CN103269766A - 膜气体分离工厂和用于操作其的方法 - Google Patents

膜气体分离工厂和用于操作其的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103269766A
CN103269766A CN2011800568156A CN201180056815A CN103269766A CN 103269766 A CN103269766 A CN 103269766A CN 2011800568156 A CN2011800568156 A CN 2011800568156A CN 201180056815 A CN201180056815 A CN 201180056815A CN 103269766 A CN103269766 A CN 103269766A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mgsu
gas
hpc
lpc
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011800568156A
Other languages
English (en)
Inventor
M·A·古利亚尼茨基
N·L·多库恰夫
A·A·科坚科
E·G·克拉舍宁尼科夫
S·V·波捷欣
M·M·切利亚卡
M·K·捷列霍夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Grasys JSC
Original Assignee
Grasys JSC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2010146786/05U external-priority patent/RU103744U1/ru
Priority claimed from RU2010146784/05A external-priority patent/RU2447928C1/ru
Priority claimed from RU2011103091/02A external-priority patent/RU2459654C1/ru
Priority claimed from RU2011103090/02A external-priority patent/RU2456061C1/ru
Priority claimed from RU2011116894/05U external-priority patent/RU110286U1/ru
Priority claimed from RU2011116895/05U external-priority patent/RU107964U1/ru
Priority claimed from RU2011119725/05U external-priority patent/RU109007U1/ru
Priority claimed from RU2011127529/05U external-priority patent/RU109988U1/ru
Priority claimed from RU2011127531/05U external-priority patent/RU109989U1/ru
Application filed by Grasys JSC filed Critical Grasys JSC
Publication of CN103269766A publication Critical patent/CN103269766A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D53/225—Multiple stage diffusion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D53/225—Multiple stage diffusion
    • B01D53/226—Multiple stage diffusion in serial connexion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D53/229—Integrated processes (Diffusion and at least one other process, e.g. adsorption, absorption)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
    • C10L3/101—Removal of contaminants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/24—Hydrocarbons
    • B01D2256/245—Methane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/10—Single element gases other than halogens
    • B01D2257/11—Noble gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/30—Sulfur compounds
    • B01D2257/304—Hydrogen sulfide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/30—Sulfur compounds
    • B01D2257/306—Organic sulfur compounds, e.g. mercaptans
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/702—Hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/80—Water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/002—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by condensation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

提出用于纯化高压气体混合物(HPGM)、去除容易渗透组分的工厂操作的方法，该工厂包括膜气体分离单元，该单元具有高压室、低压室和在室之间的选择性可渗透膜，在该方法中至少一个膜气体单元的低压室用纯化气体(半成品或成品)连续冲洗，其中在膜气体分离单元的前述室之间的压差，以及同样地，用于冲洗的纯化气体混合物的流速进行维持，使得成品中每种容易渗透组分的量不超过期望的值。提出的方法使纯化原料(高压气体混合物)、同时去除一种或多种容易渗透组分(具体地，氦气、硫化氢、硫醇、二氧化碳、水和/或重烃)、增加纯化效率(即，在工厂中选择性可渗透膜、所述膜的生产率和气体分离工艺的单位产品能耗之间的比率)成为可能，并且提供使用(处理或制备)具有高含量的容易渗透组分的原料的可能性。

