CN104884148A - 使用喷射器驱动气体再循环的基于膜的气体分离方法 - Google Patents

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CN104884148A CN201380025478.3A CN201380025478A CN104884148A CN 104884148 A CN104884148 A CN 104884148A CN 201380025478 A CN201380025478 A CN 201380025478A CN 104884148 A CN104884148 A CN 104884148A
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Abstract

本文中公开了一种利用喷射器再循环的气体分离方法，所述喷射器再循环具有与第二分离步骤组合的膜分离步骤。所述第二分离步骤可以是第二膜分离步骤，或者可以涉及不同类型的分离方法。

Description

使用喷射器驱动气体再循环的基于膜的气体分离方法
发明领域
本发明涉及基于膜的气体分离。特别是，本发明涉及使用两个或更多个分离步骤的分离方法，所述分离步骤包括至少一个膜分离步骤，其中所述步骤在回路(loop)中操作，并且使用喷射器来驱动在所述回路之内的气体的再循环。本发明的方法使用膜分离来获得高回收率和高纯度产物，而不需要使用很多压缩动力。
发明背景
在各种工业中膜分离被使用，例如，用来从气体混合物去除杂质，或者用来回收有价值的组分。简单的、一步膜方法对于达到批量分离是有用的，但是当高水平的去除和回收被期望时是不太有用的。在这样的情况下，通常需要多种类似的或不类似的分离步骤，并且这样的组合为气体分离工业所熟悉。例如，美国专利No.5,089,033和No.5,199,962描述冷凝和膜分离的组合。美国专利No.4,654,047和No.6,161,397描述使用低温和非低温的分离步骤的混合式方法。美国专利No.4,772,295描述使用吸收连同膜分离的方法。美国专利No.4,863,492和No.6,183,628公开用于将变压吸附(PSA)与膜分离组合的方法，并且若干专利，包括美国专利No.6,572,679和No.6,630,011，描述多步骤和多阶段膜分离方法。在混合式方法中，所述膜步骤或系统可以在所述非膜步骤或系统之前，或者反之亦然。
在这样的方法中，已知使来自第二分离步骤的非产物料流返回至第一步骤的入口，以创建工艺流程回路，由此增加产物回收率。当气体通过各种单元操作时气体压力的一些损失是不可避免的，所以再循环气体在其能够再进入第一分离步骤之前不得不被再压缩。这要求工艺流程回路中包括再循环压缩机，或者，如果到第一分离步骤的供料入口的上游有供料压缩机，这要求使再循环气体再次通过所述供料压缩机。两者中的任何一种方法都消耗能量，从而降低总体过程的效率。如果需要再循环压缩机，这增加方法的资金成本和操作复杂性。
因而，依然存在对于更节能和简易的气体分离方法的需要。
发明内容
本发明涉及混合式气体分离方法，其中分离步骤中的至少一个是膜分离方法，并且其中气体混合物由两种或更多种气体组分组成。(术语“气体组分”在本文中被用来指单独的气体组分或者相关气体组分的组。)本发明利用两个分离步骤：膜分离步骤和“其他组分去除”步骤。在所述膜分离步骤中，使气体混合物经过半可渗透膜。所述膜的背(渗透)侧被保持处于远低于供料侧的压力；因此，气体混合物的一部分透过膜。
膜面积被这样选择，以至于只有部分供料气体透过膜。这部分被称作“级分(stagecut)”，并且所述透过膜的料流被称作“渗透物料流”。所述渗透物料流是富更容易渗透该膜的一种或多种组分(一种或多种“快”组分)的。没有透过膜的料流保持处于压力并且被称作“残余物料流”。所述残余物料流是贫所述一种或多种快组分而富其他一种或多种组分(一种或多种“慢”组分)的。
在上面描述的膜分离步骤中，将快组分从气体料流部分地去除。在本申请的主题混合式方法中，所述“其他组分去除步骤”可以是使用不同类型的膜的膜步骤或者另一种类型的分离方法，例如部分冷凝、吸收或变压吸附(PSA)。然而，其他组分分离步骤必须展现所有以下特性：
·所述步骤必须使气体混合物贫这样的组分，在来自膜分离步骤的残余物中是富所述组分的(即，慢组分)。这可以通过选择这样的膜材料来完成，所述膜材料选择性地使在所述其他组分去除步骤中未被去除的组分渗透，或者通过选择用于去除来自膜去除步骤的慢渗透组分的所述其他组分去除步骤来完成。
·所述步骤必须构成使残余物气体实质上处于供料压力下的流经步骤。通过“实质上处于供料压力”，我们意指通过分离步骤的压力下降仅仅是由于气体的流动导致的摩擦损失的结果。如果供料气体流量减少，摩擦压力损失也减少。
·其一定是分压驱动方法，即，从混合物去除的组分的量取决于该组分在气体中的分压，并且，因为这样，所述方法不能从气体去除所有慢组分。
由分压驱动的流经方法的实施例是部分冷凝，其中使供料气体通过冷却器并且随后通过相分离器。在这种情况下，所述慢组分将被优先冷凝并且将在相分离器中从气体料流被去除。如果慢组分的分压比快组分的分压更高，更多气体被冷凝。
由分压驱动的流经方法的另一个实施例是吸收，其中气体被通至气相连续接触器，所述气相连续接触器被用优先吸收慢组分(来自第一膜分离步骤)的吸收剂气体供料。在这种情况下，离开接触器的气体实质上处于供料压力(除了摩擦压力损失)并且是贫慢组分的。如果慢组分的分压比快组分的分压更高，更多的气体被吸收。
由分压驱动的流经方法的再另一个实施例是变压吸附(PSA)。在PSA中，使气体经过吸附床，并且一个组分优先被吸附。离开吸附床的气体料流实质上处于供料压力(除了摩擦压力损失)并且是贫慢组分的。如果慢组分的分压比快组分的分压更高，更多气体被吸附。通过降压，被吸附的气体从吸附床周期性地被去除。
由分压驱动的另一个示例性流经方法是第二膜分离步骤，其中包括第二膜的材料有与第一膜相反的选择性。在这种情况下，离开膜的残余物料流实质上处于供料压力(除了摩擦压力损失)并且是贫慢组分(来自第一膜步骤)的。如果慢组分的分压比快组分的分压更高，更多气体被去除。
