BR112018011294B1 - Método para purificação de gás natural usando membranas - Google Patents

Abstract

MÉTODO E SISTEMA PARA PURIFICAÇÃO DE GÁS NATURAL USANDO MEMBRANAS. O gás natural pode ser purificado por remoção de hidrocarbonetos C3+ e CO2 na primeira e segunda etapas de membrana de separação gasosa respectivas para originar gás condicionado com menos hidrocarbonetos C3+ e CO2 em comparação com o gás natural não condicionado.

Description

Antecedentes Área da Invenção

[0001] A presente invenção se relaciona com a purificação de gás natural usando membranas de separação gasosa.

Técnica Relacionada

[0002] Água, dióxido de carbono, sulfeto de hidrogênio e hidrocarbonetos pesados são contaminantes comuns do gás natural. Durante o processo de condicionamento do gás, estes contaminantes são removidos tal que o gás natural possa ser usado no local ou transportado para o gasoduto. Dependendo de se emissões do gás de rejeição de um tal processo de condicionamento do gás são sujeitas a regulação governamental, a corrente de rejeição do processo de condicionamento do gás pode ser queimada. A corrente de rejeição pode ao invés ser reinjetada em profundidade no subsolo, produzindo assim emissões para o ar quase nulas.

[0003] O gás condicionado tem de cumprir certas especificações dos gasodutos de gás natural, tais como concentração de dióxido de carbono abaixo de 2% (vol/vol), um ponto de condensação de hidrocarbonetos C3+ de não mais do que -4 °F (-20 °C) e uma concentração de H2S de menos do que 2 ppm. A concentração de água deve estar abaixo de 7 lb por milhão de std ft3 por dia (11,2 kg por milhão de std m3 por dia) e por vezes tanto quanto abaixo de 5 lb por milhão de std ft3 por dia (8,0 kg por milhão de std m3 por dia). Adicionalmente, o teor de hidrocarbonetos C3+ do gás condicionado deve ser limitado tal que o teor BTU/calórico do gás condicionado seja cerca de 950-1050 Btu (240-265 kcal).

[0004] No caso de a corrente de rejeição ser reinjetada em profundidade no subsolo tem de ser seca para evitar corrosão da linha de injeção e a formação de hidratos de hidrocarbonetos. O teor de água para a corrente reinjetada tem de estar abaixo de 50 ppm (vol/vol) e por vezes tão baixo quanto 1 ppm (vol/vol).

[0005] No processo de condicionamento do gás natural, membranas de separação gasosa são normalmente utilizadas para remoção de dióxido de carbono devido à sua pegada relativamente pequena e peso leve e sua eficácia energética relativamente elevada. As membranas de separação gasosa podem gerar gás condicionado com um teor de umidade adequado. No entanto, o gás de rejeição está a uma pressão relativamente baixa e está obviamente enriquecido com água. A solução convencional é, em primeiro lugar, desidratar o gás de alimentação não condicionado com um crivo molecular e depois tratar o gás desidratado com uma etapa de purificação por membranas de separação gasosa. Este tipo de processo híbrido pode de fato cumprir as especificações tanto para o gás condicionado como para o gás a ser reinjetado. No entanto, a pegada, volume e massa relativamente elevados do processo de desidratação por crivo molecular são uma preocupação para muitas aplicações de condicionamento do gás natural, especificamente para aplicações no alto mar onde a pegada, volume e capacidade de suportarem equipamento massivo são dispendiosos.

[0006] Está bem documentado que polímeros vítreos, tais como poli-imida, polissulfona, polibenzimidazol, etc., exibem seletividade intrínseca para CO2/metano elevada excecional. No entanto, a seletividade e permeância das membranas preparadas a partir destes materiais diminuem frequentemente rapidamente uma vez que sejam usadas para condicionamento do gás natural na presença de hidrocarbonetos C3+. Esta perda de desempenho das membranas é causada por condensação dos hidrocarbonetos C3+ na superfície das membranas. A solução convencional para este problema é usar um sistema incluindo um crivo molecular e armadilha de carbono para remoção dos hidrocarbonetos C3+ a montante da remoção de CO2. Embora estes sistemas de pré- tratamento consigam efetivamente remover hidrocarbonetos pesados da corrente de gás natural, o custo do pré- tratamento pode ser por vezes proibitivo. De fato, o custo do sistema de pré-tratamento pode ser tão elevado quanto 50% do custo total do sistema (pré-tratamento mais membrana).