Description

膜气体分离工厂和用于操作其的方法
技术领域
本发明涉及通过选择性可渗透膜(SPMs)进行气体混合物分离的领域和可以在气体、石油、化学和其它工业领域中应用。
背景技术
纯化烃气混合物的多数任务要求同时处理为HPGM(高压气体混合物)的原料、同时去除数种成分，同此，通常不得不在没有HPGM的显著压力损失和最小原料损失(即，具有最大成品收率，术语成品指纯化到设定参数的原料)完成纯化工艺。
例如，提供到主管道的天然气必须符合在这个领域中相关的数种成分的界限含量的工业标准，即，硫化氢、硫醇、CO2、水蒸汽和冷凝烃的含量。对于温和气候，按照OST51.40-93，气体混合物中硫化氢的限制质量浓度必须不超过7mg/m3，硫醇必须不超过16mg/m3，CO2的摩尔份数必须不超过2.5%摩尔，烃露点必须不高于负2℃，水露点必须不高于负10℃。对于水蒸汽和冷凝烃的限制含量的要求在寒冷气候的区域是更严格的，对于硫化氢、硫醇和CO2具有的相同要求：烃露点在夏季必须不高于负5℃而在在冬季必须不高于负10℃，水的露点在夏季必须不高于负14℃而在冬季不高于负20℃。
除了成品的高收率之外，气体分离工艺必须提供每个产品单位尽可能低的能耗(单位产品能耗)。因此，有必要最小化压缩机的驱动(有源设备)、热交换(加热和冷却)的能耗，同时也增加无源设备的生产率，首先选择性可渗透膜(SPM)的平方面积单位。
有具有由二氧化硅有机材料制成的气体分离层的SPMs，其具有水蒸汽扩散速率与甲烷扩散速率的高比率，以及丁烷、硫化氢、硫醇、氦气扩散速率与甲烷扩散速率的低比率。这些膜仅对于干燥烃混合物是有效的。
用于处理原料(HPGM)、同时去除自水蒸汽、酸性气体和重烃的的复合膜具有由弹性和刚性嵌段组成的嵌段共聚物制成的选择性层，例如，由聚氧乙烯共聚物与聚酰胺PEG
Figure BDA00003246494800011
、聚酯和聚酰胺
Figure BDA00003246494800012
等制成的膜。由于弹性和刚性膜嵌段的特定比率，上述聚合物对于足够高比渗透率的保留具有高选择性值。例如，具有选择性值α(Н20)/(СН4)≥280、α(Не)/(СН4)≥150、α(MS)/(CH4)≥65(其中МS–硫醇总和)、α(H2S)/(CH4)≥40,α(C6H14)/(CH4)≥25的膜具有25.0°С-Р/1(СН4)≥30l/m2h atm的甲烷比渗透率。同此，在所有组分上的这种膜的选择性值比最好的二氧化硅有机膜的相应选择性值高。例如，由聚二甲基硅氧烷(Lestosil)制成的膜选择性值(比渗透率比率)为α(Н20)/(СН4)≤25、α(Не)/(СН4)≤2、α(H2S)/(CH4)≤8。
SPM的选择性性质在膜气体分离的工艺中具有绝对性意义。这可以通过在图1表示的从多组分烃混合物中硫化氢回收工艺的数值模拟的结果说明，根据图1它致使在实际压力不同于在SPM，根据硫化氢(根据OST51.40-93，7mg/m3)的成品收率(具有要求规格的纯化气体混合物)，主要取决于选择性值α(H2S)/(CH4)，因此可接受收率≥80%可以仅在α(H2S)/(CH4)>50实现。具有这种选择性的膜在目前不存在。因此，有必要发现增加气体分离效率和改善用于实现较少的能量需求、单级膜分离工艺的气体分离工厂特征的方式。这些方法当中的一种是冲洗或吹扫膜气体分离模块的低压室(MGSM LPC)，用于减少下游选择性可渗透膜不期望组分的分压。
根据发明专利号2132223RF专利中描述知道气体混合物分离的方法，其中使用具有通过SPM分离的高压室(HPC)和低压室(LPC)的膜气体分离单元(MGSU)，原料(HPGM)通到MGSU HPC入口，从HPC出口回收的部分的非渗透以逆流方向进行LPC的吹扫。已知技术方案的目的是最小化单个组分纯化的膜面积，即，增加膜生产率。然而，仅剥离组分中一种的成品的特定生产率，在工厂中与SPM生产率的增加成比例的SPM总面积的减少不允许实际得到将符合数种不期望组分的限制含量的要求的成品。不期望组分的浓度即使是小的，但是通常彼此显著不同。如果原料如以0.01g/m3的浓度含有一种组分和如以0.1g/m3的浓度含有另一种组分，那么SPM对于两种组分的类似选择性，与没有吹扫、其中SPM具有较大总的平方面积的工厂相比较，具有减小面积的SPM的单元对于从产品中剥离第二组分不是有效的。
如在图2提供的模拟结果显示，在初始气体的设定压力和MGSU的HPC和LPC中的压力设定比率b=Р(高)/Р(低)=20，通过使用具有超过20的选择性的膜，用非渗透的部分的吹扫增加成品收率(剥离硫化氢的天然气)，用此方法，在使用具有小于20的选择性膜时，成品的收率降低。提供的结果清楚地表明LPC吹扫显著增加具有要求的硫化氢特征的成品收率。具体地，对于具有选择性α(H2S/CH4)≈40的实际存在的膜，成品收率增加80%。因此，去除硫化氢的烃混合物的单级纯化的任务仅通过具有高选择性的膜和通过吹扫LPC解决。
考虑到在图1中，关系是通用的，且适用于从烃混合物中剥离的任何杂质(水、硫醇、氦气、С5+等)。
本发明的目的是得到同时去除不同化学来源的数种成分、高压气体混合物的纯化的方法和工厂，即使原料中的数量含量显著地变化，以及也增加该纯化工艺的效率。
发明内容
在本文中使用的术语和表述具有以下含义。
非渗透物指剥离容易渗透的组分和难于渗透组分富集的非渗透气流。
渗透物是渗透、容易渗透成分富集的气流。
膜气体分离模块(MGSM)是用于分离(纯化)HPGM的工厂，其包括高压室(HPC)和低压室(LPC)以及在室之间选择性可渗透膜(SPM)。
术语室指室、部分、通道或任何已知的介质，其用于提供在SPM具有高含量的容易渗透组分和收集通过SPM渗透以及容易渗透成分的减少含量的气体混合物。MGSM实施的可能的具体形式中的一种是在图2中示出和在下文中描述。
膜气体分离单元(MGSU)是含有至少一个MGSM或至少两个MGSMs的单元，它的输入和输出相互连接用于气体混合物进入/离开MGSG的相互进料或回收，和/或用于在MGSMs之间、MGSM内部的气体混合物的中间流的分配。在MGSU中不同的MGSMs的HPCs和LPCs可以基于气流并联、串联、并联-和/串联和/或串联-和-并联连接。
包括数个MGSUs的工厂中顶端MGSUs指在HPCs的入口的MGSUs，其中HPGM以容易渗透组分的增加(与在其它MGSUs的HPC的入口供应的流相比较)含量地供给。换句话说，例如，如果工厂包括至少两个MGSUs，那么在纯化HPGM流的方向上的第一MGSU是在顶端MGSG。
含有数个MGSUs的工厂中尾部MGSUs指MGSU，其中HPGM以在HPLC入口容易渗透组分的减少含量(与在其它MGSUs的HPC的入口供应的流相比较)供给。换句话说，例如，如果工厂包括至少两个MGSUs，那么在纯化HPGM流的下游最后的MGSU是尾部MGSG。
高压室(HPC)是室、部分和/或任何结构隔离空间，其主要为连接HPCM到至少一个MGSM的SPM。
低压室(LPC)是室、部分和/或任何结构隔离空间，其主要为收集和除去通过至少一个MGSM的SPM渗透的气流。
残气(或残气流)指来自至少一个MGSM和/或MGSU的HPC、在出口收集的部分的非渗透物，其用于吹扫至少一个MGSU的LPC。
出流(排出气体或排出)指从至少一个MGSM和/或MGSU的LPC接收的气流，且其由渗透物或渗透物和尾气的混合物代表。
成品指气流，即，来自至少一个MGSM和/或MGSU的LPC在出口收集、具有要求组成(关于质量和数量)的非渗透物。
半成品指气流，即，在除了尾部之外的一个或数个MGSUs和/或MGSMs的HPC的入口收集的非渗透物。
真空压缩机(VC)是在增加压力时，从其入口到其出口减小气体混合物的压力和供应的单元。
高压气体混合物(HPGM)指在MGSM或MGSU的HPC入口供应的气体混合物，用于进一步处理去掉容易渗透组分。
选择性可渗透膜(SPM)是提供不同化学源的气体混合物的不同组分的不同速率的渗透性的材料层。
其它术语和表述具有上下文和特定领域的常规含义。
技术效果包括原料(HOGM)纯化、同时去除一种或数种容易渗透组分(一种或多种)(具体地，氦气、硫化氢、硫醇、二氧化碳、水和/或重烃)的可能性、增加纯化效率(即，工厂的SPM总面积、所述膜生产率和气体分离过程的单位产品能耗之间的比率)；和提供使用(处理或制备)具有较高含量的容易渗透组分的原料的可能性。
上述技术效果通过实施纯化高压气体混合物(HPGM)、去除容易渗透组分的工厂工作型实现，其包括具有高压室(HPC)与低压室(LPC)以及在室间的选择性可渗透膜(SPM)，其中MGSUs中的至少一个的LPC用纯化气体混合物(半成品或成品)吹扫，其中该MGSU的前述室之间的压差以及同样地用于吹扫纯化气体混合物的流速进行维持，使得在成品中的每种容易渗透组分的量不超过期望的值。
考虑到以上，清楚地是高压气体混合物的纯化效率的增加受限于现有SPMs的有限选择性。另外，LPC的吹扫允许仅在SPM的选择性值在所有组分某种限定之上增加成品收率。同此，高成品收率由于SPM选择性和任一组分在高压室和低压室之间的工作压差的非线性依赖可达到，仅由于同时纯化去除气体混合物的数种组分的LPC和HPC之间的某种压差的选择性和吹扫气体和渗透物流速的某种比率，没有增加塔板数和使用另外的有源设备。同样，在一些情况下，为了增加气体分离的效率，在室中提供高的绝对压力值(例如，用于增加SPM的不同侧的气体混合物中的渗透组分的浓度的差别)与在室之间某些压差的条件一起可以是有用的。
完成了气体分离，使得每种容易渗透组分的SPM的比渗透率(在单位时间和单位压力下的SPM的单位面积渗透的气体的物质或体积的量，mole/m2sec Pa或m3/m2sec Pa)相对于所有难于渗透组分和/或主要难于渗透组分的SPM的比渗透率的比率超过MGSU的高压室和低压室的比率。
工厂的数种膜气体分离单元的高压室可以在彼此之间不同地连接，具体地以串联连接。
至少一种另外的MGSU的HPC可以并联地连接到MGSUs中的至少一个的HPC，或至少一个膜分离单元(MGSU)包括至少两个膜分离模块(MGSM)，它们中的每一个依次包括高压室(HPC)和低压室(LPC)以及在室间的SPM，同此，所述MGSU的LPC和HPC的入口和出口或所述MGSMs的入口和出口并联地相互连接。
来自MGSU中至少一个的LPC的出口的气体混合物(出流)通过用两个MGSUs的LPC的半成品吹扫可以供应到另一个MGSU的HPC入口。
为了提供最佳压力，供应到顶端MGSU的至少第一个的HPC入口的气体混合物可以初步地压缩。
在特定实施形式中的一个当中，供应到HPC入口的气体混合物可以预冷却，例如，用于从气体压缩中去除过量的热或者去除水蒸汽或烃冷凝物。
供应到HPC入口的气体混合物可以初步地分离和过滤，例如，用于冷凝水分和/或机械污染去除。
供应到HPC入口的气体混合物可以初步地加热，例如，在预冷却之后和在供应气体混合物到MGSU的高压室的气体混合物之前。优选地是当气体混合物加热到实现应用的SPM的最大效率时的温度。
供应到HPC入口的气体混合物可以进行初步压缩和/或初步压缩，然后冷却和/或初步压缩，然后冷却，然后分离，随后过滤和/或初步压缩，然后在分离后冷却，然后过滤和然后加热。
在大气压以下的压力减小可以在顶端MGSU的至少第一个的LPC中提供。
优选地是当所述在大气压以下的压力减小在在顶端MGSU的LPC中得到时。
吹扫可以以这种方式特定地安排，使得来自MGSU中的至少一个的HPC出口的纯化气体混合物用于吹扫在前的MGSU中至少一个的LPC，即，来自MGSU中至少一个的HPC出口的产品或半产品可以用于吹扫至少一个或多个在前的MGSU的LPC。例如，它可以是有利的是，减小从HPC到邻接的LPC的非渗透节流的非成品水力损失，用于非渗透物的卸压(吹扫流)，因为拖尾阶段中的非渗透物(吹扫流)压力常常接近于在LPC中提供所必要的压力，而不是顶部MGSU的非渗透物压力，由于在MGSU中的天然水力损失。除此之外，它允许增加在顶部MGSUs中分离过程的移动力，因为在这种情况下LPC将用比顶部MGSUs HPCs的非渗透物更纯的非渗透物吹扫。
同样，优选地是当来自至少一个MGSU的HPC出口的纯化气体混合物用于吹扫顶部MGSUs的至少第一个的LPC时。
通常，用于LPC吹扫的气体混合物的压力提前减小。如果拖尾阶段的MGSU的HPC的入口处具有低压的非渗透物的部分用于作为吹扫气体，那么可以不需要压力减小。
来自至少一个MGSU的LPC的出口的气体混合物可以引导到在前的MGSU中至少一个的HPC入口，用于进一步再次加工，因此提供循环和减小排放。
优选地是当来自至少一个MGSU的LPC出口的气体混合物引导到顶部MGSU的至少第一个的HPC入口时。
在吹扫LPC之前，纯化气体混合物的压力可以通过不同方式减小，例如，通过节流单元、多孔体或孔口。
如果SPM生产率不仅受到MGSU的HPC和LPC之间的压差影响，而且受到MGSU室中的绝对压力值(气体压缩增加组分浓度和通过SPM的扩散速率)的影响，在这种情况下，为了阻止SPM损坏，在HPC中压力的增加可以通过LPC中足够压力增加来补偿，使得它不仅可以提供室之间的高压差(不超过SPM的强度极限)，而且提供HPGM中的高组分浓度。
纯化气体混合物(吹扫气体)通过压缩机或真空压缩机可以用于吹扫。
如果MGSU生产率通过增加绝对压力值进行增加，不仅是HPC中绝对压力值，而且是LPC绝对压力值(维持压差不超过SPM的强度极限)，那么通过压缩机或真空压缩机来自尾部MGSUs的非渗透物的LPC的吹扫可以考虑到气体分离效率的额外提高。
LPC中在大气压以下的压力减小可以通过真空压缩机得到。
在上述方法中使用的选择性可渗透膜可以实现为在框架或螺旋绕膜安装的半渗透中空纤维或平板膜。中空纤维膜是优选的。
出流可以进行不同地处理。来自至少一个MGSU的LPC出口的气体混合物(出流)可以用于电源(如果后者包含足够量的可燃烃)和/或可以压缩和引导到利用、和/或贮存、和/或井下注入(例如，用于增加生产率)、和/或可以进行再加工。
来自至少一个MGSU的HPC的纯化气体混合物引导到消费者。来自尾部MGSU的出口的非渗透物(所有组分的含量不高于规定值)或中间MGSUs的非渗透物或它们的混合物可以用于作为根据目标的产品。
优选地是，当纯化气体混合物从尾部MGSUs中的至少一个的HPC引导到消费者时，优选地从尾部MGSU的HPC。
为了增加原材料加工速率，分离的冷凝物可以通过分成稳定气体、烃冷凝物和水进行稳定。
稳定的气体可以在顶部MGSUs的至少第一个的HPC入口使用，优选地在第一个MGSU的HPC入口。
稳定的流可以进行不同地处理。优选地是在稳定期间生成的排出气体引导利用，稳定烃冷凝物引导到再加工或井下注入，和水冷凝物井下注入用于维持形成压力或引导到利用。
上述方法可以用含有两个MGSUs的工厂实施，其中HPGM进料到第一MGSU的HPC，来自第一MGSU的HPC的气体混合物进料到第二MGSU的HPC，来自第二MGSU的LPC出口的气体混合物进料到第一MGSU的HPC入口，第一和第二MGSU的LPC相应地用第一和第二MGSU的HPC的气体混合物连续吹扫，第一和第二MGSU的LPC中的压力通过真空压缩机减小。
可选地，用于实施上述方法，第一MGSU的LPC用来自第一MGSU的HPC出口和/或进一步MGSUs的HPC出口的气体混合物吹扫，和/或第一MGSU的LPC中的压力减小，同此，其出口(第一MGSU的LPC)的气体混合物引导到第二MGSU的HPC入口和/或进一步MGSUs的HPC入口。
上述方法也可以用含有两个MGSUs的工厂实施，其中HPGM供应到第一MGSU的HPC入口，来自第二MGSU的HPC出口的气体混合物连续地用于吹扫第一和/或第二MGSU的LPC，和/或LPCs中的压力减小。