不展现全部这些特性的分离步骤的实施例会是冷却料流以实现部分冷凝的膨胀涡轮(expansion turbine)。在这种情况下，残余物气体不是处于实质上供料压力的。另一个实施例会是完全冷凝加蒸馏。在这种情况下，没有气体的流经。
具体地，本发明是用于将气体混合物分离成两种或更多种气体组分的方法。所述方法将至少两个单独的分离步骤组合，其中至少一个是膜分离步骤，所述膜分离步骤相对于第二气体组分对第一气体组分是选择性的，并且另一个分离步骤相对于第一气体组分对第二气体组分是选择性的。在工艺流程回路中，来自第二步骤的非产物气体被再循环至第一分离步骤的入口。所述方法其特征是，使用喷射器来再循环非产物气体并且驱动在回路中的气体流动。
喷射器(也被称作注射器或引射器)是使用缩放(converging-diverging)喷嘴的文丘里效应(Venturi effect)来将动力气体的压力能的一些转化成速度能的仪器，所述仪器创建吸进和夹带吸入气体的低压区。喷射器不具有移动部件并且因此不需要机械驱动。
图5是典型的喷射器500的图，所述喷射器500由动力气体入口喷嘴501和缩放出口喷嘴502组成。动力气体503-典型地，空气、料流或任何处于高压的其他气体-在入口501处提供动力。动力气体503与吸入气体504混合。在通过喷射器的喉部(throat)后，混合气体的速度被降低，造成通过将速度能转化回压力能来再压缩混合气体。
文丘里效应-伯努利定理(Bernoulli’s principle)的特定情况-应用到这种仪器的操作。在缩放(convergent-divergent)喷嘴502的喉部(所述缩放喷嘴502在这个点创建低压)，在高压下的气体被转化成高速度喷射气(jet)。低压力将吸入气体504吸进到缩放喷嘴502中，在所述缩放喷嘴502处所述吸入气体与动力气体混合。
实质上，在缩放喷嘴502的喉部，入口动力气体503的压力能的一些被转化成速度形式的动能。根据伯努利定理，由于混合气体在分散扩压器505中膨胀，在扩压器出口506，所述动能被转化回压力能。
根据本发明的方法，将包括气体混合物的动力气体供给到喷射器的动力气体入口中，所述气体混合物至少包括第一气体组分和第二、不同的气体组分，并且将吸入气体供给到吸入气体入口中。将包括动力气体和吸入气体的混合气体从喷射器的混合器体出口抽出。然后使混合气体通过膜的供料侧，所述膜相对于第二气体组分对第一气体组分是选择性的。将相对于混合气体富第一气体组分的渗透物料流从膜的渗透侧抽出；将相对于混合气体贫所述第一气体组分的残余物料流从膜的供料侧抽出。然后将所述残余物料流送去在第二分离过程中的进一步分离，所述第二分离过程可以是(以举例而非限制的方式)冷凝过程、吸收过程、变压吸附(PSA)过程或第二膜分离过程。然后将至少部分来自第二分离过程的残余物(即，非产物)料流作为吸入气体的部分路由回至喷射器。
本发明的气体分离方法的基本实施方案包括以下步骤：
(a)提供喷射器，所述喷射器包括动力气体入口、吸入气体入口和混合气体出口；
(b)将包括气体混合物的动力气体通至所述动力气体入口，所述气体混合物至少包括第一气体组分和不同于所述第一气体组分的第二气体组分；
(c)将吸入气体通至所述吸入气体入口；
(d)从所述混合气体出口抽出包括所述动力气体和所述吸入气体的混合气体；
(e)提供膜，所述膜具有供料侧和渗透侧，其中所述膜相对于所述第二气体组分对所述第一气体组分是选择性的；
(f)使所述混合气体通过所述供料侧；
(g)从所述渗透侧抽出渗透物料流，所述渗透物料流相对于所述混合气体是富所述第一气体组分的；
(h)从所述供料侧抽出残余物料流，所述残余物料流相对于所述混合气体是贫所述第一气体组分的；
(i)将所述残余物料流通至第二分离单元以执行第二分离步骤；
(j)从所述第二分离单元抽出非产物料流，所述非产物料流相对于所述残余物料流是贫所述第二气体组分的；以及
(k)将至少部分所述非产物料流作为所述吸入气体通回至所述喷射器。
如上面讨论的，第二分离步骤必须是使残余物气体实质上处于供料压力下的、分压驱动的、流经步骤。
本发明的方法的优选的实施方案包括以下步骤：
(a)提供喷射器，所述喷射器包括动力气体入口、吸入气体入口和混合气体出口；
(b)将包括气体混合物的动力气体通至所述动力气体入口，所述气体混合物至少包括第一气体组分和不同于所述第一气体组分的第二气体组分；
(c)将吸入气体通至所述吸入气体入口；
(d)从所述混合气体出口抽出包括所述动力气体和所述吸入气体的混合气体；
(e)提供膜，所述膜具有供料侧和渗透侧，其中所述膜相对于所述第二气体组分对所述第一气体组分是选择性的；
(f)使所述混合气体通过所述供料侧；
(g)从所述渗透侧抽出渗透物料流，所述渗透物料流相对于所述混合气体是富所述第一气体组分的；
(h)从所述供料侧抽出残余物料流，所述残余物料流相对于所述混合气体是贫所述第一气体组分的；
(i)将所述残余物料流通至部分冷凝器；
(j)从所述部分冷凝器抽出塔顶气体料流，所述塔顶气体料流相对于所述残余物料流是贫所述第二气体组分的；以及
(k)将至少部分所述塔顶气体料流作为所述吸入气体通回至所述喷射器。
本发明的方法的另一个优选的实施方案包括以下步骤：
(a)提供喷射器，所述喷射器包括动力气体入口、吸入气体入口和混合气体出口；
(b)将包括气体混合物的动力气体通至所述动力气体入口，所述气体混合物至少包括第一气体组分和不同于所述第一气体组分的第二气体组分；
(c)将吸入气体通至所述吸入气体入口；
(d)从所述混合气体出口抽出包括所述动力气体和所述吸入气体的混合气体；
(e)提供膜，所述膜具有供料侧和渗透侧，其中所述膜相对于所述第二气体组分对所述第一气体组分是选择性的；
(f)使所述混合气体通过所述供料侧；
(g)从所述渗透侧抽出渗透物料流，所述渗透物料流相对于所述混合气体是富所述第一气体组分的；
(h)从所述供料侧抽出残余物料流，所述残余物料流相对于所述混合气体是贫所述第一气体组分的；
(i)将所述残余物料流通至吸收单元；
(j)从所述吸收单元抽出塔顶气体料流，所述塔顶气体料流相对于所述残余物料流是贫所述第二气体组分的；以及
(k)将至少部分所述塔顶气体料流作为所述吸入气体通回至所述喷射器。
再另一个优选的实施方案方法包括以下步骤：
(a)提供喷射器，所述喷射器包括动力气体入口、吸入气体入口和混合气体出口；
(b)将包括气体混合物的动力气体通至所述动力气体入口，所述气体混合物至少包括第一气体组分和不同于所述第一气体组分的第二气体组分；