Sumário

[0007] É divulgado um método para purificação de gás natural incluindo metano, CO2 e hidrocarbonetos C3+. O método inclui as seguintes etapas. Um gás de alimentação consistindo no gás natural é alimentado para um primeiro estágio de membrana de separação gasosa compreendendo uma ou mais membranas em série ou paralelo tendo uma camada seletiva que é seletiva para hidrocarbonetos C3+ em detrimento de metano. Uma primeira corrente de permeado é removida da(s) membrana(s) do primeiro estágio que está enriquecida em hidrocarbonetos C3+ em comparação com o gás de alimentação. Uma primeira corrente de retentado é removida da(s) membrana(s) do primeiro estágio que é deficiente em hidrocarbonetos C3+ em comparação com o gás de alimentação. A primeira corrente de concentrado é alimentada para um segundo estágio de membrana de separação gasosa compreendendo uma ou mais membranas em série ou paralelo tendo uma camada seletiva que é seletiva para CO2 em detrimento de metano. Uma segunda corrente de permeado é removida da(s) membrana(s) do segundo estágio que está enriquecida em CO2 em comparação com o gás de alimentação. Uma segunda corrente de concentrado é removida da(s) membrana(s) do segundo estágio que é deficiente em CO2 em comparação com o gás de alimentação.

[0008] É também divulgado um sistema para purificação de gás natural incluindo metano, CO2 e hidrocarbonetos C3+, compreendendo: uma fonte de gás natural; um primeiro estágio de membrana de separação gasosa compreendendo uma ou mais membranas em série ou paralelo fluidamente comunicando com a referida fonte, tendo cada membrana do primeiro estágio de membrana de separação gasosa uma camada seletiva que é seletiva para hidrocarbonetos C3+ em detrimento de metano; e um segundo estágio de membrana de separação gasosa compreendendo uma ou mais membranas fluidamente em série ou paralelo comunicando com uma saída(s) de concentrado das membranas do primeiro estágio de membrana de separação gasosa de modo a receber concentrado do primeiro estágio de membrana de separação gasosa como um gás de alimentação no segundo estágio de membrana de separação gasosa, tendo cada membrana do segundo estágio de membrana de separação gasosa uma camada seletiva que é seletiva para CO2 em detrimento de metano.