上述方法也可以用含有含有两个MGSUs的工厂实施，其中HPGM供应到第一MGSU的HPC，来自第一MGSU的HPC出口的气体混合物连续地用于吹扫第一MGSU的LPC，而气体混合物的其它部分供应到第二MGSU的HPC入口，同此，在第二MGSU的LPC出口中压力减小，而来自第二MGSU的LPC出口的气体混合物引导到第一MGSU的HPC入口。
优选地是，当用于吹扫所述LPC的纯化气体的流速(吹扫气流的流速)和/或LPC中压力固定，使得在上述方法中实施内提供每种容易渗透组分的含量符合要求的产品，
更优选地是当所述压力是固定的，使得提供每种容易渗透组分的期望程度的纯化。
甚至更优选地是当引导到吹扫的纯化气体混合物的流速(吹扫气流的速度)进行选择，使得具有每种容易渗透成分的含量不增加期望值的成品收率将至少以用于吹扫的纯化气体混合物的流速值进行增加。
上述技术效果也在去除容易渗透组分的纯化高压气体混合物(HPGM)的工厂的运行的过程中实现，包括具有高压室(HPC)、低压室(LPC)和在室间的选择性可渗透膜(SPM)的膜气体分离单元(MGSUs)，其在HPC和LPC中装备了压力调节装置，具有维持所述MGSUs中至少一个的这种压差的设想可能性，和用纯化气体混合物(半成品或成品)吹扫LPC的装置，同此，所述装置进行设计，使得提供HPC和LPC之间的压差和用于LPC吹扫的纯化气体混合物的流速，使得成品中标明的容易渗透组分中的每一种的量不超过期望的值。
在优选实施形式中，至少一个MGSU的LPC装备压力减小的装置。
在特定形式中的一种中，至少一个MGSU的LPC装备压力减小的方法和用纯化气体的吹扫作为可能性被设想。
在HPC实施的另一种特定形式中，MGSUs在彼此之间串联连接，同此，尾部MGSUs中的至少一个的LPC与顶部MGSUs中的至少一个的HPC入口连接，用于返回出流到加工顶部。优选地是当尾部MGSUs的LPC与顶部MGSU的HPC连接时。
在实施的另一种特定形式中，MGSUs中至少一个的HPC入口与至少另一个MGSU的LPC出口经过压缩机、冷冻机、分离器和过滤器连接。这允许在其去除容易冷凝成分的初步纯化之后，返回出流到气体分离过程。
在实施的特定形式中，至少两个MGSUs的HPC的入口和出口可以在彼此之间并联连接，例如，用于增加气体分离阶段的效率。
在实施的优选形式中，冷冻机、分离器和过滤器在MGSUs的第一个的HPC入口安装。这允许去除容易冷凝成分的初步纯化高压气体混合物。
在实施的更优选形式中，所述分离器装备具有出口的冷凝稳定单元，用于稳定气体、用于排出气体、用于水冷凝和用于稳定烃冷凝物。
在实施的甚至更优选的形式中，稳定气体的所述稳定单元的出口与第一MGSU的HPC入口连接，用于返回稳定气体到气体分离过程顶部。
上述技术效果也在上述方法的应用的过程中实现，所述方法用于同时剥离高压天然气和至少两种容易渗透成分的伴生气体。
优选的是，当天然气与选自以下的组分剥离：水蒸汽、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、硫醇和氦气。
上述技术效果也在应用上述方法的过程中实现，所述方法用于从高压天然气中进行氦气回收。
方法实施的原理在以下描述的特定和具体选择的实施例中进行直观地说明。
附图说明
图1显示说明纯化直到容易渗透组分的要求含量的气体混合物收率和SPM选择性的依赖性的一览表。
图2显示MGSM(可置换筒)的示意图，其中由部分的非渗透物提供内部纤维的吹扫。
图3显示具有串联连接的MGSUs的工厂的方案，其中来自MGSU的第一级的半成品引导到第二级MGSU等的入口。
图4显示在到第一级的MGSU HPC的入口的具有压缩机的两级工厂的方案，其中提供来自第二级的MGSU LPC的出流的循环(返回到气体分离过程顶部)。
图5显示用于高压气体混合物纯化的单级工厂的方案，其中提供膜气体分离单元LPC的吹扫和真空处理。
图6显示去除氦气的高压天然气纯化的单级方案，其中提供膜气体分离单元LPC的吹扫和真空处理。
图7显示纯化高压气体混合物的两级工厂的方案，其中两级的MGSUs彼此之间串联连接。
图8显示直到其流速参数的高压气体混合物纯化的两级方案，其中两级的MGSUs彼此之间串联连接。
图9显示高压气体混合物纯化的两级工厂方案，其中两级彼此之间串联连接，其中每级包括在彼此之间并联连接的分离膜气体分离单元。
图10显示高压天然气或伴生石油天然气的两级工厂，其中来自第一级的出流在第二级纯化。
图11显示干燥高压天然气或伴生石油天然气的两级工厂的方案，其中第一级的出流在第二级纯化。
图12显示干燥高压天然气或伴生石油天然气的两级工厂的方案，其中来自第一级的出流在第二级纯化。
具体实施方式
考虑SPM选择性对于压差的依赖性，由于仅在提供选择性不低于设定值(如在图1中示出硫化氢不低于20)的压差下用非渗透物吹扫，具有要求含量的水蒸汽、硫醇、硫化氢和己烷的成品的收率增加。同此，基于最难去除组分的要求的定额，选择吹扫气体流与渗透物流的比率。在这种情况下，其它组分的含量将符合规定标准。
膜气体分离单元可以通过组合膜气体分离模块(MGSM)构建，在图2中示出。原料在压力下进料到轴向进气歧管200，且通过轴向进气歧管端202的端口引入到纤维间空间模块204(MGSM HPC)。气流沿着SPM到出口206。大部分的SPM用气体不渗透的涂料208涂布。来自HPC的容易渗透组分通过SPM渗透到LPC和迁移到LPC出口(渗透物出口)210。优选地是，当HPC和LPC的流沿着SPM通过逆流进行运输。密封固定在外壳218盖212位于与渗透物出口相对的MGSM端。盖具有用于安置可置换孔的开口214。纯化的气体通过孔供应到纤维内部(MGSMLPC)和用于吹扫MGSM LPC216。
吹扫导致LPC中容易渗透组分的浓度的减小，因此增加了HPC和LPC之间的气体分压差。去除容易渗透组分的HPGM纯化工艺改善，因为分离过程的驱动力是在SPM的气体分压差。同时，沿着SMP的难于渗透组分的浓度没有显著改变，并且分压也没有显著地减小。分压差的减小恶化了去除难渗透组分的HPGM纯化工艺。
在固定压差的每个单个纤维的渗透流的值，它仅取决于渗透气体混合物的温度和渗透气体的组成。在第一轮中的吹扫气体流的值取决于孔尺寸(孔直径和长度)、在其上的压降，且几乎不依赖于流动通过孔的气体的温度和粘度。因此，改变渗透物和吹扫气体流速的比率的最容易方法是通过改变孔的尺寸。
来自LPC的出口的气体混合物是出流。这种流与HPGM流(同一成品参数)的比率确定纯化工艺的效率。比率越低，MGSM的工作越有效。根据上述，于是出现了有必要优化渗透物和吹扫流的比率的结果，提供去除容易渗透组分的必要的气体纯化。根据纯化工艺数值模型和MGSM初步测试的结果，渗透物流和吹扫气流之间的比率在制造MGSMs的阶段设定。
如果具有所有容易渗透组分的设定含量的成品在单级过程中不能够得到，那么使用更复杂的纯化方案，具体地为具有串联连接的MGSUs的方案，当第一级的半成品被引导到第二级等的MGSU入口时。
这种MGSU连接的原理方案在图3中示出。
如在图3示出，原料(HPGM)通过管道320供应到第一级322的MGSU入口，来自第一级半成品通过管道324供应到第二级326MGSU入口，其中具有设定浓度组分的产物328引导到消费者。来自第一级330和第二级332的渗透物334是出流。级的数量可以是多于两个。这些方案常常应用，如果原料是在压力下。作为实际实践，气体分离单元中的每级可以包括数个并联的MGSMs和/或MGSUs。在HPGM的设定压力和温度，每级的MGSU中MGSMs和/或MGSUs的数量由HPGM的流速和选择比率即原料和成品流的比率确定。
如果原料在供应到MGSU之前压缩，具有循环的方案可以使用，例如在图4示出。按照这个方案，原料436与第二MGSU452的渗透物混合，通过压缩机438压缩，且得到的HPGM通过管道440供应到第一MGSU442的入口，其中非渗透物通过管道440供应到二MGSU446的入口。来自第二MGSU448的成品引导到消费者。利用来自第一MGSU450的渗透物，而来自第二MGSU452的渗透物供应到压缩机入口。对于具有循环(即，渗透物返回到气体分离过程顶部)的膜气体分离单元，仅顶部MGSU(s)的渗透物是出流(即，第一MGSU或包括第一MGSU的数个顶部MGSUs)。
出流可以进行收集用于在石油或化工厂进行另外处理或者可以用于作为辅助物，例如根据出流组成用于室内加热或用于中间气流的加热。
按照在图4代表的选择，渗透物返回到第二级452的过程顶部。另外第一级的这个渗透物通过管道454可以进料到压缩机438电源。在这种情况下，第一级的MGSUs和/或MGSMs的数量和工作条件以这种方式进行选择，渗透物流将符合压缩机供应所需要的气体容器流速。
实施例1
在单级工厂去除水蒸汽的高压伴生气纯化
原料(HPGM具有60巴的压力，水含量0.07%摩尔，甲烷93.6%摩尔，CO22.9%摩尔，其它：烃C2–C5)通过入口喷嘴供应到工厂内部，工厂包括MGSU与基于中空纤维并联连接的MGSMs(MGSM的结构在图2示出和以上描述)。原料供应到MGSM HPC(纤维间空间)。当沿着纤维通过时，来自HPC的气体(渗透物)的部分渗透通过壁到LPC(内部纤维通道)。来自HPC(非渗透物)在出口得到的成品分成两部分。主要部分通过相应喷嘴在59巴压力下脱离。较少部分(吹扫气流)通过在内部盖中的孔供应到与出口相对的纤维的开口部分以上的室，其中它被引导到内部纤维通道和与渗透纤维壁的渗透物混合，在渗透物和非渗透物的得到混合物通过喷嘴、在2.0巴压力下从LPC回收以后。
室中的压力比估计为Р(高)/Р(低)=30，水和甲烷的比渗透率比(选择性)Р/1(Н20)/Р/1(СН4)=280，因此Р/1(Н20)/Р/1(СН4)>Р(高)/Р(低)，在原料流中的渗透物百分比是4.6%；用于吹扫的成品百分比为原料2.9%；残留流中的水含量0.0025%摩尔，甲烷94.6%摩尔，С022.4%摩尔。没有吹扫的残留流中的水含量0.03%摩尔、甲烷94.6%摩尔、С022.4%摩尔。
实施例2
在单级工厂去除硫化氢的高压伴生气纯化
原料(HPGM具有20巴的压力，硫化氢含量0.02%摩尔，甲烷88.9%摩尔，CO22.9%摩尔，氮气0.2%摩尔，其它：烃C2–C5)通过入口喷嘴供应工厂内部，工厂包括MGSU与基于中空纤维并联连接的MGSMs(MGSM的结构在图2示出和以上描述)。沿着纤维通过，来自HPC的气体(内部纤维通道)的高压气体混合物组分渗透通过壁到LPC(内部纤维通道)，同此，混合物剥离容易渗透组分，和该结果中得到的成品(非渗透物)分成两部分。非渗透物的主要部分通过相应喷嘴在19巴压力下回收。较少部分的非渗透物(吹扫气流)通过在内部盖中的孔供应到与出口喷嘴相对的纤维的开口部分以上的室，其中非渗透物供应到在纤维内部的通道，并与渗透纤维壁的渗透物混合，在此后得到的混合物通过喷嘴、在1.2巴压力下脱离。
室中的压力比估计为Р(高)/Р(低)=16，硫化氢和甲烷的比渗透率比(选择性)Р/1(Н2S)/Р/1(СН4)=40，因此P/1(H2S)/P/1(CH4)>Р(高)/Р(低)，在原料流中的渗透物百分比是8.4%；用于吹扫的成品百分比为原料流的4.5%；成品中硫化氢含量是0.003%摩尔，甲烷91.1%摩尔，С022.2%摩尔。没有吹扫(使用具有盲孔的MGSMs)的成品中硫化氢百分比估计为0.008%摩尔、甲烷1.1%摩尔、С022.2%摩尔。
实施例3
在单级工厂去除己烷的高压伴生气纯化
原料(HPGM具有14巴的压力，己烷含量0.95%摩尔，甲烷70.5%摩尔，水0.55%摩尔)通过入口喷嘴进入到工厂内部，工厂包括MGSU与基于中空纤维并联连接的MGSMs(MGSM的结构在图2示出和以上描述)。原料引入到MGSM HPC(纤维间空间)。当沿着纤维通过，HPC的气体混合物的组分渗透LPC中纤维壁(纤维的内部通道)。成品(非渗透物)分成两部分。非渗透物的主要部分通过相应喷嘴在14巴压力下回收。较少部分通过在内部盖中的孔供应到与出口喷嘴相对的纤维的开口部分以上的室，其被引导吹扫内部纤维通道，在其中它与渗透纤维壁的渗透物混合。得到的气体混合物通过喷嘴、在1.2巴压力下脱离。
MGSM的室中的压力比估计为Р(高)/Р(低)=12.5，己烷和甲烷的比渗透率比(选择性)Р/1(С6Н14)/Р/1(СН4)=25，因此Р/1(С6Н14)/Р/1(СН4)>Р(高)/Р(低)，渗透物的部分百分比估计为原料流的11.5%，通过孔的气体的百分比为原料流4.5%；成品中己烷含量估计为是0.15%摩尔，甲烷75.5%摩尔，水0.08%摩尔。没有吹扫(使用具有盲孔的MGSMs)的成品中己烷百分比估计为0.27%摩尔、甲烷75.5%摩尔、水2.4%摩尔。
实施例4
单级工厂，其中吹扫和抽真空用于高压气体混合物纯化的膜气体分离单元的低压室
如在图5中示出，工厂包括具有HPC558和LPC560、在它们之间的SPM562的MGSU556。原料(HPGM)564供应到MGSU556的HPC558，成品(非渗透物)从HPC出口得到，而出流568从LPC出口(渗透物和吹扫气体的混合物)带走，部分的成品570(吹扫气体)在孔572中节流之后用于吹扫LPC560，而LPC560中压力由真空压缩机574减小，因此提供了改变HPC558和LPC560中的气流的压力比的机会。
如果需要，原料在分离器576中分离和/或在过滤器578过滤用于冷凝物和机械混合物去除，并且在原料供应到MGSU556之前也在热交换器580中加热。
根据纯化工艺的最大成品收率和最小单位产品能耗的条件，选择吹扫气体570的流速和HPC558和LPC560之间的压差。因此，由于吹扫，提供了具有最小能耗的LPC的分离效率的增加。
成品中不期望杂质的含量可以以两倍或两倍以上地减小。
实施例5
在根据实施例4的工厂去除氦气的天然气纯化
原料，即在到达10MPa的压力下、含有0.6%摩尔氦气的粗天然气，供应到MGSU。在供应原料到MGSU之前，原料分离和过滤用于去除冷凝物和机械杂质，然后加热直到温度为50℃。在9.8MPa下、来自MGSU、具有0.1%摩尔的氦气含量的成品引导到消费者。大约5%的成品(非渗透物)引导到MGSU用于吹扫LPC。在LPC(出流)的出口、具有4.5-5%摩尔氦气的含量的气体混合物具有0.05Mpa的压力，由真空压缩机提供，然后压缩气体混合物直到15Mpa的压力。出流引导到利用以贮存，或者井下注入，或者再加工。根据维持MGSU室中最佳压差的条件，选择真空压缩机容量和吹扫气体的节流参数。
实施例6
在根据实施例4的工厂去除硫化氢的天然气纯化
原料，即具有2.5MPa压力和25-30℃温度和150mg/m3硫化氢的天然气，供应到MGSU。初步地，纯化原料去除冷凝物和机械杂质。使用凝聚式过滤器。在2.2MPa的压力下具有不超过20mg/m3的硫化氢含量的成品引导到消费者。部分成品，大约5%，引导到MGSU用于吹扫LPC。从LPC出口收集的出流含有达到1500mg/mЗ的硫化氢和具有0.1MPa的压力，由真空压缩机提供，然后气体混合物流进行压缩直到0.2MPa的压力。
根据维持MGSU室中最佳压差的条件，选择真空压缩机容量和吹扫气体的节流参数。
实施例7
在根据实施例4的工厂去除水蒸汽的天然气纯化
原料，即在2.8Mpa的压力下和45℃的温度与100%相对湿度(根据水)的天然气，供应到MGSU。在供应原料到MGSU之前，分离和过滤原料用于去除冷凝物和机械杂质。供应到消费者的成品具有不高于0.012%摩尔的水含量(其对应于在上述示出压力的负10℃的水露点温度)。约6%的部分的成品(吹扫气体)引导到MGSU用于吹扫LPC。出流含有多至3.0%摩尔的水。