(c)将吸入气体通至所述吸入气体入口；
(d)从所述混合气体出口抽出包括所述动力气体和所述吸入气体的混合气体；
(e)提供第一膜，所述第一膜具有第一供料侧和第一渗透侧，其中所述第一膜相对于所述第二气体组分对所述第一气体组分是选择性的；
(f)使所述混合气体通过所述第一供料侧；
(g)从所述第一渗透侧抽出第一渗透物料流，所述第一渗透物料流相对于所述混合气体是富所述第一气体组分的；
(h)从所述第一供料侧抽出第一残余物料流，所述第一残余物料流相对于所述混合气体是贫所述第一气体组分的；
(i)提供第二膜，所述第二膜具有第二供料侧和第二渗透侧，其中所述第二膜相对于所述第一气体组分对所述第二气体组分是选择性的；
(j)使所述第一残余物料流通过所述第二供料侧；
(k)从所述第二渗透侧抽出第二渗透物料流，所述第二渗透物料流相对于所述第一残余物料流是富所述第二气体组分的；
(l)从所述第二供料侧抽出第二残余物料流，所述第二残余物料流相对于所述第一残余物料流是贫所述第二气体组分的；以及
(m)将至少部分所述第二残余物料流作为所述吸入气体通回至所述喷射器。
第四个优选的实施方案方法包括以下步骤：
(a)提供喷射器，所述喷射器包括动力气体入口、吸入气体入口和混合气体出口；
(b)将包括气体混合物的动力气体通至所述动力气体入口，所述气体混合物至少包括第一气体组分和不同于所述第一气体组分的第二气体组分；
(c)将吸入气体通至所述吸入气体入口；
(d)从所述混合气体出口抽出包括所述动力气体和所述吸入气体的混合气体；
(e)提供膜，所述膜具有供料侧和渗透侧，其中所述膜相对于所述第二气体组分对所述第一气体组分是选择性的；
(f)使所述混合气体通过所述供料侧；
(g)从所述渗透侧抽出渗透物料流，所述渗透物料流相对于所述混合气体是富所述第一气体组分的；
(h)从所述供料侧抽出残余物料流，所述残余物料流相对于所述混合气体是贫所述第一气体组分的；
(i)将所述残余物料流通至变压吸附单元；
(j)从所述变压吸附单元抽出残余物气体料流，所述残余物气体料流相对于所述残余物料流是贫所述第二气体组分的；以及
(k)将至少部分所述残余物气体料流作为所述吸入气体通回至所述喷射器。
在本发明的可替换的实施方案中，第一分离步骤之后执行膜分离步骤，所述第一分离步骤可以是(以举例而非限制的方式)冷凝过程、吸收过程或变压吸附(PSA)过程。这种实施方案包括以下基本步骤：
(a)提供喷射器，所述喷射器包括动力气体入口、吸入气体入口和混合气体出口；
(b)将包括气体混合物的动力气体通至所述动力气体入口，所述气体混合物至少包括第一气体组分和不同于所述第一气体组分的第二气体组分；
(c)将吸入气体通至所述吸入气体入口；
(d)从所述混合气体出口抽出包括所述动力气体和所述吸入气体的混合气体；
(e)将所述混合气体通至第一分离步骤；
(f)从所述第一分离步骤抽出产物料流，所述产物料流相对于所述混合气体是富所述第一气体组分的；
(g)从所述第一分离步骤抽出非产物料流，所述非产物料流相对于所述混合气体是贫所述第一气体组分的；
(h)提供膜，所述膜具有供料侧和渗透侧，其中所述膜相对于所述第一气体组分对所述第二气体组分是选择性的；
(i)使所述非产物料流通过所述供料侧；
(j)从所述渗透侧抽出渗透物料流，所述渗透物料流相对于所述非产物料流是富所述第二气体组分的；
(k)从所述供料侧抽出残余物料流，所述残余物料流相对于所述非产物料流是贫所述第二气体组分的；以及
(l)将至少部分所述残余物料流作为所述吸入气体通回至所述喷射器。
当通过两个(或更多个)分离步骤的总级分是至少40％，并且优选地至少50-60％时，本发明的方法是特别有效的。如本文中所使用的，术语“级分”指来自两个分离步骤的总产物料流质量除以来自喷射器的气体料流的质量，如以下公式所表明的：
换言之，当级分是50％时，这意味50wt％的供料料流作为产物被回收，并且50wt％作为吸入气体被再循环回至喷射器。因此，级分越高，回至喷射器的再循环料流越少。
本发明的方法在大量的气体分离应用中是有用的，所述应用包括，但不限于：处理天然气料流，如去除过量的碳氢化合物、氮或二氧化碳；处理精炼废气以回收氢或轻碳氢化合物；以及处理与各种石油化学方法相关的过程和废气料流，如回收原料或者去除杂质。
本发明的方法相比于依赖压缩机来在再循环回路中再加压并且驱动气体流动的现有技术方法具有若干优势。特别是，本发明的方法将转动设备替换为不具有移动部件并且不需要外部能源的简易的、被动的仪器。因此，降低了被使用来实施所述方法的设备的复杂性和资金成本，简化了维护需求，并且能量消耗(并且因而操作成本)可能更低。
本文中还公开了一种用于将气体混合物分离成两种或更多种气体组分的装置。本发明装置包括以下组件：
(a)喷射器，所述喷射器包括动力气体入口、吸入气体入口和混合气体出口；
(b)第一分离单元，所述第一分离单元与所述混合气体出口气体连通，其中所述第一分离单元具有第一产物出口和第一非产物出口；以及
(c)第二分离单元，所述第二分离单元与所述第一非产物出口气体连通，其中所述第二分离单元具有第二产物出口和第二非产物出口，并且其中所述第二非产物出口与所述吸入气体入口气体连通。
当第一分离单元是膜分离单元时，第二分离单元典型地选自由：部分冷凝器、吸收单元、变压吸附单元和第二膜分离单元组成的组。
当第一分离单元是部分冷凝器、吸收单元或变压吸附单元时，第二分离单元是膜分离单元。
本发明的装置被设计来执行本发明的方法。由于上面讨论的关于本发明的方法的优势，本发明的装置在现存的工厂的改造中是特别有用的，因为不需要购买额外的、高成本压缩设备。
附图简要描述
图1是利用膜分离步骤和之后的部分冷凝步骤的本发明的气体分离方法的实施方案的示意图。
图2是利用膜分离步骤和之后的吸收步骤的本发明的气体分离方法的实施方案的示意图。
图3是利用两个相继的膜分离步骤的本发明的气体分离方法的实施方案的示意图。
图4是利用膜分离步骤和之后的变压吸附(PSA)步骤的本发明的气体分离方法的实施方案的示意图。
图5是典型的喷射器的图。
图6是本发明的替换实施方案的示意图，其中在膜分离步骤执行之前执行第一、非膜分离步骤。
图7是在图6中示出的本发明实施方案的变化方案的示意图，其中非膜分离步骤是部分冷凝步骤。
图8是被吸入的(吸入)气体差压(DP)/动力气体差压(DP)作为总级分的函数的曲线。