[0009] O método e/ou sistema podem incluir um ou mais dos seguintes aspectos: - água é removida do gás de alimentação antes da alimentação do gás de alimentação ao primeiro estágio de membrana de separação gasosa. - a referida remoção de água compreende alimentação do gás de alimentação a um crivo molecular adaptado e configurado para remover água de fluidos. - a referida remoção de água compreende alimentação do gás de alimentação a uma membrana de separação gasosa por desidratação. - as primeira e/ou segunda correntes de permeado são queimadas como um gás de chama. - o gás de alimentação é obtido de gás natural extraído a partir de uma formação geológica subterrânea ou submarina e a referida etapa compreende adicionalmente injeção das correntes de permeado do primeiro e/ou segundo estágio na formação geológica. - as primeira e/ou segunda correntes de permeado são desidratadas antes da injeção na formação geológica tal que um teor de água nas primeira e/ou segunda correntes de permeado injetadas na formação geológica seja não mais do que 50 ppm (vol/vol). - cada uma de uma ou mais membranas do primeiro estágio de membrana de separação gasosa tem uma camada de separação constituída por um copolímero ou polímero em bloco de óxido de tetrametileno e/ou óxido de propileno ou óxido de etileno. - uma queda de pressão entre uma pressão do gás de alimentação e uma pressão do gás de concentrado é menor do que 50 psi (3,45 bar). - uma queda de pressão entre uma pressão do gás de alimentação e uma pressão do gás de concentrado é menor do que 30 psi (2,07 bar). - uma queda de pressão entre uma pressão do gás de alimentação e uma pressão do gás de concentrado é menor do que 20 psi (1,38 bar). - a uma ou mais membranas do primeiro estágio de membrana de separação gasosa têm uma permeância de metano de menos do que 68 unidades de permeação gasosa (22,4 mol/m2•seg•Pa). - a uma ou mais membranas do primeiro estágio de membrana de separação gasosa têm uma permeância de metano de menos do que 34 GPU. - a uma ou mais membranas do primeiro estágio de membrana de separação gasosa têm uma permeância de metano de menos do que 20 GPU. - a uma ou mais membranas do primeiro estágio de membrana de separação gasosa têm uma camada de separação constituída por um copolímero ou polímero em bloco da fórmula: onde PA é uma poliamida alifática tendo 6 ou 12 átomos de carbono e PE é poli(óxido de etileno) poli(óxido de tetrametileno). - a uma ou mais membranas do primeiro estágio de membrana de separação gasosa têm uma camada de separação constituída por unidades de repetição dos seguintes monômeros: - a camada de separação das membranas do segundo estágio de membrana de separação gasosa é um polímero ou copolímero selecionado de acetato de celulose, polissulfonas e poli-imidas. - a camada de separação das membranas do segundo estágio de membrana de separação gasosa é uma poli-imida essencialmente consistindo em unidades de repetição de unidades derivadas de dianidrido da fórmula (I) e unidades derivadas de diamina onde cada R é o segmento molecular da fórmula (3) cada Z é o segmento molecular da fórmula (5), 20% das unidades derivadas de diamina são a fração derivada de diamina da fórmula (A) ou fórmula (B) e 80% das unidades derivadas de diamina são a fração derivada de diamina da fórmula (C), onde, quando a fração derivada de diamina da fórmula (A) é o caso, somente um de X1, X2, X3 e X4 é um grupo metila e os outros são hidrogênio, e, onde a fração derivada de diamina da fórmula (B) é o caso, somente um de X5, X6, X7 e X8 é um grupo metila e os outros são hidrogênio: - cada uma da uma ou mais membranas do primeiro estágio de membrana de separação gasosa é formada como filmes planos ou como uma pluralidade de fibras ocas. - cada uma da uma ou mais membranas do primeiro estágio de membrana de separação gasosa tem uma camada de separação que é suportada por uma camada de suporte. - cada uma das camadas de suporte é constituída por uma poli-imida, polissulfona ou poliéter éter cetona. - cada uma das camadas de suporte é porosa e é constituída por poliéter éter cetona. - cada uma das membranas do segundo estágio de membrana de separação gasosa é constituída por acetato de celulose, uma polissulfona ou uma poli-imida.

Breve Descrição dos Desenhos

[0010] A FIG é um esquema do método e sistema da invenção.

Descrição de Modalidades Preferenciais

[0011] O gás natural pode ser condicionado com membranas de separação gasosa de modo a atingir níveis desejados de hidrocarbonetos C3+, CO2 e opcionalmente H2S. O gás não condicionado pode ser opcionalmente pré-tratado com um crivo molecular (ou técnica de desidratação equivalente) a montante das membranas de separação gasosa de modo a secar o gás não condicionado antes da separação por membranas. O processo de condicionamento inclui alimentação do gás de alimentação (i.e., o gás natural não condicionado que foi opcionalmente desidratado com um crivo molecular ou técnica de desidratação equivalente) a um primeiro estágio de membrana de separação gasosa.

[0012] Um gás de alimentação de gás natural ou gás natural condicionado (i.e., desidratado) é alimentado como corrente gasosa de alimentação 1 a uma ou membranas de separação gasosa do primeiro estágio de membrana de separação gasosa 3 em série ou paralelo. Uma corrente de permeado de primeiro estágio 5 é removida de um lado de permeado do primeiro estágio de membrana de separação gasosa 3 e uma corrente de concentrado do primeiro estágio 7 é removida do lado do gás de alimentação do primeiro estágio de membrana de separação gasosa 3. As membranas do primeiro estágio de membrana de separação gasosa 3 incluem uma camada seletiva que é seletiva para hidrocarbonetos C3+ em detrimento de metano. Por “seletiva para hidrocarbonetos C3+ em detrimento de metano” queremos dizer que, como um todo, os hidrocarbonetos C3+ se tornam enriquecidos na corrente de permeado 5 em comparação com o gás de alimentação 1 e o ponto de condensação de hidrocarbonetos C3+ do concentrado é diminuído. Os peritos na técnica de tecnologia de membranas de separação gasosa reconhecerão que o ponto de condensação de hidrocarbonetos C3+ é a temperatura à qual o resfriamento do concentrado 7 causará condensação de hidrocarbonetos C3+.

