваться в термодинамический контур 11 паросилового процесса устройства 4 для выработки электроэнергии перед парогенератором, т.е. есть этот процесс больше не проходит по контуру в прямом смысле этого слова. Этот вариант не показан на чертежах.It is also possible that the thermodynamic circuit 11 is interrupted and the thermal energy still contained in the steam after passing through the steam turbine 7 is used for other purposes, such as heating using local or district heating systems, in accordance with conventional heat transfer technology. In this case, water for compensation must be supplied to the thermodynamic circuit 11 of the steam-power process of the device 4 for generating electricity in front of the steam generator, i.e. there is this process no longer goes along the contour in the truest sense of the word. This option is not shown in the drawings.

Когда сероводородсодержащие газы 3 сжигают в топочном устройстве 6 (в данном случае в парогенераторе), образуются газообразные продукты 18 сгорания. Их подают в систему 19 обессеривания топочных газов, очищают там и затем выпускают в виде очищенного отходящего газа 20, например, непосредственно в окружающую среду, но перед системой 19 или за ней возможны также дополнительные этапы очистки отходящих газов.When the hydrogen sulfide-containing gases 3 are burned in the combustion device 6 (in this case, the steam generator), combustion gases 18 are formed. They are fed into the flue gas desulphurisation system 19, cleaned there and then discharged as purified flue gas 20, for example directly into the environment, but additional flue gas purification steps are also possible before or after the flue gas desulfurization system.

В связи с высоким содержанием сероводорода в исходных газах газообразные продукты 18 сгорания имеют очень высокую долю диоксида серы и триоксида серы по сравнению с отходящими газообразными продуктами сгорания известных систем. Соответственно, должна быть предусмотрена подходящая система 19 обессеривания топочных газов, например многоступенчатая система обессеривания топочного газа, предпочтительно содержащая реактор с неподвижным слоем для отделения триоксида серы и золоуловитель для отделения диоксида серы. Воду, требуемую для обессеривания топочных газов, можно получать из моря с использованием насосов для морской воды, если устройство расположено рядом с морем. После прохождения системы 19 обессеривания топочных газов очищенный отходящий газ 20 может быть выпущен в окружающую среду.Due to the high content of hydrogen sulfide in the feed gases, the combustion gases 18 have a very high proportion of sulfur dioxide and sulfur trioxide compared to the exhaust combustion gases of known systems. Accordingly, a suitable flue gas desulfurization system 19 should be provided, such as a multi-stage flue gas desulfurization system, preferably comprising a fixed bed reactor for separating sulfur trioxide and an ash collector for separating sulfur dioxide. The water required for flue gas desulfurization can be obtained from the sea using sea water pumps if the unit is located near the sea. After passing through the flue gas desulfurization system 19, the purified flue gas 20 can be released into the environment.

Во время обессеривания топочных газов с использованием системы 19 обессеривания топочных газов, производится гипс 21, который поступает в гипсовый цех 22 для производства гипсовых изделий 23. Так, например, в этом гипсовом цеху 22 производят с использованием гипса 21 гипсокартонные панели или готовые гипсовые штукатурные смеси.During the flue gas desulfurization using the flue gas desulfurization system 19, gypsum 21 is produced, which enters the gypsum shop 22 for the production of gypsum products 23. For example, in this gypsum shop 22, gypsum board panels or ready-made gypsum plaster mixtures are produced using gypsum 21 .

Гипсовый цех 22 организован таким образом, что он полностью или частично удовлетворяет свои потребности в электроэнергии от электричества, выработанного устройством 4 для выработки электроэнергии, т.е. гипсовый цех 22 представляет собой один из вышеупомянутых потребителей электроэнергии, которому устройство 4 для выработки электроэнергии поставляет электроэнергию 24, выработанную при сжигании сероводородсодержащего отработанного воздуха.The gypsum plant 22 is organized in such a way that it fully or partially satisfies its electricity needs from the electricity generated by the electricity generation device 4, i.e. the gypsum plant 22 is one of the aforementioned power consumers, to which the power generation device 4 supplies the power 24 generated by the combustion of the exhaust air containing hydrogen sulfide.