图9是从被放空燃烧(flare)的气体回收液体的传统方法(不根据本发明)的示意图。
发明的具体描述
图1中图示说明利用膜分离步骤和之后的部分冷凝步骤的本发明的基本实施方案。将包括气体混合物的动力气体101引入喷射器102的动力气体入口114，所述气体混合物包括至少两种气体组分(本文中简称为“气体组分A”和“气体组分B”)。将吸入气体111引入所述喷射器的吸入气体入口115。
将包括动力气体和吸入气体的混合气体103从喷射器102的混合气体出口116抽出。将混合气体103送往膜分离单元104中处理，所述膜分离单元104包含膜105，所述膜105就气体组分B对气体组分A是选择性可渗透的。在被送至膜分离单元104之前，混合气体103优选被加热(加热器未示出)以防止在膜105的表面上冷凝。
可以使用任何适合于将要执行的特定的气体分离的膜材料。然而，优选的膜材料是玻璃状聚合物，所述玻璃状聚合物相比于较重的(C3+)碳氢化合物优先透过轻碳氢化合物。这样的聚合物的实施例包括，不限于，聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、聚乙烯醇、聚环氧丙烷、纤维素衍生物、聚偏氟乙烯，和具有氟化间二氧杂环戊烯(fluorinated dioxoles)、氟化二氧戊环和氟化环状可聚合烷基醚的重复单元的聚合物。
用于本发明的方法中的特别优选的膜具有由疏水氟化玻璃状聚合物或共聚物制成的选择性层。这种聚合物决定膜选择性。
优选的形式是复合膜。典型地，现代复合膜包括高度可渗透的，但相对非选择性的，提供机械强度的支撑膜，所述支撑膜被另外的材料的薄选择性层覆盖，所述薄选择性层主要负责分离性能。典型地，但不是必要地，这样的复合膜通过溶液铸膜(solution-casting)所述支撑膜，然后溶液覆盖所述选择性层而制成。用于制造这种类型的复合膜的制备技术是公知的。
所述膜可以被制造成平片(flat sheet)或纤维并且容纳在任何方便的模块(module)形式中，包括卷绕型(spiral-wound)模块、板架型(plate-and frame)模块和封装的(potted)中空纤维型模块。所有这些类型的膜和模块的制造在本领域中是公知的。在卷绕型模块中的平片膜是最优选的选择。
膜单元104可以包含单一膜模块或膜模块排(bank)或模块阵列。单一阶段的膜分离操作足够用于许多应用。如果渗透物料流需要进一步纯化，其可以被通至第二膜模块排执行第二处理步骤。如果残余物料流需要进一步冷凝，其可以被通至第二膜模块排执行第二阶段处理。这种多阶段或多步骤工艺及其变体将为本领域的技术人员所熟悉，他们将会理解，膜分离步骤可以按照许多可能的方式配置，包括单阶段、多阶段、多步骤或者两个或更多个单元以串联或级联布置的更复杂阵列。
处于高压的混合气体料流103流过膜105的供料表面。膜的渗透侧被保持处于较低压以提供跨膜渗透的驱动力。气体组分A优先透过膜，造成相比于混合气体103富气体组分A的渗透物料流106，和相比于混合气体103贫气体组分A的残余物料流107。典型地，供料侧被保持处于约30磅/平方英寸(psia)至约5000磅/平方英寸的范围内的压力；优选地，约50磅/平方英寸至约1500磅/平方英寸的范围内的压力。典型地，渗透侧被保持处于约1磅/平方英寸至约1000磅/平方英寸的范围内的压力；优选地，约3磅/平方英寸至约300磅/平方英寸的范围内的压力。
如上面所讨论的，玻璃状聚合物膜特别优选用于碳氢化合物分离。当使用玻璃状聚合物膜来从较重碳氢化合物分离轻碳氢化合物时，不需要额外的压缩动力，因为被再循环回至过程的富重碳氢化合物的膜残余物料流107保持处于压力，只经受了沿膜模块或管道工程的少量损失，并且可以无需进一步压缩而被通至冷凝步骤。
如本领域技术人员熟悉的，膜所获得的分离性能取决于如膜选择性、供料侧与渗透侧之间的压力比以及膜面积这样的因素。跨膜流量取决于膜材料的渗透性，跨膜的压力差以及膜厚度。
将膜残余物料流107从膜单元104的供料侧抽出。然后将膜残余物料流107路由通过冷却装置(chiller)113。将经冷却的残余物料流117通至部分冷凝器108。将液体产物料流109从部分冷凝器108抽出。将相对于残余物料流107贫气体组分B的塔顶气体料流110从部分冷凝器的顶部抽出。
将塔顶气体料流110的主要部分作为吸入气体111路由回至喷射器102。
通常，额外的组分将作为杂质存在于要被处理气体料流中。取决于原料气体的来源，代表性组分可以包括氮、氩、一氧化碳等。这些可能没有被良好地分离到任何一个产物料流中，并且在处理回路中将趋于累积。在这样的杂质存在的情况中，可以在任何方便的点通过从气体回路引入小量吹扫料流将其去除。
如图1中示出的，将塔顶气体料流110的部分112从过程回路吹扫/放气。部分112相较于料流111是小量的并且通常只是料流110的次要部分；典型地，部分112少于料流110的约10％，并且更典型地，少于料流110的约5％。
如在“发明内容”中所讨论的，当通过两个(或更多个)分离步骤的总级分是至少40％时，并且优选地是至少50-60％时，本文中公开的方法是特别有效的。对于图1中示出的基本的方法实施方案，这意为至少40wt％的气体料流103作为产物(渗透物料流106+液体产物料流109)被回收，并且60vol％或更少作为吸入气体113的部分被再循环回至喷射器。
图8是曲线图800，示出了被吸入的(吸入)气体差压(DP)/动力气体差压(DP)801，作为总级分802的函数。回来参照图1，如果进入喷射器102的动力气体101，例如，处于20巴(bar)的压力，并且离开喷射器的混合气体103处于18巴的压力，那么动力气体DP将等于2(20-18)。如果离开喷射器的混合气体103处于18巴的压力，并且被再循环回至喷射器的吸入气体111处于17.5巴的压力，那么被吸入的气体DP将等于0.5(18-17.5)，并且被吸入的气体DP/动力气体DP将等于0.25，如下：
回来参照图8，0.25的被吸入的气体DP/动力气体DP的比率将相当于在曲线803上的50％的总级分。
图2中图示说明利用膜分离步骤和之后的吸收步骤的本发明的基本实施方案。将包括气体混合物的动力气体201引入喷射器202的动力气体入口215，所述气体混合物包括至少两种气体，气体组分A和气体组分B。将吸入气体211引入喷射器的吸入气体入口216。