[0013] A primeira corrente de concentrado 7 é alimentada a um segundo estágio de membrana de separação gasosa 9 contendo uma ou mais membranas de separação gasosa em série ou em paralelo. As membranas do segundo estágio de membrana de separação gasosa 9 incluem uma camada seletiva que é seletiva para CO2 em detrimento de metano. Uma corrente de permeado do segundo estágio 11 é removida de um lado de permeado do segundo estágio de membrana de separação gasosa 9 e uma corrente de retentado do segundo estágio 13 é removida do lado do gás de alimentação do segundo estágio de membrana de separação gasosa 9.

[0014] Se a queima das correntes de permeado dos primeiro e/ou segundos estágios 5, 11 for proibida devido a regulações ambientais ou se for econômico ou de outro modo desejável não queimar tais correntes podem ser reinjetadas em profundidade no subsolo (ou, no caso da extração de gás natural submarina, em profundidade sob o fundo do mar). No caso de a corrente de permeado do primeiro e/ou do segundo estágio 5, 11 conter um teor de umidade demasiado elevado para permitir reinjeção como tal, uma tal corrente pode ser em primeiro lugar desidratada por qualquer técnica adequada para desidratação gasosa para se alcançar um teor de umidade de não mais do que 50 ppm (vol/vol) e tão baixo quanto 1 ppm (vol/vol).

[0015] Se a queima for de outro modo permissível e desejada ao invés de reinjeção, a corrente de permeado dos primeiro e/ou segundo estágios 5, 11 pode ser queimada como um gás de chama com ou sem gases de chama separados adicionais associados a outros gases coletados nos processos de extração e condicionamento do gás natural.

[0016] A camada de separação de cada uma das, ou pelo menos uma das, membranas de separação gasosa do primeiro estágio de membrana de separação gasosa 3 pode ser constituída por um copolímero ou polímero em bloco de óxido de tetrametileno e/ou óxido de propileno ou óxido de etileno. Estes tipos de polímeros exibem produtividade (i.e., permeância) somente modesta para metano e permeação preferencial de hidrocarbonetos C3+. Devido à produtividade de metano modesta destes polímeros em comparação com polímeros à base de silicone, membranas com baixa produtividade para metano podem ser convenientemente alcançadas. Através da seleção de uma camada de separação com produtividade de metano modesta e permeação preferencial de hidrocarbonetos C3+, para o primeiro estágio da(s) membrana(s) de separação gasosa 3, somente uma queda de pressão relativamente baixa ao longo do primeiro estágio de membrana de separação gasosa 3 (i.e., a diferença na pressão entre o gás de alimentação 1 e o gás de retentado 7) pode ser verificada. Como resultado, não existe necessidade de recompressão do primeiro retentado 7 antes de ser alimentado à(s) membrana(s) de separação gasosa do segundo estágio de membrana de separação gasosa 9. Tipicamente, a queda de pressão entre o gás de alimentação 1 e o gás de retentado 7 é menor do que 50 psi (3,45 bar). A queda de pressão pode ser menor do que 30 psi (2,07 bar) ou mesmo menor do que 20 psi (1,38 bar). Tipicamente, a produtividade de membrana para metano deve estar abaixo de 68 GPU (22,4 mol/m2^seg^Pa). Frequentemente está abaixo de 34 GPU ou mesmo abaixo de 20 GPU.