Кроме того, гипсовый цех 22 полностью или частично удовлетворяет свои потребности в тепле благодаря отводу пара 26 из вышеописанного термодинамического контура 11 паросилового процесса устройства 4 для выработки электроэнергии извлечению из этого отведенной пары 26 тепловой энергии для нагрева. Например, отведенный пар 26 может быть использован таким образом для обжига гипса 21 и/или для сушки гипсокартона в гипсовом цехе 22.In addition, the gypsum plant 22 fully or partially satisfies its heat demand by extracting steam 26 from the above-described thermodynamic circuit 11 of the steam-powered process of the device 4 for generating electricity and extracting thermal energy from this diverted steam 26 for heating. For example, the exhausted steam 26 can be used in this way to fire the gypsum 21 and/or to dry the drywall in the gypsum shop 22.

После описанного использования в качестве источника тепла отведенный пар 26 может быть выпущен или использован каким-либо другим образом. В этом случае для компенсации отведенного пара в термодинамический контур 11 паросилового процесса устройства 4 для выработки электроэнергии необходимо подавать воду. Также отведенный пар 26 после использования в качестве источника тепла может быть подан обратно в термодинамический контур 11 паросилового процесса устройства 4 для выработки электроэнергии, так что этот контур по-прежнему останется по существу закрытым в отношении пара. Направление отведенного пара 26 после использования в качестве источника тепла далее и, при необходимости, подача воды в термодинамический контур 11 не проиллюстрированы на фиг.2.After the described use as a heat source, the removed steam 26 can be released or used in some other way. In this case, in order to compensate for the discharged steam, it is necessary to supply water to the thermodynamic circuit 11 of the steam power process of the device 4 for generating electricity. Also, the removed steam 26, after being used as a heat source, can be fed back into the thermodynamic circuit 11 of the steam-powered process of the power generation device 4, so that this circuit still remains substantially closed to steam. The direction of the removed steam 26, after being used as a heat source, and, if necessary, the supply of water to the thermodynamic circuit 11 are not illustrated in FIG.

Второй вариант осуществления в соответствии с фиг.3 и третий вариант осуществления в соответствии с фиг.4 соответствуют первому варианту осуществления в отношении подачи газа и газового смесителя 17, и таким образом следует учесть вышеприведенные пояснения, касающиеся фиг.2.The second embodiment according to FIG. 3 and the third embodiment according to FIG. 4 correspond to the first embodiment with respect to the gas supply and the gas mixer 17, and thus the above explanations regarding FIG. 2 should be taken into account.

Тем не менее, описанные второй и третий вариант отличаются от первого варианта используемым устройством 4 для выработки электроэнергии. Во втором варианте устройство 4 для выработки электроэнергии вместо паросилового процесса содержит газовую турбину 27, а в третьем варианте газовый двигатель 28, и перед каждым из них установлен компрессор 31 для подачи газа 3. Сероводородсодержащие газы 3, состав которых, возможно, был скорректирован, подают в эту газовую турбину 27 или в этот газовый двигатель 28 и сжигают в газовой турбине 27 или в газовом двигателе 28 с подачей воздуха 5, предпочтительно при температуре сгорания по меньшей мере 1000°С. Газовая турбина 27 или газовый двигатель 28 соединена или соединен с генератором 8, который приводится в действие газовой турбиной 27 или газовым двигателем 28 для выработки электроэнергии 24. Как и в первом варианте осуществления согласно фиг.1, выработанная электроэнергия 24, в свою очередь, может быть подана в общую сеть 25 и/или быть предоставлена потребителям электроэнергии.However, the second and third embodiments described differ from the first embodiment in the power generation device 4 used. In the second version, the device 4 for generating electricity instead of a steam-power process contains a gas turbine 27, and in the third version, a gas engine 28, and a compressor 31 is installed in front of each of them to supply gas 3. Hydrogen sulfide-containing gases 3, the composition of which may have been adjusted, are supplied into this gas turbine 27 or into this gas engine 28 and burned in the gas turbine 27 or gas engine 28 with air supply 5, preferably at a combustion temperature of at least 1000°C. The gas turbine 27 or gas engine 28 is coupled or coupled to a generator 8 which is driven by the gas turbine 27 or gas engine 28 to generate electricity 24. As in the first embodiment of FIG. be fed into the general network 25 and/or be provided to electricity consumers.