将包括动力气体和吸入气体的混合气体203从喷射器202的混合气体出口217抽出。将混合气体203送往膜分离单元204中处理，所述膜分离单元204包含膜205，所述膜205就气体组分B对气体组分A是选择性可渗透的。膜材料和模块如上面对于图1中图示说明的本发明实施方案所描述的。
处于高压的混合气体料流203流过膜205的供料表面。膜的渗透侧被保持处于较低压以提供跨膜渗透的驱动力。气体组分A优先透过膜，造成相比于混合气体203富气体组分A的渗透物料流206，和相比于混合气体203贫气体组分A的残余物料流207。
将膜残余物料流207从膜单元204的供料侧抽出。然后将膜残余物料流207路由至吸收单元208。可以使用对气体组分B有亲和性的任何适合的吸收剂执行吸收步骤208。
例如，如果所述方法被设计来去掉重碳氢化合物，可以使用贫油吸收执行吸收步骤208。在贫油吸收中，具有碳氢化合物蒸气的气体进入吸收器塔的底部并且向上流动，接触反向流动的贫油。贫油优先吸收来自气体的蒸气，成为富油。将这种富油送至汽提塔，在所述汽提塔中通过加热所述富油从而将被吸收的蒸气蒸发，来将被吸收的蒸气去除。由此使富油再生为贫油并且被再循环至吸收器以完成过程回路。所述被蒸发的蒸气被液化并且被转移至储存处。
返回来参照图2，将液体产物料流209从吸收单元208抽出。将相对于残余物料流207贫气体组分B的塔顶气体料流210从所述吸收单元的顶部抽出。将塔顶气体料流210的主要部分作为吸入气体211路由回至喷射器202。
将塔顶气体料流210的剩余部分212从过程回路吹扫/放气。部分212相较于料流211是小量的并且通常只是料流210的次要部分；典型地，部分212少于料流210的约10％，并且更典型地，少于料流210的约5％。
图3中图示说明利用两个相继的膜分离步骤的本发明的基本实施方案。将包括气体混合物的动力气体301引入喷射器302的动力气体入口315，所述气体混合物包括至少两种气体，气体组分A和气体组分B。将吸入气体313引入喷射器的吸入气体入口318。
将包括动力气体和吸入气体的混合气体303从喷射器302的混合气体出口317抽出。将混合气体303送往第一膜分离单元304处理，所述第一膜分离单元304包含膜305，所述膜305就气体组分B对气体组分A是选择性可渗透的。膜材料和模块如上面对于图1中图示说明的本发明实施方案所描述的。
处于高压的混合气体料流303流过第一膜305的供料表面。第一膜的渗透侧被保持处于较低压以提供跨膜渗透的驱动力。气体组分A优先透过第一膜，造成相比于混合气体303富气体组分A的第一渗透物料流306，和相比于混合气体303贫气体组分A的第一残余物料流307。
将第一膜残余物料流307从第一膜单元304的供料侧抽出。然后将第一膜残余物料流307路由至第二膜分离单元308。
在第二膜分离单元中可以使用任何适合于将要执行的特定的气体分离的膜材料。然而，典型地，用于第二膜分离步骤的膜将具有与用于第一膜分离步骤的膜相反的选择性。同样地，第二膜典型地由弹性或橡胶状聚合物制成。
可以被用于制造弹性膜的聚合物的实施例包括，但不限于，丁腈橡胶(nitrile rubber)、氯丁橡胶、聚二甲硅氧烷(硅酮橡胶)、氯磺化聚乙烯、聚硅酮-碳酸酯共聚物、氟代弹性体、塑化聚氯乙烯、聚氨酯、顺式聚丁二烯、顺式聚异戊二烯、聚(丁烯-1)、聚苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯/乙烯/丁烯嵌段共聚物、热塑性聚烯烃弹性体，以及聚醚、聚酰胺和聚酯的嵌段共聚物。
可替换地，第一膜可以包括橡胶状聚合物，并且第二膜可以包括玻璃状聚合物。
仍处于压力的第一膜残余物料流307流过第二膜308的供料表面。第二膜的渗透侧被保持处于较低压以提供跨膜渗透的驱动力。气体组分B优先透过第二膜，造成相比于第一膜残余物料流307富气体组分B的第二渗透物料流310，和相比于第一膜残余物料流307贫气体组分B的第二残余物料流311。
将第二残余物料流311的主要部分作为吸入气体313路由回至喷射器302。将塔顶气体料流311的剩余部分312从过程回路吹扫/放气。部分312相较于料流313是小量的并且通常只是料流311的次要部分；典型地，部分312少于料流311的约10％，并且更典型地，少于料流311的约5％。
图4中图示说明利用膜分离步骤和之后的变压吸附(PSA)步骤的本发明的基本实施方案。将包括气体混合物的动力气体401引入喷射器402的动力气体入口414，所述气体混合物包括至少两种气体，气体组分A和气体组分B。将吸入气体411引入喷射器的吸入气体入口417。
将包括动力气体和吸入气体的混合气体403从喷射器402的混合气体出口416抽出。将混合气体403送往膜分离单元404中处理，所述膜分离单元404包含膜405，所述膜405就气体组分B对气体组分A是选择性可渗透的。膜材料和模块如上面对于图1中图示说明的本发明实施方案所描述的。
处于高压的混合气体料流403流过膜405的供料表面。膜的渗透侧被保持处于较低压以提供跨膜渗透的驱动力。气体组分A优先透过膜，造成相比于混合气体403贫气体组分A的残余物料流407和相比于混合气体403富气体组分A的渗透物料流406。
将膜残余物料流407从膜单元404的供料侧抽出。然后将膜残余物料流407路由至PSA单元408。变压吸附是根据气体种类的分子特性以及与吸附剂材料的亲和性用于从加压的气体混合物分离某种气体种类的方法。在高压下优先吸附目标气体种类的专用的吸附材料(例如，沸石)被用作分子筛。在该实施例中，吸附剂被选择来吸附气体组分B，并且不吸附气体组分A。
在吸附步骤之后，所述过程接着转换成低压来解吸吸附剂材料。尽管典型的PSA单元实际上由两个分立的床组成，为了简化，在图4中PSA单元408被表示成单个框。
将低压气体料流409-相对于残余物料流407富气体组分B-从PSA单元408抽出。残余物气体料流410-相对于残余物料流407贫气体组分B-使PSA单元处于压力下(atpressure)。将残余物气体料流410的主要部分411作为吸入气体411路由回至喷射器402。
将残余物气体料流410的剩余部分412从过程回路吹扫/放气。部分412相较于料流411是小量的并且通常只是料流410的次要部分；典型地，部分412少于料流410的约10％，并且更典型地，少于料流410的约5％。