[0017] Os copolímeros ou polímeros em bloco de óxido de tetrametileno e/ou óxido de propileno ou óxido de etileno podem ser convenientemente sintetizados, tais como o éter de poliéster divulgado em US 6,860,920, os éteres de poliéster da qual são incorporados por referência. onde PE pode ser uma ou mais das seguintes estruturas:

[0018] Outros copolímeros ou polímeros em bloco de óxido de tetrametileno e/ou óxido de propileno ou óxido de etileno podem ser convenientemente sintetizados, tais como éter de poli-imida divulgado em US 5,776,990, os éteres de poli-imida da qual são incorporados por referência.

[0019] Os copolímeros podem ser adicionalmente obtidos por copolimerização de monômeros acrilados contendo óxido de propileno, óxido de etileno ou óxido de tetrametileno oligomérico. Copolímeros comercialmente disponíveis incluem copolímeros em multibloco de poli(éter-b-amida) disponíveis a partir da Arkema sob o nome registrado de PEBAX e copolímero de óxido de etileno de poli(tereftalato de butileno) disponível sob o nome registrado de Polyactive.

[0020] Tipicamente, os polímeros PEBAX da Arkema incluem PEBAX 7233, PEBAX 7033, PEBAX 6333, PEBAX 2533, PEBAX 3533, PEBAX 1205, PEBAX 3000, PEBAX 1657 ou PEBAX 1074. PEBAX 1657 exibe uma permeabilidade de metano de 5,12 Barrer. H. Rabiee, et al., J. Membrane Sci. vol. 476, pp. 286-302 (2015). Em contraste, PDMS exibe uma permeabilidade de metano de 800 Barrer. Stern, et al., J. Appl. Polym. Sci., Vol.38, 2131 (1989). Os polímeros PEBAX têm unidades de repetição de acordo com a fórmula:

[0021] Onde PA é um bloco “duro” de poliamida alifática (naílon 6 [PA6] ou náilon 12 [PA12]) e PE denota um bloco “mole” de poliéter, poli(óxido de etileno) [PEO] ou poli(óxido de tetrametileno) [PTMEO].

[0022] Os copolímeros em multibloco PolyActive disponíveis comerciais têm a seguinte estrutura química Geral :

[0023] Embora a(s) membrana(s) de separação gasosa do primeiro estágio de membrana de separação gasosa 3 possa(m) ter qualquer configuração conhecida na área de separação gasosa são tipicamente formadas como um filme plano ou como uma pluralidade de fibras ocas. Em uma modalidade, a camada de separação é suportada por uma camada de suporte onde a camada de separação realiza a separação desejada enquanto a camada de suporte proporciona força mecânica. No contexto de fibras ocas, a camada de separação é configurada como um revestimento rodeando um núcleo constituído pela camada de suporte. Independentemente da configuração da membrana, a camada de suporte pode ser qualquer substrato poroso conhecido na área de membranas de separação gasosa e inclui, mas não está limitada a, poli-imidas, polissulfonas e poliéter éter cetonas. Suportes de membrana de fibras ocas típicos são fibras de substrato poroso PEEK comercialmente disponíveis a partir da Air Liquide Advanced Separations, uma unidade da Air Liquide Advanced Technologies, US.

[0024] Tipicamente, a(s) membranas de separação gasosa do primeiro estágio de membrana de separação gasosa 3 inclui(em) membranas comercialmente disponíveis a partir da Medal sob o nome registrado PEEK-SEP.

[0025] A camada de separação da(s) membrana(s) do segundo estágio de membrana de separação gasosa 9 pode ser constituída por qualquer polímero ou copolímero conhecido na área de membranas de separação gasosa que seja seletivo para CO2 em detrimento de metano. Tipicamente, a camada de separação das membranas do segundo estágio de membrana de separação gasosa 9 é constituída por acetato de celulose, uma polissulfona ou uma poli-imida. Tipicamente, a poli- imida essencialmente consiste em unidades de repetição de unidades derivadas de dianidrido da fórmula (I) e unidades derivadas de diamina.

[0026] Cada R é um segmento molecular independentemente selecionado do grupo consistindo em fórmula (1), fórmula (2), fórmula (3) e fórmula (4):

[0027] Cada Z é um segmento molecular independentemente selecionado do grupo consistindo em fórmula (5), fórmula (6), fórmula (7), fórmula (8) e fórmula (9).