Когда сероводородсодержащие газы 3 сжигают в газовой турбине 27 или газовом двигателе 28, образуются газообразные продукты 18 сгорания. Прежде чем направить их далее в систему 19 обессеривания топочных газов их пропускают через теплообменник 29 для дальнейшего использования их энергии. В теплообменнике 29 из газообразных продуктов 18 сгорания получают тепловую энергию и подают в гипсовый цех 22 с использованием подходящего гидравлического контура 30, так что потребности гипсового цеха 22 в тепле могут быть полностью или частично удовлетворены. Таким образом, например, тепло, отбираемое от газообразных продуктов 18 сгорания, можно использовать для обжига гипса 21 и/или для сушки гипсовых плит в гипсовом цехе 22.When hydrogen sulfide-containing gases 3 are burned in a gas turbine 27 or a gas engine 28, combustion gases 18 are generated. Before they are sent further to the flue gas desulfurization system 19, they are passed through a heat exchanger 29 for further use of their energy. In the heat exchanger 29, heat energy is obtained from the combustion gases 18 and supplied to the gypsum plant 22 using a suitable hydraulic circuit 30, so that the heat demand of the gypsum plant 22 can be fully or partially satisfied. Thus, for example, the heat extracted from the combustion gases 18 can be used for firing gypsum 21 and/or for drying gypsum boards in the gypsum plant 22.

Все особенности дальнейшего направления газообразных продуктов 18 сгорания, системы 19 обессеривания топочных газов и гипсового цеха 22 соответствуют решению, уже рассмотренному в связи с первым вариантом осуществления в соответствии с фиг.2, и таким образом, в этом отношении следует обращаться к вышеприведенным пояснениям.All the features of the further direction of the combustion gases 18, the flue gas desulfurization system 19 and the gypsum plant 22 correspond to the solution already discussed in connection with the first embodiment in accordance with Fig. 2, and thus the above explanations should be referred to in this respect.

Список номерных обозначенийList of license plates

1 Установка для производства электроэнергии и гипса1 Plant for the production of electricity and gypsum

3 Газ3 Gas

4 Устройство 4 для выработки электроэнергии4 Power generation device 4

5 Воздух5 Air

6 Топочное устройство6 Furnace device

7 Паровая турбина7 Steam turbine

8 Генератор8 Generator

9 Конденсатор9 Capacitor

10 Пар10 pairs

11 Термодинамический цикл паросилового процесса11 Thermodynamic cycle of the steam power process

12 Измерительный прибор12 Measuring instrument

13 Анализирующий аппарат13 Analyzing apparatus

14 Управляющее устройство14 Control unit

15 Подающее устройство15 feeder

16 Добавочный природный газ16 Make-up natural gas

17 Газовый смеситель17 Gas mixer

18 Газообразные продукты сгорания18 Combustion gases

19 Система обессеривания топочных газов19 Flue gas desulfurization system

20 Очищенный отходящий газ20 Purified exhaust gas

21 Гипс21 Gypsum

22 Гипсовый цех22 Gypsum shop

23 Гипсовые изделия23 Plaster products

24 Электричество24 Electricity

25 Общественная сеть25 Public network

26 Пар, отведенный на тепло для гипсового цеха26 Steam used for heat for the gypsum shop

27 Газовая турбина27 Gas turbine

28 Газовый двигатель28 Gas engine

29 Теплообменник29 Heat exchanger

30 Гидравлический контур30 Hydraulic circuit

31 Компрессор31 Compressor

100 Устройство для обессеривания природного газа100 Natural gas desulfurizer

101 Высокосернистый газ101 Sour gas

102 Система обессеривания высокосернистого газа102 Sour gas desulfurization system

103 Обессеренный природный газ103 Desulfurized natural gas

104 Кислый газ104 Sour gas

105 Газопроводная система105 Gas pipeline system

106 Система извлечения элементарной серы 107 из кислого газа 104106 Elemental sulfur recovery system 107 from acid gas 104

107 Элементарная сера107 Elemental sulfur

108 Остаточный газ108 Residual gas

109 Газораспределительное устройство.109 Gas distribution device.