在本发明的可替换实施方案中，首先执行非膜分离步骤，然后是膜分离步骤。这种实施方案被描绘在图6中。
参考所述附图，将包括气体混合物的动力气体601引入喷射器602的动力气体入口615，所述气体混合物包括至少两种气体，气体组分A和气体组分B。将吸入气体613引入喷射器的吸入气体入口618。
将包括动力气体和吸入气体的混合气体603从喷射器602的混合气体出口617抽出。将混合气体603送往第一、非膜分离单元604中处理，所述第一、非膜分离单元604优先去除气体组分A，并且可以是(以举例而非限制的方式)部分冷凝器、吸收单元或PSA单元。
将富气体组分A的产物料流606从第一分离单元604抽出。将非产物料流607送往膜单元608中处理，所述膜单元608包含膜609，所述膜609就气体组分A对气体组分B是选择性可渗透的。膜材料和模块如上面对于图1中图示说明的本发明实施方案所描述的。在被送至膜分离单元608之前，非产物料流607优选被加热(加热器未示出)以防止在膜609的表面上冷凝。
非产物料流607流过膜609的供料表面。第一膜的渗透侧被保持处于比供料侧更低的压力以提供跨膜渗透的驱动力。气体组分B优先透过膜，造成相比于非产物料流607富气体组分B的第一渗透物料流610，和相比于非产物料流607贫气体组分B的残余物料流611。
将残余物料流611的主要部分613作为吸入气体613路由回至喷射器602。将塔顶气体料流611的剩余部分612从过程回路吹扫/放气。部分612相较于料流613是小量的并且通常只是料流611的次要部分；典型地，部分612少于料流611的约10％，并且更典型地，少于料流611的约5％。
图7是在图6中示出的本发明实施方案的变化方案的示意图，其中非膜分离步骤是部分冷凝步骤，并且其中低压气体在部分冷凝之前首先被压缩。来自部分冷凝步骤的液体产物料流被闪蒸(flash)至低压闪蒸容器，并且使低压闪蒸气体返回压缩机的入口。这种变化方案使得部分冷凝步骤更有效，因为被冷凝的轻材料被闪蒸出液体并且返回蒸气回路。
参考所述附图，包括气体混合物的动力气体722在压缩机723中被压缩，所述气体混合物包括至少两种气体，气体组分A和气体组分B。将被压缩的气体料流724引入喷射器702的动力气体入口715。将吸入气体713引入喷射器的吸入气体入口718。
将包括动力气体和吸入气体的混合气体703从喷射器702的混合气体出口717抽出。然后在冷却装置725中将混合气体703部分冷凝并且作为两相料流726送往分离器704中处理。
将第一液体产物料流706从分离器704抽出，然后将其闪蒸至低压闪蒸容器719。将低压闪蒸气体721路由回至过程的起始处，在所述起始处所述低压闪蒸气体721加入供料气体701，作为动力气体722的一部分进入压缩机723。
将第二液体产物料流720从闪蒸容器719抽出。
将来自分离器704的塔顶气体料流707送往膜单元708处理，所述膜单元708包含膜709，所述膜709就气体组分A对气体组分B是选择性可渗透的。膜材料和模块如上面对于图3中图示说明的本发明实施方案所描述的。在被送至膜分离单元708之前，塔顶气体料流707优选被加热(加热器未示出)以防止在膜709的表面上冷凝。
塔顶气体料流707流过膜709的供料表面。第一膜的渗透侧被保持处于比供料侧更低的压力以提供跨膜渗透的驱动力。气体组分B优先透过膜，造成相比于塔顶气体料流707富气体组分B的第一渗透物料流710，和相比于塔顶气体料流707贫气体组分B的残余物料流711。
将残余物料流711的主要部分713作为吸入气体713路由回至喷射器702。将塔顶气体料流611的剩余部分712从过程回路吹扫/放气。部分712相较于料流713是小量的并且通常只是料流711的次要部分；典型地，部分712少于料流711的约10％，并且更典型地，少于料流711的约5％。
本发明的方法可以被用于分离各种各样的气体混合物，所述分离包括，不限于：
·从不可冷凝气体(如甲烷、氮和氢)分离可冷凝气体(如C2+碳氢化合物)，这些气体从快速透过橡胶状膜的气体(例如碳氢化合物)中快速透过玻璃状膜(例如氢、二氧化碳、氮)；
·从快速透过基于聚酰胺/聚醚的膜的气体(例如，酸性气体)分离快速透过玻璃状膜的气体(例如，氢)；
·从容易被吸收到普通吸收剂中的气体(如在贫油中的碳氢化合物)分离快速透过玻璃状膜的气体(例如，氢、二氧化碳、氮)。
如在“发明内容”中所讨论的，本发明的方法在大量气体分离应用中是有用的，所述应用包括，但不限于：天然气料流处理，如去除过量碳氢化合物、氮或二氧化碳；处理精炼废气以回收氢或轻碳氢化合物；以及处理与各种石油化学方法相关的过程和废气料流，如回收原料或者去除杂质。
本发明的方法可以证明对其是有利的具体的气体处理应用包括定露点(dewpointing)；天然气液体(NGL)回收；从火炬气(flare gas)回收液化石油气(LPG)；以及从天然气去除氮。
定露点是这样一种方法，通过所述方法原料气体被处理至较低的气体露点以至于其能够被送去进一步加工。从火炬气回收LPG是从要被放空燃烧的气体回收至少一些可运输的液体产物的管端(end-of-pipe)处理(剩余的、未处理的气体继续被放空燃烧)。在本发明之前，传统地，通过致冷(refrigeration)(即，冷却和冷凝)完成定露点和从火炬气回收LPG。
现在，通过以下实施例进一步描述本发明，所述实施例意图阐明本发明，而非意图以任何方式限制其范围或基本原理。
实施例
实施例1.用于使用不同选择性的膜去除氮的本发明的方法
在以下实施例中使用两种膜，所述两种膜的性能在表1中被示出。第一种是就氮选择性透过碳氢化合物的极性橡胶状膜。在室温下这些膜的碳氢化合物/氮选择率是约3.3。第二种膜使用刚性玻璃状聚合物，所述刚性玻璃状聚合物就碳氢化合物选择性透过氮。在室温下这种膜的氮/碳氢化合物选择率是约2.5。
表1.实施例中使用的膜的透过量
以下计算使用计算机处理模拟程序(ChemCad 6.6ChemStations，休斯顿，德克萨斯州)执行，所述计算机处理模拟程序针对膜分离步骤用微分元件子程序修改。