真空压缩机考虑到LPC中的压力减小直到0.05MPa和供应出流用于在0.15MPa的压力下进一步再加工。根据维持MGSU室中最佳压差的条件，选择真空压缩机效率和吹扫气体的节流参数。
实施例8
在根据实施例4的工厂去除含有4个和更多个碳原子的烃的天然气纯化
原料，即在1.6MPa的压力下、具有烃С4+8.0%摩尔的伴生石油气，在冷冻机中冷却至20℃的温度。然后在供应到MGSU之前，伴生气在分离器和凝聚过滤器中相应地纯化去除冷凝物和机械杂质。纯化的气体供应到MGSU的HPC的入口和具有不超过2.0%摩尔的烃С4+含量的成品引导到消费者。部分成品(吹扫气体)引导到MGSU用于吹扫LPC。出流含有15%摩尔的С4+烃。
真空压缩机维持LPC中的压力多至0.04MPa和供应出流用于在0.12MPa下进一步再加工。根据维持MGSU室中最佳压差的条件，选择真空压缩机容量和吹扫气体的节流参数。
实施例9
在单级工厂去除氦气的高压天然气的纯化，其中吹扫和抽真空气体分离单元的低压室
如在图6示出，去除氦气的天然气纯化工厂包括具有由SPM688隔开的HPC684和LPC686的MGSU682。HPC684从一侧与管道690连接和从相对侧与管道692连接。LPC686与吹扫管道694连接，与管道692和管道696相互连接，同此，节流元件698安装在吹扫通道694中。真空压缩机6100在管道696安装和考虑到LPC686中的压力减小的可能性和供应来自LPC686的气体混合物以贮存区域中利用，或者用于井下注入或用于再加工。工厂可以装备分离器6102和过滤器6104，串联安装在供应管道690，用于纯化天然气来去除冷凝物和机械杂质。压缩机6106和冷冻机6108可以在供应管道690的分离器6102上游串联安装。除此之外，它可以装备加热器6110，安装在供应管道690、直接在MGSU684上游。工厂可以装备冷凝物稳定化单元6112，通过其入口与分离器6102的冷凝物出口和三个出口连接，第一个出口与气体排出的管道6114连接以利用或燃烧，第二个出口与管道6116连接用于烃回收以进一步加工或用于井下注入，和第三个出口引导到管道6118用于水冷凝物去除。
原料，即具有0.2-1.0%摩尔的氦气的高压天然气，通过管道690供应到MGSU682的HPC684。初步地，原料进行纯化，在分离器6102和过滤器6104中去除冷凝物和机械杂质，过滤器6104可以是凝聚式。在供应到MGSU682之前的原料温度可以在加热器6110中增加。在原料低压的情况下，原料在压缩机6106中初步压缩，然后在冷冻机6108中冷却。初步纯化的原料供应到MGSU682的HPC684，其中具有0.1%摩尔的氦气含量的成品通过管道692引导到消费者。含有1.5-5.0%氦气含量的出流通过管道696脱离LPC686，通过真空压缩机6100确保LPC686中的压力减小，和供应出流利用来贮存，用于井下注入或者用于进一步再加工。根据纯化气体回收的可应用MGSU682的速度的最大化和相应纯化工艺的最小能耗的条件，选择通道694中的真空压缩机6100的容量、节流元件698的参数和管道696中的气体混合物压力。
来自分离器6102的冷凝物直接引导利用，例如通过井下注入用于维持生成压力，或者供应到冷凝物稳定单元6112，如果在工厂是可得到的。在后者情况中，三个流来自冷凝物稳定单元6112，即，气体排出用于通过管道6114利用或燃烧，烃冷凝物脱离用于通过管道6116进一步再加工或者用于井下注入，和水冷凝物通过管道6118脱离。
真空压缩机6100和具有节流元件698的通道694考虑到MGSU682的稳定和有效工作，其允许增加氦气回收速度和减小纯化工艺的能耗。通过初步纯化天然气方式，即分离器6102、过滤器6104和加热器6110，也提供MGSU682的稳定工作。除此之外，工厂设计考虑到天然气纯化废物利用。
实施例10
在具有串联连接级的两级工厂的高压气体混合物纯化
通过管道7120HPGM供应到第一MGSU7122的HPC7124；来自第一MGSU7122的HPC7124的半成品(非成品)供应到第二MGSU7126的HPC7128，如图7中示出，利用来自第一MGSU7122的LPC7130的渗透物7152，在第二MGSU7126的HPC的出口收集成品7132(非渗透物)，来自第二MGSU7126的LPC7134的渗透物7154供应到原料管道7136，部分的半成品脱离(吹扫气体)第一MGSU7122的出口，并通过节流元件7138脱离吹扫第一MGSU7122的LPC7130，同此，通过真空压缩机7140减小第二MGSU7126的LPC7134中的压力。
选择真空压缩机7140的容量，使得考虑到在SPM的最大压差。根据最大气体分离效率的条件，选择吹扫气体的量。
吸取来自第二MGSU的LPC7134的出流，和通过真空压缩机7140压缩。然后，纯化HPGM去除冷凝物和机械杂质，在引导HPGM的供应到第一MGSU7122的HPC7124之前，HPGM冷却7144、分离7146和过滤7148。来自分离器7146的冷凝物流引导到具有四个外出流的冷凝物稳定单元7150，作为稳定的气流第一个7156供应到原材料流用于再加工，第二排出气体流7158被引导利用，第三稳定烃冷凝物7160被引导到进一步加工或者井下注入，第四水冷凝物流7162引导到井下注入用于维持形成的压力，或被引导利用。
气体混合物的有效分离和整个方法的效率的增加通过吹扫第一MGSU7122的LPC7130和维持第二MGSU7126的LPC7134中的减小压力提供。
实施例11
在具有串联连接级直到其消耗的参数的两级工厂的高压气体混合物纯化
如在图8中示出，多级HPGM纯化的工厂包括压缩机8164和两个串联连接的MGSUs8166和8168，MGSUs8166和8168具有通过SPM8174隔离的高压室8170和低压室8172。压缩机的8164的入口与用于原料供应管道8176连接，和出口通过HPGM供应的管道8178与到HPC MGSU8166的入口连接，MGSU HPC出口8166通过管道8180与HPC MGSU8168的入口连接。MGSU8168的HPC的出口与纯化气体混合物供应到消费者的管道8182连接。MGSU8166的LPC与管道8184连接，和MGSU8168的LPC通过管道8186与管道8176连接。工厂装备真空压缩机8188和8190，同此，真空压缩机8188在管道8184安装，和真空压缩机8190在管道8186安装。MGSUs8166和8168装备通道8192和8194用于吹扫LPCs8172。设计通道8192和8194，使得提供供应部分的纯化气体混合物从MGSUs的HPCs8170到LPCs8172的机会。通道8192和8194装备节流元件8196，例如，从MGSU的HPC8170回收部分的成品或半成品的孔。
通道8192和8194可以以对应于MGSU自身的结构实施。可以通过管道安排第一和第二吹扫通道8192和8194，同此第一吹扫通道8192的管道与从一端的第一MGSU8166到另一端的低压室8172的管道8180的脱离非渗透流连接，且第二吹扫通道8194的管道连接到纯化气体混合物供应到一端消费者的管道8182，和连接到另一端的第二MGSU8168的低压室8172。
工厂可以装备冷冻机8198、分离器8200和过滤器8202，它们串联安装在管道8178用于纯化天然气去除冷凝物和机械杂质。
另外，工厂可以装备冷凝物稳定单元8204，其具有一个入口8206和四个出口8208、8210、8212和8214。冷凝物稳定单元8204的入口8206与分离器8200的冷凝物去除的管道8216连接。冷凝物稳定单元8204的第一出口8208通过气体稳定流供应的管道8218与原料供应的管道8176连接用于再加工。第二出口8210与气体混合物流排出的管道8220连接以利用。第三出口8212与稳定烃冷凝物去除的管道8222连接以进一步再加工或井下注入，和第四出口8214与水冷凝物去除的管道8224连接用于井下注入，为了维持生成压力或利用。
通过原料供应的管道8176，例如，进料天然气或伴生气，在压力下的气体混合物，例如，0.12-0.15MPa，供应到压缩机入口8164。来自压缩机8164、在压力如2.5MPa的压力下的HPGM通过管道8178供应到第一MGSU8166的LPC8170。来自第一MGSU8166的HPC的非渗透物通过管道8180引导到第二MGSU8168的LPC8170。来自第二MGSU8168、具有减小的杂质含量例如重烃、水和二氧化碳的非渗透物引导到管道8182用于供应到消费者。来自第一MGSU8166的LPC8172、膜8174下、具有增加杂质含量诸如重烃、水和二氧化碳的的渗透物引导利用。来自第二MGSU8168的LPC8172的渗透物通过管道8186引导到原料供应的管道8176。某些部分的非渗透物从高压室8170连续回收到相关MGSU的LPC8172用于吹扫，同此，通过真空压缩机8188和8190每个MGSU8166和8168的LPC8172中压力减小，在每个MGSU8166和8168中通过具有节流元件8196的吹扫通道8192和9194。室8172的吹扫和在其中压力的减小导致气体分离效率的增加。根据在膜模块8166和8168的气体分离膜8174的压力比的最大值的规定的条件，选择真空压缩机8088和8190的容量。根据MGSUs8166和8168中的最大气体分离效率的规定的条件，选择吹扫气体的量。在一些情况中，冷冻机8198、分离器8200和过滤器8202在直接供应高压气体混合物到第一MGSU8166的高压室8170、在高压管道8178的上游串联安装，它们允许从气体混合物中去除冷凝物和机械杂质。来自分离器8200的冷凝物流通过冷凝物去除的管道8216引导到冷凝物稳定单元8204的入口8216。从在管道8218的冷凝物稳定单元8204的第一出口8208，稳定气体的流进料到原料供应的管道8176，在管道8176中流进行混合。气体混合物流通过管道8220从冷凝物稳定单元8204排出利用。稳定烃冷凝物脱离，从第三出口8212通过管道8222用于进一步再加工或用于井下注入，和可以用于井下注射维持生成压力或利用的水冷凝物从第四出口8124通过管道8224脱离。
因此，提供气体混合物的有效分离，和总体上工厂的效率通过吹扫LPC和维持在其中的减小压力来增加。
实施例12
在具有串联连接级的两级工厂的高压气体混合物纯化，每一级包括在彼此之间并联连接的膜气体分离单元
如在图9中示出，多级气体混合物纯化工厂包括压缩机9226、具有通过SPMs9236分离的HPCs和LPCs9232和9234的第一MGSU9228和第二MGSU9230。压缩机9226入口与原料供应的管道9238连接，而出口与通过管道9240与有第一MGSU9228的HPC9232入口连接，其出口通过管道9242与第二MGSU9230的HPC9232入口连接。第二MGSU9230的HPC9232的出口与管道9244连接用于供应纯化气体混合物到消费者。第一MGSU9228的LPC9234与用于渗透物去除的管道9246连接用于进一步再加工或利用，而第二MGSU的LPC9234通过管道9248与原料供应管9238连接。工厂装备具有通过选择性可渗透膜9258分离的高压和低压室9254和9256的另外的膜单元9250和9252，同此，单元9250并联地连接第一膜单元9228，和单元9252并联地连接至第二膜单元9230，和连接至另外两个真空压缩机9260和9262，同此，第一另外真空压缩机9260在管道9246中安装，第二真空压缩机9262在管道9248中安装。每个单元9228、9230、9250和9252装备通道9264，其考虑到连续供应部分的渗透物用于从HPCs9232和9254到LPCs9232和9256相应地吹扫的可能性。
除了连接至第二MGSU9230的另外MGSUs9252外，可以存在接至第一MGSU9228的另外膜单元9250。根据每个阶段的最佳气体分离工艺的规定的条件和总体上整个工厂的最有效的工作，选择并联安装的MGSUs的数量。
吹扫LPCs9234和9256的每个通道9264可以具有节流元件9266，例如，孔，从HPCs9232和9254收集精确某些部分的非渗透物的要求。以相关MGSU的自身结构或通过管道布置，可以设想用于吹扫的通道9264。
工厂可以在管道9240中串联安装装备冷冻机9268、分离器9270和过滤器9272，用于纯化天然气去除冷凝物和机械颗粒。
另外，工厂可以装备冷凝物稳定单元9274，其具有一个入口9276和四个出口9278、9280、9282和9284。冷凝物稳定单元9274的入口9276与来自分离器9270的去除冷凝物的管道9286连接。冷凝物稳定单元9274的第一出口9278通过进料气体流稳定的管道9288与原料供应管道9238连接用于返回纯化。第二出口9280与气体混合物流排出的管道9290连接以利用。第三出口9282与稳定烃冷凝物去除的管道9292连接用于进一步再加工或用于井下注射，和第四出口9284与管道9242连接用于水冷凝物去除用于井下注入，以维持生成压力或利用。
原料(例如，进料天然气或伴生气体)通过管道9238供应到压缩机入口9226。压缩机9226的下游出口，气体混合物经过串联安装的冷冻机9268、分离器9270、过滤器9272通过管道9240，然后引入第一MGSU9228和与其并联连接的另外MGSUs的高压室9232和9254。通过另外MGSUs的膜9256、在第一MGSU的膜9236的膜之上非渗透物通过管道9242引导到第二MGSU9230和另外MGSU9252的HPCs9232和9254。来自第二MGSU9230和另外MGSU9252的HPCs9232和9254、较少含量的杂质例如重烃、水和二氧化碳的非渗透物引导到管道9244用于供应到消费者。来自膜9236和9258之下的第一MGSU9228和另外MGSUs9250的LPCs9234和9256、具有增加杂质如重烃、水和二氧化碳含量的渗透物通过管道9246引导到利用。来自第二MGSU9230和另外MGSUs9252的LPCs9234和9256的渗透物通过管道9248引导到原料供应管道9238。固定部分的渗透物从MGSUs9228和9230每一个中连续去除，并且在另外MGSUs9250和9252的每一个中，通过具有节流元件的吹扫通道9264，从相关的MGSU的HPCs9232和9254到LPCs9234和9256用于吹扫，同此，通过相应安装在管道9246和9248中的真空压缩机9260和9262，MGSUs9228和9230以及另外MGSUs9250和9252的LPCs9234和9256中压力减小。LPCs9234和9256的吹扫和它们中的压力减小导致气体分离效率的增加。根据在MGSUs9228和9230以及另外MGSUs9250和9252的膜9236和9258的压力最大比的规定的条件，选择真空压缩机9260和9262的容量。根据在MGSUs9228和9230以及另外MGSUs9250和9252的中最大气体分离效率的规定的条件，选择吹扫气体的量。
来自分离器9270的冷凝物流通过冷凝物去除的管道9286引导到冷凝物稳定单元9274的入口9276，提供冷凝物与组分分离的可能性。从冷凝物稳定单元9274的第一出口9278，通过管道9288，稳定气流脱离到原料供应的管道9238。冷凝物稳定单元9274的第二出口9280的气体混合物流通过管道9290排出利用。通过管道9292脱离第三出口9282的稳定烃冷凝物以进一步纯化，或者井下注入，和第四出口9284用于水冷凝物，其可以用于井下注入以维持生成压力或者用于利用，水冷凝物通过管道9294脱离。
同此，具有另外的膜模块9250和9252以及在LPCs9234和9256的所有MGSUs9228、9230、9250和9252中进行吹扫以及同时维持在它们中的减小压力的工厂的条件考虑到容量增加和气体混合物的高效分离。