[0028] Cada unidade derivada de diamina é uma fração derivada de diamina independentemente selecionada do grupo consistindo em fórmula (A), fórmula (B), fórmula (C), fórmula (D), fórmula (E), fórmula (F), fórmula (G) e fórmula (H):

[0029] Cada X, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7 e X8 é independentemente selecionado do grupo consistindo em hidrogênio, um grupo aromático e um grupo alquila C1 a C6 linear ou ramificado. Cada Ra é um grupo alquila C1 a C6 linear ou ramificado tendo um grupo hidroxila terminal, um grupo ácido carboxílico terminal ou uma ligação dupla carbono com carbono terminal. Cada Z' é um segmento molecular selecionado do grupo consistindo em fórmula (a), fórmula (b), fórmula (c) e fórmula (d):

[0030] Cada Z´´ é uma fração selecionada do grupo consistindo em fórmula (U) e fórmula (V):

[0031] Cada X9 é selecionado do grupo consistindo em hidrogênio, um grupo alquila linear ou ramificado tendo 1 a 6 átomos de carbono e um grupo perfluoroalquila linear ou ramificado tendo 1 a 6 átomos de carbono.

[0032] Em uma modalidade particular da poli-imida, R é o segmento molecular da fórmula (3), Z é o segmento molecular da fórmula (5), 20% das unidades derivadas de diamina são a fração derivada de diamina da fórmula (A) ou fórmula (B) e 80% das unidades derivadas de diamina é a fração derivada de diamina da fórmula (C). Quando a fração derivada de diamina da fórmula (A) é o caso, somente um de X1, X2, X3 e X4 é um grupo metila e os outros são hidrogênio. Quando a fração derivada de diamina da fórmula (B) é o caso, somente um de X5, X6, X7 e X8 é um grupo metila e os outros são hidrogênio. Esta poli-imida particular é vendida pela Evonik Fibres GmbH sob a marca registrada P84® (doravante a poli-imida P84®). P84 tem uma solubilidade de CO2 a 35 °C e pressão de 10 bar de > 0,07 [cm3(STP)/cm3(polímero)-cmHg] e uma temperatura de transição vítrea de 316 °C.

[0033] Embora a(s) membrana(s) de separação gasosa do segundo estágio de membrana de separação gasosa 9 possa(m) ter qualquer configuração conhecida na área de separação gasosa são tipicamente formadas como um filme plano ou como uma pluralidade de fibras ocas. Em uma modalidade, a camada de separação de cada uma das, ou pelo menos uma das, membranas de separação gasosa do segundo estágio de membrana de separação gasosa 9 é suportada por uma camada de suporte onde a camada de separação realiza a separação desejada enquanto a camada de suporte proporciona força mecânica. No contexto de fibras ocas, a camada de separação é configurada como um revestimento rodeando um núcleo constituído pela camada de suporte. Independentemente da configuração da membrana, a camada de suporte pode ser qualquer substrato poroso conhecido na área de membranas de separação gasosa. Membranas adequadas para o segundo estágio de membrana de separação gasosa estão comercialmente disponíveis a partir da Air Liquide Advanced Separations, uma unidade da Air Liquide Advanced Technologies, US.

EXEMPLOS PROFÉTICOS

[0034] Exemplo: Uma simulação em computador foi realizada de modo a demonstrar o processo da invenção. Na simulação, um gás de alimentação com a seguinte composição gasosa foi alimentado a uma membrana compósita incluindo uma camada de separação PEBAX e uma camada de suporte PEEK com permeação de metano de 15 GPU a 1000 psia e 30 C. O cartucho de membrana exibe uma queda de pressão de somente 37 psi.

[0035] Exemplo Comparativo 2: Uma simulação em computador foi também tentada para o propósito de demonstrar um pro cesso que não é da invenção . Uma membrana à base de silicone com permeância de metano de 120 GPU é usada. A mesma condição de alimentação como no Exemplo foi usada para o cálculo. A queda de pressão é tão significativa que o cálculo não convergiu.