以下计算根据图3中图示说明的从氮/碳氢化合物混合物去除氮的方法示意图执行。氮/碳氢化合物混合物供料是来自聚乙烯工厂中的吹扫库的排出气体。传统地，这些混合物通过压缩和冷凝被加工以回收可冷凝碳氢化合物，然后所述可冷凝碳氢化合物在聚乙烯加工中被再使用。在压缩/冷凝过程之前从气体料流去除氮提供用于加工的更浓缩的碳氢化合物料流，使得更多碳氢化合物在特定冷凝温度下被回收。在本实施例中，通过两个膜分离步骤(如图3中示出的)以及供给喷射器的额外的压缩机(图中未示出)，压缩/冷凝步骤被去瓶颈。这种系统产生两个低压气体料流：可以被供给至压缩/冷凝过程(未示出)的浓缩的碳氢化合物料流，和可以被使用来将在吹扫库中的原料聚合物脱气的氮料流。
对于膜305和309分别假定膜面积为330m2和63m2。计算结果表示在表2中。
表2.用两种膜去除氮
在通过包含橡胶状聚合物膜305的第一膜单元304之后，所获得的第一膜残余物料流307相比于混合气体料流302是贫碳氢化合物并且富氮的；第一膜渗透物料流306相比于混合气体料流302是富碳氢化合物并且贫氮的。
在通过包含玻璃状聚合物膜309的第二膜单元308之后，所获得的第二膜残余物料流313相比于第一膜残余物料流307是富碳氢化合物并且贫氮的；第二膜渗透物料流310相比于第一膜残余物料流307是富氮并且贫碳氢化合物的。第二膜残余物料流313作为吸入气体被再循环回到喷射器302的吸入气体入口318中。第二膜渗透物料流310可以被使用作吹扫库(surge bin)氮。
实施例2.对照实施例-从被放空燃烧的气体回收液体的传统方法(不根据本发明)
以下计算根据在图9中图示说明的方法示意图执行，图9示出从被放空燃烧的气体回收液体的传统方法。供料气体在500磅/平方英寸(34.5巴)现成可用。将该气体压缩直至600磅/平方英寸(41.4巴)，空气冷却至40℃，然后致冷至-20℃以冷凝出天然气液体(NGL)。将冷凝物闪蒸至压缩机入口的压力，并且随后将回收的液体送去进一步加工。将离开冷却装置的气体送去放空燃烧。
参照所述附图，在压缩机902中将包括至少两种气体(气体组分A和气体组分B)的气体混合物901压缩，产生压缩的气体混合物905。然后在冷却装置906中将压缩的气体混合物905冷凝，并且作为冷却的料流903送往部分冷凝单元904中处理。
将塔顶气体料流907抽出并且放空燃烧。将第一液体产物料流908从第一部分冷凝单元904抽出并且随后路由至低压闪蒸容器919。将第二液体产物料流920从闪蒸容器919抽出。将塔顶气体料流921从闪蒸容器919的顶部抽出。然后将该料流路由回至压缩机吸入器(suction)，在所述压缩机吸入器所述料流加入供料气体901，作为气体混合物922的一部分进入压缩机902。
计算结果表示在表3中。
表3.用于液体回收的传统方法
实施例3.用部分冷凝和之后的膜分离的本发明的方法
以下计算根据图7中图示说明的方法示意图执行，所述方法基本上是从被放空燃烧的气体回收液体的传统系统，所述传统系统已经用本发明的系统改造。同样，气体在500磅/平方英寸(34.5巴)现成可用，被压缩直至600磅/平方英寸(41.4巴)，被空气冷却至40℃。然后气体在被致冷至-20℃以冷凝出NGL之前通过喷射器。
离开部分冷凝器的气体不被直接送去放空燃烧：其首先被加热(加热器未示出)至其露点之上的温度，然后使其经过“玻璃状”膜。所获得的渗透物被送去放空燃烧。来自膜的高压侧的截留物被通至喷射器的吸入口，将浓缩的未冷凝材料再循环回至冷凝器。
该计算结果表示在图4中。膜面积假设为490m2。
表4.用于液体回收的被改造的方法
表5比较在图9中示出的传统(压缩和冷凝)系统与图7中示出的被改造的系统。
表5.传统液体回收系统对比本发明的被改造的系统
传统的 被改造的 ％变化
供料气体(MMscfd) 10 10 --
放空燃烧的气体(MMsfcfd) 9.88 9.71 -1.7
回收的液体(bpd) 98.3 219.4 +123
致冷至-20℃(MMBtu/h) 1.49 2.20 +48
压缩(hp) 1,390 1,400 +0.7
对于所需要的增加48％的致冷，所述简单的改造使回收的液体的量增加超过一倍。

Claims (17)

1.一种用于将气体混合物分离成两种或更多种气体组分的方法，所述方法包括：
(a)提供喷射器，所述喷射器包括动力气体入口、吸入气体入口和混合气体出口；
(b)将包括气体混合物的动力气体通至所述动力气体入口，所述气体混合物至少包括第一气体组分和不同于所述第一气体组分的第二气体组分；
(c)将吸入气体通至所述吸入气体入口；
(d)从所述混合气体出口抽出包括所述动力气体和所述吸入气体的混合气体；
(e)提供膜，所述膜具有供料侧和渗透侧，其中所述膜相对于所述第二气体组分对所述第一气体组分是选择性的；
(f)使所述混合气体通过所述供料侧；
(g)从所述渗透侧抽出渗透物料流，所述渗透物料流相对于所述混合气体是富所述第一气体组分的；
(h)从所述供料侧抽出残余物料流，所述残余物料流相对于所述混合气体是贫所述第一气体组分的；
(i)将所述残余物料流通至第二分离单元以执行第二分离步骤；
(j)从所述第二分离单元抽出非产物料流，所述非产物料流相对于所述残余物料流是贫所述第二气体组分的；以及
(k)将至少部分所述非产物料流作为所述吸入气体通回至所述喷射器。
2.根据权利要求1的方法，其中所述第二分离步骤是流经步骤，所述流经步骤使所述非产物料流处于与所述混合气体实质上相同的压力下。
3.根据权利要求1的方法，其中所述第二分离步骤是分压驱动方法。
4.一种用于将气体混合物分离成两种或更多种气体组分的方法，所述方法包括：
(a)提供喷射器，所述喷射器包括动力气体入口、吸入气体入口和混合气体出口；
(b)将包括气体混合物的动力气体通至所述动力气体入口，所述气体混合物至少包括第一气体组分和不同于所述第一气体组分的第二气体组分；
(c)将吸入气体通至所述吸入气体入口；
(d)从所述混合气体出口抽出包括所述动力气体和所述吸入气体的混合气体；
(e)提供膜，所述膜具有供料侧和渗透侧，其中所述膜相对于所述第二气体组分对所述第一气体组分是选择性的；
(f)使所述混合气体通过所述供料侧；
(g)从所述渗透侧抽出渗透物料流，所述渗透物料流相对于所述混合气体是富所述第一气体组分的；
(h)从所述供料侧抽出残余物料流，所述残余物料流相对于所述混合气体是贫所述第一气体组分的；
(i)将所述残余物料流通至部分冷凝器；
(j)从所述部分冷凝器抽出塔顶气体料流，所述塔顶气体料流相对于所述残余物料流是贫所述第二气体组分的；以及