实施例13
在单级工厂纯化天然和伴生高压石油气，其中从第一级得到的渗透物在第二级纯化
如在图10中示出，来自天然或伴生石油气的燃烧气纯化的工厂包括压缩机10296和MGSU10298，MGSU10298具有通过膜SPM10304分离的高压和低压室10300和10302，压缩机入口10296与原料供应管道10306连接，而出口通过管道10308(经过分离器10310和过滤器10312)与MGSU10298的HPC入口10300连接，其出口与到消费者的纯化燃烧气的管道10314连接，同此MGSU10298的LPC10302与管道10316连接，且工厂装备通道10318，其考虑到部分的非渗透物从MGSU10298的HPC10300到LPC10302的连续供应用于吹扫，另外具有压缩机10320、分离器10322、过滤器10324和MGSU10326，MGSU10326具有通过膜SPM10332分离的高压和低压室10328和10330，同此，另外压缩机10320的入口通过管道10316连接，和经过另外分离器10322和过滤器10324，出口通过另外高压管道10334与另外MGSU10326的HPC10328入口连接。另外MGSU10326的HPC10328出口通过管道10336与高压气体混合物管道10308在过滤器10312和MGSU10298之间的部分连接，而另外MGSU10326的LPC10330与管道10338连接。吹扫的通道10318可以装备装备节流元件10340如孔。吹扫的通道10318可以在MGSU10298自身中提供或者通过管道安排。工厂可以装备两个冷冻机10342和10344，第一冷冻机10342安装在压缩机10296和分离器10310之间的高压管道10308中，而第二冷冻机10344安装在另外压缩机10320和另外分离器10322之间的另外高压管道10344中。工厂也可以装备冷凝物稳定单元10346，其具有两个入口10348和10350以及四个出口10352、10354、10356和10358，同此，从分离器10310，冷凝物稳定单元10346的第一入口10348与冷凝物排出管道10360连接，而第二入口10350与冷凝物去除管道10362从另外分离器10332连接，同此，冷凝物稳定单元10346的第一出口10352与管道10364相互连接，然后与进料气体稳定供应管道10316连接用于再加工，第二出口10354与气体混合物流排出的管道10336连接以利用，第三出口10356与稳定烃冷凝物去除管道10368连接以进一步再加工或井下注入，第四出口10358与水冷凝物去除的管道10370连接，用于井下注入以维持生成压力或利用。
原料(天然或伴生石油气)通过管道10306供应到压缩机10296的入口。从压缩机10296出口，压缩气体通过管道10308经过冷冻机10342、分离器10310、过滤器10312引导到MGSU10298的LPC10300。气体混合物在分离器10310和过滤器10312中初步纯化，去除水和重烃冷凝物以及机械杂质。到MGSU10298的气体混合物流分成两个流：在膜10304之上的非渗透物流和在膜10304之下的渗透物流。在膜10304之上的非渗透物流具有低含量的水蒸汽和重烃，通过管道10314引导到消费者，同此，部分的非渗透物通过管道10318连续脱离到LPC10302用于吹扫，其增加MGSU10298中的气体分离效率。节流元件10340如孔考虑到从HPC10300去除特定非渗透物部分。来自10302的气体混合物具有增加含量的水蒸汽和重烃，通过管道10316引导到另外压缩机10320入口，在MGSU10298的LPC10302中，一边压缩气体混合物和另一边减小压力，因此提供在膜10304的必要压力比，接近于高效气体分离的最佳值。另外压缩机10320的气体混合物经过冷冻机10344、分离器10322和过滤器10324通过另外高压管道10334供应到另外MGSU10326的LPC10328，其中气体混合物分成两个流：在膜10332之上的非渗透流和在膜10332之下的渗透物流。富集甲烷的非渗透物流通过管道10336脱离到在过滤器10312和MGSU10298之间的部分管道10308，而具有高含量的水蒸汽和低含量重烃的渗透物流通过管道10338脱离以利用。
如果工厂装备气体稳定单元10346，来自分离器10310和另外分离器10322冷凝物通过管道10360和10362供应到入口10348和10350。在冷凝物稳定单元10346中，冷凝物分成四个流。从冷凝物稳定单元10346的第一个出口10352，稳定气体流通过管道10364运输到管道10316。冷凝物稳定单元10346的第二出口10354的气体混合物的流通过管道10366引导利用。第三出口致力于脱离稳定烃冷凝物以通过管道10368进一步再加工或用于井下注入，和第四出口10358致力于脱离水冷凝物，其可以通过管道10370用于井下注入以维持生成压力或利用。
用纯化气体混合物吹扫LPC允许增加气体分离效率和减小纯化气体损失。
实施例14
在两级工厂干燥天然或伴生高压石油气，其中第一级的出流在第二级纯化
干燥天然气的工厂包括两个具有通过选择性可渗透膜11380分开的高和低压室分开的MGSUs11372和11374、压缩机11382、冷冻机11384和分离器11386，如在图11示出。第一MGSU11372的高压室11376的入口与原料供应的管道11388连接，而出口与管道11390连接连接。第一MGSU11372的LPC11378入口与吹扫的第一通道11392连接，而出口与第一管道11394连接，第一管道11394与压缩机11382入口连接，其出口通过压力管道11396(在其中冷冻机11384和分离器11386串联连接)与第二MGSU11374的HPC11376入口连接，其出口与管道11398连接。第二MGSU11374的低压室11378通过管道11400与管道11394连接和第二吹扫通道11402连接，考虑到连续供应部分的非渗透物从第二MGSU11374到LPC11378。吹扫的第一通道11392设计具有连续供应部分的非渗透物从第一MGSU11372到LPC11378的条件的可能性。第二MGSU11374的管道11398连接出口管道11390。
吹扫的通道11392和11402具有节流元件11404如孔。
工厂可以装备另外分离器11406以及两个过滤器11408和11410，同此另外分离器11406和第一过滤器11408在供应管道11388中串联安装，而第二过滤器11410在分离器11386和第二MGSU11374之间的压力管道11396中安装。
工厂可以装备另外膜模块(在图11中没有示出)，同此，至少一个另外MGSU并联地与膜模块11372和11374中的每一个连接。工厂可以装备冷凝物稳定单元11412，其具有两个入口11414和11416和四个出口11418、11420、11422和11424，同此，冷凝物稳定单元11412的入口11414和11416中的每一个与另外分离器11406和分离器11386的冷凝物去除的相应管道11426和11428连接，冷凝物稳定单元11412的第一出口11418与气体稳定流供应管道11430连接，气体稳定流供应管道11430与管道11400连接，第二出口11420与气体混合物流排出的管道11432连接以利用，第三出口11422与稳定烃冷凝物排出的管道11434连接以进一步再加工或者用于井下注入，第四出口11424与水冷凝物排出的管道11436连接用于井下注入维持生成压力或以利用。
原料天然气通过管道11388供应到第一MGSU11372的高压室11376。安装在供应管道11388中的分离器11406和过滤器11408可以用于初步干燥天然气。在第一MGSU11372中、在膜11380，天然气分成两个流，即，在膜11380之下的渗透物流和非渗透物流，同此，非渗透物不以任何显著量包含水分。来自第一MGSU11372的HPC11376、在膜11380之上的非渗透物引导到出口管道11390，其中它被引导到消费者。来自第一MGSU11372的低压室11378、具有较大水分含量的渗透物通过管道11394运输到压缩机11382的入口，同此，室11378用通过通道11392供应、来自第一MGSU11372的部分非渗透物连续吹扫。来自压缩机11382的出口的气流通过管道11396引导到冷冻机11384，然后到分离器11386，其中气流剥离水分和冷凝物。然后气流经过过滤器11410到达第二MGSU11374的LPC11376。来自第二MGSU11374的HPC11376、在膜11380之上的非渗透物通过管道11398引导到出口管道11390。来自第二MGSU11374的LPC11378的具有大水分含量的气体混合物通过管道11400供应到管道11394。第二MGSU11374的LPC11378的吹扫通过由通道11402供应的第二MGSU气流的非渗透物实现。节流元件11404如孔安装在通道11392和11402中，考虑到吹扫必要的气流流速。
如果冷凝物稳定单元11412是可利用的，来自分离器11406和11386的流相应地通过管道11426和11428运输到入口11414和11416。出口11418的气体稳定流通过管道11430引导到管道11400。来自管道出口11420的气体混合物流通过管道11432引导到利用。连接到第三出口11422的烃冷凝物通过管道11434脱离以进一步加工或者用于进下注入，和连接到冷凝物稳定单元11412的第四出口11424的水冷凝物通过管道11436脱离用于井下注入来维持生成压力或利用。
用来自第一MGSU11372的干燥非渗透物流吹扫MGSU11372的LPC11378允许引导在第二MGSU11374中干燥的气流到消费者，这导致增加工厂容量。除此之外，它给与完成干燥具有较高含量的最初水和重烃的天然气的机会，不仅去除水分而且去除重烃。
实施例15
在两级工厂干燥高压天然或伴生石油气，其中第一级的出流在第二级纯化
如在图12中示出，干燥天然气的工厂包括：两个MGSUs12438和12440，它们具有通过SPM12446分开的HPC12442和LPC12444；LPC12444的吹扫的通道12448和12450；压缩机12452；冷冻机12454；分离器124560和排出管道12458。第一MGSU12438的HPC12442的入口与供应管道12460连接，且出口与出口管道12462连接。第一MGSU12438的LPC12444与第一吹扫通道12448连接，且出口与管道12464连接，管道12464与压缩机12452入口连接。压缩机12452出口与压力管道12466连接(与冷冻机12454和分离器12456串联安装)，压力管道12466与第二MGSU12440的HPC12442入口连接，其出口连接至管道12468。第二MGSU12440的LPC12444通过管道12470与管道12464连接和与第二通道12450连接用于吹扫，提供来自第二MGSU12440的HPC的部分的非渗透物的连续供应。该工厂也装备两个节流调节装置12472和12474，同此，第一节流调节装置12472在管道12470安装，第二节流调节装置12474在排出管道12458安装，排出管道12458与管道12470在第一节流调节装置12472和第二MGSU12440之间的部分连接。第一吹扫通道12448考虑到连续供应一些非渗透物从第一MGSU12438到LPC12444，和第二MGSU12440的管道12468与出口管道12462连接。
工厂可以包括在吹扫通道12448和12450中的节流元件如孔。
工厂可以装备另外分离器12478和两个过滤器12480和12482，同此，另外分离器12478和第一过滤器12480在管道12460中串联安装，和第二过滤器12482安装在分离器12456和第二MGSU12440之间的压力管道中。
工厂可以装备另外膜模块(没有在图12中示出)，同此，至少一个另外MGSU与膜模块12438和12440中的每一个并联地安装。工厂可以装备冷凝物稳定单元12484，其具有两个入口12486和12488以及四个出口12490、12492、12494和12496，同此，冷凝物稳定单元12484的入口12486和12488中的每一个与相关分离器12478和12482的冷凝物回收管道12498和12500连接，冷凝物稳定单元12484的第一出口12490与气流稳定供应的管道12502连接，通过管道12470连接，第二出口12492与气体混合物流脱离的管道12504连接以利用，第三出口12494与稳定烃回收的管道12506连接用于进一步再加工或用于井下注入，第四出口12496与水冷凝物的排出管道12508连接，用于井下注射来维持生成压力或以利用。
原料天然气通过供应管道12460供应到第一MGSU12438的高压室12442。安装在供应管道12460中的分离器12478和过滤器12480可以用于初步干燥和纯化天然气去除机械杂质。第一MGSU12438中的天然气在膜12446分成两个流，即，在膜12446之下的渗透物和非渗透物，同此，非渗透物不以任何显著量包含任何水分。来自第一MGSU12438的HPC12442，在膜12446之上的非渗透物运输到管道12462，其中它被引导到消费者。来自第一MGSU12438的LPC1244、具有高水分含量的气流通过管道12464供应到压缩机入口12452，同此，室124444由通过管道124486、来自第一MGSU12438的连续供应的部分非渗透物吹扫。来自压缩机出口12452的气流通过压力管道12466引导到冷冻机12454，然后到分离器12456，其中水分从气流中去除。然后，气流经过过滤器12482到第二MGSU12440的HPC12442。来自第二MGSU12440的HPC12442、在膜12446之上的非渗透物通过管道12468引导到出口管道12462。来自第二MGSU12440的LPC12444的高水分含量的渗透物通过打开截流调节装置12472、通过第二管道12470供应到管道12464，同此，关闭安装在排出管道12458中的截流调节装置12474。在由于来自第二MGSU12440中的渗透物中过量水分降低干燥天然气质量的情况下，通过管道12458周期性地排出，同此，截流调节装置12472被短时间段中关闭，而截流调节装置12474打开。因此，来自MGSU12440的渗透物中的水分含量减小。第二MGSU12440的LPC12444的吹扫通过由通道12450、来自第二MGSU12440的部分的非渗透物的供应来实现。节流元件12476如孔，安装在通道12448和12450中，考虑到吹扫气体的必要流速。
如果冷凝物稳定单元12484是可以利用的，冷凝物通过来自分离器12478和12456的管道12498和12500供应到入口12486和12488。稳定气体通过管道12502从出口12490引导到管道12470。来自出口12492的气体混合物通过管道12504引导到利用。稳定烃冷凝物通过连接到第三出口12494的管道12506去除，用于进一步再加工或井下注入，而通过连接至第四出口12496的管道12508，水冷凝物脱离冷凝物稳定单元12484，用于井下注射来维持生成压力或以利用。
用来自MGSU12438的HPC干燥非渗透物吹扫MGSU12438的LPC12444，和从低压管道12470周期性排出非规格气流的可能性的条件，允许引导气流在第二MGSU12440干燥，也允许出口管道到消费者，这导致工厂中气体干燥的效率的增加。除此之外，它不仅提供实现干燥气体去除水分而且去除重烃的可能性，同此，干燥气体混合物可以具有较高的最初水分和重烃的含量。