Claims

1. Device (100) for desulfurization of natural gas, containing:

a) a sour gas desulfurization system (102) (101) which, in addition to sweet natural gas (103), produces hydrogen sulfide acid gas (104),

b) a system (106) for recovering from the acid gas (104) formed in the desulfurization system (102), elemental sulfur (107) and hydrogen sulfide tail gas (108) as off-gas, and

c) installation (1) for the production of electricity (24) and gypsum (21) from residual gas (108) or acid gas (104) or from a mixture of acid gas (104) and residual gas (108), while the device further comprises

c1) a device for generating electricity (4), containing a combustion device (6) for burning tail gas (108) or acid gas (104) or a mixture of tail gas (108) and acid gas (104), while the energy released during combustion , at least partially used to generate electricity,

c2) a flue gas desulfurization system (19) for desulfurizing the sulfur oxide-containing exhaust gaseous products (18) of combustion released during combustion by forming gypsum (21),

d) a gas pipeline system (105) for supplying acid gas (104) from the desulfurization system (102) to the system (106) for the extraction of elemental sulfur (107) and to the plant (1) for the production of electricity (24) and gypsum (21), and also for supplying the residual gas (108) from the system (106) for extracting elemental sulfur (107) to the installation (1) for the production of electricity (24) and gypsum (21), and

d1) the gas pipeline system (105) has a gas distribution device (109), which in the first position supplies acid gas exclusively to the system (106) for the extraction of elemental sulfur (107), in the second position supplies acid gas exclusively to the installation (1) for the production of electricity (24) and gypsum (21), and in the distributing position feeds the first part of the acid gas (104) to the system (106) for the extraction of elemental sulfur (107), and the second part of the acid gas (104) to the installation (1) for the production of electricity (24) and gypsum (21).

2. The device (100) according to claim 1, in which the combustion device (6) of the device (4) for generating electricity contains a steam generator or is a steam generator that is part of the thermodynamic circuit (11) of the steam power process, which, in turn, contains a steam turbine (7) installed after the steam generator and a condenser (9) installed after the steam turbine (7),

in this case, a generator (8) driven by a steam turbine (7) serves to generate electricity.

3. The device (100) according to claim 1 or 2, in which the device (4) for generating electricity contains a gas turbine (27) and/or a gas engine (28), and

a generator (8) driven by a gas turbine (27) and/or a gas engine (28) serves to generate electricity.

4. The device (100) according to any one of paragraphs. 1-3, further comprising

a measuring device (12) for determining the composition and/or calorific value of the gas before combustion in the combustion device (6),

an analyzing apparatus (13) for comparing said detected composition with a given composition or a given composition range and/or for comparing said detected calorific value with a given calorific value or given calorific value range, and

a control device (14) and a supply device (15) for supplying natural gas (16), while when the analyzing apparatus (13) detects a deviation from the specified composition and/or the specified composition range or the specified calorific value and/or the specified calorific value range , the control device (14) determines the additional proportion of natural gas required for correction and adds it to the gas (3) using the supply device (15) before combustion.

5. Device (100) according to claim 4, wherein the target composition or target composition range includes the following mole percentages:

hydrogen sulfide: 3 to 70%, in particular 40 to 60%, preferably about 50%, and/or

carbon dioxide: 10 to 90%, in particular 40 to 60%, preferably about 50%, and/or

the target calorific value or target calorific value range is 9 to 30 MJ/m ³ (under standard conditions), in particular 15 to 25 MJ/m ³ (under standard conditions), preferably about 20 MJ/m ³ (under standard conditions). ).