(k)将至少部分所述塔顶气体料流作为所述吸入气体通回至所述喷射器。
5.一种用于将气体混合物分离成两种或更多种气体组分的方法，所述方法包括：
(a)提供喷射器，所述喷射器包括动力气体入口、吸入气体入口和混合气体出口；
(b)将包括气体混合物的动力气体通至所述动力气体入口，所述气体混合物至少包括第一气体组分和不同于所述第一气体组分的第二气体组分；
(c)将吸入气体通至所述吸入气体入口；
(d)从所述混合气体出口抽出包括所述动力气体和所述吸入气体的混合气体；
(e)提供膜，所述膜具有供料侧和渗透侧，其中所述膜相对于所述第二气体组分对所述第一气体组分是选择性的；
(f)使所述混合气体通过所述供料侧；
(g)从所述渗透侧抽出渗透物料流，所述渗透物料流相对于所述混合气体是富所述第一气体组分的；
(h)从所述供料侧抽出残余物料流，所述残余物料流相对于所述混合气体是贫所述第一气体组分的；
(i)将所述残余物料流通至吸收单元；
(j)从所述吸收单元抽出塔顶气体料流，所述塔顶气体料流相对于所述残余物料流是贫所述第二气体组分的；以及
(k)将至少部分所述塔顶气体料流作为所述吸入气体通回至所述喷射器。
6.一种用于将气体混合物分离成两种或更多种气体组分的方法，所述方法包括：
(a)提供喷射器，所述喷射器包括动力气体入口、吸入气体入口和混合气体出口；
(b)将包括气体混合物的动力气体通至所述动力气体入口，所述气体混合物至少包括第一气体组分和不同于所述第一气体组分的第二气体组分；
(c)将吸入气体通至所述吸入气体入口；
(d)从所述混合气体出口抽出包括所述动力气体和所述吸入气体的混合气体；
(e)提供第一膜，所述第一膜具有第一供料侧和第一渗透侧，其中所述第一膜相对于所述第二气体组分对所述第一气体组分是选择性的；
(f)使所述混合气体通过所述第一供料侧；
(g)从所述第一渗透侧抽出第一渗透物料流，所述第一渗透物料流相对于所述混合气体是富所述第一气体组分的；
(h)从所述第一供料侧抽出第一残余物料流，所述第一残余物料流相对于所述混合气体是贫所述第一气体组分的；
(i)提供第二膜，所述第二膜具有第二供料侧和第二渗透侧，其中所述第二膜相对于所述第一气体组分对所述第二气体组分是选择性的；
(j)使所述第一残余物料流通过所述第二供料侧；
(k)从所述第二渗透侧抽出第二渗透物料流，所述第二渗透物料流相对于所述第一残余物料流是富所述第二气体组分的；
(l)从所述第二供料侧抽出第二残余物料流，所述第二残余物料流相对于所述第一残余物料流是贫所述第二气体组分的；以及
(m)将至少部分所述第二残余物料流作为所述吸入气体通回至所述喷射器。
7.一种用于将气体混合物分离成两种或更多种气体组分的方法，所述方法包括：
(a)提供喷射器，所述喷射器包括动力气体入口、吸入气体入口和混合气体出口；
(b)将包括气体混合物的动力气体通至所述动力气体入口，所述气体混合物至少包括第一气体组分和不同于所述第一气体组分的第二气体组分；
(c)将吸入气体通至所述吸入气体入口；
(d)从所述混合气体出口抽出包括所述动力气体和所述吸入气体的混合气体；
(e)提供膜，所述膜具有供料侧和渗透侧，其中所述膜相对于所述第二气体组分对所述第一气体组分是选择性的；
(f)使所述混合气体通过所述供料侧；
(g)从所述渗透侧抽出渗透物料流，所述渗透物料流相对于所述混合气体是富所述第一气体组分的；
(h)从所述供料侧抽出残余物料流，所述残余物料流相对于所述混合气体是贫所述第一气体组分的；
(i)将所述残余物料流通至变压吸附单元；
(j)从所述变压吸附单元抽出残余物气体料流，所述残余物气体料流相对于所述残余物料流是贫所述第二气体组分的；以及
(k)将至少部分所述残余物气体料流作为所述吸入气体通回至所述喷射器。
8.一种用于将气体混合物分离成两种或更多种气体组分的方法，所述方法包括：
(a)提供喷射器，所述喷射器包括动力气体入口、吸入气体入口和混合气体出口；
(b)将包括气体混合物的动力气体通至所述动力气体入口，所述气体混合物至少包括第一气体组分和不同于所述第一气体组分的第二气体组分；
(c)将吸入气体通至所述吸入气体入口；
(d)从所述混合气体出口抽出包括所述动力气体和所述吸入气体的混合气体；
(e)将所述混合气体通至第一分离步骤；
(f)从所述第一分离步骤抽出产物料流，所述产物料流相对于所述混合气体是富所述第一气体组分的；
(g)从所述第一分离步骤抽出非产物料流，所述非产物料流相对于所述混合气体是贫所述第一气体组分的；
(h)提供膜，所述膜具有供料侧和渗透侧，其中所述膜相对于所述第一气体组分对所述第二气体组分是选择性的；
(i)使所述非产物料流通过所述供料侧；
(j)从所述渗透侧抽出渗透物料流，所述渗透物料流相对于所述非产物料流是富所述第二气体组分的；
(k)从所述供料侧抽出残余物料流，所述残余物料流相对于所述非产物料流是贫所述第二气体组分的；以及
(l)将至少部分所述残余物料流作为所述吸入气体通回至所述喷射器。
9.根据权利要求8的方法，其中所述第一分离单元是部分冷凝器。
10.根据权利要求8的方法，其中所述第一分离单元是吸收单元。
11.根据权利要求8的方法，其中所述第一分离单元是变压吸附单元。
12.一种用于将气体混合物分离成两种或更多种气体组分的装置，所述装置包括：
(a)喷射器，所述喷射器包括动力气体入口、吸入气体入口和混合气体出口；
(b)第一分离单元，所述第一分离单元与所述混合气体出口气体连通，其中所述第一分离单元具有第一产物出口和第一非产物出口；以及
(c)第二分离单元，所述第二分离单元与所述第一非产物出口气体连通，其中所述第二分离单元具有第二产物出口和第二非产物出口，并且其中所述第二非产物出口与所述吸入气体入口气体连通。
13.根据权利要求12的装置，其中所述第一分离单元是膜分离单元。
14.根据权利要求13的装置，其中所述第二分离单元选自由：部分冷凝器、吸收单元、变压吸附单元和第二膜分离单元组成的组。
15.根据权利要求12的装置，其中所述第一分离单元选自由：部分冷凝器、吸收单元和变压吸附单元组成的组。
16.根据权利要求15的装置，其中所述第二分离单元是膜分离单元。
17.根据权利要求12的装置，其中所述第二分离单元是膜分离单元。
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