[0036] Embora a invenção tenha sido descrita em conjunção com suas modalidades específicas é evidente que muitas alternativas, modificações e variações serão aparentes aos peritos na técnica em luz da descrição anterior. Conforme se pretende englobar todas tais alternativas, modificações e variações como estejam dentro do espírito e amplo escopo das reivindicações anexas. A presente invenção pode adequadamente compreender os, consistir nos ou consistir essencialmente nos elementos divulgados e pode ser praticada na ausência de um elemento não divulgado. Além do mais, se existir linguagem se referindo à ordem, tal como primeiro e segundo, deve ser entendida em um sentido exemplificativo e não em um sentido limitante. Por exemplo pode ser reconhecido pelos peritos na técnica que certas etapas podem ser combinadas em uma etapa única.

[0037] As formas singulares “um”, “uma” e “o/a” incluem referentes plurais, a não ser que o contexto dite claramente de outro modo.

[0038] “Compreendendo” em uma reivindicação é um termo transitivo aberto que significa que os elementos da reivindicação subsequentemente identificados são uma listagem não exclusiva, i.e., outra coisa qualquer pode estar adicionalmente incluído e permanecer dentro do escopo de “compreendendo.” “Compreendendo” é definido aqui como englobando necessariamente os termos transitivos mais limitados “consistindo essencialmente em” e “consistindo em”; “compreendendo” pode, portanto, ser substituído por “consistindo essencialmente em” ou “consistindo em” e permanecer dentro do escopo expressamente definido de “compreendendo”.

[0039] “Proporcionando” em uma reivindicação é definido como significando provimento, fornecimento, tornar disponível ou preparação de alguma coisa. A etapa pode ser realizada por qualquer ator na ausência de linguagem expressa na reivindicação ao contrário.

[0040] Opcional ou opcionalmente significa que o evento ou circunstâncias subsequentemente descritos podem ou não ocorrer. A descrição inclui casos onde o evento ou circunstância ocorre e casos onde não ocorre.

[0041] As faixas podem ser expressas aqui como de cerca de um valor particular e/ou a cerca de outro valor particular. Quando uma tal faixa é expressa é para ser entendido que outra modalidade é de um valor particular e/ou ao outro valor particular, em conjunto com todas as combinações dentro da referida faixa.

[0042] Todas as referências identificadas aqui são cada uma deste modo incorporadas por referência neste pedido nas suas totalidades, bem como para a informação específica para a qual cada uma é citada.

Claims (19)

1. Método para purificação de gás natural incluindo metano, CO2 e hidrocarbonetos C3+ caracterizado por compreender as etapas de: alimentar um gás de alimentação consistindo no gás natural para um primeiro estágio de membrana de separação gasosa compreendendo uma ou mais membranas em série ou paralelo tendo uma camada seletiva que é seletiva para hidrocarbonetos C3+ em detrimento de metano; remover uma primeira corrente de permeado da(s) membrana(s) do primeiro estágio que está enriquecido em hidrocarbonetos C3+ em comparação com o gás de alimentação; remover uma primeira corrente de retentado da(s) membrana(s) do primeiro estágio que é deficiente em hidrocarbonetos C3+ em comparação com o gás de alimentação; alimentar a primeira corrente de retentado para um segundo estágio de membrana de separação gasosa compreendendo uma ou mais membranas em série ou paralelo tendo uma camada seletiva que é seletiva para CO2 em detrimento de metano; remover uma segunda corrente de permeado da(s) membrana(s) do segundo estágio que está enriquecida em CO2 em comparação com o gás de alimentação; e remover uma segunda corrente de retentado da(s) membrana(s) do segundo estágio que é deficiente em CO2 em comparação com o gás de alimentação, em que: uma ou mais membranas do primeiro estágio de membrana de separação gasosa têm uma permeabilidade de metano de menos que 68 unidades de permeação gasosa (22,4 mol/m2^seg^Pa); e uma ou mais membranas do primeiro estágio de membrana de separação gasosa tem uma camada de separação constituída por: 1) um copolímero ou polímero em bloco de óxido de tetrametileno, 2) um copolímero ou polímero em bloco de óxido de tetrametileno e óxido de propileno, 3) um copolímero ou polímero em bloco de óxido de propileno, ou 4) um copolímero ou polímero em bloco de óxido de etileno, tereftalato e tereftalato de tetrametileno.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda remover água do gás de alimentação antes da alimentação do gás de alimentação ao primeiro estágio de membrana de separação gasosa.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato da etapa de remoção de água compreender alimentar o gás de alimentação a um crivo molecular adaptado e configurado para remover água dos fluidos.

4. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato da etapa de remoção de água compreender alimentar o gás de alimentação para uma membrana de separação gasosa por desidratação.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda a etapa de combustão da primeira e/ou da segunda correntes de permeado como um gás de chama.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do gás de alimentação ser obtido a partir de gás natural extraído de uma formação geológica subterrânea ou submarina e a referida etapa compreender ainda injetar as correntes de permeado do primeiro e/ou do segundo estágios na formação geológica.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por compreender ainda desidratar a primeira e/ou a segunda correntes de permeado antes da injeção na formação geológica tal que um teor de água na primeira e/ou na segunda correntes de permeado injetadas na formação geológica seja não mais do que 50 ppm (vol/vol).

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de uma queda de pressão entre uma pressão do gás de alimentação e uma pressão do gás de retentado ser menor do que 50 psi (3,45 bar).

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de uma queda de pressão entre uma pressão do gás de alimentação e uma pressão do gás de retentado ser menor do que 30 psi (2,07 bar).

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de uma queda de pressão entre uma pressão do gás de alimentação e uma pressão do gás de retentado ser menor do que 20 psi (1,38 bar).

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de uma ou mais membranas do primeiro estágio de membrana de separação gasosa ter uma permeabilidade de metano de menos do que 34 GPU.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de uma ou mais membranas do primeiro estágio de membrana de separação gasosa ter uma permeabilidade de metano de menos do que 20 GPU.

13. Método para purificação de gás natural incluindo metano, CO2 e hidrocarbonetos C3+ caracterizado por compreender as etapas de: alimentar um gás de alimentação consistindo no gás natural para um primeiro estágio de membrana de separação gasosa compreendendo uma ou mais membranas em série ou paralelo tendo uma camada seletiva que é seletiva para hidrocarbonetos C3+ em detrimento de metano; remover uma primeira corrente de permeado da(s) membrana(s) do primeiro estágio que está enriquecido em hidrocarbonetos C3+ em comparação com o gás de alimentação; remover uma primeira corrente de retentado da(s) membrana(s) do primeiro estágio que é deficiente em hidrocarbonetos C3+ em comparação com o gás de alimentação; alimentar a primeira corrente de retentato para um segundo estágio de membrana de separação gasosa compreendendo uma ou mais membranas em série ou paralelo tendo uma camada seletiva que é seletiva para CO2 em detrimento de metano; remover uma segunda corrente de permeado da(s) membrana(s) do segundo estágio que está enriquecida em CO2 em comparação com o gás de alimentação; e remover uma segunda corrente de retentado da(s) membrana(s) do segundo estágio que é deficiente em CO2 em comparação com o gás de alimentação, em que: uma ou mais membranas do primeiro estágio de membrana de separação gasosa têm uma permeabilidade de metano de menos do que 68 unidades de permeação gasosa (22,4 mol/m2^seg^Pa); e uma ou mais membranas do primeiro estágio de membrana de separação gasosa têm uma camada de separação constituída por um copolímero ou polímero em bloco da formula onde PA é uma poliamida alifática tendo 6 ou 12 átomos de carbono e PE é poli(óxido de etileno) poli(óxido de tetrametileno).

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de uma ou mais membranas do primeiro estágio de membrana de separação gasosa terem uma camada de separação constituída por seguintes monômeros:

15. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de uma ou mais membranas do primeiro estágio de membrana de separação gasosa serem formadas como filmes planos ou como uma pluralidade de fibras ocas.

16. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de cada uma de uma ou mais membranas do primeiro estágio de membrana de separação gasosa terem uma camada de separação que é suportada por uma camada de suporte.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de cada uma das camadas de suporte ser constituída por uma poli-imida, polissulfona ou poliéter éter cetona.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de cada uma das camadas de suporte ser porosa e constituída por poliéter éter cetona.

19. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de cada uma das membranas do segundo estágio de membrana de separação gasosa ser constituída por acetato de celulose, uma polissulfona ou uma poli-imida.