Claims (45)

1.纯化高压气体混合物(HPGM)、去除容易渗透组分的工厂操作的方法，工厂包括膜气体分离单元(MGSU)，所述膜气体分离单元具有高压室(HPC)、低压室(LPC)和在室之间的选择性可渗透膜(SPM)，其中MGSUs中至少一个的LPC用纯化气体混合物(半成品或成品)连续吹扫，同此，在该MGSU的所述室之间的压差以及引导到吹扫的纯化气体混合物的流速进行维持，使得成品中每种容易渗透组分的含量不超过期望的值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述MGSUs的HPC在彼此之间串联地连接。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中至少一个MGSU的HPC与至少一个另外MGSUs的HPC并联连接，或至少一个膜分离单元(MGSU)包括至少两个膜分离模块(MGSMs)，它们中的每一个依次包括高压室(HPC)、低压室(LPC)和在室之间的SPM，同此，所述MGSUs的LPCs和HPCs的入口和出口或者所述MGSMs的入口和出口在彼此之间并联连接。
4.根据权利要求1所述的方法，其中来自MGSU中至少一个的LPC的出口的气体混合物供应到另一个MGSU的HPC入口，用LPC半成品吹扫两个MGSUs。
5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其中供应到顶端MGSUs的至少第一个的HPC入口的气体混合物进行初步压缩。
6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其中供应到HPC入口的气体混合物进行初步冷却。
7.根据权利要求1-6任一所述的方法，其中供应到HPC入口的气体混合物进行初步分离和过滤。
8.根据权利要求1-7任一所述的方法，其中供应到HPC入口的气体混合物进行初步加热。
9.根据权利要求1-8任一所述的方法，其中供应到HPC入口的气体混合物进行初步压缩和/或初步压缩和冷却和/或初步压缩，然后冷却、然后分离、然后过滤和/或初步压缩，然后冷却，然后分离，然后过滤，和然后加热。
10.根据权利要求1-9任一所述的方法，其中至少一个MGSU的LPC中的压力减小到大气压以下。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述压力减小到大气压以下在顶端MGSUs的至少第一个的LPC中实现。
12.根据权利要求1-11任一所述的方法，其中来自MGSUs中至少一个的HPC出口的纯化气体混合物用于吹扫在前的MGSU中至少一个的LPC。
13.根据权利要求12所述的方法，其中来自至少一个MGSU的HPC出口的纯化气体混合物用于吹扫顶端MGSUs的至少第一个的LPC。
14.根据权利要求1-13任一所述的方法，其中引导吹扫LPC的所述纯化气体混合物(吹扫气流)的压力在吹扫之前减小。
15.根据权利要求1-14任一所述的方法，其中来自至少一个MGSU的LPC出口的气体混合物引导到在前MGSUs中至少一个的HPC入口。
16.根据权利要求15所述的方法，其中来自至少一个MGSU的LPC出口的气体混合物引导到顶端MGSU的至少第一个的HPC入口。
17.根据权利要求14所述的方法，其中在吹扫LPC之前的纯化气体混合物的压力通过节流阀门、多孔体或孔来减小。
18.根据权利要求1-17任一所述的方法，其中纯化气体混合物(吹扫气体)通过压缩机或或真空压缩机提供来吹扫。
19.根据权利要求1-18任一所述的方法，其中LPC中的压力减小通过真空压缩机得到。
20.根据权利要求1-19任一所述的方法，其中使用实现为选择性可渗透中空或平板膜、在框架或螺旋绕式安装的SPM。
21.根据权利要求1-20任一所述的方法，其中来自至少一个MGSU的LPC出口的气体混合物用于电源和/或压缩，并且引导以利用和/或贮存和/或井下注入和/或再加工。
22.根据权利要求1-21任一所述的方法，其中来自至少一个MGSU的HPC的纯化气体混合物引导到消费者。
23.根据权利要求22所述的方法，其中来自HPC的纯化气体混合物引导到尾部MGSUs中至少一个中的消费者，优选地来自尾部MGSU的HPC。
24.根据权利要求7-23任一所述的方法，其中在分离得到的冷凝物用稳定气进行稳定、烃冷凝物和水去除。
25.根据权利要求24所述的方法，其中稳定气体引导到顶端MGSU的至少第一个的HPC入口，优选地到第一个MGSU的HPC入口。
26.根据权利要求24或25所述的方法，其中在稳定生成的排出气体引导以利用，稳定烃冷凝物引导到再加工或井下注入，和水冷凝物井下注入用于维持生成压力或引导以利用。
27.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中工厂具有两个MGSUs，HPCM供应到第一MGSU的HPC，来自第一MGSU的HPC的气体混合物供应到第二MGSU的HPC，来自第二MGSU的LPC出口的气体混合物引导到第一MGSU的HPC入口，第一和第二MGSU的LPCs相应地用来自第一和第二MGSUs的气体混合物连续吹扫，而在第一和第二MGSU的LPC中的压力通过真空压缩机减小。
28.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中使用第一MGSU的LPC用于用来自第一MGSU的HPC出口和/或来自随后MGSU的HPC出口的气体混合物吹扫，和/或在其中的压力减小(第一MGSU的LPC)，同此，来自其出口(第一MGSU的LPC)的气体混合物引导到第二MGSU的HPC入口和/或到随后MGSUs的HPC入口。
29.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中使用具有两个MGSUs的工厂，HPGM供应到第一MGSU的HPC入口，来自第二MGSU的HPC出口的气体混合物用于连续吹扫第一和/或第二MGSU的LPC，和/或LPCs中压力减小。
30.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中使用具有两个MGSUs的工厂，HPGM供应到第一MGSU的HPC入口，来自第一MGSU的HPC出口的气体混合物连续用于第一MGSU的LPC的吹扫，和其它部分的气体混合物供应到第二MGSU的HPC入口，同此，在第二MGSU的LPC中压力减小，和来自第二MGSU的LPC出口的气体混合物引导到第一MGSU的HPC入口。
31.根据权利要求1-30任一所述的方法，其中用于吹扫所述LPC的纯化气体混合物的速率(吹扫气体的流速)、和/或LPC中的压力进行设定，使得提供符合每种容易渗透组分的含量要求的成品。
32.根据权利要求31所述的方法，其中所述压力进行设定，以根据每种容易渗透组分提供期望的纯化速度。
33.根据权利要求1-32任一所述的方法，其中选择引导到吹扫的纯化气体的流速(吹扫气流的流速)，使得每种容易渗透组分的含量不增加期望值的成品收率至少以引导到吹扫的纯化气体混合物的流速值增加。
34.纯化高压气体混合物(HPGM)、去除容易渗透组分的工厂，包括膜气体分离单元(MGSU)，所述单元具有高压室(HPC)、低压室(LPC)和在室之间的选择性可渗透膜(SPM)，其在HPC和LPC中装备压力调节介质，具有维持所述MGSUs中至少一个的这种压差的可能性，和用纯化气体混合物(半成品或成品)吹扫所述LPC的装置，同此，实现所述介质以维持在HPC和LPC之间的压差和用于吹扫LPC的气体混合物的流速，使得在成品中每种容易渗透组分的量不超过期望的值。
35.根据权利要求34所述的工厂，其中至少一个MGSU的LPC装备压力减小装置。
36.根据权利要求34或35所述的工厂，其中至少一个MGSU的LPC装置压力减小装置和提供用纯化气体混合物吹扫的可能性。
37.根据权利要求34-36任一所述的工厂，其中MGSUs的HPCs在彼此之间串联连接，同此，尾部MGSUs的至少第一个的LPC与顶端MGSU中至少一个的HPC入口连接，优选地与第一MGSU的入口连接。
38.根据权利要求34所述的工厂，其中MGSUs中至少一个的HPC入口经过压缩机、冷冻机、分离器和过滤器与至少一个其他MGSU的LPC出口连接。
39.根据权利要求33所述的工厂，其中至少两个MGSUs的HPC入口和出口在彼此之间并联地连接。
40.根据权利要求34-39任一所述的工厂，其中冷冻机、分离器和过滤器在第一MGSU的HPC入口安装。
41.根据权利要求38或40所述的工厂，其中所述分离器装备冷凝物稳定单元，所述单元具有用于稳定气体、排出气体、水冷凝物的出口和用于稳定烃冷凝物的出口。
42.工厂，其中用于稳定气体的所述稳定单元的出口与第一MGSU的HPC入口连接。
43.根据权利要求1所述方法的应用，用于同时纯化天然气和伴生高压气，去除至少两种容易渗透组分。
44.根据权利要求43所述的应用，其中天然气进行纯化，去除包括水蒸汽、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、硫醇和氦气的组分。
45.根据权利要求1所述方法的应用，其用于从高压天然气中回收氦气。
CN2011800568156A 2010-11-18 2011-11-11 膜气体分离工厂和用于操作其的方法 Pending CN103269766A (zh)