6. The device (100) according to any one of paragraphs. 1-5, in which the installation (1) for the production of electricity (24) and gypsum (21) contains a gypsum plant (22), in which gypsum (21) obtained in the flue gas desulfurization process (19) is used to produce gypsum products (23), in particular gypsum boards and/or pre-mixed gypsum plasters.

7. Device (100) according to claim 6, in which the gypsum plant (22) fully or partially satisfies its electricity needs using electricity from the device (4) for generating electricity and / or

the gypsum plant (22) fully or partially satisfies its heat demand using gaseous combustion products (18) generated by the combustion of gases in the combustion device (6) and/or during power generation, in particular, in the thermodynamic circuit (11) of the steam power plant process.

8. A method for desulfurizing natural gas using a device according to any one of the preceding claims, comprising the following steps:

a) ensuring the availability of natural gas in the form of hydrogen sulfide sour gas (101);

b) desulfurization of the sour gas (101) using a desulfurization system (102) which produces hydrogen sulfide acid gas (104) in addition to the sweetened natural gas (103);

c) installing the gas distribution device (109) of the gas pipeline system (105) in the first position, or in the second position, or in the distribution position, while in the first position, acid gas is supplied exclusively to the system (106) for the extraction of elemental sulfur (107), during in the second position, the acid gas is supplied exclusively to the installation (1) for the production of electricity (24) and gypsum (21), and in the distribution position, the first part of the acid gas (104) is supplied to the system (106) for the extraction of elemental sulfur (107), and the second part of the acid gas (104) is fed into the installation (1) for the production of electricity (24) and gypsum (21);

d) production of electricity (24) and gypsum (21) from residual gas (108) or acid gas (104) or from a mixture of acid gas (104) and residual gas (108) using a plant (1) for the production of electricity (24) and gypsum (21), and

d1) tail gas (108) or acid gas (104) or a mixture of tail gas (108) and acid gas (104) is fed into the combustion device (6) of the power generation device (4) and burned there, the energy released during combustion, at least partially used to generate electricity,

d2) sulfur oxide-containing exhaust gaseous products (18) of combustion, obtained during combustion, are fed to flue gas desulfurization using the flue gas desulfurization system (19), and

d3) gypsum is formed during flue gas desulfurization (21).

9. The method according to claim 8, wherein the combustion in step d1) takes place at a combustion temperature of at least 1000°C.

10. The method according to claim 8 or 9, in which the combustion device (6) of the device (4) for generating electricity contains a steam generator or is a steam generator that is part of the thermodynamic circuit (11) of a steam power process, which, in turn, contains a steam a turbine (7) installed downstream of the steam generator, and a condenser (9) installed downstream of the steam turbine (7), wherein the energy released during combustion is at least partially used to generate electricity, namely, the released energy is initially at least partially used in a steam generator to produce steam, and the generated steam is at least partially fed to a steam turbine (7) which drives a generator (8) to generate electricity.

11. The method according to any one of paragraphs. 8-10, in which

the device (4) for generating electricity contains a gas turbine (27) and/or a gas engine (28), and

12. The method according to any one of paragraphs. 8-11, in which

before burning in the combustion device, the composition or calorific value of the gas supplied to the device (4) for generating electricity in step d1),

the detected composition is compared with a given composition or a given composition range and/or the detected calorific value is compared with a given calorific value or with a given calorific value range,

and if there is a deviation from the specified composition and/or the specified composition range or the specified calorific value and/or the specified calorific value range, an additional proportion of natural gas necessary for correction is determined and added to the gas before combustion.

13. The method of claim 12, wherein the target composition or target composition range includes the following mole percentages:

14. The method according to any one of paragraphs. 8-13, in which the gypsum (21) produced by the desulfurization of flue gases (19) enters the gypsum plant (22) to produce gypsum products (23), in particular gypsum boards and/or ready-made gypsum plaster mixtures.

15. The method according to claim 14, in which the gypsum plant (22) fully or partially satisfies its electricity needs using the electricity generated in step d1), and/or

the gypsum plant (22) fully or partially satisfies its heat demand using the gaseous combustion products (18) generated by the combustion of gases in step d1) and/or during power generation, in particular in the thermodynamic circuit (11) of the steam power process.