Applications Claiming Priority (19)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010146786/05U RU103744U1 (ru) 2010-11-18 2010-11-18 Установка очистки природного газа от гелия
RU2010146784/05A RU2447928C1 (ru) 2010-11-18 2010-11-18 Способ разделения и очистки газовых смесей до параметров потребления
RU2010146786 2010-11-18
RU2010146784 2010-11-18
RU2011103091/02A RU2459654C1 (ru) 2011-01-28 2011-01-28 Способ многостадийной очистки газовой смеси до параметров ее потребления
RU2011103091 2011-01-28
RU2011103090/02A RU2456061C1 (ru) 2011-01-28 2011-01-28 Способ многостадийной очистки газовой смеси до параметров ее потребления
RU2011103090 2011-01-28
RU2011116895 2011-04-28
RU2011116894/05U RU110286U1 (ru) 2011-04-28 2011-04-28 Установка многостадийной очистки газовой смеси до параметров ее потребления
RU2011116894 2011-04-28
RU2011116895/05U RU107964U1 (ru) 2011-04-28 2011-04-28 Установка многостадийной очистки газовой смеси до параметров ее потребления
RU2011119725/05U RU109007U1 (ru) 2011-05-17 2011-05-17 Установка подготовки топливного газа из природного или попутного нефтяного газа
RU2011119725 2011-05-17
RU2011127529 2011-07-06
RU2011127529/05U RU109988U1 (ru) 2011-07-06 2011-07-06 Установка для осушки природного газа
RU2011127531/05U RU109989U1 (ru) 2011-07-06 2011-07-06 Установка для осушки природного газа
RU2011127531 2011-07-06
PCT/RU2011/000888 WO2012067545A1 (ru) 2010-11-18 2011-11-11 Мембранная газоразделительная установка и способ ее работы

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103269766A true CN103269766A (zh) 2013-08-28

Family

ID=46084268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011800568156A Pending CN103269766A (zh) 2010-11-18 2011-11-11 膜气体分离工厂和用于操作其的方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20130253250A1 (zh)
EP (1) EP2641647A4 (zh)
JP (1) JP2014502212A (zh)
CN (1) CN103269766A (zh)
EA (1) EA019623B1 (zh)
WO (1) WO2012067545A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103816726A (zh) * 2014-02-13 2014-05-28 上海穗杉实业有限公司 一种祛除空气中颗粒类污染物的方法与装置
CN107202220A (zh) * 2017-05-12 2017-09-26 贺州思通信息技术有限公司 架空燃气保温防冻管道及其使用方法
CN110921635A (zh) * 2019-12-13 2020-03-27 南京航空航天大学 一种结合空气冲洗与膜分离的机载制氮装置及其应用方法

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9375677B2 (en) 2013-02-26 2016-06-28 Air Liquide Advanced Technologies U.S. Llc Helium recovery from natural gas
US9186629B2 (en) * 2013-08-26 2015-11-17 Cameron Solutions, Inc. Single end, shell-side feed, hollow fiber membrane separation module
US9463408B2 (en) * 2014-05-06 2016-10-11 dHybrid Systems, LLC Compressed natural gas filter for natural gas vehicle
JP6702884B2 (ja) * 2014-12-26 2020-06-03 日本碍子株式会社 ガス分離方法
WO2016104048A1 (ja) * 2014-12-26 2016-06-30 日本碍子株式会社 ガス分離方法
US9433888B2 (en) 2014-12-29 2016-09-06 L'Air Liquide Société Anonyme Pour L'Étude Et L'Exploitation Des Procedes Georges Claude Three stage membrane separation with partial reflux
US20170157555A1 (en) * 2015-12-03 2017-06-08 Air Liquide Advanced Technologies U.S. Llc Method and system for purification of natural gas using membranes
US10143961B2 (en) * 2015-12-03 2018-12-04 Air Liquide Advanced Technologies U.S. Llc Method and system for purification of natural gas using membranes
RU169870U1 (ru) * 2016-12-09 2017-04-04 Акционерное Общество "Грасис" Установка для разделения газовых смесей высокого давления
CN106943901B (zh) * 2017-05-12 2019-05-21 中南大学 磺化羟丙基壳聚糖改性的生物相容性聚砜膜及其制备方法
RU2659264C1 (ru) * 2017-06-07 2018-06-29 Общество с ограниченной ответственностью "Тегас" Азотная компрессорная станция (варианты)
IT201800002410A1 (it) * 2018-02-05 2019-08-05 So Tec S R L Metodo e sistema per la depurazione dei fumi

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4857082A (en) * 1988-09-15 1989-08-15 Air Products And Chemicals, Inc. Membrane unit turn-down control system
CN1063053A (zh) * 1990-12-10 1992-07-29 联合碳化工业气体技术公司 三级膜气体分离方法和系统
US5429662A (en) * 1992-09-14 1995-07-04 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes George Claude Process and installation for the separation of gas by permeation
RU2132223C1 (ru) * 1997-09-02 1999-06-27 Костин Александр Игоревич Способ разделения газовых смесей
RU2322284C1 (ru) * 2006-07-11 2008-04-20 Владимир Михайлович Воротынцев Способ разделения и/или очистки газовых смесей

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5266879A (en) * 1975-12-02 1977-06-02 Toshiba Corp Equipment for separation of gas
SU1159605A1 (ru) * 1983-07-05 1985-06-07 Предприятие П/Я А-3605 Способ разделени газовой смеси
SU1498543A1 (ru) * 1987-10-15 1989-08-07 Московский Инженерно-Физический Институт Каскадна установка дл разделени газовых смесей
US5507856A (en) * 1989-11-14 1996-04-16 Air Products And Chemicals, Inc. Hydrogen recovery by adsorbent membranes
US5226932A (en) * 1991-10-07 1993-07-13 Praxair Technology, Inc. Enhanced meambrane gas separations
US5332424A (en) * 1993-07-28 1994-07-26 Air Products And Chemicals, Inc. Hydrocarbon fractionation by adsorbent membranes
CA2170190A1 (en) * 1995-03-07 1996-09-08 Dwayne T. Friesen Volatile organic component removal by membrane separation using countercurrent sweep gas
US5858065A (en) * 1995-07-17 1999-01-12 American Air Liquide Process and system for separation and recovery of perfluorocompound gases
US5837125A (en) * 1995-12-05 1998-11-17 Praxair Technology, Inc. Reactive purge for solid electrolyte membrane gas separation
US5851266A (en) * 1997-06-23 1998-12-22 Praxair Technology,Inc. Hybrid solid electrolyte ionic conductor systems for purifying inert gases
RU2233698C1 (ru) * 2003-03-05 2004-08-10 ООО "ТД Рамис-М" Способ и установка для разделения и/или осушки газовых смесей с помощью мембранных устройств
JP2009061420A (ja) * 2007-09-07 2009-03-26 Air Liquide Japan Ltd ガス成分および凝縮性成分の製造方法および製造システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4857082A (en) * 1988-09-15 1989-08-15 Air Products And Chemicals, Inc. Membrane unit turn-down control system
CN1063053A (zh) * 1990-12-10 1992-07-29 联合碳化工业气体技术公司 三级膜气体分离方法和系统
US5429662A (en) * 1992-09-14 1995-07-04 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes George Claude Process and installation for the separation of gas by permeation
RU2132223C1 (ru) * 1997-09-02 1999-06-27 Костин Александр Игоревич Способ разделения газовых смесей
RU2322284C1 (ru) * 2006-07-11 2008-04-20 Владимир Михайлович Воротынцев Способ разделения и/или очистки газовых смесей

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103816726A (zh) * 2014-02-13 2014-05-28 上海穗杉实业有限公司 一种祛除空气中颗粒类污染物的方法与装置
CN103816726B (zh) * 2014-02-13 2015-12-02 上海穗杉实业有限公司 一种祛除空气中颗粒类污染物的方法与装置
CN107202220A (zh) * 2017-05-12 2017-09-26 贺州思通信息技术有限公司 架空燃气保温防冻管道及其使用方法
CN110921635A (zh) * 2019-12-13 2020-03-27 南京航空航天大学 一种结合空气冲洗与膜分离的机载制氮装置及其应用方法
CN110921635B (zh) * 2019-12-13 2023-09-26 南京航空航天大学 一种结合空气冲洗与膜分离的机载制氮装置及其应用方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20130253250A1 (en) 2013-09-26
JP2014502212A (ja) 2014-01-30
EA201101494A1 (ru) 2012-05-30
WO2012067545A1 (ru) 2012-05-24
EP2641647A1 (en) 2013-09-25
EA019623B1 (ru) 2014-05-30
EP2641647A4 (en) 2015-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103269766A (zh) 膜气体分离工厂和用于操作其的方法
CN102026702B (zh) 利用膜及渗透吹扫从燃烧气体中除去二氧化碳的气体分离工艺
EP0700710B1 (fr) Procédé de séparation de l'hydrogène par voie membranaire à l'aide d'une cascade de membranes de selectivités croissantes
US6053965A (en) Fuel gas conditioning process
US20220134274A1 (en) A device and a membrane process for separating gas components from a gas stream having varying composition or flow rate
CN107660250B (zh) 使用两级膜方法的co2排除方法和系统
JP2006507385A (ja) 膜分離プロセス
WO2012048078A1 (en) Carbon dioxide removal process
CN103596663A (zh) 二氧化碳分离系统
EP3094398A1 (en) Apparatus comprising a membrane unit and a water scrubber unit for removing carbon dioxide from a gas
EP0390392A2 (en) Separation of gas mixtures
CN111649539A (zh) 富含二氧化碳油气井天然气脱碳并回收二氧化碳和液化装置及其工艺
CN114904372A (zh) 一种节能的二氧化碳捕集系统及其方法
AU629721B2 (en) Gas separation apparatus
CA3113200C (en) Membrane process and system for high recovery of a nonpermeating gas
US20170114294A1 (en) Device for the removal and separation of helium isotopes from natural gas
CN212205328U (zh) 富含二氧化碳油气井天然气脱碳并回收二氧化碳和液化装置
CN112588088B (zh) 一种抑制膜分离捕集二氧化碳工艺腐蚀装置和方法
WO2022193007A1 (en) Purification of methane containing gas streams using selective membrane separation
US20160265840A1 (en) Unit and method for purifying co2 by adsorption
US11980846B1 (en) System and method for producing renewable natural gas from biogas
US11738302B1 (en) Method of generating renewable natural gas
CN215209190U (zh) 一种草甘膦尾气中氯甲烷的回收系统
RU150520U1 (ru) Устройство извлечения гелия из природного газа повышенного давления варианты
RU2803501C1 (ru) Установка адсорбционной осушки и отбензинивания природного газа

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130828